《总体方案设计》PPT课件

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由此可见，不同的功能原理所需要的工艺动作， 以及所设计的机械在工作性能、工作品质和使用 场合等方面会有很大差异。功能原理设计的重点 在于提出创新构思，使思维尽量"发散"，力求提 出较多的解以便比较和选优。对构件的具体结构、 材料和制造工艺等则不一定要有成熟的考虑。由 此可见，功能原理设计的特点如下： 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 根本变化的设计。
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机械产品设计的最初环节，是针对产品的主要功能 提出一些原理性的构思。这种针对主要功能的原理 设计，称为“功能原理设计”。 如：设计一台洗衣机，其总功能为“洁衣”， 即“分离脏物”。
方法一：模仿人手洗衣的动作，它将包括手臂、手 指等由多杆机构组成的机械手来完成，那将非常复 杂，而且刚性构件坚硬性对衣料的磨损也难以控制。
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总功能的分析
在系统工程学中常用"黑箱"来研究分析问题，对于 复杂的未知系统，犹如一个不知其内部结构的"黑箱 "。当此系统以实现某种任务为目标时，分析、比较 它的输入和输出量之间的关系，分析黑箱与周围环 境的联系，了解其功能、特性，从而探求其内部原 理和结构。
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如下图所示，把技术系统看成一个黑箱，其输入和 输出用信息流S、能量流E和物料流M来描述；输出用 相应的S′ 、E′、M′来描述。黑箱法只是描述从 系统外部观察到的"功能特点"，而黑箱内部结构是
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方法二：采用水流与衣料相对运动的的洗 法，则可用简单的正转和反转的机械运动 来实现，这是目前最常见的洗衣机的方式。
方法三：利用超声波产生很强的水压使衣 物纤维振动，同时借助气泡上升的力使衣 物运动而产生摩擦，达到洗涤去脏的目的。
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再如要设计一台点钞机，为达到钞票分离的目的， 可以采用下图所示的几种功能原理方案。显然，进 行原理性构思时首先要考虑应用某种“物理效应” （如图中的摩擦 、离心力、气吹等），然后利用某 种“作用原理”（如图中的摩擦轮、转动架、气嘴 等），最后达到实现“功能目标”的结果。
两个方面：
（1）包装成品的质量 工序完成后的质量（裹包的紧密度、计数精度、封
口的牢度和密封性等）
（2）被包装物品和包装材料的损耗
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2、生产率
包装机的生产率,是指一台机器在单位时间内所包装 物料的数量或件数。
生产率又分为理论生产率和实际生产率,上述的 定义是指的理论生产率；但是,在实际生产中,有时要 做生产的准备、要停机装添物料和包装材料、调试 和维修机器、检验产品质量等,所以在实际生产中,一 般用实际生产率来表示包装机的生产率,它是指一台 包装机在一段时间内(一日、一班)的包装物料的数 量。
未知的，需要设计者去进行具体构思和设计。
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如下图所示为一台硬币计数包 卷机，它的功能是用来整理、 清点、计数，最后按一定的枚 数将硬币用纸包卷起来或装入 袋内。末图所示为用黑箱法描 述的硬币机的总功能。
硬币计数包卷机（如图）
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功能分解
一般的机械执行系统都比较复杂，难以直接求得 满足总功能的原理解。如果利用系统工程分解的 原理，将总功能进行分解，则可化繁为简。如硬 币计数包卷机可分解为下图所示的的7个分功能， 各功能单元具有一定的独立性。
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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
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二、包装质量与生产率
1、包装质量 影响因素——被包装物品、包装材料的性能、所用
包装技术方法、包装机的质量及其使用条件和操作 者的技术熟练程度。
设计中,在满足使用要求的前提下,要尽量提高生
产率,措施是提高包装机的运动精度、自动化程度和
可靠性,分散包装工序,增加包装执行机构数量,以及 缩短辅助时间等。
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表3.1 自动机的生产率和功率表
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三、具有一定的精度
生产中,要求包装机的生产率高、可靠性高、包装成品质量 好、噪音小等,因此包装机本身应具备一定的精度。精度分为 静力精度、运动精度和动力精度。 静力精度—— 包装机空运转时部件的运动精度和相互间的位置精度；
基本要求
掌握基于功能原理的总体方案设计的基本方法，了解 机械系统总体布置及主要参数确定和机械系统方案评价的
基本思路。
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第一节 设计包装机的基本要求
设计包装机时,要使机械具有先进的技术性,良好的使 用性和机械加工工艺性,就必须注意满足以下几项基本要 求。
一、包装机的功能和应用范围
包装机的功能是指其所完成的包装工序的种类； 包装机的应用范围,是指一台包装机所能完成的包装 形式、适用包装物料的种类和规格、包装材料的品种和规 格等。 通常,当包装机的应用范围小时,它的结构较简单,生 产率较高,而且易实现生产的自动化。若扩大包装机的应 用范围,虽然可以实现一机多用,但往往造成机械结构的复 杂、提高成本。因此要根据使用工厂的实际需要、物料性 质、包装材料性质以及包装产品的批量来确定包装机的使 用范围。
第三章 总体方案设计
第一节 设计包装机的基本要求 第二节 包装机的设计步骤 第三节 包装机总体方案设计的基本内容 第四节 总体方案设计举例
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提示
包装机械总体方案设计是包装机械设计过程中极其重 要的一步，对机械的性能、尺寸、外形、质量及生产成本 具有重大的影响。
总体方案设计应尽可能考虑人机关系、环境条件以及 与加工装配、运行管理系统等的联系，使机械系统与外部 系统协调和适应，以求设计更趋完善。机械系统的总体设 计主要包括：总体方案的设计、总体布置的设计、主要参 数的确定等内容往往要引入某种新技术 或新材料和新工艺，特别计算机和信息技术的应用。 但首先要求设计人员要有新的构思，否则即使新技 术放到面前也不会把它运用到设计中去。
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，其精确性不 可能与石英电子表比美。
4） 不断进行比较和多解选优。