原理方案的创新设计要点

行向
带传动机构
轴
链传动机构
反 圆柱齿轮机构（外啮合） 向
相交轴
锥齿轮机构
双曲柄机构 回转导杆机构
圆柱摩擦轮机构 交叉带传动机构 反平行四边形机构 圆锥摩擦轮机构
交错轴
蜗杆机构
双曲柱面摩擦轮机构
交错轴邪齿轮机构
半交叉带传动机构
变 减速 齿轮机构 蜗杆机构 速 增速 带传动机构 链传动机构
摩擦轮机构 绳、线传动机构
功能分解（功能树）
激光分层实体制造设备
功能元求解
参考、借鉴相关产品的资料或专利 利用“设计目录” 运用各种创造技法探索新的解法
例 “分纸”功能元解
例 手动除须刀原理方案设计
要求: 设计便携式手动微型除须刀， 要求体积小、使用方便，价格低廉
解：①功能分析 总功能：须肤分离
②工作原理分析
须肤分离类似草地去草、切削工作，但是皮肤 需要保护。
机械式去须可用拔须、剪须、剃须（移动刀剃 须和回转刀剃须）。
要求刀具运动均匀，以提高去须效果并保护皮 肤。
③功能分解
回转剃须
动力：往复手动
往复运动 单向连续回转
运动转换
刀片运动
升速
运动调节
贮须
④功能求解
功能元解 功能元
Ⅰ手动方式
Ⅱ1往复移动-连 续回转
Ⅱ2往复摆动-连 续回转 Ⅲ升速
Ⅳ运动调节
Ⅴ贮须
理想
寿命km 20×103 30×103 40×103 60×103 80×103 100×103 120×103 140×103 200×103 300×103 500×103
3 模糊评分法 1）隶属度
隶属度表示某方案对评价标准的从属程度， 0-1表达，越接近1，隶属度越高。 隶属度可用统计方法求得；也可通过隶属函 数求得。
变速
齿轮机构 无级变速机构
塔轮带传动机构 塔轮链传动机构
运动形式变换
基本机构
其他机构
原动运动
从动运动
连续回转
间歇回转
槽轮机构
不完全齿轮机构
摆 无急回性质 动 有急回性质
移 连续移动 动
往 无急回
复
移 动
有急回
间歇移动
摆动从动件凸轮机构
曲柄摇杆机构 摆动导杆机构
螺旋机构 齿轮齿条机构 对心曲柄滑块机构 移动从动件凸轮机构 偏置曲柄滑块机构 移动从动件凸轮机构 不完全齿轮齿条机构
1
往复移动 齿条齿轮 扇形齿轮 定轴轮系 离心调速
盒式
2
往复摆动 滑块曲柄 摇杆曲柄 周转轮系
飞轮 袋式
3
摩擦轮系
⑤原理方案
N=2×2 ×3 ×2 × 2= 48 种
选择：往复移动（Ⅰ1）-齿条齿轮（Ⅱ1 1）-定轴轮 系（Ⅲ 1）-飞轮（Ⅳ2）-盒式（Ⅴ1）组合，该设 计已为专利产品。
2 设计目录
内部加压：通入 高压气体内部加 压；整体加压， 外压骤减，内压
破壳 外部加压
内部加压
去壳：培养薄壳 核桃、化学方法
溶壳
螺纹加工机总体方案分析
激光分层实体制造设备的功能分析
激光分层实体制造设备利用激光对箔材 进行切割获得一个层面的形状，将层面叠加 胶接起来获得三维实体。
经过广义范围的方案搜索，确定采用激 光束聚焦的能量气化切痕以得到一定精度轮 廓的纸型，并用压辊加热逐层粘合各层纸成 型。
2加权系数
根据各目标的重要程度，加权系数评价。系 数越大意味着重要程度越高。
加权系数g i<1,∑ g i=1。
强制判定法（FD法）：目标进行两两比较，同 等重要各给2分；某项比另一项重要分别给3 分和1分；某项比另一项重要的多分别给4分 和0分。
g i=k i/ ∑k i
k i : 各评价目标数
原理方案的创新设计要点
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
1原理方案设计步骤
功Fra Baidu bibliotek是产品或技术系统特定工作能力抽象化 的描述。
功能的描述要准确、简洁、合理抽象，抓住 本质。
一般不同的功能描述 有不同的原理解法
例：取核桃仁的问题
功能描述 砸壳 压壳
壳仁分离
原理解法
外部加压：砸、 夹、压、冲、射
外部加压
评价标准集 Ｘ＝｛ｘ１，ｘ２， …ｘｎ｝
②某方案对ｎ评价目标的模糊评价隶属度矩阵
Ｒ１
ｒ１１，ｒ１２， …ｒ１ｊ…ｒ１ｍ
Ｒ２
洗衣机评价目标加权系数
比较目标 价格 洗净度 维修性 寿命 外观 耗水量 ki
评价目标
价格
×
3
4
4
4
4
19
gi 0.31
洗净度
1
×
3
3
4
4
15 0.25
维修性
0
1
×
2
3
4
10 0.17
寿命
0
1
2 ×3
4
10 0.17
外观
0
0
1
1× 3
5 0.08
耗水量
0
0
0
0
1
×
1 0.02
∑=
60 1
洗衣机的评价目标树
梯形分布的隶属度函数图求隶属度
带传动要求寿命为10000h以上为优，40006000h为良，小于2000h 为差。
传动方案1的寿命为6564.5h,求其对三种评价的 隶属度。
隶属度为{0.141,0.859,0}
2）模糊评价
步骤：①取评价目标集 Ｙ＝｛ｙ１，ｙ２，…ｙｎ｝
加权系数集 Ａ＝｛ａ１，ａ２， …ａｎ｝
曲柄摇杆机构 摆动从动件凸轮机构
带、绳、线及链传动 机构中的绕性件 正弦机构
不完全齿轮齿条机构
移动从动件凸轮机构
平面复杂运动 连杆机构（连杆运动） 特定运动轨迹 连杆上特定点的运动轨迹
3 方案评价
（一）评价目标 1评价准则 技术评价： 工作性能指标 加工装配工艺性
使用维护性 技术先进性 经济评价：成本 利润 投资回收期 社会评价：社会影响 市场效应 节能 环保
（二）评价方法
1评分法（5分制、10分制）
0
1
2
3
45 6
7
8
不能用 差 较差 勉强可 可 中 良 较好 好
用
用
9 10 优 理想
2加权计分法 得分最高的最优
加权计分法过程
1）确定评价目标 2)确定各加权目标的评价系数 3）按评分制（如10分制）列出评分标准 4）对各评价目标评分 5）求各方案总分，分值最高者为优
例 评分法对三种汽车发动机进行性能方案比较
评分
特性参数
价值 燃料消耗 g/kW·h 单位功率质量kg/kW 铸件复杂性
0
400
3.5
极复杂
1
380
2
360
3.3
3.1
复杂
3
340
2.9
4
320
2.7
中等
5
300
6
280
2.5
2.3
简单
7
260
8
240
2.1
1.9
极简单
9
220
1.7
10
200
1.5
设计目录是一种设计信息库。把设计过 程中所需的大量信息有规律地加以分类、排 列、存储，以便设计者查找和调用。
采用系统方法建立目录，针对对象进行系统 分析和系统搜索。
例 机械传动系统的目录编制
运动形式变换
基本机构
其他机构
原动运动 从动运动
连续回转 连 变 续向 回 转
平 同 圆柱齿轮机构（内啮合）