（1）总共能分析—抽象构思，建ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ黑箱模型
将设计的对象系统看成是一个不透明的、不知 其内部结构的“黑箱”，只集中分析比较系统 中三个基本要素（能量、物料、和信息）的输 入输出关系，就能突出的表达系统的核心问 题—系统的总共能。技术系统的总共能就是以 实现某种任务为目标的输入输出量之间的关系， 实现了预定转换就体现了系统的总共能。
功能分析
确定总共能，将总功能分解为分功能，并用 功能结构来表达分功能之间的相互关系，这 一过程称为功能分析。功能分析过程是设计 人员初步酝酿功能原理设计方案的过程。这 个过程往往不是一次能够完成的，而是随着 设计工作的深入而需要不断修改完善的。 功能分析：确定总功能，将总功能分解为分 功能，并用功能结构来表达分功能之间的相 互关系的过程。
试件 加载能量
信号
利用力和变形检测 试件
总共能（黑箱）
变形能 变形后的 试件 力信号
变形信号
试件拉 伸测力 及变形
试件拉伸 力测量 变形测量 动作控制
试件夹持 夹头移动 试件松开
运动形式转换 速度，扭矩转换
讯号取得
讯号放大
测量结果显示
功 能
讯号取得
分
解
讯号放大
（
测量结果显示
树
结
开机
构
停机
）
自动停机
变形后 的试件
该图为一般黑箱示意图，方框内部为待设计 的技术系统，方框即为系统的边界，通过系 统的输入和输出，使系统和环境联系起来。
谷物 驱动能 驱动信号
噪声
废气
振动
自走式谷物联合收割机 （黑箱）
谷粒 茎秆
谷壳
工作机构能量 显示信号
土 壤
温 度
湿 度
风 力
自走式联合收割机黑箱示意图
（2）功能分解—扩展构思，建立功能系统图
前级功能是后级 功能的目的
功能，后级功能 是前级功能
的手段功能。该 图给出了一个用 功能树方法对一 个陆地运输工具 进行功能分解的 例子。
上述功能树方式不能充分表达各分功能之间 的分界和有序性关系，功能结构图可用来表 示各分功能之间的逻辑关系和时间关系，其 中各功能之间用适量连接，矢尾端所在的功 能块的输出正是矢头端所在功能块的输入， 功能结构图表明了总功能要求的转换是如何 逐步得以最终实现的，它反映了设计师实现 产品总功能的基本思路和策略。建立功能结 构图对于复杂产品的开发十分必要。
功能系统图是功能实现方式的展示，也是 分析功能必要程度的依据。它从实现产品 总功能出发，通过寻找功能实现手段方法， 逐步找出下位功能并以此类推的追究直到 找出末端功能为止。将总功能分解为分功 能，直至功能元。功能元是不能分解的最 下功能单位，是直接能从物理效应、逻辑 关系等方面找到解法的基本功能。功能分 解可用树状结构予以图示，称为功能树。
加载 能量
控制 信号
能量转换 为力和位 移
试件
试件加 载
主要分功能
测力
测变 形
力信号
变形信号
变形能 变形后的 试件
加载 能量
标准 值
加载 能量 控制 信号
试 件
比较标准值和 实际值
测量值放大
测力
力信号
能量转 换为力 和位移
调节能量大小
测变 形
装夹试 件
试件加 载
完善的功能结构
变形 信号 能耗
变形能
（a)为链式结构（串联） 各功能按顺序相继作用。 （b)为并列结构（并联） 各分功能并列作用。 （c)为循环结构（回路） 各分功能成球状循环回路， 体现反馈作用。
夹紧工件
旋转工件
夹紧刀具
送进刀具
车床的部分功能
该功能结构图表示了车床工件和刀具共同完 成加工任务的功能和过程
功能分析的实际应用
以材料拉伸试验机为例，进行功 能分析。