功能分析步骤姓名：毛龙所班级：机自114 学号：201110301429
一、功能分析定义功能——指产品技术系统的用途或所具有的特定工作能
力。
功能分析法——探寻功能方案的主要方法。
这种方法将复杂系统的总功能分化为简单的功能单元，再对每个功能无求解，然后进行组合，得到系统多种总方案，然后分析比较，最后得到最佳功能方案。
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。
二、设计步骤和各阶段的应用方法
目的：确定技术系统的原理方案
步骤：
1.功能分析
2.总功能分解
3.功能单元求解
4.方案综合
功能分析步骤原理图图1
1. 总共能分析—抽象构思，建立黑箱模型，只集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”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，就能技术系统的总共能就是以实现某种突出的表达系统的核心问题—系统的总共能。
．
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。
如图2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。
一般黑箱示意图图2
功能分解—扩展构思，建立功能系统图2.
它从实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。
逐步找出下位功能并以此类推现产品总功能出发，通过寻找功能实现手段方法，功能元是将总功能分解为分功能，直至功能元。
的追究直到找出末端功能为止。
逻辑关系等方面找到解法的基是直接能从物理效应、不能分解的最下功能单位，所示。
本功能。
功能分解可用树状结构予以图示，称为功能树，如图3
功能树3 图
功能单元－在系统各分支的终端，即末端功能通常是具有独立功能的功能元功能元的类型，可以分为三大类：
（1）物理功能元（2）数学功能元（3）逻辑功能元
1)物理功能元
它反映系统中物理量转化的基本动作。
其中常用的五种为：
▲“变换－复原”功能元。
▲“放大－缩小”功能元。
▲“联结－分离”功能元。
▲“传导－绝缘”功能元。
▲“贮存－提取”功能元。
2)数学功能元
▲它反映数学的基本动作。
如加和减、乘和除、乘方和开方、积分和微分。
▲数学功能元主要用于机械式的加减机构和除法机构，如差动轮系；控制系统，如用脉冲计数装置控制动作幅度等等。
3)逻辑功能元
包括“与”、“或”、“非”三元的逻辑动作，主要用于控制功能。
3. 功能单元求解
就是将功能单元所需执行的动作，用合适的执行机构型式来实现
为求得系统的最终原理解，必须首先求得各功能元的原理解。
按照柯勒的定义，可以用下式表示：
功能元的原理解＝f（功能元的功能，实现载体）
因此，寻求原理解的重点就是针对功能元寻求其实现载体。
对于一个功能系统来说，并非所有功能元的载体都是创新的，应该说，其中大量是存在现成解的，有些解被汇编成解法目录，是设计中的重要参考。
（1）功能元的解法目录（设计目录）
（2）创新技法求解（利用创造性思维）
4. 求系统原理解
将各功能元解进行合理组合，就可以得到系统的多个原理解。
各功能元解以功能元为纵坐标，进行功能元解的组合时常采用形态综合法。
．
为横坐标，构成形态学矩阵。
如表所示。
如果即得到系统的一个原理解。
从每项功能元中取出一种解进行有机组合，N=n1 x 则可能的原理解个数为：第i个功能元有n个功能元解，有m个功能元，……nixnm 。
n2 x
1
例：行走式挖掘机的形态学矩阵
2
表
N=6 X 5 X 4 X 4 X 3=1440 系统原理解的可能方案数为：为电动履带式挖掘机如：A1+B4+C3+D2+E1
A5+B5+C2+D4+E2 为液压轮胎式挖掘机
5. 求最优原理方案——比较法
粗筛选：把与设计要求不符的或各功能元解不相容的方案去除。
如:行走挖掘机，若动力源为电动机，则与液力耦合器、气垫、液压缸传动等功能元解不相容，不能能成可实现的方案，必须去除。
定量评价．
选择最佳方案 6.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。
变形试件后利用力和变形检测试变的试能加载力信号量信号变形信号
4 总共能（黑箱）图试件夹持
运动形式转换试件拉伸
夹头移动速度，扭矩转试件松讯号取得
讯号放大力测量伸拉件试测量结果显示变及测力形
讯号取得
讯号放大变形测量
测量结果显示
开机动作控制停机自动停机
功能树图5
加载能量
能量转换为
力和位力信号测信
变变形信号
变形试件加试形后的变试件图6 主要分功能
载能
力信号标准测量值放大测力比较标准值和实值际值
加载变形调节能量大小能量测变信号能量转换形
为力和位控制移能耗信号
变形能试夹装试件加件试载件变形后的试件．
图6 完善的功能结构
7.功能分析法的优点
设计步骤明确
规律性强
有利于采用计算机进行设计
有利于提高设计质量和效率
容易掌握．。