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1、元智大學工程概論 授課講義授課教師:徐澤志元智大學-實驗力學實驗室設計是什麼? 設計是為滿足人類需求的一種具有創造性的決策過程(Decision-Making Process),設計的最終目的是產品,此產品能夠行使某些功能,已達成某些特定的要求元智大學-實驗力學實驗室問題探討概念產生評估溝通Cross的設計程序模型元智大學-實驗力學實驗室物理材料科學 電動馬達工程科學 製造程序焊接設計 工程經濟運動學 流體力學可滿足需求的產品領域知識元智大學-實驗力學實驗室Stage 1A Confrontation Superior to subordinate: Design the motor moun
2、t for this machine.Stage 2A Formulation of Problem Motor to be off the floor, supported on machine frame, direct-connected to main shaft, if possible.Stage 1B Sources of Information Motor catalogs; machine layout, company drawing files; experience, handbooks, texts.Stage 2B Applicable Information an
3、d Assumption Motor specs. And dimensions; main shaft location; frame drawing; loads; coupling between shaft and motor. Stage 3 Design Concepts Sketches for various motor locations and methods of coupling; criteria for selection; accessibility, ease of assembly, space requirements, cost of brackets a
4、nd coupling and of installation.Feedbacks and iterations may occur between any of the stages元智大學-實驗力學實驗室Stage 4 Synthesis Scale layout of motormount; selection of coupling componens.Stage 5 Analyzable Model Cantilever beam? Rectangular plate? Strutted structure? Fastenings?Stage 6 Analysis, Experime
5、nt, Optimization Stresses and strain in mount and in fastenings;manipulate shape, dimensions, size and location of fastenings for ease and economy of manufacture and assembly. Stage 7 Presentation Assembly drawing; detail of mount and coupling elements; parts list 元智大學-實驗力學實驗室電腦輔助產品開發之展望(CAD/CAM/CAE
6、)一、濫觴期 1960年,MIT博士生Ivan Sutherland應用電腦繪圖於工程設計。 二、研究發展期 19601980年,使用16位元迷你電腦及終端機,以線架構及有限的面架構模式,應用於設計及繪圖,並逐漸延伸至NC程式的產生。 元智大學-實驗力學實驗室三、快速擴張期(AutoCAD) 19801990年,使用32位元迷你電腦及三維的實體模式,加速工業造型及NC程式的產生,並應用於機構設計、射出成型的分析與模擬。 四、成熟期(Pro/Engineer) 應用範圍擴大至產品設計、輔助製造、資料管理、分析模擬與工業造型等。 元智大學-實驗力學實驗室幾何模型定義n用電腦以數學的方式描述物體。n
7、此數學描述使得物體形狀經由cad總統信號顯示在圖形終端機。n設計工程師必須運用幾何模型能力的軟体，從事設計工程元智大學-實驗力學實驗室所須具備特性:n包容性(Domain):魴表達那些模型?n合理性(Validity):模型是否能形成實體?n完整性(Completeness) :只表達一特定的實體?n觸發性:(Uniqueness)只表達一特性的實體?元智大學-實驗力學實驗室n 選擇要項: User Interface Surface Patching Modeling Control Surface Blending Geometric Continuity Solid/Surface In
8、terfaces Parametric Design Geometric Intersections元智大學-實驗力學實驗室技術里程碑一、實體模型(Solid Model) 1.二維/三維的線架構模型(Wireframe Model) 缺點:、混淆性(Ambiguity): 對於同一個模型，不同的人會有不同的解釋。如圖，即對同一個wire-frame會有(A)、(B)、(C)三種不同的解釋。WIRE-FRAME元智大學-實驗力學實驗室(A)(B)(C)元智大學-實驗力學實驗室、不完全性(Incompleteness): wire-frame模型只是物的線框骨架而已，缺少幾何模型所需的實體性質，
9、因此電腦無法自動計算模型的體積、重量、轉動慣量等性質，尤其對於較複雜的模型，使用者必須不斷的輸入各種解釋，電腦才有辦法計算下去。 元智大學-實驗力學實驗室、虛幻實體(Nonsense object): 元智大學-實驗力學實驗室、NC刀具路徑產生及有限元素分割等時很難自動化。 以上缺點固然可以用各種方法加以補求，但是，事倍功半;因為wire-frame表現有先天的缺陷。元智大學-實驗力學實驗室技術里程碑2.三維的面模型(Surface Model) 3.三維的實體模型(Solid Model)如下圖所示 4.特徵式實體模型(Feature-Base Solid Model) 以產品設計的語言及方
10、式來完成產品之模型。 元智大學-實驗力學實驗室二、尺寸驅動程式設計 (Dimension-Driven-Design) 利用相同的幾何構成程序,但帶入不同的尺寸值,自動產生型態一樣,但大小不同的幾何模型。 1.參數式設計(Pro/Engineer) 幾何尺寸可變,幾何型態不變。 2.變數式設計(I-DEAS) 幾何尺寸與型態均可變。 3.混合體(Solid Works)元智大學-實驗力學實驗室未來展望 一、同步工程,如下圖所示 二、電腦輔助分析模擬的導入 三、產品資料格式與構成方式的標準化 (Product Data Management, PDM ; Produce Information Management, PIM)元智大學-實驗力學實驗室
