机械设计学(机械工业出版社)知识小结

机械设计学(机械工业出版社)知识小结第一节设计与文明

劳动→劳动能力、思维能力→制造性设计的能力

设计：通过制作使产品得以实现思维能力

具有制造性制作技能

〔建筑物的基础工程，桥梁、建筑等大型基础工程，挖掘机与汽车的行走系统〕

第二节设计与国家竞争力

英、德、美、苏、日

第三节改善设计工作对我国的重要性

制造大国与制造强国

第四节设计与科学研究

科学研究：求知欲与好奇心——发觉自然规律

设计：需求——发明新产品

第五节近代设计科学的重大进展

一、〝设计学〞从古代到现代的三个进展时期

时期1：为〝功能〞目标而发明某种器械

时期2：以经典力学为基础进展的机械设计体系，包括机械原理和机械零件。

运动学——动力学。

时期3：回来〝功能〞

二、近代〝设计学〞的重大进展

1、〝功能〞(Function)思想的提出和进展

2、〝人机学〞(Ergonomics，Human Factor)思想的形成和进展

3、〝工业设计〞(Industrial Design)学科体系的进展相成熟

以上三项是近代设计学进展的核心内容。

同时：CAD/CAM技术、可靠性技术、有限元、优化、并行工程等。

三、〝机械设计学〞的学科组成

机械设计学学科体系包括以下三方面：(1)功能原理设计

(2)有用化设计

(3)商品化设计

船用抽水机功能原理构思〔图略〕

第六节机械设计概述

1、机械是机器和机构的统称。

2、〝设计〞是把各种先进技术成果转化为生产力的一种手段和方法。它是从合理的目标参数动身，通过各种方法和手段制造出一个所需的优化系统或结构的过程。

3、由方法到产品的过程

机械产品设计的一样过程：认识需求→目标界定→问题求解→分析选优→评判决策→表达→

实现

机械设计特点：(1)多解性；(2)系统性；(3)创新性。

第七节机械设计的类型

适应性设计、变型性设计、创新性设计

第八节概念设计

第九节〝设计过程〞研究及其新进展

设计过程、并行工程、协同设计、集成设计

第十节质量功能配置(QFD)和质量屋(House of Quality)

质量屋〞是质量功能配置〔QFD〕的核心

QFD是一个专门结构化的、矩阵驱动的过程，其运行包括4个时期：

〔1〕将顾客需求转化产品特性

〔2〕将产品特性转化成零件特性〔3〕将零件特性转化成关键工艺操作〔4〕将关键工艺操作转化成生产要求

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操纵下，实现位置设计的某种或几种功能。

2.机器的组成

2.1原有观点 2.2从不同的角度看

从机构学的角度看：各种差不多机构，自由度=原动机数 从结构学的角度看：各种差不多零件 从专业的角度看：各种要紧部件 2.3从功能的观点看

3.机器的分类

按行业 按轻重 按功能

机器〔总功能〕

分功能系统 1

分功能系统 i

分功能系统

n

工作机

传动机 工作头

执行机构

原动机

操纵器

……

……

4.典型机器的功能分析之一——家用缝纫机〔略〕

5.典型机器的功能分析之二——点钞机〔略〕

机器

工艺类机器

加工机床 通用机械

食品机械 动力机械

医疗机械 起重运输机械 隐秘机械

…… ……

非工艺类机器

纺织机械

印刷机械

第三章机械产品的功能原理设计

功能原理设计：针对要紧功能的原理性设计。

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。

什么缘故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。

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全然的变化的设计。

手动变速箱〔图略〕

液力变矩器原理〔图略〕

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。

磁带机〔图略〕

无人驾驶小车〔图略〕

构思新原理的步骤：

1、明确功能目标：装设导向系统的费用要小；承诺扩充和调整设备，变动运输路线；在拥挤的工作环境中小车能灵活运行。

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。

第二节功能、功能单元和功能结构

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。

系统工程学：用〝黑箱〞描述技术系统的功能

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。 任何技术系统都能够视为三种流的处理系统：能量流、物料流、信息流。 硬币计数包卷机外形图〔图略〕

功能单元：将总功能分解成较为简单的、具有一定的独立性、能够直截了当求解〝功能单元〞，也称〝功能元〞。直截了当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。 硬币计数包卷机功能分解图〔图略〕 功能结构

输入

(IN)

输出(OUT)

信息S

能量E 物料M

S’

E’

M’

〔黑箱〕〔BLACK BOX)

机器〔总功能〕

分功能系统 1

分功能系统 i

分功能系统 n

工作机

传动机 原动机 操纵器

…… ……