功能元是指能够找到技术效应的、功能分解的最小单位。产品设计中最常用的基本功能元可分为物理功能元、数学功能元和逻辑功能元三类。
(1)物理功能元
“物理功能元”反映系统中物料、能量与信号的物理变化的基本动作。常用的物理功能元有如下五种:
1)转变—复原功能元。包括各种能量形式之间的转变、运动形式的转变、材料性质的转变、物质形态的转变以及信号种类的转变等。
2)放大—缩小功能元。是指凡能使物理矢量或标量的数值放大或缩小的活动,如能量状态参数的放大与缩小,材料特性值的放大与缩小,信号的放大与缩小等。
3)合并—分离功能元。是指包括物料、能量、信号的同质或不同质数量上的结合与分离。例如冬天使用的供暖系统,给锅炉里的水加热,属于流体与能量的结合,热水再通过散热器将热能传到房间内,则属于流体与能量的分离。
4)传导—绝缘功能元。是指促使物料流、能量流或信号流转播或阻止其转播。它反映物料、能量、信号的位置变化,如光、声在某种介质的空间的传导,而离合器、密封、开关、阀门等则是绝缘的实例。
5)存贮—提取功能元。体现在一定时间范围内保存的功能,如容器、贮缸、气瓶等为物料的存贮;飞轮、弹簧、电池、电容器、水库等为能量的存贮;半导体存贮器、磁带、穿孔卡片、穿孔带等为信号的存贮等。
物理功能元的基本动作与表示符号见表5-3。(www.xing528.com)
表5-3 物理功能元的基本动作与表示符号
(2)数学功能元 它反映的是包括加与减、乘与除、乘方与开方、微分与积分等数学基本动作,其计算公式与表示符号见表5-4。数学功能元主要用于机械式的加减机构和除法机构,如汽车的差速器(差动轮系)、求积仪、机械台式计算机等。
表5-4 数学功能元的基本动作与表示符号
(3)逻辑功能元 逻辑功能元包括与、或、非三种基本逻辑动作及其组合,如表5-5所示,它广泛用于各类控制系统。
表5-5 逻辑功能元的基本动作与表示符号
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