机械设计学课本

第一章绪论

1、机械设计学学科的三个组成部分:功能原理设计、实用化设计、商品化设计。

2、机械设计具有哪些主要特点？(多解性、系统性、创新性)

3、近代“设计学”的重大发展(功能思想的提出与发展;人机学思想的形成与发展;工业设计学科体系的发展与成熟)

4、从设计构思的角度将机械设计步骤归纳为哪三大步？(创意、构思、实现)

求→目标界定→问题求解→分析选优→评价决策→表达→实现。

6、机械设计学的研究对象 :机械设计学研究机械设计的规律、过程、原理、方法、设计原则以及其她机械设计的共性技术。

7、功能就是产品的核心与本质。

第二章机器的组成及典型机器的功能分析

1、机器的定义:有两个或两个以上相互联系配合的构件所组成的联合体,通过其中某些构件的限定的相对运动,能将某种原动力与运动转变,以执行人们预期的工作,在人或其她智能体的操作或控制下,实现为之设计的某种或几种功能。

2、从不同角度瞧机器的组成: 从机构学的角度瞧:各种基本机构,自由度=原动机数;从结构学的角度瞧:各种基本零件; 从专业的角度瞧:各种主要部件

3、从功能的观点瞧机器的组成:机器由多个主要分功能系统构成,它们的协调工作实现了实现了机器的总功能。又可进一步分为:工作机(工作头、执行机构)传动机原动机控制器。

4、从功能的观点瞧机器的分类可分为:工艺类机器:对物料进行工艺性加工的机器,主要特征就是具有专用的工作头并进行独特的工艺加工动作; 非工艺类-不对任何物料进行工艺性加工,只实现某些特殊的动作性的机器。

5、家用缝纫机就是一种典型的工艺类机器。工艺方式:一就是采用针尖引线的方法代替针尾引线;二就是采用双线互锁交织的方法代替反复穿刺。功能分析:(1)总功能:将线按一定规律缝于缝料上,它可使一根线或多根线通过自连、互连、交织,在缝料上形成一定形式的线迹。(2)主要功能:引面线造环功能,勾面线扩环供给与收回面线的功能,输送缝料的功能。(3)调节面线与底线阻尼的功能,调节压脚与压紧力的功能,调节送布针距的功能,绕底线功能。(4)控制功能:机械控制功能,人机控制功能,电子控制功能。

6、现代银行点钞机就是一种典型的机电一体化系统,属于工艺类机器。功能要求:要有堆放准备清点纸币的空间,并能将纸币连续输入,直到最后一张;要有能把纸币逐张分开,避免两张当做一张计数的机构;要有准确计数的装置,清理完毕的纸币要整理成一叠。功能分析:(1)总功能:将一沓同样的纸币输入机器之后,经过机器处理,最后输出一沓整齐的纸币,同时计数器准确显示纸币的张数。(2)主要功能:进钞输入功能,分钞功能,计数

功能,整理功能(3)辅助功能:动力及传动功能,接钞输入口斜板调节功能,阻尼轮压紧功能(4)控制功能:机械控制功能,光电控制功能,人机控制功能。

第三章机械产品的功能原理设计

1、功能原理设计:机械产品设计的最初环节,就是先要针对该产品的主要功能提出一些原理性构思,这种针对主要功能的原理性设计,称…。实质: 就是对方案的构思与拟定过程。

2、构思钞票逐张分离的工作原理:推括、摩擦、离心力、重力、粘力、气吹、气吸、静电。

3、、功能原理设计重点:提出创新构思,尽量使思维尽量“发散”,力求多解,便于选优。

4、为什么要突出功能原理设计:功能原理设计对产品的成败起决定性作用。

5、任何一种机器的更新换代都存在三个途径:一就是改革工作原理;二就是通过改进工艺、结构与材料提高技术性能;三就是加强辅助功能使其更适应使用者的心理。

6、功能原理设计的工作特点:用一种新的物理效应来代替旧的物理效应,使机器的工作原理发生根本的变化的设计。;功能原理设计往往要引入某种技术,但首先要求设计人员具有新想法,新构思;功能原理设计使机器品质发生质的变化。

7、功能原理设计的工作内容:针对某一确定的功能目标,寻求一些物理效应,并借助某些作用原理来求得一些实现该功能目标的解法原理。

8、构思新原理的步骤:首先明确功能目标,然后进行创新构思,得出某些解法原理后还应通过模型试验,进行技术分析,验证其原理上的可行性;对于不完善的构思还应按实验结果做修改、完善与提高工作;最后对几个解法作技术经济的评价对比,选择其中一种较合理的解法作为最优方案予以采用。

9、CIMS中物料运输系统的功能目标分析:1、明确功能目标:装设导向系统的费用要小;允许扩充与调整设备,变动运输路线;在拥挤的工作环境中小车能灵活运行。2、提出的原理性设想:应用惯性导航技术,利用所设参考点用于制程序给出理论轨迹并作轨迹误差的修正;应用传感器引导绕过障碍物;在共建转接战上用超声波定向,使小车实现准确定位。

10、系统工程学用“黑箱”描述功能:任何一种系统都有输入与输出,把技术系统瞧成一个黑箱,其输入用物料流M、信息流S与能量流E描述,其输出用相应的M’、S’、E’来描述。

11、硬币计数包卷机,试分析要实现总功能,必须要有哪些分功能单元,试分别画出功能分解图与功能结构图,并简要说明计数功能如何实现的？

功能单元:硬币堆放、输送功能单元;硬币排列、分选、挑残功能单元;硬币分选计数功能单元;硬币堆码、整理功能单元;送纸、撕纸功能单元;硬币包卷功能单元;卷边功能单元。

12、功能的含义:某一机器(或装置)所具有的转化能量、运动或其它物理量的特性。/一个技术系统在以实现某种任务为目标时,其输入量与输出量之间的关系。

13、功能元素-把机器中的复杂动作分解为一些基本动作,这些基本动作理解为~

14、任何技术系统都可以视为三种流的处理系统:能量流、物料流、信息流。

15、功能单元:将总功能分解成较为简单的、具有一定的独立性、可以直接求解“功能单元”,也称“功能元”。

16、功能分析:由总功能分解为分功能,最后作出功能结构图。也可称为“系统分析”。

17、功能结构的三种基本结构形式: 串联、并联、回路

18、动作功能就是指以实现动作为目的的功能。(1)简单动作功能:由俩个或俩个以上的具有特殊几何形状的构件组成,利用它们形体上的特征,可以实现互相运动或锁合的动作(带轴轮子,拉链):一次性动作复杂动作。(2)复杂动作功能,以采用基本机构为主。常用的基本机构主要有齿轮机构,凸轮机构,连杆机构,螺旋机构,间歇运动机构,摩擦机构…

简单动作功能的求解思路:几何形体组合法,即:针对功能目标,对几个构件的几何形体进行构思、组合;复杂动作功能的求解思路:基本机构组合法。 19、工艺功能:工作头与工作对象相互配合,实现一种功能。

20、两个重要因素:(1)采用哪种工艺方法(2)工作头采用什么形状与动作

21、工艺功能的特点:工作头的形状、运动方式与作用场就是完成工艺功能的三个主要因素。

22、物一场分析法:S1通过F作用于S2。其中,主体(S1)就是对客体发出作用的物体,即工作头;客体(S2)就是被加工的物体;F:场,这不单指某种物理场,而就是广义地指S1向S2作用时发出的力、运动、电磁、热、光……一切作用场。 23、“最小技术系统”:在任何一个最小技术系统中,至少有一个主体(S1),一个客体(S2)与一个场(F)。缺一即不可能发生技术作用。

24、用S—Field模式探求工艺功能原理的解法:寻求合理的F与S

例1:为了完成修剪草地的任务,如何构思剪草机的工作原理?

在这个问题里,S2就是草地上的草。剩下的问题就是寻找合适的F与S1了。

首先要寻找各种可能被利用的F并加以分析与比较:

拉力——可以拉断草,但无法控制被拉断的草的高度,无法使草地整齐。割断力——像农夫割麦一样,需要握住草的上部才能割断。剪断力——利用剪刀刃合拢,可以剪断。

显然,人们常常选择剪断力作为理想的F,当然S1就只能就是剪刀。将剪刀做成像理发推子那样,就就是传统的剪草机的解法原理。

还可以通过“完善”、“增加’’与“‘变换”的方法来寻求新的解法。