1.1 模块化设计概念的形成在线视频

同学们好

我是来自天津大学机械学院的陈永亮

今天由我来为大家讲述

模块产品设计开发这门课程

今天我们来学习本课程的第一讲

绪论

本讲主要分为以下4个部分

首先我们来结合实例来介绍一下

什么是模块设计

其次

现代模块设计对模块设计的需求

有哪些

模块化设计它的基本思想

和基本原理有哪些

它与传统设计有什么不同

然后我们来采用模块化产品设计开发

它的优势是什么

有什么技术经济意义

再次我们是模块设计与开发

它的研究和应用的现状

它的发展前景怎么样

最后我们对模块产品设计开发

它的研究情况做一个简要的总结

那么在对模化产品设计的它的

定义进行讲解之前

我们来先看一下

模块设计它的概念的发展历程

那么模块设计它属于

创新方法中的分解和组合的创新方法

那么最开始它是一种思想和哲理

那么在不断的总结产品设计

与生产事件的基础上

那么逐渐发展到今天的一些理论

方法和技术

那么模块文化它的思想实际上

自古就有

从古代城墙的城砖

到今天在建筑行业依然采用的

普通的红砖

是以确定的长宽高的尺寸的砖

作为基本模块

然后通过不同的组合来构成不同

尺寸或形状的城墙

墙壁以及各种各样的建筑

以这个图为例

那么它是以具有确定尺寸比例的

红砖作为基本模块

由于它具有确定的比例

而且考虑到灰缝的厚度

这一组装的工艺因素

那么因此它可以巧妙的组合成

各种各样的结构尺寸出来

那么模块系统和产品实际上在

我们实际的生产和生活中

也是随处可见

那么这个模块它的思想

是现实世界中客观存在的

可以说是无处不在

无处不有

大到天体

小到原子

都可以看作是一个广义的模块系统

这个产品和系统

它在我们的日常生活中的

儿童的积木玩具

到我们的组合家具

以及在工业生产中用的一些

集装箱组合机床

再到这个世界最大的

单口射电望远镜FAST等

都可以看到模块化的它的身影

我们来先看一个简单的例子

那么这是一个模块化的儿童玩具

它的一个非常典型的例子

称作是一个模块化的

可编程的无人机

它的主要特点是可重构

可变形

可编程

利用普通的次新接口

可以快速的组装这些模块

来构成空中无人机水面移动的

或者陆地移动的一个气垫船等

各种不同的形态

和相应的操作方式

所以说可以认为是一种海陆空

全能的型的儿童玩具

那么它构成它的基本模块

主要有哪些

一个是基本模块

我们看一下

它有控制模块

有动力模块

还有一些手机的APP的图形

编程的一个软件和控制软件

还有一些可选模块有哪些

比如说船体模块

防护罩等这些配件

那么个性模块化就是说

我们可以有不同的颜色材料

和图案的贴纸

那么可以自由发挥的重新化的

一个编程的软件

那么文化它的接口和安装方式

这里面它是非常特别的

他完全不需要螺钉安装

而且直接是采用固定的位置的

磁铁接触

可以自动的进行安装了

所以安装过程比较简单

组装中一台最简单的无人机的话

整个过程可能都不需要10秒

那么这种模块化可编程无人机

不是简简单单的是一个玩具

那么它除了可以提供

多样的玩法之外

更是提供了深度编程

自定义的创造空间

既可以很好的供孩子去玩耍

更可以去锻炼孩子们的逻辑思维

和创造能力

所以说未来的个性化的产品

智能化的产品

它何尝不应该按照这个方式

来进行设计和开发

那么产品模化设计它始于本世纪

初

首先在欧洲出现

最早出现的是在模块化的一个加剧

然后再扩展到机床等行业

目前可以说已知最早的按照

模块原理进行设计的产品

那么是德国一家具公司设计的

一个理想书架

那么书架设计它将书架划分成

底座

架体

顶板三种模块

那么其中架体它具有几种不同

尺寸

这几种尺寸的架体长度的A相同

宽度B和C不同

那么用户根据要求选择不同的架体

可以组合成适合自己需要的

一个理想书架

那么此后这种原理逐渐被

其他行业所采用

特别是在机床的制造行业

普遍采用

进而总结出了模块设计

那么这一新的概念和方法

19世纪20年代左右

欧洲特别是德国的厂家

首先把模块化的原理

首先把模块化的原理

它应用于铣床

和车床等

机床的机械系统设计当中

那么到本世纪50年代

欧美一些国家正式提出了所谓的

模块化设计的概念

机械制造行业所使用的组合茶具

是使用较早

也是比较成熟的模块化系统

用已有卡距模块可以组合成

所需的卡具

而不需要单独的设计和制造

那么用完之后再拆开

可以另行去组合

那么随后这种方法

逐渐推广到其他行业

如电器行业

那么减速器

工业汽轮机等

成为产品设计的一种趋势

那么模块化设计它的产品

它具有精度高

功能多

互换性强等优点

所以说这种产品它具有很强的

一个市场竞争力的能力

那么以现在组合家具为例

那么在现在很受欢迎的组合家具

按照模块化设计的原理

来设计指导和组装的

那么流行的组合柜它包括6个模块

有单门的左衣柜

双开门的右衣柜

作为书柜

礼品放置的松上柜

用于写字台的中下柜

那么每种模块都有不同样式和尺寸

那么用户可以根据喜好

选定颜色和搭配

以适应房间的大小和色调

那么每一个模块都有最基本的

模块来构成

最基本的单元板

拉手

折页和螺钉来组成

那么主要采用装入单元板

即渐询的方式进行连接

那么简化了包装和运输

那么这样一来

就可以在用户的家中进行组装

这些模块

再摆成成品柜的形式

在20世纪60年代前期

整个计算机行业的设计师

都在寻求解决困境的一种办法

在IBM努力的结果就是诞生了

360系统

计算机系的第1个模块化产品

360系统在很宽的产品线上

实现了应用软件的兼容

从而成就了对计算机能力的

巨大需求

这项成就本身

将产生重要的经济影响

然而360系统它的最终的影响

要更为深远

1964年IBM360摩尔的

电脑系统的诞生

是一个具有里程碑意义的事件

它导致了硅谷

整个计算机产业群的兴起

使模块化设计它的原理和理论

得以升华和普及

那么构成文化产品设计

它的最基本的模式就变成了

由原来的产品

等于模块化模块加接口

变成了产品得以模块加上接口

加设计规则

随后模块化族群兴起

文化理论的深化

和在更高层次上的

更广泛范围内的运用

有经济学家推动

模块化成为处理复杂系统问题的

有效方法

有模块化设计延伸到模块化的企业

有模块化的原理和方法

引入了经济学

管理学领域

那么产业结构的配置调整

模块化培育

模块族群

推动产业升级

改变现存产业

企业的结构具有十分强大的冲击力

大型企业主导的产品架构

和接口设计规则

灵活的中小企业

一度成为模块创新的推动力

那么什么是模块设计呢

那么模块设计是在对一定范围内的产品

进行市场预测

功能分析

划分并设计出一系列通用

的功能和结构模块

根据用户的要求

对这些模块进行选择或者组合

就可以构成不同功能

或者是功能相同

但是性能不同

规格不同的产品

那么这种设计方法我们称作是

模块设计

那么利用模块设计的方法

我们进行产品设计和开发

我们称作是模块产品设计与开发

那么下面以

箱体类零件的加工中心的模块化产品

设计开发为例

来说明如何进行模块设计

那么首先我们给定不同类型

不同跨度尺寸的箱体类零件

那么如何通过模块化设计

对加工中心的进行工业产品

设计和开发

那么首先我们进行需求分析

包括代加工零件它的结构形式

尺寸

大小

精准要求

加工工艺等

其次

我们对要加工这些零件的

它的机床进行功能分析

整体布局规划和模块划分

然后我们在确定整体布局

和模块构成的基础上

通过对模块的功能和结构进行设计

使模块系列化

通用化

并设计相应的模块的一个标准接口

那么最后我们根据用户需求

选择所需的模块进行拼和

来构成所需的一个产品

那么以汽车后桥变速箱的

相对零点为例

我们可以通过需求分析

选择上述模块构成

汽车后桥变速箱的

一个箱体类的加工中心