机械创新设计-系统方案
机械系统创新设计-机械系统创新案例111
图7－4
3.应用实例
图7－5是车轮六杆悬挂装置。
第三节 新型内燃机的开发
1.往复式内燃机的技术矛盾：
工作机构及气阀控制机构组成复杂，零件多。曲轴等 零件结构复杂、工艺性差。 机构运动惯性力大，因此增大轴承惯性载荷，使系统 不平衡产生振动，也限制了输出轴转速的提高。
Hale Waihona Puke 第二节 同轨迹连杆机构同轨迹四连杆机构是指自由度 F相同、输入构件 的运动规律相同、输出构件上的一点轨迹相同的一组 连杆机构，但这组连杆机构的运动学尺寸不同，所以 其受力状态、动态性能有巨大差异。因而，同轨迹连 杆机构的形成方法是机构创新设计的重要方法之一。 形成同轨迹连杆机构的罗伯特－契贝谢夫定理是 由美国数学家萨姆尔·罗伯特于1875年和俄国学者契 贝谢夫于1878年分别发现的，因此称为“罗伯特－契 贝谢夫定理”。该定理的内容是：由一个四杆铰链机 构发生的一条连杆曲线，还可以由另外两个四杆铰链 机构发生出来。或表述为同一连杆曲线，可以用三个 不同的机构来实现。
3.旋转式内燃发动机
（直接将燃料的动力转化为回转运动输出）
组成情况：椭圆形汽缸，三角形转子（转子的内孔上有齿），外齿轮，吸 气口，排气口，火花塞。 工作原理：吸气、压缩、燃爆、排气。随着这四个物理功能致使三角形转 子与椭圆汽缸之间的空腔体积发生变化，则转子进行转动。 性能特点：结构简单，零件数量比往复发动机少40%，体积减少50%， 重量下降1/2到2/3；但存在汽缸上产生振纹的问题。其原因是与密封片 的材料与形状有关。 运动设计：三角转子相当于行星内齿轮2，系杆H是发动机的输出轴，1为 中心轮，并且：z2/z1=1.5,则：nH/n2=3 。见下页图。
机械创新设计-系统方案
（４）接合—分开 用来把体现能量的物理量(如功率、力、位移等)合成(相加)，
或者分解成几个分量的过程；以及用来产生或取消相同或不同物
料间结合力的活动都可归纳为接合—分开。它具有位置的特征。
第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
二、功能分类（续）
2．按三要素变换的物理作用进行分类（续） （５）存储—取出
第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
二、功能分类（续）
2．按三要素变换的物理作用进行分类 为了有利于开拓与创新，常把机器、设备、仪器中的复杂
过程，即功能归结为物理的基本作用类型。 （１）转变—复原
凡是引起能量、物料或信号特性发生变化的活动都应称为
转变或复原。它具有类型的特征。
（２）放大—缩小 一切使物理量放大或缩小的活动都称为放大或缩小。它具
第四章 机械系统方案的创新设计
第一节 概述
二、机械系统设计的内容
机械系统的设计不论是在S形曲线的各拐点位置，还是处 于开发下一代产品交替的位置，以及开发一种全新的产品， 一般都须经历下列四个阶段：
（1）产品规划阶段 （2）方案设计阶段
（3）技术设计阶段
（4）施工设计阶段
第四章 机械系统方案的创新设计
台仪器，如应变仪、流量计、振动试验台等，主要包含了信
息与信号的变换。
不管系统以什么形式体现，它都不是一个空泛的概念，
而是一个实体，是以产品形式体现的。
第四章 机械系统方案的创新设计
第一节 概述
一、机械系统的概念（续）
1．机械系统的组成
现代机械种类繁多，结构也越来越复杂，但从实现系统功 能的角度出发，一般机械系统由动力部分、传动部分、执行部 分和控制部分四部分组成。
机械创新设计课程设计方案
机械创新设计课程设计方案一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握机械基本原理，包括力学、材料力学、机械结构等基础知识。
2. 学生能了解并描述常见机械设备的结构、原理及其应用场景。
3. 学生能掌握机械创新设计的基本流程、方法及技巧。
技能目标：1. 学生具备运用CAD软件进行机械图纸绘制的能力。
2. 学生能运用创新思维方法，独立完成机械设备的改进或创新设计。
3. 学生具备团队协作能力，能在团队中发挥专长，共同完成设计任务。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械设计及创新的兴趣，激发探究精神和创造欲望。
2. 学生树立正确的工程观念，关注机械设计在实际生产中的应用。
3. 学生在团队协作中学会尊重、沟通、合作，培养集体荣誉感和责任感。
课程性质分析：本课程为机械创新设计课程，旨在培养学生的创新意识和动手能力，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生为初中生，对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手能力和探究精神，但需引导和激发。
教学要求：1. 结合教材，注重理论知识与实际应用的结合。
2. 创设情境，引导学生主动探究，培养创新思维。
3. 强化实践操作，提高学生动手能力。
4. 关注学生个体差异，实施差异化教学。
二、教学内容本课程教学内容围绕以下三个方面进行组织：1. 理论知识学习：- 引导学生复习并巩固力学、材料力学、机械结构等基础知识。
- 介绍常见机械设备的结构、原理及其应用场景，结合教材相关章节，如：齿轮传动、凸轮机构、联轴器等。
2. 创新设计方法与流程：- 讲解机械创新设计的基本流程，包括需求分析、方案设计、详细设计、制作与调试等。
- 介绍创新设计方法，如头脑风暴、六顶思考帽、TRIZ等，并结合实例进行分析。
3. 实践操作与技能培养：- 安排CAD软件教学，使学生掌握机械图纸的绘制方法。
- 设置创新设计课题，要求学生分组完成，培养学生的团队协作能力和实际动手能力。
- 组织课堂讨论和展示，让学生分享设计成果，互相学习、交流、评价。
机械系统创新设计-3 原理方案的创新设计
组合法
方法的主要特点 方法的主要目的
产生新功能 按一定技术原理，将 两个或多个元素合并理改变思索方向 模仿人或生物原理、 结构、外形、感觉机 理 完善计划、个修改方 法、修正观点 向人和生物索取启迪
转向法
仿生法
联想类比法 缺点列举法 635法
通过比较，借助原有知识， 分析两事物的相同或 在异中求同，在同中求异 相似点，由此及彼 挑事物的毛病，提出改进 设想 所示完满、追求卓越
6人参加，每次每人写3个 以笔代口，相互激励， 设想，5分钟后交换，看过 短时间内可产生较多 的设想方案。 别人的设想后再修正和补 充3个设想。 合集5-15个人，根据议题 自由畅谈，不准批评，寻 求人创意 以量求质
3、机电一体化产品的方案创新设计方法主要有三种： 机电一体化产品的方案创新设计方法主要有三种：
1）机电互补法 2）结合法，也称融合法 3）组合法
请看举例 机电一体化自动转位刀架工作原理
第四节 方案评价方法 1、评价目标
该项包含三方面的内容：技术评价、经济评价、社 会评价。
2、评价方法
评价方法有很多，有淘汰法、各项计分法、技术经 济评价法、综合评价法、价值工程评价法、模糊评价法 等。 下面就简单介绍两种简单评价方法： 评分法、模糊评价法
B模糊评价法 模糊评价法
1）隶属度
选用0-1之间的任意一个实数作为方案对该项评价标准 的隶属度，数值越接近1说明隶属度超高。
2）模糊评价
对于有多个方案的模糊评价，应首先依据评价标准求 出每个方案对评价目标的隶属度，形成每个方案的模糊评价 矩阵;然后结合综合评价目标的加权系数，根据模糊矩阵的 合成规则，求出各方案的综合模糊评价矩阵，利用隶属度的 定级和排序原则对各方案定级、排序，最后根据各方案定级、 排序情况对方案作出评价。
机械系统创新设计教案
机械系统创新设计教案一、教学目标1. 了解机械系统创新设计的基本概念和原则。
2. 掌握机械系统创新设计的方法和步骤。
3. 能够运用创新设计的方法解决实际机械系统设计问题。
二、教学内容1. 机械系统创新设计的基本概念创新设计的定义机械系统创新设计的重要性2. 机械系统创新设计的原则功能原理结构原理机构原理工艺原理3. 机械系统创新设计的方法头脑风暴法TRIZ理论逆向思维法模块化设计法4. 机械系统创新设计的步骤需求分析功能分析结构设计参数优化设计评价5. 创新设计案例分析案例一：某型手爪设计案例二：某型无人机螺旋桨设计三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原则、方法和步骤。
2. 案例分析法：分析实际案例，引导学生运用创新设计方法。
3. 小组讨论法：分组讨论，促进学生思考和交流。
4. 实践操作法：引导学生动手实践，提高实际设计能力。
四、教学准备1. 教材：机械系统创新设计相关教材。
2. 课件：制作教学课件，包括图文并茂的内容。
3. 案例资料：收集相关创新设计案例资料。
4. 设计软件：准备相关机械设计软件，如SolidWorks、AutoCAD等。
五、教学评价1. 课堂参与度：评估学生在课堂上的发言和提问。
2. 小组讨论报告：评估学生在小组讨论中的表现和报告质量。
3. 创新设计案例分析：评估学生对案例的分析能力和创新设计思路。
4. 课后作业：布置相关设计任务，评估学生的设计能力和应用能力。
六、教学活动安排1. 第1-2周：介绍创新设计的基本概念和原则。
2. 第3-4周：讲解创新设计的方法和步骤。
3. 第5-6周：分析创新设计案例。
4. 第7-8周：实践操作，运用创新设计方法解决实际问题。
七、教学注意事项1. 注重培养学生的创新意识和思维能力。
2. 引导学生运用多种方法进行分析，提高设计能力。
3. 鼓励学生积极参与课堂讨论，发挥主观能动性。
4. 关注学生的个体差异，因材施教。
八、教学拓展1. 组织学生参观机械设计相关的企业或实验室，了解实际应用。
机械创新设计-系统方案
机械创新设计-系统方案引言机械创新设计是现代科技发展的重要方向之一，通过引入新的技术和思路，来改进机械产品的性能和功能。
系统方案是机械创新设计中的一个重要环节，它包括了机械系统的整体设计思路、组成部件的选择和配置、以及系统的运行原理等内容。
本文将以一个智能家居系统的设计为例，详细介绍机械创新设计的系统方案。
1. 设计背景和目标智能家居系统是一个集成了各种智能设备和传感器的系统，通过互联网进行远程控制和监测。
它可以实现自动化控制、智能化管理和远程操作等功能，为用户提供更加方便和舒适的生活体验。
本次机械创新设计旨在开发一种智能家居系统，包括智能门锁、智能灯光和智能温控等功能。
2. 系统方案设计2.1 总体设计思路智能家居系统的总体设计思路是通过互联网连接和控制各个智能设备和传感器，实现远程控制和监测。
系统采用模块化设计，每个功能模块独立运行，并且可以根据用户需求进行扩展和定制。
系统分为硬件和软件两个部分，硬件部分包括各种智能设备和传感器，软件部分包括移动应用和云服务。
2.2 硬件设计本系统硬件设计包括智能门锁、智能灯光和智能温控等功能模块。
2.2.1 智能门锁智能门锁使用了先进的指纹识别和密码识别技术，用户可以通过指纹或密码开启门锁。
门锁使用无线通信技术与云服务进行连接，用户可以通过手机应用随时监控门锁状态和控制门锁的开关。
2.2.2 智能灯光智能灯光使用了可调光和可调色温技术，用户可以通过手机应用调整灯光的亮度和色温。
智能灯光也可以根据用户的习惯和需求进行自动调节，例如根据室内光线强度实现自动调整亮度。
2.2.3 智能温控智能温控使用了温度传感器和智能控制器，可以实时监测室内温度，并根据用户设定的温度范围进行自动调节。
用户可以通过手机应用预设不同时间段的温度设置，智能温控会自动根据时间进行调整。
2.3 软件设计本系统软件设计包括移动应用和云服务两部分。
2.3.1 移动应用移动应用是用户与智能家居系统交互的界面，用户可以通过移动应用实现对智能设备和传感器的控制和监测。
机械创新设计方案
⑦实现给定的运动位置
指两个连架杆的对应位置，以及浮动构件的导引位置。
⑧实现某些特殊功能
有增力、增程、微动、急回、夹紧、定位和自锁等。
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机械创新设计方案
第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
三、功能分解
一个系统的总功能是该系统中各子系统乃至各个元件共同 完成的。各子系统分担各自的分功能、子功能，乃至功能元。 各分功能的类型不完全相同，它们之间有联系，也有区别。为 了更方便地求得功能解，即确定实现功能的工作原理，需要将 系统的总功能进行分解。
（1）驱动功能 为系统提供能量或动力，它接受测控部分发出的指令，执
行驱动部分工作。其功能载体为各种类型原动机。如电动机、 内燃机等。
（2）传动功能
传递驱动和执行部分之间的运动和动力。包括运动形式、
性质、方向、大小的变换。其功能载体可以是机械式、液压气
PPT文动档演模式板 或电磁式等。
机械创新设计方案
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机械创新设计方案
第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
二、功能分类（续）
2．按三要素变换的物理作用进行分类 为了有利于开拓与创新，常把机器、设备、仪器中的复杂
过程，即功能归结为物理的基本作用类型。 （１）转变—复原
凡是引起能量、物料或信号特性发生变化的活动都应称为
转变或复原。它具有类型的特征。
衣物的分离。探索实现这一功能解的过程就是明确效应，确定 其工作原理。一旦确定了工作原理，就要按照工作原理寻求相 应的工艺动作。其中每一步骤都存在多个解，每个解都是创新 的产物。
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机械创新设计方案
第四章 机械系统方案的创新设计
机械系统运动方案设计及机械创新设计
机械系统运动方案设计及机械创新设计随着科技的进步和工业化的发展，机械系统的运动方案设计和机械创新设计显得越来越重要。
机械系统的运动方案设计是指确定机械系统中各个零件的运动方式和相互之间的协调关系，以及确定控制系统的工作方式和方法。
机械创新设计是指在现有的机械系统基础上，通过创新设计实现更高效、更节能、更安全、更可靠的机械装置。
机械系统的运动方案设计首先需要明确机械系统的功能需求和工作环境。
根据需求和环境的不同，可以选择不同的运动方式，如直线运动、旋转运动等。
同时，还需要考虑机械系统各个零件之间的协调关系，确保机械系统能够正常运行。
在确定运动方式和协调关系后，需要对机械系统进行动力学分析和动力学仿真，以验证设计方案的合理性和可行性。
在机械创新设计中，需要进行创新思维和创新方法的应用。
创新思维是指通过对问题的重新思考，寻找不同的解决方案。
创新方法包括TRIZ理论、设计结构矩阵等，可以帮助设计者发现问题的本质，并提供创新的设计思路。
在进行创新设计时，需要对现有的机械系统进行全面的技术分析和市场研究，找出其不足之处，并提出相应的改进方案。
通过创新设计，可以提高机械系统的性能和可靠性，降低能源消耗，提高生产效率。
在机械系统运动方案设计和机械创新设计过程中，需要注重以下几点。
首先，需要保证设计方案的合理性和可行性。
设计方案必须满足机械系统的功能需求，并且能够在实际应用中实现。
其次，需要进行全面的技术分析和市场研究。
通过对现有技术和市场需求的了解和分析，可以为设计提供有价值的参考。
最后，需要进行充分的沟通和协作。
机械系统运动方案设计和机械创新设计往往涉及多个领域的专业知识，需要不同领域的专家和设计者之间的有效沟通和协作，才能获得最终的设计方案。
总之，机械系统运动方案设计和机械创新设计对于提高机械装置的性能和可靠性具有重要意义。
通过合理的运动方案设计和创新的设计思路，可以更好地满足市场需求，并促进机械装置的发展。
3机械创新设计_第三章 机械系统方案设计的创新
机械创新设计
3.2 产品规划的创新问题
3.2.1 产品的系列化 3.2.2 产品性能的完善 3.2.3 产品功能的集成与组合 3.2.4 产品技术的扩展与渗透 3.2.5 开发新产品
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机械创新设计
全国大学生机械创新设计大赛曾有 健康与爱心主题──设计健身、助残、康复等 机械产品 绿色与环境主题──设计环保、环卫、厨卫等 机械产品 做法 社会调研、市场调查、技术成果查新 运用各种创新技法，开发具有创造力的产品
3.2.5 开发新产品
机械创新设计
开发新产品是指在完全没有老产品的情况下，开发出全 新的产品，即构思一个全新的概念。 从两个方面考虑，一个是考虑先进科学知识与技术的发 展情况，另一个是考虑现代的需求的信息。这也就是所 谓技术的推动与需求的拉动是创新产品的源泉。 先进科学知识与技术发展：例如计算机三维构型技术与 制造系统相结合，成功地解决了计算机三维造型的“看 得见，摸不着”的问题。在成型过程中，将计算机存储 的三维形体信息传递给成型机，通过材料逐层堆积方法 直接制造成型。而传统的制造零件方法是运用某种工具 或手段切除材料，由毛坯变成零件，采用的是“减法” 。快速成型采用的则是“加法”。这种突破与创新是与 计算机技术的发展分不开的。
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机械创新设计
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2．按机械系统中三要素变换的物理作用进行分类
（1）转变-复原：凡是引起能量、物料、或信号特性发生 变化的活动都应称为转变或复原。具有类型的特征。
能量的转变是指能量形式的转变，例如热能、电 能、光能、声能、动能、势能、化学能等就是不 同形式的能量。 物质的转变包括物质特性的转变，如物质的磁性 与非磁性的转变，物质的传导性、非传导性和超 导性的转变等；物质形状的转变，如物料的圆形、 方形、颗类形、奇异形等转变；还包括物质的状 态的转变，如固态、液态、气态的转变等。 信号的转变可以理解为某种物理量转变为另一种 物理量，如电信号（电流 / 电压）转变为机械信 号（位移、速度或加速度）。
最新机械系统创新设计- 第三篇机械及其系统方案设计
震机构
B
３、根据机构组成原理优选出合适的机构构型。
阀门启闭机构的组成
车轮减震机构的六种方案
四、基于组合原理的机构创新设计
（一）机构的串联组合 将两个或两个以上的单一机构按顺序连接，每一个前置机构 的输出运动是其后续机构的输出运动，这样的组合方式称之为机 构的串联组合。 输入 Φ0
Ⅰ
Φ1
Ⅱ
Φ2
Ⅲ
Φ3
三、工艺过程设计
根据已拟定的功能原理及工艺动作进行工艺过程设计。 工艺过程设计的总要求： （1）工序集中原则； （2）工序分散原则：工序能集中就尽量集中，集中有困 难，就分散。 （3）各工序的工艺时间相等原则； （4）多工件同时加工原则； （5）缩短工作周期原则： • 各执行构件工作时间重叠； • 工作时间与空行程时间互相重叠； • 空行程与空行程时间互相重叠。
c
2 O
3 a 5
４、机构的移植与模仿 将一机构中的某种结构应用于另一种机构中的设计 方法，成为结构的移植。 利用某一结构特点设计新的机构，称为结构的模仿。
1 2
2 2 1 3
1
2 5 4 3
5
4
５、机构运动副类型的变换 改变机构中某个和多个运动副的型式，可设计创新 出不同运动性能的机构。 １）转动副与移动副之间的变换； ２）高副与低副之间的变换。
评价
改变机构尺寸
决策
机构及其系统运 动方案设计
机构选型
一、执行构件的运动形式 1、旋转运动：连续旋转运动，间歇旋转运动，往 复摆动。 2、直线运动：往复移动，间歇往复移动，单向间 歇直线移动。 3、曲线运动：执行构件上某一点作特定的曲线 （轨迹）运动。 4、刚体导引运动：一般指非连架杆的执行构件的 刚体导引运动。 5、特殊功能运动：如微动、补偿、 换向等。
机械系统创新设计机械结构方案
2.适合人的心理特点的结构设计
1)减少观察错误的结构设计 2)减少操作错误的结构设计 3)外型美与谐和的结构设计
当控制器与显示器配合使用时，还要考虑它们之间的位置 关系，即使操作者容易辨认。 有人进行这样的试验，在灶台上放置4副灶具，在控制面 板上放置4副控制开关，每种方案进行1200次试验。当灶具与
开关以不同方式摆放时，使用者出现的操作错误次数统计如下： （1）方案误操作次数为零； （2）方案误操作次数为76次；
2)减少操作错误的结构设计
（这里主要介绍操作控制器）
控制器的设计应使操作者在较少视觉帮助或无视觉情 况下能准确的分辨出所需的控制器，并做出正确的控 制与调整。 通过控制器的形状来分辨：由于触觉分辨能力差，所 以形状不宜过分复杂。
通过控制器的大小来分辨：不同控制器之间尺寸差别 要足够大，旋钮直径差为12.5mm；厚度差为10mm。 通过控制器所在位置分辨：沿垂直方向布置开关当间 距大于130mm时摸错概率很低；水平方向布置间距应 大于200mm。
例如，塑料结构的强度较差，用螺纹联接塑料零件很容 易损坏，若充分利用塑料零件弹性变形量大的特点，使
搭钩与凹槽实现联接，装配过程简单、准确、操作方便。 见下图。
要充分了解材料的加工性能
钢结构设计中常通过加大截面尺寸增大结构的强度与
刚度，但铸造结构中如果壁厚过大则很难保证铸造质 量，故铸造结构一般通过加肋板加强结构的强度与刚 度。
机械系统运动方案创新设计课题讲解
机械系统运动方案创新设计课题机械系统运动方案创新设计课题，就是要培养学生对机械系统运动方案创新构思和设计的能力，培养对机械系统中各机构分析和设计的能力，培养工程设计能力和多学科知识交叉融合的设计能力。
设计题目均来自于生产实际和日常生活，它们的工艺动作，一般包括3~2个动作。
其实，新的机械设备的创新是层出不穷的，为了实现某种功能就可以创造出一种新的机械，因此没设计题目还可以根据生产和生活的需要自己来设定。
一、食品机械（1）剥豆机1.工作原理及工艺动作过程将干的蚕豆浸泡后放在漏斗中，通过振动下料后将蚕豆平放，并排列成首尾相接，然后将豆送到切皮位置，将豆压住并切开头部的皮，最后用挤压方法将豆挤出。
剥豆机的主要工艺动作是送料、压豆切皮、挤压脱皮。
2.原始数据及设计要求（1）蚕豆长度：mm20；25~（2）蚕豆宽度：mm2015；~（3）蚕豆厚度：mm6；8~（4）生产率：每分钟剥80粒；（5）要求面积小、重量轻、压紧力可调、工作可靠、外形美观。
3.设计任务（1）根据工艺动作顺序和协调要求拟定动作循环图；（2）构思能够实现上述动作要求的送料机构、压紧与切皮机构、挤压脱皮机构；（3）机械运动方案的评定与选择；（4）根据选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；（5）画出机械运动方案简图；（6）对传动机构和执行机构进行运动学尺寸计算。
4.设计方案提示为了使蚕豆呈横卧头尾排列，可以采用振动料斗上料，送料机构一般采用间歇运动机构。
压紧、切皮机构最好用联动组合机构，以保证压力不过大，可在压头处加一个刚度合适的弹簧。
利用两轧辊加压进行挤压脱皮，两轧辊之间的间隙一般比蚕豆的最小厚度略小。
（二）糕点切片机1.工作原理及工艺动作过程糕点先成形（如长方体、圆柱体），经切片后再烘干。
糕点切片机要求实现两个执行动作：糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。
通过两者的动作配合进行切片，改变直线间歇移动速度或每次间歇运动的距离，以满足糕点不同切片厚度的需要。
工程机械系统方案
工程机械系统方案一、引言工程机械系统是指对土地、水域、建筑物以及其他建设工程进行施工与维护的机械设备。
它广泛应用于土木工程、公路工程、铁路工程、桥梁工程、港口工程、水利工程、矿山工程等各个领域。
工程机械的运用可以大幅提高工程施工效率，保障工程质量，减少人力成本，保障施工人员安全。
为了实现工程机械系统的高效、高质、安全运行，制定科学合理的工程机械系统方案显得尤为重要。
本文将从系统方案规划、设备选型、系统管理、安全保障等方面进行详细阐述，以期为工程机械系统设计提供一定的指导和借鉴。
二、系统方案规划1. 工程机械系统目标明确工程机械系统设计的目标非常重要，其包括但不限于提高施工效率、降低成本、提高工程质量、保障施工人员安全等。
视具体的工程项目而定，可制定相应的目标指标，以保证系统方案的实施具有明确的导向性。
2. 工程机械系统范围工程机械系统应包括施工所需的各种机械设备和工具，如挖掘机、推土机、起重机、混凝土搅拌车、压路机等，并且应考虑到设备的搬运、安装、维护等相关环节。
另外，工程机械系统还应涉及到相关的管理信息系统、人员培训等内容。
3. 工程机械系统流程明确工程机械系统的运行流程及工作环节。
其包括工程机械设备的调配、施工现场设备的布置、设备的使用和维护、施工进度与质量的监控等环节。
4. 工程机械系统的可行性分析对工程机械系统设计方案进行可行性分析，考虑各种因素对系统进行全面的评估，如技术可行性、经济可行性、人力资源支撑等因素，以保证系统的实施是科学合理的。
三、设备选型1. 设备性能需求在进行设备选型时，应根据工程需要明确不同设备的性能需求，如工作能力、工作精度、工作效率、能源消耗等指标。
同时也要考虑到设备的环保性、安全性等因素。
2. 设备品牌和供应商选择在选择设备供应商和品牌时应考虑到设备的质量、售后服务、价格等方面的因素，以保证设备的购买是具有性价比的。
3. 设备配套工程机械系统除了设备本身的选择外，还要考虑到设备的配套设施，如燃料、润滑油、维修工具等。
机械设计创新方案
机械设计创新方案摘要：本文介绍了一种机械设计中的创新方案，旨在提高机械设备的性能和效率。
通过改进机械结构和引入新的材料和技术，该方案能够满足现代工业对机械设备高效、环保的需求。
1. 引言机械设计作为工业生产中的重要一环，对产品的性能和效率起着至关重要的作用。
随着科技的发展和工业生产的不断进步，人们对机械设备的要求也越来越高。
因此，寻找新的机械设计方案，提高机械设备的性能和效率，成为当前工程领域的一个重要课题。
2. 机械结构的改进机械结构是机械设备性能的基础，其合理的设计和改进对于提高机械设备的功能和性能至关重要。
在机械设计中，我们可以通过以下几种方式来改进机械结构：2.1 优化布局：合理的机械结构布局能够减小机械设备的体积、降低重心、提高装配效率等。
通过使用计算机辅助设计软件，我们可以对机械结构进行全面的分析和优化。
2.2 引入新的材料：使用高强度、低密度的新材料，如复合材料和高性能金属，可以提高机械设备的强度和刚性，降低重量，减小能耗。
2.3 改进运动连接：改进机械设备的运动连接方式，如采用齿轮传动、链传动等，可以提高传动效率和运动精度。
3. 新材料和技术的应用随着科技的发展，新材料和新技术的应用在机械设计中也变得越来越重要。
下面介绍几种常见的新材料和技术在机械设计中的应用：3.1 纳米材料：纳米材料具有独特的物理、化学和力学性质，可以应用于机械设备的部件中，提高机械设备的强度、硬度和耐磨性。
3.2 3D 打印技术：3D 打印技术可以实现对复杂结构的快速制造，为机械设计师提供更大的自由度和创造空间。
3.3 智能控制技术：通过引入智能控制技术，机械设备可以实现自动化、智能化的操作，提高工作效率和生产质量。
4. 案例分析以某某公司的一台高精度数控机床为例，我们可以通过以上提到的机械设计创新方案来改进该机床的性能和效率。
4.1 优化布局：通过优化机床的结构布局，减小整体体积，提高机床的稳定性和刚度。
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第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
二、功能分类（续）
3．机构能实现的基本功能（续） ⑤对运动进行操纵与控制 主要指各种离合装置、操纵装置。 ⑥实现给定的运动轨迹 机构中的浮动构件可实现各种轨迹要求。如连杆机构中的连杆； 行星齿轮机构中的行星齿轮以及挠性件传动机构中的挠性构件等。 ⑦实现给定的运动位置 指两个连架杆的对应位置，以及浮动构件的导引位置。
第二节 功能综合
功能综合是指将口头提出的任务形成技术系统的目的或要求。 其主要工作是功能的分析与功能的分解，并判断与功能相对 应的效应，为下一步寻求实现功能的工作原理打下基础。 另外为了更方便地进行功能的分析与分解，还对机械系统中 常需要实现的各种功能进行分类。
一、功能分析
功能分析就是对系统要达到结果(输出)的描述，并不说 明如何达到这个结果。
（2）方案设计阶段
（3）技术设计阶段
（4）施工设计阶段
第四章 机械系统方案的创新设计
第一节 概述
三、方案设计的创新
方案设计的主要工作有功能综合、原理综合和构型综合。 功能、原理、构型综合都没有一个统一的规律可遵循，其方案 解是发散的。 例如洗衣机的主要功能可以抽象的描述为分离，即污物与 衣物的分离。探索实现这一功能解的过程就是明确效应，确定 其工作原理。一旦确定了工作原理，就要按照工作原理寻求相 应的工艺动作。其中每一步骤都存在多个解，每个解都是创新 的产物。
销 钉 键
输出
联 轴 器
齿 轮
联 轴 器
润 滑
密 封
减速器功能结构图
第四章 机械系统方案的创新设计
第三节 TRIZ理论与创新设计
功能综合后，对基本功能求解过程就是工作原理的综合。
发明问题的解决理论——TRIZ理论、建立原理解法目录、 资源的分析与利用 TRIZ为俄文字母对应的拉丁字母缩写，含义为发明问题 的解决理论，也有人将其译为技术冲突的解决原理。
第四章 机械系统方案的创新设计
第三节 TRIZ理论与创新设计
一、TRIZ理论概述（续）
（二）发明的级别与应用前提概述（续） 2．TRIZ的理论前提
1)产品或技术系统的进化有规律可循。
2)生产实践中遇到的工程冲突重复出现。 3)彻底解决工程冲突的发明原理容易掌握。 4)其他领域的科学原理可解决本领域技术问题。
二、技术系统及其进化法则（续）
2 ．产品的进化分析
用于表示产品从诞生到退出市场这样一个生命周期的 基本发展过程，称为产品进化曲线。
性 能 功 能 潜 力
时间 婴 儿 期 成 长 期
成 熟 期
衰 退 期
时间
第四章 机械系统方案的创新设计
第三节 TRIZ理论与创新设计
二、技术系统及其进化法则（续）
3．技术系统进化法则
第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
二、功能分类（续）
2．按三要素变换的物理作用进行分类 为了有利于开拓与创新，常把机器、设备、仪器中的复杂 过程，即功能归结为物理的基本作用类型。 （１）转变—复原 凡是引起能量、物料或信号特性发生变化的活动都应称为 转变或复原。它具有类型的特征。 （２）放大—缩小 一切使物理量放大或缩小的活动都称为放大或缩小。它具 有大小的特征。
第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
二、功能分类（续）
2．按三要素变换的物理作用进行分类（续） （５）存储—取出 把能量、物料、信号存放起来，或从存贮器中取出来的活 动称为存储—取出。它具有数量、位置、时间的特征。 （６）传导—中断 是指能量、物料、信号通过电流、光纤、管道、机构等进 行传输或断开的活动。它具有位置与时间的特征。
功能分解图的结构形状有树状结构，称为功能树；也有串 联结构、并联结构以及环形结构。如图所示。
第四章 机械系统方案的创新设计
F1 F11 F121 树状结构 F1 F11 F12 F122 F1 F2 F3
串联结构
F1 F2 环状结构 F11
F2
并联结构
通过以上分解，就可将任务书给出的总功能划分为已 知的分功能或基本功能，并把分功能或基本功能逻辑地联 接起来，从而产生所要求的整个系统的因果关系。
第四章 机械系统方案的创新设计
第三节 TRIZ理论与创新设计
二、技术系统及其进化法则
1．技术系统 技术系统由多个子系统组成，并通过子系统间的相 互作用实现一定的功能，简称为系统。子系统本身也是 系统，是由元件和操作构成的。系统的更高级系统称为 超系统。
第四章 机械系统方案的创新设计
第三节 TRIZ理论与创新设计
第二节 功能综合
二、功能分类
功能分类就是将系统中输入与输出的三要素操作具体化， 这将有利于功能的分析，也有利于原理的综合与构型的综合。 1．按机械系统的组成进行功能分类 （1）驱动功能 为系统提供能量或动力，它接受测控部分发出的指令，执 行驱动部分工作。其功能载体为各种类型原动机。如电动机、 内燃机等。 （2）传动功能
结论：许多技术问题可以利用解决其它领域中相似问题 的原理和方法轻而易举地得到解决。
第四章 机械系统方案的创新设计
第三节 TRIZ理论与创新设计
一、TRIZ理论概述（续）
（一）产品设计所面临的问题 人们进行机械产品设计通常面临两类需要解决的问题： 一类是知道一般的解决方法（常规问题），一类是不知道解 决方法（发明问题）。 G．S．Ahshuller认为，解决发明问题过程中所寻求的 科学原理和法则是客观存在的。 TRIZ更加易于操作、系统化、流程化，不过多地依赖 设计者的灵感、个人知识以及经验进行创新。
第四章 机械系统方案的创新设计
第一节 概述
一、机械系统的概念（续）
1．机械系统的组成 现代机械种类繁多，结构也越来越复杂，但从实现系统功 能的角度出发，一般机械系统由动力部分、传动部分、执行部 分和控制部分四部分组成。
动力部分 传动部分 执行部分
控制部分
第四章 机械系统方案的创新设计
第一节 概述
⑧实现某些特殊功能 有增力、增程、微动、急回、夹紧、定位和自锁等。
第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
三、功能分解
一个系统的总功能是该系统中各子系统乃至各个元件共同 完成的。各子系统分担各自的分功能、子功能，乃至功能元。 各分功能的类型不完全相同，它们之间有联系，也有区别。为 了更方便地求得功能解，即确定实现功能的工作原理，需要将 系统的总功能进行分解。
第四章 机械系统方案的创新设计
第一节 概述
一、机械系统的概念（续）
3．机械系统的进化性 在进行产品研发决策时，要分析当前产品的技术水平， 预测进化方向，确定产品发展的阶段。
第四章 机械系统方案的创新设计
第一节 概述
二、机械系统设计的内容
机械系统的设计不论是在S形曲线的各拐点位置，还是处 于开发下一代产品交替的位置，以及开发一种全新的产品， 一般都须经历下列四个阶段： （1）产品规划阶段
功能分析可以采用黑箱法。
第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
一、功能分析（续）
输入接口 输出接口
电能 接通 信号
照 明 系 统
光能
能量 物料 信号
技 术 系 统 机 器 设 备 仪 器
能量 物料
电能
信号
接通 脏衣物
净 衣 系 统
净衣物 污物 切断
黑箱法描述未知系统
第四章 机械系统方案的创新设计
第四章 机械系统方案的创新设计
第二节 功能综合
二、功能分类（续）
3．机构能实现的基本功能 ①变换运动的形式 运动形式主要有转动、单双向移动、单双向摆动以及间歇运动等。 ②变换运动的速度 即减速、增速、变速或调速等。 ③变换运动的方向 主要指转动件的两轴线可平行、相交、空间交错；对于空间连 杆机构与空间凸轮机构可在运动空间实现任意方向运动的变换。 ④进行运动的合成与分解 两个自由度的机构以及各种差速机构。
第四章 机械系统方案的创新设计
第一节 概述
一、机械系统的概念
由若干机械装置组成的一个特定系统称为机械系统。 机械系统可能是一台机器，如机床、塑料挤出机、纺织 机等，系统中主要包含有能量的转化，运动形式的转换等； 也可能是一台设备，如化工容器、反应塔、变压器等，系统 中主要包含有能量、物料形态与性质的转变等；还可能是一 台仪器，如应变仪、流量计、振动试验台等，主要包含了信 息与信号的变换。 不管系统以什么形式体现，它都不是一个空泛的概念， 而是一个实体，是以产品形式体现的。
（1）完备性法则
要实现某项功能，一个完整的技术系统必须包含以下四 个部件：动力装置、传输装置、执行装置和控制装置。 完备性法则有助于确定实现所需技术功能的方法并节约 资源，利用它可对效率低下的技术系统进行简化。
一、机械系统的概念（统一般都由若干个子系统组成，子系统又由各种 元件与操作构成。 系统中的各子系统之间互相影响，互相关联，同时各子 系统也影响着系统，而系统又受超系统的制约。 超系统可以理解是系统的环境，系统得以存在的条件。这 种各子系统之间，系统与子系统之间，以及系统与超系统之间 相互关联的性质称为系统的相关性。 进行创新设计时要考虑这种相关性的问题，合理的利用关 系，使得设计方向有利于系统的发展，而不是造成更大的制约。
第四章 机械系统方案的创新设计
第三节 TRIZ理论与创新设计
一、TRIZ理论概述（续）
（三）TRIZ解决发明问题的方法 TRIZ的核心是技术系统进化原理及冲突解决原理，并 建立了基于知识消除冲突的逻辑方法，用通用解的方法解 决特殊问题或冲突。这些原理和方法包括技术系统进化法 则、发明原理、发明问题解决算法等。
传递驱动和执行部分之间的运动和动力。包括运动形式、 性质、方向、大小的变换。其功能载体可以是机械式、液压气 动式或电磁式等。