机械设计学课件第三章机械产品的功能原理设计2012
机械产品的功能原理设计
通过调查分析,明确以下几点功能目标 功能目标: 功能目标 1、 装设导向系统——费用低; 2、 允许扩充和调整设备,变动运输路线; 3、 运行灵活(环境拥挤) 针对上述功能目标,提出了一些原理性设想→解法原理:
1、 惯性导航技术,预置程序 预设参考点→ 理论轨迹 轨迹修正
第四节 两种动作功能及其对应的求解思路
一、简单动作功能 二、复杂动作功能
第五节 工艺功能设计及其对应的求解思路
一、工艺类机器 二、工艺功能设计的任务 三、工艺功能设计的特点 四、工艺功能设计的方法 构建物-场模型一般遵循以下四个步骤 五、构建物 场模型一般遵循以下四个步骤
第六节 关键技术功能和综合技术功能及其对应的求解思路
第五节 工艺功能设计及其对应的求解思路
一、工艺类机器:对被加工对象(某种物料)实施某种加工工艺的装置。由工作头完成对工作对 工艺类机器:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ象的加工处理。简单来理解,就是指加工设备。
二、工艺功能设计的任务 三、工艺功能设计的特点 四、工艺功能设计的方法
1、采用哪种工艺方法; 2、工作头采用什么形状和动作。
第三章 机械产品的功能原理设计
功能原理设计:针对主要功能的原理性设计 功能原理设计 重点在于提出创新构思
创新 ,获得较多解法供比较选优。 有市场竞争潜力
改革工作原理 机器更新换代的三个途径 改进工艺、结构、材料以提高技术性能 加强辅助功能
其中改革工作原理是最难的,一般需要有些新技术突破才行 机械表 (机械钟最早的机械钟是何人、何时在何地制造的已无从考证了。有记录的最古老的机械钟十三世纪出 现在欧洲的修道院之中。当时的机械钟不能显示时间,靠看钟人每小时敲钟来报时。1335年公共时钟 的出现,使机械钟第一次进入人们的日常生活。原理:最早的机械表是利用重锤工作的,非常笨重; 后来的机械钟是利用螺旋弹簧和发条装置工作的;现在的机械表是普遍使用游丝。是惠更斯在螺旋弹 簧的基础上研究出来的); 机电结合的石英电子表 (1969年日本的精工公司,原理:利用石英晶体在加电源后,水晶便会以32768赫兹的周波数振动)。 液晶显示的纯电子表 (1973年,日本的精工制造公司开发出世界上第一块电子表。其原理是利用石英晶片的压电效应。在石 英晶片的极板上接上与石英晶片的固有频率相等的交流电场,就会产生共振(压电共振))
机械设计学第三章机械产品的功能原理设计
例: 硬币计数包卷机的7个功能单元,见下页。
第三章 《机械设计学》课件 机械产品的功能原理设计
§3-1概述 四、功能、功能单元和功能结构
例: 硬币计数包卷机的7个功能单元,见下页。
input
信号 S 能量 E
物料 M
技术系统
S
进行 E 转换
M
output
S′信息 E′能量 M′物料
功能: 将电能转变为旋转运动的动能。
系统工程学用“黑箱”(Black Box)来描述功能:任何一个技术系统 都有输入和输出。把技术系统看成一个输入输出信息流S(Signal)、能 量流E(Energy)和物料流M(Materiel)的黑箱
《机械设计学》课件黑箱:系统内部结构完全Fra bibliotek知的技术系统 。
白箱:系统内部结构完全已知的技术系统 。
灰箱:系统内部结构部分未知的技术系统 。
第三章 《机械设计学》课件 机械产品的功能原理设计
§3-1概述 四、功能、功能单元和功能结构
2、功能元素 从系统论的观点看,一个系统可以分解为一些子系统,那 么一个系统的总功能也应该可以分解为一些分功能。 把机器中的复杂动作分解为一些基本动作,并把这些基本动 作理解为“功能元素”,由这些“功能元素”可以构成任何技 术系统的复杂的总功能。典型的基本动作共有12对。
(3)综合技术功能:综合应用机、光、电、磁、热、化 等各种“广义物理效应”更好地去实现各种动作功能和工 艺功能的功能。
(4)关键技术(Know how)功能:以关键技术实现动 作功能或工艺功能而使产品在某方面占有特殊优势的功能。
机械设计学概论.ppt
施工设计等四个阶段[1]。 二是Koller认为:机械设计分为产品规划、功能设计、定性设计和定量设
计等四个阶段[2]。 三是邹慧君教授提出:机械设计分为产品规划、方案设计、详细设计和
产品设计的根本目的就是要创新产品,满足市场需求和占领更大市场。 产品设计本身是创造性的劳动,设计的本质是创新。因此,重视创新 设计是增加机械产品竞争力的根本途径。
第一节 机械产品设计的重要性和关键步骤
2. 机械产品设计过程的主要步骤
对于机械产品设计过程的不同理解,从本质上说是由于对设计的内涵有不 同的认识和对设计理论有不同的理解。
如图1—1所示。
人的个体,通过复杂的组织机构加以集合,组成 社会,进而构成当今的世界。人们用语言、文字、 图形、符号等等用来构通人们的思想。整个社会 就是依靠这类信息的传递表达来实现其功能的。 因此人与社会之间通过传递设计相联系。
自然界既是人们生活、工作、活动 的场所,又为人们提供赖以生存的 一切必要条件。人与自然界的关系 是索取与提供的矛盾。人们通过产 品设计不断加强、提高自身的机能 以便更好地利用、开发、改造自然, 使之更好地为人类服务。
2.1 设计的内涵及种类
所谓设计形态是指设计过程所表现的形 式、状态。可用图1—6可以形象地表达 出产品设计与时间的关系。
在整个设计过程中,“详细设计要求” 是后面设计、制造加工、设计鉴定及用 户是否尝试的依据,它像一个圆筒一样 笼罩着后面各项工作。这样,我们不难 设想设计要求实际上起着一种边界的作 用,将整个设计“空间”分为内外两部 分:内部为设计应遵循的各个过程,其 任务是使资源转为“硬件”以满足需求, 这是设计的最终目的,故称这一内部空 间为设计核心;
机械设计基础课件 第三章 平面机构自由度的计算
1个约束,2个自由度
5.自由度:构件的独立运动(参数) 平面运动 X,Y,α 约束:对独立运动所加的限制
实长(m) μl= 图长(mm)
机构:
(1)机架:某一构件相对固定(只有一个) (2)原动件:机构中按给定的运动规律独立运动的构件 (3)从动件:确定运动
机构的运动简图:机构用一些简单的线条和规定的符号表达,该图形具有确定的比例
第三章 平面机构的自由度计算
1.机械中每一种独立的运动单元体称为一个构件
2.凡使两个构件直接接触而又能有一定的相对运动的连接称为运动副
3.构成运动副时,两个构件上参与接触的部分(点,线或者面)称为运动副的元素
4.低副:两构件组成面接触的运动副(回转副和移动副)
2个约束,1个自由度
高副:两构件组成点或线接触的运动副
第一章 绪论
机械:机器和机构 机器:(1)构件的组合体
(2)各构件之间有确定的相对运动 (3)用来变换或传递能量,物料与信息,以减轻人做的有用功 机构:具有机器的前两个特点,传递运动和力的装置
构件和零件 构件:运动的最小单元 零件:加工的最小单元
机器是由若干机构组成 机构是由若干构件组成 机构由一个或若干个零件组成
F≤0 机构不能动 F﹥0 机构可以动
F﹥原动件数,运动不确定 F=原动件数,运动确定 F﹤原动件数,不能动
三角形构件的三个自由度均不受限制
轮系 第九章 轮系 行星轮系
只会遇见这种小滚子的局部自由度 焊死处理
虚约束特别容易被漏掉
第二条后面有一个例题 这个比较不容易被看出来
无非就是判断机构能不能动,原动件数目几个,是否合适, 拿到题之后,第一步先看,有没有复合铰链,局部自由度,虚约束
复 复
第三章 机械产品的功能原理设计PPT课件
3)功能原理设计使机器品质发生质的变化。例如, 机械表不论在技术上如何改进,其定时的精确 性始终不可能和石英电子表相媲美。
二、功能原理设计的任务和主要 工作内容
功能原理设计的主要任务是:寻找一种 物理效应和相应的作用原理,以实现所 追求的功能目标。
第五节 工艺功能及其对应的求解思路
工艺类机器是对被加工对象(某种物料)实 施某种加工工艺的装置,其中必定有一个工作 头(如机床的刀具、挖掘机的挖斗等),用这个 工作头去完成对工作对象的加工处理。在这里, 工作头和工作对象相互配合,实现一种功能, 叫做“工艺功能”,这里“工艺”是指加工 “工艺”。 这类工艺功能要考虑两个重要因素: 1.采用哪种工艺方法; 2.工作头采用什么形状和动作,而归根结底 是确定工作头的形状和动作。
总结简单动作功能和复杂动作 功能的特点:
1.都是纯机械的功能,是“以形体来实现功 能”。机械动作功能原理实现得好与不好,全 在于形体设计的变化。 2.机械实现动作功能的方式变化无穷。 3.不能像设计电子电路那样用“功能元素”的 串联、并联方法来进行设计。 4.动作功能是人类生活、生产活动不可缺少的 一种最常用的功能,它们永远也不可能被信息 来代替。
功能原理设计是对产品的成败起决 定性作用的工作。一个好的功能原理设 计应该既有创新构思,又应同时考虑其 市场竞争潜力,因为脱离市场需求的盲 目创新是没有意义的。
一、功能原理设计的工作特点
1)功能原理设计往往是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。如用石英技术代替机械表。
第四节 两种动作功能及其对
机械设计课程设计ppt课件
2.传动形式的合理布置 拟定运动方案时要合理布置其传动顺序 。
19
三、选择电动机
1.选择电动机类型
常用:Y系列三相异步电动机
同步转速:3000 1500 1000 750
级数: 2 4
68
电机安装型式:(查表)
20
2.计算电动机所需功率 P0
(1) 工作机所需电动机功率 PW
2、三班制,单向运转,有中等冲击,每年工作320天,工作
寿命5年;
3、动力源为电力,三相交流,电压380V。
11
题目3:卷扬机传动装置设计
4
5
3
67
1
2
v F
1、卷筒效率0.92,包括卷筒与轴承的效率损失; 2、两班制,双向运转,载荷平稳,每年工作300天,工作寿 命10年; 3、动力源为电力,三相交流,电压380V。
者手工绘图,A1); 3、主要零件图2张(计算机绘图,A3); 4、设计说明书1份(手写,5000~7000字
,统一封面、编出目录并装订成册)。
8
四、成绩评定
按五分制评分。成绩评定依据: 1. 图纸(40%)
图纸结构、投影、标注及数据是否正确,线条 是否符合 制图标准,图面是否整洁,字迹是否 工整等; 2.课程设计说明书(40%) 设计计算是否正确、完整、字迹是否工整、整 洁等;40% 3.答辩成绩 (20% )
nm
i带 i1 i2
33
减速器各轴功率、转速、转矩列表:
参数
轴名 电动机轴
转速n(r/min)
功率P(kW)
转矩T(N·m)
传动比 i
效 率η
Ⅰ轴
Ⅱ轴
Ⅲ轴
机械设计学课本
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(功能思想的提出和发展;⼈机学思想的形成和发展;⼯业设计学科体系的发展和成熟)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)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,能将某种原动⼒和运动转变,以执⾏⼈们预期的⼯作,在⼈或其他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.从不同⾓度看机器的组成:从机构学的⾓度看:各种基本机构,⾃由度=原动机数;从结构学的⾓度看:各种基本零件;从专业的⾓度看:各种主要部件3.从功能的观点看机器的组成: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.从功能的观点看机器的分类可分为: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.家⽤缝纫机是⼀种典型的⼯艺类机器。
⼯艺⽅式:⼀是采⽤针尖引线的⽅法代替针尾引线;⼆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,勾⾯线扩环供给和收回⾯线的功能,输送缝料的功能。
(3)辅助功能:调节⾯线和底线阻尼的功能,调节压脚和压紧⼒的功能,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。
机械原理课程设计PPT课件
精选课件
38
实例:半自动制钉机
制造如图所示一枚鞋钉的工艺过程所绘制 的运动循环图
该鞋钉分为钉头、 钉杆、钉尖三部分, 钉杆成四方锥形
精选课件
39
实例:半自动制钉机
工艺过程示意图(俯视)所示.
整个机构系统由四个执行机构所组成(图中
只画出各凸轮机构的执行构件),分别完成四
个工序。
精选课件
40
半自动制钉机四个工序
54
轧辊机构 提示
精选课件
55
轧辊机构 提示
精选课件
56
铁板输送机构 提示
精选课件
57
四工位机床 提示
精选课件
58
四工位机床 提示
精选课件
59
四工位机床 提示
精选课件
60
平压模切执行、传动机构 提示
精选课件
61
平压模切执行机构 提示
精选课件
62
平压模切 执行机构 提示
精选课件
63
平台印刷机板台移动机构 提示
连杆机构
– 四杆机构 – 五杆机构
凸轮连杆组合 齿轮连杆组合
精选课件
29
按照运动特性选型
(6)运动的合成与分解
差动机构(2自由度)
– 差动轮系 – 差动螺旋 – 2自由度连杆机构 – 2自由度组合机构
精选课件
30
按照动作功能分解与组合原理进行机构选型
功能求解 根据机构的基
本功能,归纳整 理为功能元。任 何一个复杂的机 构系统所要实现 的运动,都可以 认为是由一些基 本的功能元按一 定规律组成的, 根据功能元就易 于找到相应的功 能载体,实现功 能元的求解。
不同运动区段
第三章机械产品的功能原理设计.pptx
(1)物料 用双线箭头表示
➢可以是固体、液体、气体、混合物
金属机床 水泵 天然气管道 汽车
(2)能量
➢ 用实线箭头表示
➢ 包括机械能、电能、热能、光能、化学能、核 能、生物能等……
➢ 机械能的描述:力和运动 ✓平移:力、线速度 ✓旋转:转矩、角速度 ✓振动:振幅、频率
(3)信号
用虚线箭头表示,可以是数字信号、模拟信号
系统工程学把一个机械产品看成技术系统,在设计 初期时该技术系统还不清楚,故用“黑箱”(Black Box)来描述功能。
系统工程学对功能的定义: 一个技术系统在以实现某种任务为目标时,其输入
量和输出量之间的相互转换的关系。
硬币计数包卷机
用来整理、清点、 计数,最后按50枚一 卷将硬币用纸包卷起 来;也可以在计数后 装袋而不包卷。
第三章 机械产品的功能原理设计
功能原理设计的概念
机械产品设计的最初环节,是先要针对该产品的主 要功能提出一些原理性的构思。这种针对主要功能的 原理性设计,可以简称为“功能原理设计”。
包括两个方面: 功能分析——由总功能分解为分功能,最后做出功 能结构图的过程。 工作原理设计——确定实现功能的工作原理
功能原理设计的重要性
是对产品的成败起决定性作用的工作 原理方案的拟定和构思从质的方面决定了设计的水平 是产品设计和实现创新的关键阶段 火车演变的例子
一个好的功能原理设计应该既有创新构思,又应 同时考虑其市场竞争力。因为脱离市场需求的盲目创 新是没有意义的。——一次成像照相机的例子
任何一种机器的更新换代都存在三个途径:
① 输入信号 ➢ 一般为控制信号 ➢ 开关控制、大小/速度/流量/强度控制 ② 输出信号 ➢ 一般为状态信号,可以是测量值、指示值 ➢ 温度、压力、粗糙度、位置、报警信号……
河南理工大学机械设计学课件(张小明)第三章机械产品的功能原理的实现
举例2 过载保护装置:
常用的安全保护装置有以下几种: 1.销钉安全联轴器
9
2.钢珠安全离合器
10
11
3.摩擦式安全离合器 图示为单圆锥形擦安全离合器。摩擦面由内圆锥摩擦盘1和 外圆锥面摩擦盘2组成。在弹簧3作用下使两个锥面压紧,由 此产生酌摩擦力矩即为该离台器允许的输出转矩。螺母5用 来调整压紧力。
第二节 传动机构和执行机构
一切机器都包含有四个部分:动力源、传动机 构、执行机构和控制部分。
一、传动机构
传动机构(系统)是将原动机的运动和动力传给执 行机构的中间装置,其类型主要有机械传动、流体 动力传动、电力和磁力传动等。原动机与执行机构 间组成传动联系的一系列传动件称为传动链,所有 传动链以及它们之间的相互联系组成传动机构(系 统)。 主要目的:为了实现速度或力的变换,或实现特定 运动规律的要求。
根据功率、速度、输出力三者之间的关系
P= F× v
在输出功率一定的情况下:速度与输出力的变化关 系
30
常见的用于运动速度或力的大小变换的传动机构主 要有以下几种:
1)通过啮合方式进行传动(例如;齿轮、蜗轮蜗杆、 链传动、同步齿形带等)。其中.齿轮传动可以在平 行轴或交错轴间实现准确的定传动比传动,适用功 率和速度范围广,结构紧凑,传动效率高,工作可 靠,寿命长,互换性好,因而得到广泛应用。
夹持搬运输送分度与转位检测与分类施力等351夹持夹持工作是加工搬运及安全系统中最常见的动作如弹簧杠杆式斜楔杠杆式液压连杆式电气式等型式夹持器其基本原理多采用杠杆式原理动力源有机械电力液力气压及人力等易简单的形式是人力夹持器如夹煤球的钳子虎钳等
第三章 机械产品的功能原理的实现 ——机械运动系统的方案设计
22
机械系统的功能原理设计PPT课件
(4)筛选法
12
第12页/共85页
方案构思的常用方法
(1)黑箱法:功能原理分析法 (2)列举法 (3)移植法
受其他事物的启迪,触发灵感,运用联想将其原 理合理地应用到自己的课题上。
(4)筛选法
13
第13页/共85页
金属轧制
14
第14页/共85页
方案构思的常用方法
(1)黑箱法:功能原理分析法 (2)列举法 (3)移植法 (4)筛选法
2
第2页/共85页
2.2 机械设计的一般过程
设计就是创造,是从创意、构思到实 现的过程。
认目 识标 需界 求定
问
分
题
析
求
选
解
优
评 价
表
实
决 策
达
现
创意
构思
实现
3
第3页/共85页
2.2 机械设计的一般过程
从人们的需求出发 概要提出设计任务
调查研究 掌握信息
提出明确而详 细的设计要求
方案构思初 评最佳方案
51
第51页/共85页
利用船体摆动带动活塞往复运动利用船的起伏通过杠杆使活塞运动
利用涨潮的水位落差,使水排出
船用抽水机功能原理构想
52
第52页/共85页
功能原理设计的概念和特点
2.功能原理设计的工作特点
29
第29页/共85页
二、功能分解和功能单元
2. 功能单元
功能的基本单位。
包括:物理功能元、 逻辑功能元、数学 功能元。
材料拉伸试验机 的功能分解
30
第30页/共85页
第31页/共85页
例:硬币机的功能分解
1 硬币堆放、输送功能单元 2 硬币排列、分选、挑残功能单元 3 硬币分选计数功能单元 4 硬币堆码、整理功能单元 5 送纸、撕纸功能单元 6 硬币包卷功能单元 7 卷边功能单元
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
“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)和一个场(F)。缺一即不可能发生技术作 用。
46
用S—Field模式探求工艺功能原理的解法
F
基本的方法是寻求合理的F和S
例: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,S 2是草地上的 草。剩下的问题是寻找合适的F 和S1了。
21
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” 。 直接实现总功能的各分功能称为一阶 分功能;实现一阶分功能的分功能称为二 阶分功能,并以此类推。分解到末端的为 功能元。
22
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 硬币包 卷功能 单元
振 热 动 量 能量(驱动) 物料(煤)
噪 声
能量(挖动力和速度等)
物料(装入卡车的煤) 挖掘机 信号 灰 温 尘 度 湿 度
信 号
露天矿开采挖掘机黑箱示意图
31
环境系统
人 控制 工作机构 (挖/运)
相邻技术系统
信息
物料
物料
运输机械 汽车
能量
(柴油机)
能量 转换
能量 传递
支承和连接部分
32
信号
工艺功能
工件头和工作对象相互配合,实现一种功能。
两个重要因素
采用哪种工艺方法
工作头采用什么形状和动作
工艺功能的特点
工作头的形状、运动方式和作用场是完成工艺功能的 三个主要因素。
42
犁的工作曲面 1—犁尖 2—犁镜 3—曲面 绞肉机
43
水刀切割工艺
家用切碎机
44
电火花加工原理图
1-工件,2-脉冲电源,3-点 动进给调节装置,4-工具, 5-工作液,6-过滤器,7-工 作液泵
3
4
第一节 功能原理设计的工作特点和工作内容
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5 变化的设计 。
手动变速箱
6
AT/CVT/DCT(DSG)/AMT 自动变速器
7
液力变矩器原理
9
转矩传递过程
(1)泵轮转动,涡轮不动。 (2)泵轮与涡轮转速差较大时,形成涡流。 (3)泵轮与涡轮转速接近时,形成环流。
F S1 S1’ 变形的S-Field 模式
F’
S2
50
铝带坯电 磁铸轧
51
3.变换
对已有工艺功能解法中的S1和F进行分析后,常常 可以发现它们并非是不可替换的。有时通过变换可能 会产生意想不到的好效果。 割草机
52
用高压水喷射可以切割木材、钢板、布料
… …。 利用各种广义的物理效应
53
焊接:
引入某种新技术(新 材料、新工 艺、……),
M perpendicular to the plane, high density.
新想法(New Idea)、新构思。
13
构思新原理的 步骤
明确功能目标: 装设导向系统的 费用要小;允许 扩充和调整设备, 变动运输路线; 在拥挤的工作环 境中小车能灵活 运行。
3、功能元组合——相容矩阵法
组合方案数=3×3 × 2 × 3 × 1 × 4 × 4 × 3 × 4=10368
若方案为:(A1+B1+C2+D2+E1+F1+G2+H2+I1)→ 履带式正铲机械挖掘机
若方案为:(A3+B1+C1+D2+E1+F2+G3+H1+I2)→ 轮胎式正铲液压挖掘机
30
17
功能:将电能转变为旋转运动的动能。
系统工程学:用“黑箱”描述技术系统的功能
输入(IN) 信息S 能量E 物料M (黑箱)(BLACK BOX) 技 术 系 统 输出(OUT) S’ E’ M’
信息流S (进行 能量流E 的转换)
物料流M
设计者的任务:使“黑箱”变成“白箱”’
获得一个完美的机械产品,实现预定的功能。
59
从不同的角度分析技术矛盾,则可 以得到不同的分析结果,并可导出另一 些解法。
60
解决关键技术功能的特点 用常规技术或已有技术难以达到的技术难 点,或是别人目前尚难以实现的技术高度、总 的来说它的技术要求高,而解决的方法也往往 是出奇制胜。
61
二、综合技术功能
1、动作功能
62
带有画笔的驱动头相当 于电动机的转子,它靠 定子表面上的磁极的磁 力的作用而运动,同时 利用磁力使其能悬挂在 “天花板”上。 为了使驱动头在天花板 上高速移动时阻力小, 还应用了气浮导轨的原 理
④传动机械的效率应足够高,以保证充电电池至少能 工作1天。
70
2.调查、分析已有的解法原理,供设计时参考
手的结构
牵引式假手
德国OTTO BOCK 公司产品
大脑控制假手
71
3.进行创新构思、寻求更合理的解法原理
设计者应该有一个信念:现有的产品决不是 顶峰,肯定还会有更好的设计出现。要争取由自 己推出新一代的创新产品。 设计者应重视基本科学知识的积累,避免陷 入一些违反基本科学原理的“错觉”。例如,有 人设计了一种机械式的“功率增大器”,认为能 把小功率输入变为大功率输出,他采用了一种特 殊的行星齿轮传动方式来实现他的理想。当然, 他所作的原理设计中存在着基本力学知识上的错 误。
S1
S2
标准S-Field 模式
47
首先要寻找各种可能被利用的F并加以分析和比较: 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 就只能是剪刀 可以通过“完善”、“增加’’和“‘变换”的 方法来寻求新的解法。
硬币堆码、整理功能单元
送纸、撕纸 功能单元
卷边功 能单元
23
硬币计数包卷机功能分解图
功能结构 功能结构图:用来表示各分功能之 间关系的框图。
功能分解图
24
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”。
25
27
用功能树法进行露天矿开采挖掘机的方案设计
总功能
分功能1 功能元1
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 14 传感器引导绕过障碍物;在工件转接站上用超声波定向, 使小车实现准确定位。
灵活运动和 准确定位
15
第二节
功能、功能单元和功能结构
分功能系统 1 …… 工作机 执行机构 传动机 原动机 控制器
工作头
48
1.完善
原设计中有时出现缺少F或S1的情况并因此 而造成功能不良的后果。应该通过补全F或S1 的措施来使S—Field模式完善化。
a)
b)
平板玻璃制造工艺的完善
a) 垂直引上法 b)浮法
49
2.增加
一个最小技术系统至少应具有S1、S2和F,但有时 还应辅以S’1和F’,才能更好地完成希望实现的功能。
机器(总 功能)
分功能系统 i ……
分功能系统 n
16
什么是功能?
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。 系统工程学的观点:一个技术 系统在以实现某种任务为目标 时,其输入量和输出量之间的 相互转换的关系。
电动机
功用:作原动机 用途:驱动电扇、机床 性能:效率、耐用性、振动 能力:功率、转速
第三章
机械产品的功能原理设计
针对主要功能的原理性设计。
什么是功 能原理设 计?
功能原理设计重点 尽量使思维尽量“发散”,力求多解,便于选优。
1
2
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。
任何一种机器的更新换代都存在三个途径: 一是改革工作原理; 二是通过改进工艺、结构和材料提高技术性能; 三是加强辅助功能使其更适应使用者的心理。
动作功能
工艺功能
35
工艺功能
动作功能
36
根据功能的技术特点分类
综合技术功能——综合运用机、 光、电、磁、热、化……各种 “广义物理效应”(非纯机械) 去实现各种动作功能和工艺功 能。 “关键技术”(“Know How”)。某个企业或部门独 有的技术,暂时还没有被别 人掌握
37
左图为纵向 磁记录的记 录方式示意 图
67
第七节 功能原理设计的工作要点How ca Nhomakorabea I…?
68
69
1.明确所要设计的任务的功能目标,提出具体问题
肌电假手
①手指应能实现0.5rad/s的抓握运动速度,以模仿人 手的真实运动。 ②手指触物后,应能产生50N左右的捏紧力,以满足实 际工作的需要。 ③所用微型电动机需在假手掌心中放置,故其外径应 不大于¢20mm。
启动、停止 变速
物料/煤
铲入
提升
回转
煤
运输机
能量
能量
能量传递及分配
行走 辅助
转入另一工作点 信号
转换
支承及联接
33
第三节 功能原理的发展历史及基本类型
功能原理设计的两个工作特点: 1、综合问题,无定法可循。 2、多解问题,既不是只有唯一解,也不是绝对 无解,而且也很难得到绝对理想的解。
34
功能原理分类
18
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
19
整理、清点、计 数,包卷或装袋