02第二章机械系统的总体设计
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机械系统总体设计的主要内容包括：
1.系统的原理方案的构思 2.结构方案设计 3.总体布局与环境设计 4.主要参数及技术指标的确定 5.总体方案的评价与决策
在总体设计过程中，应逐步形成下列技术文件： 系统工作原理简图；主要部件的工作原理图； 方案评价报告；总体设计报告；系统总体布置图。
一、设计任务的形成与确定
1.设计任务的类型 （1）开发性设计
创新
“零”
“原型”的创新开发
（2）适应性设计
在原理方案基本保持不变的前提下，对产品作局部的变更或 设计一个新部件，使产品在质和量方面更能满足使用要求。
（3）变型设计
在工作原理和功能结构都不变的情况下，变更现有产品的结 构配置和尺寸，使之适应于更多的量的要求。
课堂作业：对于三种设计任务的类型举例说明。
本章重点： 1.机械系统总体设计的技术文件； 2.机械系统的功能分解与求解； 3.机械系统总体方案设计和求解；
本章难点： 1.机械系统的功能分解与求解； 2.机械系统的方案求解（形态学矩阵）； 3. 机械系统方案的评价方法（模糊评价法）。
机械系统设计的第一个环节是总体设计， 它是产品设计的关键，对产品的技术性能，经 济指标，外观造型等具有决定性意义。
保证人身、设备安全（漏电保护功能、洗涤过程异常时的 自动报警功能等）
作业
查阅有关书籍或利用网上资源，自己交上一份有关 某机械产品的设计任务书，手写或打印都可以！
不允许有重复！
下周二（9月7日）上课前交上来！
任务 功能综合
原理综合 构型综合 确定方案
功能分析 功能分解 功能分类
创新技法 形态矩阵 冲突矩阵 解法目录 资源利用
02第二章机械系统的总 体设计
2020年5月25日星期一
本章内容： 1.机械系统总体设计的基本步骤和形成的技术文件； 2.设计任务的形成与确定； 3.机械系统的功能描述、功能分解与求解； 4.机械系统总体方案设计和求解； 5.机械系统方案的评价原则和方法； 6.机械系统的结构方案和总体布局设计； 7.机械系统的主要技术参数、技术指标和总体设计图要求。
在所有的机械设计中75％的机械是已经设计过的， 有样机可供参考，有25％的机械是未曾设计过的，无 样机参考。从有无样机可供参考的角度，机械设计可 分为三类：开发性设计、变型设计和仿型设计。
1. 开发性设计（New Product Design） 在工作原理、结构等完全未知的情况下，应用成熟 的科学技术或经过试验证明是可行的新技术，设计过 去没有过的新型机械。这是一种完全创新的设计。世 界上第一台电话的设计就属于完全创新设计。 2. 变型设计（Improving Design） 有同类产品可供参考，原理和结构完全已知。原理 不变，为适应用户某些新的要求，或克服产品市场调 查所反映的缺点，所进行的发展性设计。在结构设计 或造型设计方面有创新，可获得实用新型专利或外观 设计专利。
(污)衣物 净水 洗涤剂
主功能
(动洗力涤功衣能物)
(净)衣物 脏水
动力功能
控制功能
驱损 动耗 能能
洗涤方式 输入
洗涤过程 显示
结构
2.系统的原理方案总体分析 例1：制造一个零件 采用切削加工；采用挤压成型；采用激光烧结快速成型
（2）产品设计要求 对整机而言，通用的主要要求如下：
产品功能要求；（V=F/C） 适应性要求；（产品的适应范围） 性能要求；（产品的技术特征） 生产能力要求；（产品的重要技术指标） 制造工艺要求； 可靠性要求； 使用寿命要求； 人机工程要求； 安全性要求
（3）设计任务书的格式
“明细表或合同书”等方式表达
编号 设计单位 主要设计人员
1
功能
2
适应性
3
性能
4
洗涤能力
5
可靠度
6
使用寿命
7
经济成本
8
人机工程
9
安全性
名称
微电脑全自动洗衣机
起止时间
设计费用
设计要 求
主要功能:洗涤脏衣服; 辅助功能:毛衣物上的毛绒过滤等。
洗涤对象:普通衣物;毛毯、牛仔服；羊毛、丝绸等。 入口水压：0.1~0.6MPa 环境：远离热源、振动等，要有水源、电源
2.设计任务的来源
（1）指令性设计任务（政府和军队等部门下达的）
（2）来自市场的设计任务（用户根据自己的需要提出的）
（3）考虑前瞻的预研设计任务（根据市场的发展动向） 3.拟定设计任务书
（1）拟定设计任务书的一般原则
“详细而明确，合理而先进”பைடு நூலகம்
详细：针对具体设计项目尽可能列出全部设计要求，特别 是不要遗漏重要的设计要求。 明确：对设计要求尽可能定量化。 合理：对设计要求提得适度，实事求是。 先进：与国内外同类产品相比，在产品功能、技术性能、 经济指标方面都有先进性。
动力：额定输入功率400W左右。 外形尺寸：小于550mmX550mmX900mm 整机质量：小于30kg
额定洗涤、脱水容量：3.8kg（干衣）
整机可靠度要求达到99.9%以上。
一次性使用寿命5年，多次性维修使用寿命10年
700元左右（含材料、设计、制作加工、管理费用）
操作方便（面板式操作，全自动控制洗涤过程，可简单编 程）；显示清晰；造型美观
机构构型 结构构型
方案评价
技术冲突解决原理 （TRIZ理论）
系统的总功能
二、机械系统的功能及指标分解
1.系统功能的描述
主功能－物料的输入、转换与输出功能（物料流）
动力功能－能量传递与变换功能（能量流）
控制功能－信息传递与控制功能（信息流）
结构功能
主功能－直接实现系统目的，表明了系统的主要特征和功能； 动力功能－为系统提供必要的能量； 控制功能－包括信息检测、处理和控制，是使系统正常运行， 达到精确、可靠、节能、协调所必需的； 结构功能－系统各要素组合起来，进行空间配置、形成一个统 一的整体，并保证系统工作中的强度和刚度。
例2-1 更换普通自行车的传动系统，并改变部分结构后 开发的变速赛车；发动机作四缸、六缸、直列、V形等 改型设计。 多数产品属于变型设计。随着技术水平的提高和市场 需求的变化，应掌握产品生命周期的特征，适时地对 老产品进行改进。 3. 仿型设计（Selecting Design） 它是指有同类产品可供参考，原理和结构完全或部分 已知。原理、结构和性能一般不变，只作工艺性变化 ，以适应本企业的生产特点和技术装备要求。通常采 用反求设计（Reverse Design）方法。
1.系统的原理方案的构思 2.结构方案设计 3.总体布局与环境设计 4.主要参数及技术指标的确定 5.总体方案的评价与决策
在总体设计过程中，应逐步形成下列技术文件： 系统工作原理简图；主要部件的工作原理图； 方案评价报告；总体设计报告；系统总体布置图。
一、设计任务的形成与确定
1.设计任务的类型 （1）开发性设计
创新
“零”
“原型”的创新开发
（2）适应性设计
在原理方案基本保持不变的前提下，对产品作局部的变更或 设计一个新部件，使产品在质和量方面更能满足使用要求。
（3）变型设计
在工作原理和功能结构都不变的情况下，变更现有产品的结 构配置和尺寸，使之适应于更多的量的要求。
课堂作业：对于三种设计任务的类型举例说明。
本章重点： 1.机械系统总体设计的技术文件； 2.机械系统的功能分解与求解； 3.机械系统总体方案设计和求解；
本章难点： 1.机械系统的功能分解与求解； 2.机械系统的方案求解（形态学矩阵）； 3. 机械系统方案的评价方法（模糊评价法）。
机械系统设计的第一个环节是总体设计， 它是产品设计的关键，对产品的技术性能，经 济指标，外观造型等具有决定性意义。
保证人身、设备安全（漏电保护功能、洗涤过程异常时的 自动报警功能等）
作业
查阅有关书籍或利用网上资源，自己交上一份有关 某机械产品的设计任务书，手写或打印都可以！
不允许有重复！
下周二（9月7日）上课前交上来！
任务 功能综合
原理综合 构型综合 确定方案
功能分析 功能分解 功能分类
创新技法 形态矩阵 冲突矩阵 解法目录 资源利用
02第二章机械系统的总 体设计
2020年5月25日星期一
本章内容： 1.机械系统总体设计的基本步骤和形成的技术文件； 2.设计任务的形成与确定； 3.机械系统的功能描述、功能分解与求解； 4.机械系统总体方案设计和求解； 5.机械系统方案的评价原则和方法； 6.机械系统的结构方案和总体布局设计； 7.机械系统的主要技术参数、技术指标和总体设计图要求。
在所有的机械设计中75％的机械是已经设计过的， 有样机可供参考，有25％的机械是未曾设计过的，无 样机参考。从有无样机可供参考的角度，机械设计可 分为三类：开发性设计、变型设计和仿型设计。
1. 开发性设计（New Product Design） 在工作原理、结构等完全未知的情况下，应用成熟 的科学技术或经过试验证明是可行的新技术，设计过 去没有过的新型机械。这是一种完全创新的设计。世 界上第一台电话的设计就属于完全创新设计。 2. 变型设计（Improving Design） 有同类产品可供参考，原理和结构完全已知。原理 不变，为适应用户某些新的要求，或克服产品市场调 查所反映的缺点，所进行的发展性设计。在结构设计 或造型设计方面有创新，可获得实用新型专利或外观 设计专利。
(污)衣物 净水 洗涤剂
主功能
(动洗力涤功衣能物)
(净)衣物 脏水
动力功能
控制功能
驱损 动耗 能能
洗涤方式 输入
洗涤过程 显示
结构
2.系统的原理方案总体分析 例1：制造一个零件 采用切削加工；采用挤压成型；采用激光烧结快速成型
（2）产品设计要求 对整机而言，通用的主要要求如下：
产品功能要求；（V=F/C） 适应性要求；（产品的适应范围） 性能要求；（产品的技术特征） 生产能力要求；（产品的重要技术指标） 制造工艺要求； 可靠性要求； 使用寿命要求； 人机工程要求； 安全性要求
（3）设计任务书的格式
“明细表或合同书”等方式表达
编号 设计单位 主要设计人员
1
功能
2
适应性
3
性能
4
洗涤能力
5
可靠度
6
使用寿命
7
经济成本
8
人机工程
9
安全性
名称
微电脑全自动洗衣机
起止时间
设计费用
设计要 求
主要功能:洗涤脏衣服; 辅助功能:毛衣物上的毛绒过滤等。
洗涤对象:普通衣物;毛毯、牛仔服；羊毛、丝绸等。 入口水压：0.1~0.6MPa 环境：远离热源、振动等，要有水源、电源
2.设计任务的来源
（1）指令性设计任务（政府和军队等部门下达的）
（2）来自市场的设计任务（用户根据自己的需要提出的）
（3）考虑前瞻的预研设计任务（根据市场的发展动向） 3.拟定设计任务书
（1）拟定设计任务书的一般原则
“详细而明确，合理而先进”பைடு நூலகம்
详细：针对具体设计项目尽可能列出全部设计要求，特别 是不要遗漏重要的设计要求。 明确：对设计要求尽可能定量化。 合理：对设计要求提得适度，实事求是。 先进：与国内外同类产品相比，在产品功能、技术性能、 经济指标方面都有先进性。
动力：额定输入功率400W左右。 外形尺寸：小于550mmX550mmX900mm 整机质量：小于30kg
额定洗涤、脱水容量：3.8kg（干衣）
整机可靠度要求达到99.9%以上。
一次性使用寿命5年，多次性维修使用寿命10年
700元左右（含材料、设计、制作加工、管理费用）
操作方便（面板式操作，全自动控制洗涤过程，可简单编 程）；显示清晰；造型美观
机构构型 结构构型
方案评价
技术冲突解决原理 （TRIZ理论）
系统的总功能
二、机械系统的功能及指标分解
1.系统功能的描述
主功能－物料的输入、转换与输出功能（物料流）
动力功能－能量传递与变换功能（能量流）
控制功能－信息传递与控制功能（信息流）
结构功能
主功能－直接实现系统目的，表明了系统的主要特征和功能； 动力功能－为系统提供必要的能量； 控制功能－包括信息检测、处理和控制，是使系统正常运行， 达到精确、可靠、节能、协调所必需的； 结构功能－系统各要素组合起来，进行空间配置、形成一个统 一的整体，并保证系统工作中的强度和刚度。
例2-1 更换普通自行车的传动系统，并改变部分结构后 开发的变速赛车；发动机作四缸、六缸、直列、V形等 改型设计。 多数产品属于变型设计。随着技术水平的提高和市场 需求的变化，应掌握产品生命周期的特征，适时地对 老产品进行改进。 3. 仿型设计（Selecting Design） 它是指有同类产品可供参考，原理和结构完全或部分 已知。原理、结构和性能一般不变，只作工艺性变化 ，以适应本企业的生产特点和技术装备要求。通常采 用反求设计（Reverse Design）方法。