产品设计中的理论及方法

2.1 功能概念及分析方法 1．功能概念：
——效能 ——用途 ——作用 ——目的 2．功能定义的方法： 动词+名词 3．功能分析法 （1）总功能确定 （2）功能树作功能分解 功能分解获取—→机构运动简图
—→机构控制简图
（3）功能分解的方法——（目的——手段）
2.2 功能原理与运动规律之间的关系 板材送料机构都有三个操作：供料，取
3．创新是设计的灵魂 设计目标——产品——赢得市场，产品的竞争力 ：
——性能使用户满意； ——开发周期最短； ——成本最低； ——无污染或污染被降低到最低的限度。 “创新” 的含义：A.原创新：
B.新产品创新 ：非圆齿轮：凸轮与齿轮的组合； 手机： 新型手机= 手机+电子记事本+……+网络。
1.2设计过程及产品的开发过程
1.设计的四个过程阶段： ——需求分析 ——构思设计 ——结构与精度设计 ——制造过程设计。
2. 现代产品制造的特点： A. 创造设计过程长，制造过程缩短； B.由原来的满足精度，经久耐用的特点—→现代
的个性化、流行化的特征发展。
3.产品设计的模式：反馈闭环的模式
第二章 功能分析与机构设计
2.1 功能概念及分析方法 2.2 功能原理与运动规律之间的关系 2.3 运动规律与机构组合的关系 2.Байду номын сангаас 制定运动规律的原则和步骤 2.5 创新技法 2.6 机构组合时的基本原则及影响因素 2.7 按功能－结构矩阵设计运动简图 2.8.按机构的结构特性作机构组合
（2-1）
M .A F4 F2
（2-2）
不计摩擦，瞬间输入功应等于输出功
F4 | v4 | F2 | v2 | （2-3）
M .A. F4 | v2 | 1 （2-4）
F2 | v4 |
图2-16曲柄滑块机构
3）机构效率最大的原则 图2-17 高副低代的机构
4）获得较大的传动角 µ原则 图2-18 机构的传动角 图2-19 高副机构的传动角
料与送料。但不同的机构，原理不同，结构 也不同；原理相同，结构也不同； 功能原理： 推力 摩擦 吸力
归纳：功能与运动规律之间的对应关系
A．功能与运动规律之间有对应关系，这个映 射关系实现机构构思中由功能设计向运动规律 设计的转化。 B．功能与运动规律之间为1∶ n的关系，即： 单对多的关系。
（2）直线往复运动的机构（水平）
图2-10 纸张分离机构
图2-11邮票上胶机构
图2-12带式上胶机构
3) 组合与调整，最后形成方瓶自动贴签的设计机构 图2-13 方瓶自动贴签的机构
2．思维扩展性
在已有成熟产品的机构上作扩展设计，获取新机构 例2：要设计实现大行程的复杂运动规律的机构
图2-14 大行程复杂运动机构
大行程用线性函数Sk实现，即： Sk = K（t） 复杂运动用非线性函数Sf实现，即：Sf =f（t） 机构系统：机械（丝杠）机构+电磁控制
kt
在一个周期中，传动角是变化的，总存在一个最小的传 动角
f ((t)) C
作机构综合时：
min ≥0 且 min ≥[ µ]
m in = 0
要有越过死点措施，通常应用惯性力越过死点
5）机构动力源因素 动力源有多种形式：电能、电磁能、气能、液压、 波能 …… 量能转换形式———电动机、气、液压机构
2．制定运动规律的原则
І．运动最简原则及规律集最小原则 减少冗余环节 规律集最小 运动规律为简单运动
II．结构最简原则 采用新机构、新技术 采用简单轮廓结构
2.5 创新技法 1．分析综合法 例1：设计方形罐头瓶自动贴签的机构
（1）分析成熟产品： 取签 上胶 压签及贴签 贴签瓶的输入与输出
（2）提取特征机构，组合成设计机构
综上所述：思维扩展法有两个特点： （1）将多种技术综合应用； （2）在原有的机构上，根据产品的新要求，延续 构思，创造出新机构。
2.6 机构组合时的基本原则及影响因素 1) 结构最简原则 选取的基本机构，减小加工误差与加工累积误差
对产品性能的影响。
图2-15直线机构
2）机械效益最大原则
输出力 M .A. 输入力
图2-7往复运动的机构
归纳：运动规律与机构之间的对应关系
A． 运动规律与机构之间存在对应关系，这 种关系能实现由运动规律到机构设计的转化。 这种转化实现了由设计构思到实体产品之间的 联接。
B．运动规律与机构之间为1∶n 的关系，即： 单对多关系。
2．功能原理、运动规律与机构综合之间的关 系
（1）功能与运动规律之间存在着对应关系，运动规 律与机构之间存在着对应关系； 设计活动 从功能分析→运动规律分析→机构设计
例1，设计是一种针对目标问题的求解活动； 例2，设计是一种创造性的活动，创造前所未有的，新颖而 有益的东西。
例3，设计是“一种构思与计划，以及把这种构思与计划通过 一定的手段转为视觉化的活动过程”。 涵盖面更广的概念：对发展过程的安排
对发展过程进行的活动 发展过程：发展方向、程序、细节、要达到的目标。
过程转化的有序性、逻辑性 （2）两个 1∶ n（单对多）关系
2.4 制定运动规律的原则和步骤
1．步骤 （1）功能分析 （2）运动规律分析 （3）型选择 a. 原理类型 b. 结构类型 （4）运动协调分析及协调设计 a. 能完成要求的操作动作，满足使用性能； b. 动作协调，无碰撞、干涉、过程平稳。
设计概论
本课程：产品设计中的理论及方法。 ----概念设计、 形体设计到制造过程 按教学大纲要求，主要讲解六方面的内容：
1．功能分析及产品构思设计 ——产品的机构设计方法学；
2．机构的组合方法； 3．设计评价； 4．柔性制造系统的建模设计
——柔性系统中的求解算法。 包括资源规划、机床规划、精良生产及并行工程
5. 模糊理论与模糊规划 6. 机器人构型设计中的模糊优化建模
第一章 绪 论
1.1设计概念 人类的社会活动：物质财富创造
财富的分配
设计---物质财富创造---最基本的概念 1．狭义的设计概念：
设计--客观需求---满足需求的技术系统活动。 技术系统活动 ：产品创新设计或产品开发设计中的一切活
动。
包括：机构设计--结构（功能结构与工艺结构）与精度设 计---装配设计--维修与运输及安装--报废回收设计--制造规划 设计--……等。 2．广义设计概念：