機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)-課件1

機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)主講：楊化動(dòng)華北電力大學(xué)機(jī)械工程系本課程的主要內(nèi)容功能原理設(shè)計(jì)實(shí)用化設(shè)計(jì)商品化設(shè)計(jì)本課程的教學(xué)安排講課:28學(xué)時(shí)觀看錄像:2學(xué)時(shí)考試:2學(xué)時(shí)教材名稱《機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)》，第三版，黃靖遠(yuǎn)主編，機(jī)械工業(yè)出版社參考書(shū)：各種有關(guān)設(shè)計(jì)方法學(xué)的教材考核方式平時(shí)成績(jī)*20%+考試成績(jī)*80%平時(shí)成績(jī):到課情況+大作業(yè)第一章緒論§1-1機(jī)械設(shè)計(jì)的地位與作用

§1-2機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)

§1-3機(jī)械設(shè)計(jì)中的功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用化設(shè)計(jì)和商品化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)§1-4近代設(shè)計(jì)科學(xué)的重大發(fā)展

§1-1機(jī)械設(shè)計(jì)的地位與作用一、機(jī)械設(shè)計(jì)的概念二、

機(jī)械設(shè)計(jì)與其他學(xué)科和科技的關(guān)系三、

作用機(jī)械設(shè)計(jì)根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤(rùn)滑方式等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算并將之轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過(guò)程。努力目標(biāo)在各種限定的條件下設(shè)計(jì)出較好的機(jī)械——優(yōu)化設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)將機(jī)械設(shè)計(jì)的共性技術(shù)與理性化的設(shè)計(jì)方法有機(jī)的結(jié)合在一起而形成的一門(mén)獨(dú)立的、綜合性的學(xué)科。研究機(jī)械設(shè)計(jì)的規(guī)律、過(guò)程、原理、方法、設(shè)計(jì)原則以及其他機(jī)械設(shè)計(jì)的共性技術(shù)。一、機(jī)械設(shè)計(jì)的概念二、

機(jī)械設(shè)計(jì)與其他學(xué)科和科技的關(guān)系1.新興技術(shù)的應(yīng)用，使產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的變化。正向著機(jī)械-電子-信息一體化的技術(shù)方向發(fā)展。2.科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促使設(shè)計(jì)方法和技術(shù)的現(xiàn)代化。CAD、CAM、CE（并行工程）。三、

作用1．

是聯(lián)接需求到滿足需求這一鏈條上的最基本的環(huán)節(jié)2．

機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和成本，在很大程度上是由設(shè)計(jì)階段的工作決定的3.設(shè)計(jì)水平與工業(yè)發(fā)展水平是相互影響的。

返回§1-2機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)一、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程（模式）二、設(shè)計(jì)階段的具體任務(wù)

三、三種不同類型的設(shè)計(jì)任務(wù)

提出需求調(diào)查研究掌握信息提出明確詳細(xì)設(shè)計(jì)要求原理性方案構(gòu)思評(píng)價(jià)和初選選擇模型確定參數(shù)詳細(xì)設(shè)計(jì)制造加工樣機(jī)測(cè)試設(shè)計(jì)鑒定批量生產(chǎn)銷售使用一、機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程二、設(shè)計(jì)階段的具體任務(wù)可分為四個(gè)階段：可行性研究、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和改進(jìn)設(shè)計(jì)1．可行性研究：從分析需求出發(fā)，經(jīng)過(guò)信息交流、尋找問(wèn)題的解法、進(jìn)行原理性方案構(gòu)思，最終得到一組可行的原理性方案；2．初步設(shè)計(jì)：選出最優(yōu)的方案，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的分析，將設(shè)計(jì)參數(shù)定量并加以優(yōu)化；3．詳細(xì)設(shè)計(jì)：總體設(shè)計(jì)（零部件的形狀、數(shù)量和相互配置關(guān)系，繪制總裝圖以及技術(shù)文件）；4.改進(jìn)設(shè)計(jì)：對(duì)反饋環(huán)節(jié)所反映的問(wèn)題進(jìn)行技術(shù)處理。

三種不同類型的設(shè)計(jì)任務(wù)

1．

開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)：零-原型的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)2．

適應(yīng)性設(shè)計(jì)：產(chǎn)品局部的變更或設(shè)計(jì)內(nèi)燃機(jī)----增加增壓器----輸出功率增大3.變型設(shè)計(jì)：變更產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)配置和尺寸由于需要傳遞的轉(zhuǎn)矩或速比改變而重新設(shè)計(jì)減速器的傳動(dòng)系統(tǒng)和尺寸，屬于變型設(shè)計(jì)§1-3機(jī)械設(shè)計(jì)中的功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用化設(shè)計(jì)和商品化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)一、

功能原理設(shè)計(jì)1．產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的三階段：功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用化設(shè)計(jì)和商品化設(shè)計(jì)2．

實(shí)質(zhì)：原理方案的構(gòu)思和擬定的過(guò)程3.設(shè)計(jì)方法：以簡(jiǎn)圖或示意圖來(lái)進(jìn)行方案構(gòu)思（例：船用抽水機(jī)）

二、

實(shí)用化設(shè)計(jì)1．工作：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、選擇材料、確定尺寸2．特點(diǎn)：從初步設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)再到設(shè)計(jì)完善的由粗到細(xì)的過(guò)程3.要求：明確、簡(jiǎn)單、安全可靠、掌握和遵循其內(nèi)在規(guī)律和一般原理。三、

商品化設(shè)計(jì)（技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)）1．

技術(shù)方面的評(píng)價(jià)：軟件質(zhì)量（設(shè)計(jì)原理、技術(shù)參數(shù)的選取、實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)的技術(shù)先進(jìn)性等）；硬件質(zhì)量（材質(zhì)、工藝精度、性能、壽命、可靠性）2．

經(jīng)濟(jì)方面的評(píng)價(jià)：成本與效益的比較3．

社會(huì)方面的評(píng)價(jià)：產(chǎn)品可能產(chǎn)生的社會(huì)效益4V=F/CC=生產(chǎn)成本+使用成本§1-4近代設(shè)計(jì)科學(xué)的重大發(fā)展

一、“設(shè)計(jì)學(xué)”從古代到現(xiàn)代的三個(gè)發(fā)展階段1．

從古代人類發(fā)明工具開(kāi)始算起：有了原始的功能思想（力學(xué)尚未成熟）2．

1854年德國(guó)勞萊克斯作為起點(diǎn)：建立了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本體系，把設(shè)計(jì)學(xué)分為“機(jī)構(gòu)學(xué)”和“機(jī)械零件”兩門(mén)課程。這一階段的“設(shè)計(jì)學(xué)”其實(shí)只是“機(jī)械學(xué)”，忽略了設(shè)計(jì)學(xué)的核心——功能，而一心一意去研究運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和強(qiáng)度、斷裂、摩擦等問(wèn)題。31947年麥爾斯提出的功能的概念算起：三個(gè)方面：“功能”思想的提出和被接受、“人機(jī)工程”學(xué)科的興起以及“工業(yè)設(shè)計(jì)”學(xué)科的成熟二、近代“設(shè)計(jì)學(xué)”的重大發(fā)展：二戰(zhàn)以后，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)取得進(jìn)一步的發(fā)展，CAD、CAM、CE1．“功能”思想的提出和發(fā)展 名言：顧客購(gòu)買(mǎi)的不是產(chǎn)品本身，而是產(chǎn)品所具有的功能 功能思想的提出，人們開(kāi)始打破傳統(tǒng)習(xí)慣，尋找不同的原理、結(jié)構(gòu)和外形來(lái)實(shí)現(xiàn)同一種功能。2．“人機(jī)學(xué)”(ergonomics)思想的形成和發(fā)展：“宜人”的宗旨已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)不能疏忽的觀念。3．“工業(yè)設(shè)計(jì)”(industrialdesign)學(xué)科體系的發(fā)展和成熟第二章機(jī)器的組成及典型機(jī)器分析

§2-1機(jī)器的定義

§2-2機(jī)器的組成

§2-3機(jī)器的分類

§2-4典型機(jī)器功能分析—家用縫紉機(jī)

一、機(jī)器（現(xiàn)代機(jī)器）：

機(jī)器是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的相互聯(lián)系配合的構(gòu)件所組成的聯(lián)合體，通過(guò)其中某些構(gòu)件的限定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能將某種原動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變，以執(zhí)行人們預(yù)期的工作，在人或其他智能體的操作和控制下，實(shí)現(xiàn)為之設(shè)計(jì)的某種或某幾種功能。注意：1）兩個(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件 2）聯(lián)系：聯(lián)接方式 3）功能和控制二、包含了兩個(gè)新的概念：

功能（設(shè)計(jì)學(xué)的核心）和控制（可以由某種智能體來(lái)實(shí)現(xiàn)）三、構(gòu)件（廣義）：

構(gòu)件之間的聯(lián)系（機(jī)械聯(lián)接，電、磁、氣、液等各種聯(lián)系方式） 構(gòu)件：機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的單元體§2-2機(jī)器的組成

一、傳統(tǒng)機(jī)器原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)工作機(jī)科技發(fā)展機(jī)器原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)工作機(jī)控制器機(jī)械裝置電子裝置二、不同角度下的組成1．機(jī)構(gòu)學(xué)：由各種基本機(jī)構(gòu)組合而成，能動(dòng)度應(yīng)等于原動(dòng)機(jī)數(shù)2．結(jié)構(gòu)學(xué)：由各種基本構(gòu)件組裝而成3．專業(yè)的角度：常以主要部件來(lái)看機(jī)器的組成4.對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，更強(qiáng)調(diào)從功能的觀點(diǎn)來(lái)看機(jī)器的組成三、從功能的觀點(diǎn)看機(jī)器的組成1.功能：設(shè)計(jì)學(xué)的基本概念。通過(guò)觀察和認(rèn)識(shí)機(jī)器，人們的思維才能從舊的結(jié)構(gòu)和形式中解放出來(lái)。2.機(jī)器的組成：機(jī)器由多個(gè)主要分功能系統(tǒng)構(gòu)成；他們的協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的總功能；每個(gè)主要分功能系統(tǒng)可由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)、工作機(jī)和控制器組成；其中的工作機(jī)則多由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工作頭構(gòu)成。如圖所示（例：車床的總功能：利用移動(dòng)刀具對(duì)旋轉(zhuǎn)工件進(jìn)行切削。兩個(gè)分功能：工件旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給）3.機(jī)器的功能（主要功能和輔助功能）

機(jī)器（總功能）分功能系統(tǒng)1分功能系統(tǒng)i分功能系統(tǒng)n工作機(jī)傳動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)控制機(jī)工作頭執(zhí)行機(jī)構(gòu)….….機(jī)器的組成（功能角度）圖解§2-3機(jī)器的分類機(jī)器工藝類機(jī)器非工藝類機(jī)器加工機(jī)床食品機(jī)械紡織機(jī)械印刷機(jī)械動(dòng)力機(jī)械其中運(yùn)輸機(jī)械精密機(jī)械醫(yī)療機(jī)械通用機(jī)械……§2-4典型機(jī)器的功能分析(家用縫紉機(jī))企圖模仿人工縫紉的方式-針尾引線1.采用了針尖引線代替針尾引線2.采用了雙線互鎖交織以代替線的反復(fù)穿刺一、家用縫紉機(jī)的總功能1.將線按一定規(guī)律縫于縫料上2.特點(diǎn)：1）機(jī)縫線跡整齊美觀，縫合牢固，縫紉迅速。2）由于縫紉質(zhì)量的要求，實(shí)現(xiàn)總功能的各機(jī)構(gòu)間的運(yùn)動(dòng)配合要求精度很高，因此，家用縫紉機(jī)屬于精密的工藝類機(jī)器。二、家用縫紉機(jī)的功能分析1.主要功能1）引面線造環(huán)功能2）鉤面線擴(kuò)環(huán)，使底面線交織的功能3）供給和收回面線的功能4）輸送縫料的功能2.輔助功能（1）調(diào)節(jié)面線和底線的阻尼功能（2）調(diào)節(jié)壓腳壓緊力的功能（3）調(diào)節(jié)送布針距的功能（4）繞底線功能3.控制功能（1）機(jī)械控制功能：每一功能動(dòng)作必須按規(guī)定的時(shí)間和速度進(jìn)行，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的巧妙配合進(jìn)行控制的。凸輪和連桿機(jī)構(gòu)。（2）人機(jī)控制功能人機(jī)接口共4個(gè)：縫針工作區(qū)、手輪、機(jī)針前方布面、腳踏板（3）電子控制功能：實(shí)現(xiàn)繡花和鎖扣眼第三章機(jī)械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì)§3-1功能原理設(shè)計(jì)的工作特點(diǎn)和工作內(nèi)容§3-2功能、功能單元和功能結(jié)構(gòu)§3-3功能原理的發(fā)展歷史及其基本類型§3-4兩種動(dòng)作功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路§3-5工藝功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路§3-6關(guān)鍵技術(shù)功能、綜合技術(shù)功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路第三章緒論1.功能原理設(shè)計(jì)：針對(duì)主要功能的原理性設(shè)計(jì)2.例：點(diǎn)鈔機(jī)3.重點(diǎn)：提出創(chuàng)新構(gòu)思§3-1功能原理設(shè)計(jì)的工作特點(diǎn)和工作內(nèi)容一、工作特點(diǎn)1．功能原理設(shè)計(jì)往往使用一種新的物理效應(yīng)來(lái)代替舊的物理效應(yīng)，使機(jī)器的工作原理發(fā)生根本的變化的設(shè)計(jì)。2．功能原理設(shè)計(jì)中往往要引入某種新技術(shù)（新材料、工藝），首先要求設(shè)計(jì)人員有一種新的想法和構(gòu)思。3．功能原理設(shè)計(jì)使機(jī)器品質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化。滿足以上三點(diǎn)的功能原理設(shè)計(jì)是一個(gè)高品位的功能原理設(shè)計(jì)

二、任務(wù)和主要內(nèi)容1．任務(wù)：針對(duì)某一確定的功能目標(biāo)，尋求一些物理效應(yīng)，并借助某些作用原理，來(lái)求得一些實(shí)現(xiàn)該功能目標(biāo)的解法原理。解釋：1）功能目標(biāo)：最后要達(dá)到的功能2）物理效應(yīng)：摩擦、離心力、氣吹、液化、壓電變形等3）

作用原理：摩擦輪、氣嘴、壓電晶體等4）解法原理：物理效應(yīng)+作用原理2．主要工作內(nèi)容：構(gòu)思能實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)的新的解法原理3．功能原理方案設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)任務(wù)求總功能總功能分解尋求子功能解原理解組合評(píng)價(jià)與決策最佳原理方案黑箱法功能逐級(jí)分解創(chuàng)造性方法、目錄法、調(diào)查分析法形態(tài)學(xué)矩陣法各種評(píng)價(jià)方法分析綜合評(píng)價(jià)與決策如：設(shè)計(jì)一臺(tái)洗衣機(jī)，其總功能為"潔衣"，即"分離臟物"。如果模仿人手洗衣的動(dòng)作，它將包括手臂、手指等由多桿機(jī)構(gòu)組成的機(jī)械手來(lái)完成，那將非常復(fù)雜，而且剛性構(gòu)件堅(jiān)硬性對(duì)衣料的磨損也難以控制。然而，若采用水流與衣料相對(duì)運(yùn)動(dòng)的的洗法，則可用簡(jiǎn)單的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是目前最常見(jiàn)的洗衣機(jī)的方式。如果思路再擴(kuò)展一些，還可考慮利用超聲波產(chǎn)生很強(qiáng)的水壓使衣物纖維振動(dòng)，同時(shí)借助氣泡上升的力使衣物運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦，達(dá)到洗滌去臟的目的。

§3-2功能、功能單元和功能結(jié)構(gòu)一、功能的含義1．傳統(tǒng)的定義功能：是對(duì)于某一產(chǎn)品的特定的工作能力的抽象化的描述，是指某一機(jī)器（或裝置）所具有的轉(zhuǎn)化能量、運(yùn)動(dòng)或其他物理量的特性。注意：區(qū)分這樣的幾個(gè)概念（功用、用途、性能、能力）例：功用——作原動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)用途——驅(qū)動(dòng)電扇、機(jī)床性能——效率、耐用性、振動(dòng)能力——功率、轉(zhuǎn)速功能——將電能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能

2．從系統(tǒng)工程學(xué)的角度來(lái)看功能的含義在系統(tǒng)工程學(xué)上，我們用“黑箱”來(lái)描述功能黑箱：只是描述了系統(tǒng)的功能目標(biāo)，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是未知的白箱：內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全已知灰箱：內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分已知用黑箱來(lái)描述功能：任何一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)都有輸入和輸出，把技術(shù)系統(tǒng)看成一個(gè)黑箱，起輸入用物料流M、信息流S和能量流E來(lái)描述；其輸出用相應(yīng)的M'、S'、E'來(lái)描述。

我們根據(jù)所學(xué)過(guò)的傳遞函數(shù)的定義，可以得出功能的含義：一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)在以實(shí)現(xiàn)某種任務(wù)為目標(biāo)時(shí)，其輸入量和輸出量之間相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系注意：1）功能抽象的描述機(jī)械產(chǎn)品輸入量和輸出量之間的因果關(guān)系2）黑箱只是描述了從系統(tǒng)外部觀察到的功能特點(diǎn)，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是需要設(shè)計(jì)師去進(jìn)行具體構(gòu)思和設(shè)計(jì)的。

技術(shù)系統(tǒng)信息流S（進(jìn)行能量流E的轉(zhuǎn)換）物料流M信息S能量E物料MS'E'M'

金屬切削機(jī)床毛坯冷卻劑潤(rùn)滑劑驅(qū)動(dòng)能信號(hào)能啟動(dòng)信號(hào)零件耗損的冷卻劑耗損的潤(rùn)滑劑切削切削功率自動(dòng)開(kāi)動(dòng)熱量振動(dòng)噪聲灰塵環(huán)境的溫度、濕度地基的振動(dòng)機(jī)床黑箱示意圖二、功能元素和功能單元

1、

功能元素從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)看，一個(gè)系統(tǒng)可以分解為一些子系統(tǒng)，相應(yīng)的總功能也可以分為一些分功能。因此，有些學(xué)者提出，將這些復(fù)雜動(dòng)作分解為一些基本動(dòng)作，把這些基本的動(dòng)作稱為“功能元素”，也稱功能元

轉(zhuǎn)變復(fù)原、放大縮小、連接分離物理功能元總功能—分功能—功能元傳導(dǎo)-絕緣、存貯-提取數(shù)學(xué)功能元：加和減等邏輯功能元：與、或、非

2.功能單元功能元?jiǎng)澐诌^(guò)細(xì)，在機(jī)械實(shí)踐中并不很有效，尚有待進(jìn)一步的研究。另外一種分解方式：只是分解到功能單元的水平上，這樣的功能單元是既有一定的獨(dú)立性，又有一定復(fù)雜程度的技術(shù)單元。例：硬幣計(jì)數(shù)包卷機(jī)的功能單元：1）硬幣堆放、輸送2）硬幣排列、分選、挑殘3）硬幣分選計(jì)數(shù)4）硬幣堆碼、整理5）送紙、撕紙6）硬幣包卷7）卷邊

三、功能分析法（一）、確定總功能1.設(shè)計(jì)問(wèn)題抽象化:從抽象到具體，從定性到定量是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略思想方法（1）臺(tái)鉗功能表述對(duì)解法的影響(2)砸開(kāi)核桃殼取出果仁的功能描述適度抽象化功能表達(dá)解法螺旋加壓螺旋絲杠機(jī)械加壓偏心機(jī)構(gòu)…形成壓力氣動(dòng)、液壓機(jī)構(gòu)…功能分析解法構(gòu)思砸殼適度抽象化分離殼與桃仁砸：利用重力

夾：杠桿作用（核桃?jiàn)A子）壓：螺旋壓力機(jī)沖擊：水力沖壓射擊：把核桃作為“槍彈”射向硬靶使殼變脆：讓殼變脆易碎把殼溶解：溶解殼而不溶解桃仁鉆孔：向殼內(nèi)充氣撐破外殼整體加壓：外壓驟減，內(nèi)壓撐破外殼（專利發(fā)明）外部加壓逆向思維側(cè)向思維2.黑箱法（二）、功能結(jié)構(gòu)1.3種基本的結(jié)構(gòu)形式F1F2F3串聯(lián)F1F2F3并聯(lián)條件F1F2并聯(lián)安全離合器的離與合取決于傳遞載荷的數(shù)值F1F2F3條件F1F2環(huán)行環(huán)行串聯(lián)結(jié)構(gòu)又稱為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，它表示各分功能之間是按順序（因果、時(shí)間或空間關(guān)系）依次進(jìn)行的；并聯(lián)結(jié)構(gòu)（選擇結(jié)構(gòu)）的幾個(gè)分功能處于并聯(lián)關(guān)系，幾個(gè)分功能同時(shí)起作用才能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能舉例：并聯(lián)（車床加工物料）串聯(lián)（虎鉗的施力與夾緊）2.建立功能結(jié)構(gòu)圖（表示分功能關(guān)系的圖）的要求（1）體現(xiàn)功能元或分功能之間的順序關(guān)系（2）各分功能或功能元的劃分及其排列要有一定的理論依據(jù)（物理作用原理）或經(jīng)驗(yàn)支持（以確保分功能或功能元有明確解答）（3）不能漏掉必要的分功能或功能元（4）盡可能簡(jiǎn)單明了，但要便于實(shí)體解答方案的求取

在分析功能關(guān)系和邏輯關(guān)系時(shí)，首先考慮主要功能和主要流，初步建立功能結(jié)構(gòu)圖，然后，再解決輔助功能和次要流，逐漸完善系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)夾緊工件旋轉(zhuǎn)工件夾緊刀具送進(jìn)刀具原理方案設(shè)計(jì)的主要步驟為：

（1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)把設(shè)計(jì)任務(wù)作為更大系統(tǒng)的一部分，研究社會(huì)需求與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并分析設(shè)計(jì)的產(chǎn)品將產(chǎn)生的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)效果。在盡可能全面掌握有關(guān)信息，深入掌握需求實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)上，以表格形式編寫(xiě)出設(shè)計(jì)要求表，它將作為設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的依據(jù)。

（2）確定系統(tǒng)的整體目的性——總功能把設(shè)計(jì)對(duì)象看作黑箱，通過(guò)系統(tǒng)與環(huán)境的輸入和輸出，明確系統(tǒng)的整體功能目標(biāo)和約束條件，由功能出發(fā)去決定系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

（3）進(jìn)行功能分解

系統(tǒng)是由相互聯(lián)系的分層次的諸要素組成，這是系統(tǒng)的可分解性和相關(guān)性。通過(guò)功能分析把總功能分解為相互聯(lián)系的分功能（功能元），使問(wèn)題變得易于求解。分功能的相互聯(lián)系可用功能樹(shù)或功能結(jié)構(gòu)圖表達(dá)。

（4）分功能求解

（5）將分功能解綜合為整體解——原理方案

用形態(tài)學(xué)矩陣表達(dá)分功能求解的結(jié)果，將相容的分功能解綜合為整體方案。綜合時(shí)從最重要的分功能的較優(yōu)解出發(fā)，追求整體最優(yōu)。

整體原則是系統(tǒng)方法的核心，這一原則認(rèn)為，任何系統(tǒng)都是由部分組成的，但整體不等于部分的機(jī)械相加，這是由于各部分之間的相互作用、關(guān)系和層次產(chǎn)生了系統(tǒng)的整體特征。最后組成幾個(gè)整體方案，通過(guò)評(píng)價(jià)比較，篩選出或綜合為1-2個(gè)原理方案，作為繼續(xù)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

一般工程系統(tǒng)都比較復(fù)雜，難以直接求得滿足總功能的系統(tǒng)解。因此，一般可按系統(tǒng)分解的原則進(jìn)行功能分解，通過(guò)較簡(jiǎn)單的功能元去求解。

總功能可分解為分功能

→二級(jí)分功能

→功能元，并用樹(shù)狀的功能關(guān)系圖（功能樹(shù)圖）表達(dá)。

功能元是直接能求解的功能單元，功能樹(shù)中前級(jí)功能是后級(jí)功能的目的功能，而后級(jí)功能是前級(jí)功能的手段功能。

功能分解分功能分解的原則1）通常按照解決問(wèn)題的因果關(guān)系或手段目的關(guān)系來(lái)分析分功能2）也可按照生產(chǎn)的空間順序或時(shí)間順序來(lái)分析3）功能分解的結(jié)果用功能樹(shù)的形式表示4）功能分解不只是問(wèn)題求解的手段，而是深刻認(rèn)識(shí)事物的方法例如，對(duì)材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的功能分解而形成的其功能樹(shù)為：

常用的功能元可分為三類：物理功能元、邏輯功能元和數(shù)學(xué)功能元。

物理功能元是反映系統(tǒng)或設(shè)備中能量、物料、信息變化的基本物理作用的。常用的基本物理功能元有功能轉(zhuǎn)換類、功能縮放類、功能聯(lián)接類、功能傳導(dǎo)及離合類、功能存放類等。

物理功能元是通過(guò)物理效應(yīng)實(shí)現(xiàn)其功能而獲得解答的。

機(jī)械、儀器中常用的物理效應(yīng)有：力學(xué)、液氣、電力、磁力、光學(xué)、熱力、核效應(yīng)等。

同一物理效應(yīng)可以完成不同的功能，同一功能可以用不同的物理效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。

數(shù)學(xué)功能元有加減、乘除、乘方開(kāi)方、積分微分等四類。

邏輯功能元有“與”、“或”、“非”三種基本關(guān)系，主用于邏輯運(yùn)算和控制。功能元求解

功能元求解，可參考有關(guān)資料或利用各種創(chuàng)造性方法開(kāi)闊思路去探尋解法，也可利用解法目錄來(lái)求解。所謂解法目錄是把能實(shí)現(xiàn)某種功能的各種原理和結(jié)構(gòu)綜合在一起的一種表格或分類資料。

圖示為物理功能元中的物料運(yùn)送一解法目錄。

建立各種類型功能元的解法目錄不僅便于設(shè)計(jì)人員作參考，而且也有利于存入計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。物料運(yùn)送解法

將各功能元解進(jìn)行合理組合，就可得到多個(gè)系統(tǒng)原理解。進(jìn)行功能元解的組合常用的方法是形態(tài)綜合法。它是將系統(tǒng)的功能元列為縱坐標(biāo)，各功能元的相應(yīng)解列為橫坐標(biāo)，構(gòu)成形態(tài)學(xué)矩陣，如表

所示。表

系統(tǒng)解的形態(tài)學(xué)矩陣

求系統(tǒng)原理解

從每項(xiàng)功能元中取出一種解進(jìn)行有機(jī)組合，即得到一個(gè)系統(tǒng)解。最多可以組合出N種方案：式中，m

——功能元數(shù)；

——i

種功能元解的個(gè)數(shù)。3.建立功能結(jié)構(gòu)圖的步驟（1）通過(guò)技術(shù)過(guò)程分析，劃定技術(shù)系統(tǒng)的邊界，定出其總功能（2）劃分分功能及功能元（通常首先考慮所應(yīng)完成的主要工作過(guò)程的動(dòng)作和作用）（3）建立功能結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)其物理作用原理、經(jīng)驗(yàn)或參照已有的類似系統(tǒng)，首先排定主要工作過(guò)程有關(guān)的分功能或功能元的順序，通常先提出一個(gè)粗略方案，然后檢驗(yàn)并完善其相互關(guān)系，補(bǔ)充其它部分。（4）評(píng)比，選出最佳的功能結(jié)構(gòu)方案例2：建立材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖解（1）用黑箱法求總功能。通過(guò)分析輸入和輸出關(guān)系，得到材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的總功能：測(cè)量試件受力與變形。（3）建立功能結(jié)構(gòu)圖有了總功能圖后，接著建立一級(jí)分功能結(jié)構(gòu)圖，最后建立二級(jí)分功能結(jié)構(gòu)圖。分功能的細(xì)分和設(shè)計(jì)注意以下幾點(diǎn)：1）確定工藝動(dòng)作時(shí)要充分注意機(jī)械自身的特點(diǎn)，不能照搬手工操作的程序，而應(yīng)根據(jù)機(jī)構(gòu)自身的特點(diǎn)將手工操作的動(dòng)作變換為機(jī)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作要求，只要變換的結(jié)果能體現(xiàn)原手工操作的效果就可以了。

2)把復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(工藝動(dòng)作)先進(jìn)行分解再合成。機(jī)械最容易實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)和直線移動(dòng)。因此，要與機(jī)械的運(yùn)動(dòng)特性相結(jié)合，最一般的方法是把復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求先進(jìn)行分解，然后合成。

3)確定運(yùn)動(dòng)方式時(shí)。要顧及工作對(duì)象的特性，因?yàn)橛袝r(shí)利用被加工對(duì)象的特性參與運(yùn)動(dòng)往往可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。4)要使分解后的運(yùn)動(dòng)規(guī)律協(xié)調(diào)配合。（三）分功能求解的方法所謂分功能求解,就是尋找實(shí)現(xiàn)各分功能的作用原理及其物化特征載體---功能載體.功能載體應(yīng)包含實(shí)現(xiàn)該功能所需的物理效應(yīng),以及將物理效應(yīng)轉(zhuǎn)化為技術(shù)效果的物化特征(如幾何、運(yùn)動(dòng)、材料等特征），并將這些內(nèi)容用原理簡(jiǎn)圖或大體按比例的草圖表達(dá)出來(lái)。分功能求解的一般步驟與原則（1）分功能求解的一般步驟1）尋求作用原理。對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)而言，作用原理主要是以各種物理效應(yīng)為基礎(chǔ)，當(dāng)然有時(shí)也包括化學(xué)或生物學(xué)方面的效應(yīng)。2）在物理效應(yīng)發(fā)生處，選擇、確定合適的作用形狀（點(diǎn)、線、面或空間等）、作用運(yùn)動(dòng)（類型、形式、方向、數(shù)量等）以及材料種類等。（2）分功能求解的一般原則1）針對(duì)同一問(wèn)題找出多種解決方案，這樣才有比較、選擇的余地2）不要過(guò)早的具體化，以免把設(shè)計(jì)思路局限在某一種傾向上3）恰如其分的參考、借鑒已有的解決方案,不能指望每一步都是創(chuàng)新發(fā)明4）對(duì)所有獲得的分功能解，均應(yīng)以文字、簡(jiǎn)圖等方式作出記錄。5）在尋找最佳分功能解時(shí)，注意與其它專長(zhǎng)的技術(shù)人員協(xié)同工作（3）分功能求解的方法1）研究物理效應(yīng)求解系統(tǒng)的研究物理現(xiàn)象并深入分析其內(nèi)在規(guī)律，是尋求功能原理解的重要手段。當(dāng)某物理功能解的物理效應(yīng)或決定它的物理關(guān)系式為已知時(shí)，通過(guò)分析有關(guān)物理量之間的關(guān)系，可以導(dǎo)出多個(gè)不同的解。2）制定編排表式求解3）設(shè)計(jì)目錄法?。﹫?zhí)行機(jī)構(gòu)基本運(yùn)動(dòng)常用機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)三種，回轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式。按運(yùn)動(dòng)有無(wú)往復(fù)性和間歇性，基本運(yùn)動(dòng)的形式如表1所示。表1執(zhí)行構(gòu)件的基本運(yùn)動(dòng)形式序號(hào)運(yùn)動(dòng)形式舉例1單向轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的曲柄、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿、齒輪機(jī)構(gòu)中的齒輪2往復(fù)擺動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的擺動(dòng)導(dǎo)桿、搖塊機(jī)構(gòu)中的搖塊3單向移動(dòng)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的輸送帶（鏈）移動(dòng)4往復(fù)移動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊、牛頭刨床機(jī)構(gòu)中的刨頭5間歇運(yùn)動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)中的槽輪、棘輪機(jī)構(gòu)中的棘輪、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)也可以構(gòu)成間歇運(yùn)動(dòng)6實(shí)現(xiàn)軌跡平面連桿機(jī)構(gòu)中的連桿曲線、行星輪系中行星輪上任意點(diǎn)的軌連等序號(hào)基本功能舉例1變換運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)動(dòng)←→轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)←→擺動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)←→移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)→單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)←→擺動(dòng)擺動(dòng)←→移動(dòng)移動(dòng)←→移動(dòng)擺動(dòng)→單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)雙曲柄機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、撓性輸送機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、正弦機(jī)構(gòu)、移動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、空間凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)、移動(dòng)推桿移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)、摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)2變換運(yùn)動(dòng)速度齒輪機(jī)構(gòu)（用于增速或減速）、雙曲柄機(jī)構(gòu)3變換運(yùn)動(dòng)方向齒輪機(jī)構(gòu)、蝸桿機(jī)構(gòu)、錐齒輪機(jī)構(gòu)等4進(jìn)行運(yùn)動(dòng)合成（或分解）差動(dòng)輪系、各種2自由度機(jī)構(gòu)5對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行操作或控制離合器、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、杠桿機(jī)構(gòu)6實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)位置或軌跡平面連桿機(jī)構(gòu)、連桿一齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪連桿機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)7實(shí)現(xiàn)某些特殊功能增力機(jī)構(gòu)、增程機(jī)構(gòu)、微動(dòng)機(jī)構(gòu)、急回特性機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)序號(hào)執(zhí)行構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)或功能機(jī)構(gòu)形式1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括定傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)、變傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)）摩擦輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)、輪系平行四邊形機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)各種有級(jí)或無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)2非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)非圓齒輪機(jī)構(gòu)雙曲柄四桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)撓性機(jī)構(gòu)3往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括往復(fù)移動(dòng)和往復(fù)擺動(dòng)）曲柄-搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)雙搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪式往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪式往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括間歇轉(zhuǎn)動(dòng)、間歇擺動(dòng)、間歇移動(dòng)）間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（棘輪、槽輪、凸輪、不完全齒輪機(jī)構(gòu)）間歇擺動(dòng)機(jī)構(gòu)（一般利用連桿曲線上近似圓弧或直線段實(shí)現(xiàn)）間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)（由連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)等來(lái)實(shí)現(xiàn)單側(cè)停歇、雙單側(cè)停歇、步進(jìn)移動(dòng)）5差動(dòng)機(jī)構(gòu)差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)差動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)差動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)差動(dòng)滑輪機(jī)構(gòu)6實(shí)現(xiàn)預(yù)期軌跡機(jī)構(gòu)直線機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)、行星齒輪機(jī)構(gòu)等）特殊曲線（橢圓、拋物線、雙曲線等）繪制機(jī)構(gòu)工藝軌跡機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪連桿機(jī)構(gòu)等）7增力及夾持機(jī)構(gòu)斜面杠桿機(jī)構(gòu)鉸鏈杠桿機(jī)構(gòu)肘桿式機(jī)構(gòu)8行程可調(diào)機(jī)構(gòu)棘輪調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)螺旋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)搖桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可調(diào)式導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（四）原理方案綜合——形態(tài)學(xué)矩陣法1.形態(tài)學(xué)矩陣建立在形態(tài)學(xué)矩陣的基礎(chǔ)上，通過(guò)系統(tǒng)的分解和組合尋找各種答案。形態(tài)學(xué)是用集合代數(shù)的表達(dá)方法描述系統(tǒng)形態(tài)和分類問(wèn)題的學(xué)科。

形態(tài)學(xué)矩陣采用矩陣的形式，第一列A,B,…,N為分功能，對(duì)應(yīng)每個(gè)分功能的橫行為其解答，如A1,A2,A3…由每個(gè)分功能解中挑選一個(gè)解，經(jīng)過(guò)組合可以形成一個(gè)包括全部分功能的整體方案。從理論上說(shuō)，可以組成整體方案的數(shù)量，為各行解法個(gè)數(shù)的連乘積。分功能可能的解法123…IJKAA1A2A3…AIAJAKBB1B2B3…BIBJBKCC1C2C3…CICJCK……NN1N2N3…NINJNK設(shè)計(jì)參數(shù)可能的解答1234A墨庫(kù)剛性管可折疊的筆纖維物質(zhì)-B裝填機(jī)構(gòu)部分真空毛細(xì)作用可更換的儲(chǔ)液器把墨注入儲(chǔ)液器C筆尖墨液輸出裂縫筆尖毛細(xì)供液圓珠-粘性墨纖維物質(zhì)的筆尖毛細(xì)供液-

液墨書(shū)寫(xiě)器的形態(tài)學(xué)矩陣這個(gè)矩陣中的分功能可以形成3*4*3=36個(gè)整體方案。形態(tài)學(xué)矩陣組成的方案數(shù)目過(guò)大，難以進(jìn)行評(píng)選。一般通過(guò)以下要點(diǎn)組成少數(shù)幾個(gè)整體方案供評(píng)價(jià)決策使用，以便確定1-2個(gè)進(jìn)一步設(shè)計(jì)的方案。（1）相容性。分功能之間必須相容，否則不能組合。（2）優(yōu)先選用主要分功能的較佳解，由該解法出發(fā)，選擇與它相容的其他分功能解。（3）提出對(duì)設(shè)計(jì)要求、約束條件不滿足，或不令人滿意的解答，如成本過(guò)高、效率低、污染嚴(yán)重、不安全、加工困難等。例：試設(shè)計(jì)進(jìn)行露天礦開(kāi)采的挖掘機(jī)的原理方案解：1.用黑箱法尋找總功能和轉(zhuǎn)換關(guān)系2.總功能分解（1）總功能分解的依據(jù)機(jī)器一般都由5部分組成：原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分、工作機(jī)構(gòu)、控制和支承。其技術(shù)過(guò)程通常是：原動(dòng)機(jī)-傳動(dòng)-控制-工作機(jī)構(gòu)，而這4部分都安裝在支承部件上。工作機(jī)構(gòu)就是每臺(tái)機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了表示這種技術(shù)過(guò)程和周圍環(huán)境關(guān)系，用技術(shù)過(guò)程流程圖來(lái)表示。圖中幾點(diǎn)說(shuō)明：a.環(huán)境系統(tǒng)：是根據(jù)設(shè)計(jì)要求明細(xì)中提出的，如爬坡、作業(yè)范圍等等要求b.”人”是指操作人員對(duì)機(jī)器的要求，即考慮人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)c.相鄰技術(shù)系統(tǒng)是指運(yùn)輸機(jī)的種類，設(shè)計(jì)要求中已提出為汽車，這實(shí)質(zhì)是提出卸煤的高度要求；能源的種類為柴油機(jī)。d.虛線方框內(nèi)表示機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而機(jī)械與外界聯(lián)系用實(shí)線大方框表示通過(guò)上面的技術(shù)流程圖粗線條地看清楚了機(jī)器的技術(shù)輪廓，其技術(shù)系統(tǒng)是很復(fù)雜的，能直接求得總功能的解，同時(shí)流程圖還為總功能的分解提供了可靠的依據(jù)。（２）總功能分解將總功能分解為一級(jí)、二級(jí)分功能二級(jí)分功能還找不到解，還可以接著往下分解，直到可找到相應(yīng)的原理解為止。３.建立功能結(jié)構(gòu)圖第一步：首先建立總功能與一級(jí)分功能的功能結(jié)構(gòu)圖（１）做出總功能輸入、輸出轉(zhuǎn)換關(guān)系圖，然后再建立一級(jí)分功能的結(jié)構(gòu)圖（２）先畫(huà)出最基本的功能即執(zhí)行功能，然后畫(huà)它的輸入和輸出（３）畫(huà)出行走、輔助、控制、驅(qū)動(dòng)功能，畫(huà)每個(gè)功能的輸入和輸出（４）各個(gè)功能的輸入、輸出關(guān)系的連接（５）支承和聯(lián)接功能與上述每個(gè)功能相關(guān)，故用多個(gè)箭頭表示第二步：建立二級(jí)功能結(jié)構(gòu)圖接著往下，還可以逐步的建立更加詳細(xì)的完善的功能結(jié)構(gòu)圖４.尋找原理解法和原理解組合功能結(jié)構(gòu)圖建立后，就可尋找各功能的原理解，然后用形態(tài)學(xué)矩陣進(jìn)行原理解組合，可得到設(shè)計(jì)方案的多種解。組合方案數(shù)：＝３＊３＊２＊３＊１＊４＊４＊３＊４＝１０３６８方案１為履帶式正鏟機(jī)械挖掘機(jī)（A1+B1+C2+D2+E1+F1+G2+H2+I1）方案２為輪胎式正鏟液壓挖掘機(jī)（A3+B1+C1+D2+E1+F2+G3+H1+I2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求中功率的要求，在能量傳遞與分配中，采用鏈傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)，顯然不相容的，應(yīng)去掉。故組合方案數(shù)=3*3*2*2*3*1*2*4*3*4=5184。在眾多的方案中，進(jìn)行定性篩選，然后進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià)，最后決策最佳方案。

大作業(yè)1。汽車舉升機(jī)原理方案設(shè)計(jì)：汽車舉升機(jī)主要用于汽車的舉升維修和保養(yǎng)，它可以根據(jù)不同的修理部位，將汽車舉升到適宜的高度，以改變地溝工作地點(diǎn)窄小，潮濕陰暗、工作效率低等勞動(dòng)環(huán)境。2。瓶蓋整列裝置的原理方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：把一堆不規(guī)則放置的瓶蓋整列成口朝上的位置逐個(gè)輸出。瓶蓋的形狀和尺寸如圖。瓶蓋質(zhì)量為M=10G，整列速度100個(gè)/分鐘。能量為220V交流和高壓氣（壓力為0.6MPA）φ25mmφ30mm7mm§3-3功能原理的發(fā)展歷史及其基本類型

一、功能原理的特點(diǎn)1．綜合，不可能有任何定法可循的：對(duì)應(yīng)于分析2．有多解的問(wèn)題，而且很難得到絕對(duì)理想的解二、分類1．工藝功能：以完成對(duì)對(duì)象物的加工為目的的功能（例：機(jī)床、絞肉機(jī)、犁）2.動(dòng)作功能：以實(shí)現(xiàn)動(dòng)作為目的的功能（簡(jiǎn)單動(dòng)作功能：完成簡(jiǎn)單的一次性動(dòng)作，例：拉鏈、圓珠筆；復(fù)雜動(dòng)作功能：實(shí)現(xiàn)連續(xù)的傳動(dòng)，例：六種基本機(jī)構(gòu)的組合）共性：用純機(jī)械或主要靠機(jī)械完成的動(dòng)作功能

3．綜合技術(shù)功能：不再局限于用純機(jī)械的方式，而是綜合運(yùn)用機(jī)、光、電、磁、熱、化各種廣義物理效應(yīng)去實(shí)現(xiàn)動(dòng)作功能和工藝功能（例：高速平面電機(jī)式自動(dòng)繪圖機(jī)、精密定位工作臺(tái)）4.關(guān)鍵技術(shù)功能：作為某個(gè)企業(yè)或部門(mén)獨(dú)有的技術(shù)，暫時(shí)還沒(méi)被別人掌握（動(dòng)作功能、工藝功能、綜合技術(shù)功能）（例：在數(shù)控機(jī)床發(fā)展的初期，滾珠絲杠和靜壓導(dǎo)軌成了關(guān)鍵技術(shù)）

簡(jiǎn)單動(dòng)作功能關(guān)鍵技術(shù)功能

動(dòng)作類復(fù)雜動(dòng)作功能功能類型工藝類——工藝功能綜合技術(shù)功能§3-4兩種動(dòng)作功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路一、簡(jiǎn)單動(dòng)作功能1．特點(diǎn)：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的具有特殊幾何形狀的構(gòu)件組成，利用它們形體上的特征，可以實(shí)現(xiàn)互相運(yùn)動(dòng)或鎖合的動(dòng)作。舉例：帶軸的輪子、拉鏈、魔方、鼠標(biāo)、彈子鎖2．求解思路：幾何形體組合法1）明確“功能目標(biāo)”2）針對(duì)功能目標(biāo)，對(duì)幾個(gè)構(gòu)件上的幾何形體進(jìn)行構(gòu)思。二、復(fù)雜動(dòng)作功能1．特點(diǎn)：這類功能以采用常用基本機(jī)構(gòu)為主，其設(shè)計(jì)已有很成熟的理論和經(jīng)驗(yàn)。盡管這類功能原理要實(shí)現(xiàn)相當(dāng)復(fù)雜的功能目標(biāo)，設(shè)計(jì)起來(lái)并非毫無(wú)困難，但是比起簡(jiǎn)單動(dòng)作功能的設(shè)計(jì)來(lái)，還是要容易的多，因?yàn)樗吘贡蝗藗冄芯康南喈?dāng)透徹了。2.求解思路：基本機(jī)構(gòu)組合法齒輪、齒條、連桿、凸輪、螺旋§3-5工藝功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路

一、工藝功能（由于作為S1的工作頭和起媒介作用的F的變換是有很大自由度的，因此工藝功能是一種最具靈活性的功能）1．定義：1）工作頭和工作對(duì)象互相配合所實(shí)現(xiàn)的功能2）以完成對(duì)對(duì)象物的加工為目的的功能2．兩個(gè)重要因素：1）采用那種工藝方法2）工作頭采用什么形狀和動(dòng)作——確定工作頭的形狀和動(dòng)作3．特點(diǎn)：工作頭的形狀、運(yùn)動(dòng)方式和作用場(chǎng)是完成工藝功能的三個(gè)重要因素分析：1）工藝方法不能完全模仿手工的工藝方法2）工作頭對(duì)物體的作用有可能不是純機(jī)械的，而加入其他廣義的作用3）比動(dòng)作功能更易改進(jìn)和革新（工作頭的變革可能性大）二、求解思路——物-場(chǎng)分析法（S-FIELD）1.最小技術(shù)系統(tǒng)：主體（S1）、客體（S2）和場(chǎng)（F）2.標(biāo)準(zhǔn)的S-FIELD模型分析：1）S1—主體，是對(duì)客體發(fā)出作用的物體，也就是所說(shuō)的工作頭（或工具）2）S2—客體，是被加工的物體，也就是工藝動(dòng)作的對(duì)象物體3)F—場(chǎng)，不單指物理場(chǎng)，而是廣義的指S1向S2作用時(shí)發(fā)出的力、運(yùn)動(dòng)、光一切作用場(chǎng)

3.求解的方法1）F、S1搜索例：構(gòu)思剪草機(jī)的工作原理(1)S2：草拉力：無(wú)法保證草地整齊(2)選擇合適的F割斷力：鐮刀、需要握住草的上部剪斷力：理發(fā)推子(3)根據(jù)選用的力F為剪斷力，那么S1肯定是剪刀了2）完善 方法：針對(duì)原設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的缺少F或S1的情況，補(bǔ)全F或S1例：制造平板玻璃原設(shè)計(jì)（垂直引上法），用S-FIELD分析后發(fā)現(xiàn)，S2在凝固前大部分時(shí)間內(nèi)缺少F和S1。改進(jìn)后的設(shè)計(jì)（浮法）：讓液態(tài)玻璃飄浮在低熔點(diǎn)金屬的液面上。S1：低熔點(diǎn)合金的液面，F(xiàn)：表面張力

FS1S2標(biāo)準(zhǔn)S-FIELD模式3）增加：S1、S2和F，有時(shí)還應(yīng)輔以S1’和F1’，才能實(shí)現(xiàn)更好的功能例：金屬切削過(guò)程：S2：鋼工件，S1：刀具，F(xiàn)：切削力加入S1’（切削液）——切削工藝過(guò)程更好，工件的表面粗糙度較低，切削速度提高。F’（分子吸附膜）——刀具和工件表面之間的摩擦得到改善，同時(shí)還起冷卻作用。FS1S2F1S1’S-F模型的變型4）變換：對(duì)已有功能解法中的S1和F進(jìn)行分析后，常常發(fā)現(xiàn)他們并非是不可替換的。有時(shí)通過(guò)變換可能產(chǎn)生意想不到的效果。例：S1——尼龍線F——高速抽打的抽擊力總結(jié)：由于作為S1的工作頭和起媒介作用的F的變換是有很大自由度的，因此工藝功能是一種最具靈活性的功能

§3-6關(guān)鍵技術(shù)功能、綜合技術(shù)功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路

一、關(guān)鍵技術(shù)功能1．關(guān)鍵技術(shù)的幾個(gè)因素1）材料：高強(qiáng)度、高耐磨性、特殊的潤(rùn)滑油、特殊輕質(zhì)材料、特殊的物理性能要求等2）制造工藝：高精度、小的表面粗糙度、高的熱處理要求3）設(shè)計(jì)：通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)特殊的功能原理，尤其是實(shí)現(xiàn)以前從未有人實(shí)現(xiàn)過(guò)的功能或是比別人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能更好的功能水平。2.功能特點(diǎn)：由于特殊的工作條件（約束）或特殊的使用要求，用常規(guī)技術(shù)或已有技術(shù)難以達(dá)到的技術(shù)難點(diǎn)，或是別人目前尚難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)高度，總的來(lái)說(shuō)他的技術(shù)要求高，而解決的方法也往往是出奇制勝。3．求解思路：技術(shù)矛盾分析法技術(shù)矛盾：約束條件和期望達(dá)到的較高要求

由于空間的限制，只能用直徑僅?20mm左右的微型直流電動(dòng)機(jī)（額定輸出n=5000r/min，M=0.3N.cm）。經(jīng)過(guò)減速比i1=900的降速后，驅(qū)動(dòng)一套連桿機(jī)構(gòu)，使手指得到約0.5rad/s的抓握運(yùn)動(dòng)速度。但是在這樣的運(yùn)動(dòng)速度下，指端的捏緊力只有5N左右。若使捏緊力達(dá)到50N，一般的方法是降速比增大10倍，手指的運(yùn)動(dòng)速度降低10倍。存在運(yùn)動(dòng)與力的矛盾。1)主要矛盾是電動(dòng)機(jī)體積和輸出力矩之間的矛盾。研制一種大力矩的微型電動(dòng)機(jī)就是一種求解的途徑。2）從動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)看，若有足夠大的存儲(chǔ)能量的飛輪，也可達(dá)到增大指端捏緊力的目的。二、綜合技術(shù)功能1．特點(diǎn)：在某些特定的條件下，采用廣義物理效應(yīng)，有可能實(shí)現(xiàn)比純機(jī)械方法更好的動(dòng)作或工藝功能。顯然這里我們并不強(qiáng)調(diào)全部可以代替純機(jī)械功能，因?yàn)橛性S多場(chǎng)合純機(jī)械的動(dòng)作和工藝功能還是特別簡(jiǎn)單可靠的，沒(méi)有必要用更復(fù)雜的廣義物理效應(yīng)去代替。2．求解思路：物理效應(yīng)引入法第三章復(fù)習(xí)總結(jié)1、功能原理設(shè)計(jì)的基本任務(wù)、內(nèi)容、設(shè)計(jì)步驟2、功能的概念3、黑箱法4、功能單元和功能結(jié)構(gòu)5、功能原理設(shè)計(jì)擬定的一般過(guò)程6、功能原理的分類7、各種功能類型及其對(duì)應(yīng)的求解思路第四章機(jī)械功能原理的實(shí)現(xiàn)——機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)§4-1機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作功能§4-2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)§4-3按機(jī)械動(dòng)作功能原理要求作機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)§4-4發(fā)揮機(jī)構(gòu)固有潛力的方法——機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)§4-5機(jī)械運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖§4-1機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作功能一、機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)那些動(dòng)作功能1．利用機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式或運(yùn)動(dòng)規(guī)律變換的動(dòng)作功能輸入：轉(zhuǎn)動(dòng)輸出1）勻速運(yùn)動(dòng)（平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)）與非勻速運(yùn)動(dòng)（平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)）的變換2）連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)與間歇式的轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)的變換3）實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)2．利用機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)、聯(lián)鎖或檢測(cè)等的動(dòng)作功能檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以檢查最后的成品也可以檢測(cè)中間工序，以自動(dòng)校正與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)間的差異?？刂七B鎖機(jī)構(gòu)的用途，則是在機(jī)器工作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)控制和檢測(cè)機(jī)構(gòu)所不能排除的缺陷時(shí)停止或限制機(jī)器的工作。例如：1）用來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)離合或開(kāi)停2）用來(lái)?yè)Q向、超越和反向止動(dòng)3）用來(lái)實(shí)現(xiàn)連鎖、過(guò)載保護(hù)、安全制動(dòng)4）實(shí)現(xiàn)鎖止、定位、夾壓等5）實(shí)現(xiàn)測(cè)量、放大、比較、顯示、記錄、運(yùn)算等3．利用機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)程序控制或手動(dòng)控制的功能1）利用時(shí)間的序列進(jìn)行控制（凸輪程序裝置）2)利用動(dòng)作的序列進(jìn)行控制（電磁閥控制液壓缸）

3)利用運(yùn)動(dòng)的變化等進(jìn)行控制二、選擇機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)功能原理的原則和范圍（探討在什么情況下選用機(jī)構(gòu)來(lái)完成這些功能）原則：工作可靠、運(yùn)行安全、操作方便、制造和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性1.實(shí)現(xiàn)功率性的機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式或規(guī)律的變換功能交直流變速電動(dòng)機(jī)——各種轉(zhuǎn)速要求——運(yùn)動(dòng)特性不理想，會(huì)受到載荷的變化而變化或轉(zhuǎn)換的效率較低——使用運(yùn)動(dòng)特性號(hào)，交換效率高的鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)——各種減速、變速機(jī)構(gòu)非功率性的微小擺動(dòng)或移動(dòng)，除了機(jī)構(gòu)之外，還可以用電磁原理來(lái)獲得；2002年高維技術(shù)公司推出了國(guó)內(nèi)首臺(tái)直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電火花成型機(jī)床

2.實(shí)現(xiàn)固定軌跡或簡(jiǎn)單可調(diào)的軌跡功能各種自動(dòng)機(jī)上的上、下料，加工、檢測(cè)等工序上需要的運(yùn)動(dòng)軌跡，均可全部用機(jī)構(gòu)來(lái)完成，對(duì)于要實(shí)現(xiàn)可任意變動(dòng)的復(fù)雜軌跡，雖然一般采用電子或電氣來(lái)控制，但其軌跡動(dòng)作部分也還必須使用機(jī)構(gòu)3.在特定條件下能優(yōu)質(zhì)的實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)、聯(lián)鎖和檢測(cè)等功能這些功能一般用電或機(jī)械均能實(shí)現(xiàn)，但究竟用那一種好，需要設(shè)計(jì)者仔細(xì)分析研究4.實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的固定程序或可變程序的控制功能以上幾種均適宜用機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，但究竟如何選擇，要注意科技的發(fā)展動(dòng)向直線電動(dòng)機(jī)-直線運(yùn)動(dòng)（超導(dǎo)的出現(xiàn)）電視機(jī)的頻道-機(jī)械式轉(zhuǎn)變?yōu)檫b控式的?！?-2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1．作用：將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給工作機(jī)，以完成預(yù)期的功能2．常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、楔塊機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、摩擦輪機(jī)構(gòu)、撓性件機(jī)構(gòu)、彈性件機(jī)構(gòu)、液氣動(dòng)機(jī)構(gòu)、電氣機(jī)構(gòu)以及利用以上一些常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合而產(chǎn)生的組合機(jī)構(gòu)。3．目的：實(shí)現(xiàn)速度或力的變換，或?qū)崿F(xiàn)特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求4．運(yùn)動(dòng)速度或力的大小變換由p=fv可以看出，在p一定的情況下，若想得到一個(gè)大的f，則可以降低v，若要f按一定規(guī)律變化，則可通過(guò)調(diào)整輸出速度按某一種規(guī)律變化來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。常見(jiàn)的用于運(yùn)動(dòng)速度或力的大小變換的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有：

1）通過(guò)嚙合方式進(jìn)行傳動(dòng)（例如：齒輪、蝸輪蝸桿、鏈傳動(dòng)、同步齒形帶等）其中，齒輪傳動(dòng)可以在平行軸或交錯(cuò)軸間實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定傳動(dòng)比傳動(dòng)，適用功率和速度范圍廣，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，互換性好，因而得到廣泛應(yīng)用2）通過(guò)摩擦方式進(jìn)行傳動(dòng)（例如：摩擦輪傳動(dòng)、摩擦式無(wú)級(jí)變速器、帶傳動(dòng)、滑輪傳動(dòng)等）這類機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，成本低廉，由于帶具有柔軟性，有吸收振動(dòng)的特性，且有緩沖和安全保護(hù)的作用特性使帶傳動(dòng)適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)。3）利用楔塊原理進(jìn)行傳動(dòng)（例如：螺旋機(jī)構(gòu)等）。螺旋傳動(dòng)主要由螺桿、螺母、機(jī)架組成，螺旋傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是增力效果大，可用較小的轉(zhuǎn)距得到較大的軸向力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)精度高，平穩(wěn)無(wú)噪聲等。4）利用流體作用原理進(jìn)行傳動(dòng)（例如：液壓、氣動(dòng)傳動(dòng)等）。液體可以看作是一種不可壓縮物體，因而液壓傳動(dòng)能傳動(dòng)較大的力，經(jīng)常用于傳動(dòng)比不需十分精確，但載荷很大的情況下，但液壓傳動(dòng)速度較慢。例如液壓千斤頂、液壓挖掘機(jī)的推桿等。相反氣動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般用于傳遞較小的力，但作用速度快。

5運(yùn)動(dòng)形式或傳力方式的變換：將原動(dòng)機(jī)輸出的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)變換成工作機(jī)的需求的輸出。1）常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式：轉(zhuǎn)動(dòng)、平動(dòng)、擺動(dòng)。2）常見(jiàn)的變換機(jī)構(gòu)：凸輪、螺旋、連桿、齒輪、撓性體、摩擦輪、流體機(jī)構(gòu)。二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)1定義：帶動(dòng)工作頭進(jìn)行工作并使之獲得工作力或力距的機(jī)構(gòu)。2作用：給工作頭產(chǎn)生工作力同時(shí)帶動(dòng)工作頭實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或特定的運(yùn)動(dòng)軌跡等。1）滿足特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指那些輸出中有速度變化要求，如有等速輸出、瞬時(shí)或長(zhǎng)時(shí)間停歇、有急回特性，周期性轉(zhuǎn)位和步進(jìn)分度動(dòng)作等（例：牛頭刨床）。2）滿足特定的運(yùn)動(dòng)軌跡。3）滿足某種特殊的信息傳遞。

此抓片機(jī)構(gòu)采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)兩凸輪的聯(lián)動(dòng)作用，使抓片爪按矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到間歇抓片的目的。

此裝配線采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，使筆芯托架沿著矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到使圓珠筆芯步進(jìn)式地向前送進(jìn)的目的。三.工作頭1定義：工作頭是直接接觸并攜帶工作對(duì)象完成一定的工作（例如：夾持、搬運(yùn)、轉(zhuǎn)位等），或是在其上完成一定的工藝動(dòng)作（例如噴涂、洗滌、鍛壓等）2工作頭的作用1）夾持2）搬運(yùn)、輸送及轉(zhuǎn)換工位3）施力四、選擇機(jī)構(gòu)類型和擬定機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖中的幾個(gè)問(wèn)題1在滿足工藝功能動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求的情況下應(yīng)使機(jī)構(gòu)最簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈最短2使機(jī)構(gòu)有有利的傳力條件3使機(jī)構(gòu)有盡可能好的動(dòng)力性能4使機(jī)器操縱方便，調(diào)整容易、安全耐用§4-3按機(jī)械動(dòng)作功能原理要求作機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

一、功能原理解與機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)功能結(jié)構(gòu)圖——各個(gè)分功能以及它們之間的關(guān)系（分析分功能，那些可以適用機(jī)械功能完成；那些屬于傳動(dòng)類型還是執(zhí)行類型）——選擇實(shí)現(xiàn)分功能的最佳機(jī)構(gòu)需注意的問(wèn)題：1）分功能較復(fù)雜時(shí)，不可能用一個(gè)已知的機(jī)構(gòu)來(lái)完成。這里就需要根據(jù)分功能的特點(diǎn)，挑選幾個(gè)機(jī)構(gòu)組成一個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，由這些機(jī)構(gòu)共同完成這個(gè)分功能的機(jī)械動(dòng)作，這就是所謂的“機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)”或稱為“機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新涉及”。2）當(dāng)個(gè)機(jī)械分功能選擇好相應(yīng)的機(jī)構(gòu)后，怎樣使這些分散的機(jī)構(gòu)組成一個(gè)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的整體，這也稱為“機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)”，也稱為“機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)”。二、功能原理的分解和機(jī)構(gòu)的選擇當(dāng)分功能比較復(fù)雜時(shí)，需要將這些分功能分解，其分解的原則：所分解出的分功能能夠用一個(gè)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)去完成（例：工廠備料車間用的鋸床）三、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)舉例——家用縫紉機(jī)的送布機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)§4-4發(fā)揮機(jī)構(gòu)固有潛力的方法

——機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

一、改變機(jī)構(gòu)的某些尺寸參數(shù)，使機(jī)構(gòu)出現(xiàn)一種新的功能例：六桿增力機(jī)構(gòu)二、運(yùn)用機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合，改變機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性例：拉延壓力機(jī)三、運(yùn)用機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合，得到某種特殊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或軌跡例：送布機(jī)構(gòu)四、利用機(jī)構(gòu)組成原理發(fā)現(xiàn)新的機(jī)構(gòu)五、引進(jìn)當(dāng)前的最新技術(shù)，使舊的機(jī)械功能得到新的生命§8－4機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是在新構(gòu)思的基礎(chǔ)上進(jìn)行的設(shè)計(jì)，它包括對(duì)原有機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新應(yīng)用、新機(jī)構(gòu)的構(gòu)思和原動(dòng)機(jī)的創(chuàng)新發(fā)展三個(gè)方面。一、機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新應(yīng)用機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新應(yīng)用是仍然使用常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)巧妙的構(gòu)思，賦予機(jī)構(gòu)以新的應(yīng)用。如無(wú)腳蹬自行車即是將自行車后輪安裝成偏心輪，恰似曲柄的形式，使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)二、新機(jī)構(gòu)的構(gòu)思

1.原有機(jī)構(gòu)的發(fā)展在對(duì)原有機(jī)構(gòu)的應(yīng)用中，由于其某些性能方面的不足，所以會(huì)出現(xiàn)一些新的機(jī)構(gòu)。如齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比較小，因而有蝸輪-蝸桿機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)，此后又有擺線針輪減速器和諧波減速器的出現(xiàn)等等。

2.新機(jī)構(gòu)的創(chuàng)造如利用纖維連桿將可逆旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)變換成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件已用于假手的研制中。

3.組合機(jī)構(gòu)將幾個(gè)機(jī)構(gòu)采用并聯(lián)封閉的形式組合后形成的機(jī)構(gòu)稱之為組合機(jī)構(gòu)。組合機(jī)構(gòu)是機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。

1)齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)圖8-24是包裝機(jī)械中常用的一種齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)，它可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使齒輪5單向變速轉(zhuǎn)動(dòng)，瞬時(shí)停歇變速轉(zhuǎn)動(dòng)或具有反向轉(zhuǎn)動(dòng)的變速轉(zhuǎn)動(dòng)等。圖8-27為一種實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軌跡曲線的齒輪-連桿機(jī)構(gòu)。連桿的尺寸、齒輪的傳動(dòng)比及M點(diǎn)的位置不同，軌跡曲線則發(fā)生變化。圖8-27為一種實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軌跡曲線的齒輪-連桿機(jī)構(gòu)。連桿的尺寸、齒輪的傳動(dòng)比及M點(diǎn)的位置不同，軌跡曲線則發(fā)生變化。2)凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)圖8-29為一凸輪-連桿滑塊組合機(jī)構(gòu)，這實(shí)質(zhì)上是一個(gè)可變曲柄長(zhǎng)度的對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。

3)其他形式機(jī)構(gòu)的組合引進(jìn)了非剛性構(gòu)件或氣體、液體等中間介質(zhì)，使機(jī)構(gòu)更適于控制。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化:低副高代的方式實(shí)現(xiàn)演變?yōu)?-15a的結(jié)構(gòu)考慮:這樣的方式控制矩形的各段的生成是否方便?矩形軌跡的生成可以分為兩個(gè)部分,分別為上升和下降、前進(jìn)與后退（2）矩形軌跡生成的控制機(jī)構(gòu)1）上升下降機(jī)構(gòu)：凸輪機(jī)構(gòu)控制2）前進(jìn)后退運(yùn)動(dòng)：要求送布量大小無(wú)級(jí)可調(diào)⑴組合法

串聯(lián)組合前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件，作為后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件，依次串聯(lián)的組合方式。輸入輸出子機(jī)構(gòu)II子機(jī)構(gòu)I

后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的一個(gè)連架桿。

后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的連桿。III51234

1123A54DCBFEM

并聯(lián)組合幾個(gè)子機(jī)構(gòu)共用同一個(gè)輸入構(gòu)件，而它們的輸出運(yùn)動(dòng)又同時(shí)輸入給一個(gè)多自由度的子機(jī)構(gòu)，從而形成一個(gè)自由度為1的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組合方式。子機(jī)構(gòu)n

1子機(jī)構(gòu)III子機(jī)構(gòu)I子機(jī)構(gòu)II子機(jī)構(gòu)n輸入輸出直線電機(jī)襟翼直線電機(jī)某型飛機(jī)的襟翼操縱機(jī)構(gòu)大型船舶主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)軸IVIIIVVIIII

各子機(jī)構(gòu)間無(wú)嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合關(guān)系

各子機(jī)構(gòu)在動(dòng)作的先后次序上有嚴(yán)格的要求

自動(dòng)車床上三個(gè)并聯(lián)凸輪的工作順序有先后要求。工件(鉚釘)外圓車刀棒料切斷刀倒角刀凸輪軸擋板IIIIII主軸凸輪I凸輪II凸輪III凸輪轉(zhuǎn)角0

90?180?270?360?

放松(送料)切斷夾緊車外圓倒角擋料

各子機(jī)構(gòu)有運(yùn)動(dòng)形式配合要求

磨床中的主軸運(yùn)動(dòng)、砂輪運(yùn)動(dòng)和、工件運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)形式上有配合要求。砂輪砂輪架工件

反饋式組合在機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)中，其多自由度子機(jī)構(gòu)的一個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)，是通過(guò)單自由度子機(jī)構(gòu)從該多自由度子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件回授的組合方式。校正原理蝸桿主動(dòng)，因制造誤差使蝸輪運(yùn)動(dòng)精度達(dá)不到要求，由誤差設(shè)計(jì)一凸輪機(jī)構(gòu)，經(jīng)齒輪齒條、差動(dòng)機(jī)構(gòu)K使蝸桿得到一附加運(yùn)動(dòng)，以校正誤差。輸入輸出

4凸輪機(jī)構(gòu)2自由度蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)機(jī)床校正機(jī)構(gòu)輸入4

1

42

13K2

復(fù)合式組合由一個(gè)或幾個(gè)串聯(lián)的基本機(jī)構(gòu)去封閉一個(gè)具有兩個(gè)或多個(gè)自由度的基本機(jī)構(gòu)的組合方式5桿機(jī)構(gòu)輸入輸出凸輪機(jī)構(gòu)⑵變異法更換原動(dòng)件

雙搖桿機(jī)構(gòu)中，選連桿作為原動(dòng)件，可把風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為連架桿的搖動(dòng)。ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿運(yùn)動(dòng)倒置擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)123123連桿—凸輪機(jī)構(gòu)罐頭封口機(jī)構(gòu)

A1BCO234

改變構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀

將擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的直線導(dǎo)槽改為圓弧導(dǎo)槽，可獲得較長(zhǎng)時(shí)間的停歇。改變構(gòu)件運(yùn)動(dòng)尺寸

槽輪直徑變?yōu)闊o(wú)窮大，槽數(shù)無(wú)窮多時(shí)，演變?yōu)椴蹢l機(jī)構(gòu)§4-5機(jī)械運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖

一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)控制方法設(shè)計(jì)：怎樣使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按規(guī)定的時(shí)間運(yùn)動(dòng)1．集中驅(qū)動(dòng)、分散控制在比較小型的機(jī)器上，一般均采用本方法，它由一個(gè)總驅(qū)動(dòng)原（一般是電動(dòng)機(jī)），經(jīng) 過(guò)變速后達(dá)到合適的工作轉(zhuǎn)速，作為機(jī)器的總傳動(dòng)軸，即稱為分配軸。執(zhí)行機(jī)構(gòu)均 分散在其應(yīng)完成分功能的位置上，其主動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)經(jīng)分配軸引入，因此各執(zhí)行機(jī) 構(gòu)應(yīng)何時(shí)動(dòng)作，就由分配軸控制。2．集中控制、分散驅(qū)動(dòng)常用在比較大的機(jī)器中，用分配軸傳送到各處不方便時(shí)采用。驅(qū)動(dòng)原一般是電動(dòng)機(jī)或液（氣）壓缸，在這種設(shè)計(jì)中，各分功能均由自己?jiǎn)为?dú)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。但什么時(shí)間 動(dòng)作，是根據(jù)集中控制處發(fā)出的指令進(jìn)行。集中控制的方法，簡(jiǎn)單的在控制臺(tái)上由 許多按鈕或閥門(mén)。操作者可根據(jù)總功能的要求進(jìn)行操作，較復(fù)雜的，則由控制集資 動(dòng)的操作。更復(fù)雜的則可由計(jì)算機(jī)根據(jù)編程進(jìn)行控制。二、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖1．作用：1）可清楚的了解各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在完成總功能中的作用和次序2）表明各種機(jī)構(gòu)的配合關(guān)系3）可得出某種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原始參數(shù)2．工作周期：在運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間內(nèi)，機(jī)器的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)要完成一定的周期運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)周期性回到初始位置之間的時(shí)間間隔3．表示形式：極坐標(biāo)式和直角坐標(biāo)式4．繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖需注意的幾點(diǎn)：1）以工藝過(guò)程開(kāi)始點(diǎn)作為運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的起始點(diǎn)，并定出最先開(kāi)始工作的那個(gè)機(jī)構(gòu)在循環(huán)圖上的位置，其他機(jī)構(gòu)則按工藝程序的先后一次列出。2）不再分配軸上的凸輪，應(yīng)將其動(dòng)作所對(duì)中心角，換算成分配軸相應(yīng)的轉(zhuǎn)角。3）盡可能使各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作重合，以便縮短運(yùn)動(dòng)周期，提高生產(chǎn)率

4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作作用在同一構(gòu)件上時(shí)，當(dāng)某個(gè)機(jī)構(gòu)作用在該構(gòu)件上動(dòng)作結(jié)束到另一機(jī)構(gòu)開(kāi)始作用在該構(gòu)件上之間，硬件各2-3，以補(bǔ)償凸輪制造及裝配誤差，避免兩機(jī)構(gòu)在動(dòng)作銜接處發(fā)生干涉。5）在不影響工藝要求和生產(chǎn)率的情況下，應(yīng)盡可能使動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的中心角增大些，以便減小壓力角。

運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖形式

直線式圓周式直角坐標(biāo)式

退回停止沖制

進(jìn)給沖頭送料器曲柄轉(zhuǎn)角

0o90o180o270o

360o

直線式工作循環(huán)圖

主軸作為參考構(gòu)件

圓周式工作循環(huán)圖

圖示單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)圖。曲軸為參考構(gòu)件，轉(zhuǎn)動(dòng)2轉(zhuǎn)為一個(gè)工作循環(huán)。

啟排氣門(mén)開(kāi)啟進(jìn)氣門(mén)開(kāi)進(jìn)氣排氣壓縮膨脹閉進(jìn)氣門(mén)關(guān)火點(diǎn)曲軸0o

540o

360o

180o

排門(mén)閉關(guān)氣直角坐標(biāo)式工作循環(huán)圖

餅干包裝機(jī)工作循環(huán)圖中，橫坐標(biāo)表示參考構(gòu)件的轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)表示執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)角。進(jìn)退

靜止

靜止

靜止

進(jìn)退

MM餅干1342餅干21左折邊構(gòu)件餅干32包裝紙4右折邊構(gòu)件餅干1342餅干1342餅干1342餅干1342包裝紙右折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件MBA左執(zhí)行機(jī)構(gòu)1

左執(zhí)行機(jī)構(gòu)2

分配軸轉(zhuǎn)角

0o90o180o270o360o（1）給油輥上墨

用槽輪機(jī)構(gòu)使油盤(pán)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。油盤(pán)有兩個(gè)行程，即轉(zhuǎn)動(dòng)（工作行程）和停歇。一般采用在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)作定向間歇轉(zhuǎn)過(guò)60o。（2）往銅鋅板上均勻刷墨

采用連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)油輥上下往復(fù)擺動(dòng)來(lái)完成。也有兩個(gè)行程，油輥的工作行程（給銅鋅板刷墨）和空回行程。為了使油輥均勻地把油墨刷在銅鋅板上，要求油輥在工作行程盡可能等速運(yùn)動(dòng)。（3）白紙與銅鋅板的貼合印刷

用凸輪連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)印頭（上面裝有紙）往復(fù)擺動(dòng)完成與固定不動(dòng)的銅鋅板的貼合。其兩個(gè)行程是印頭的工作行程（印刷）和空回行程。（4）取印刷品和裝白紙

手工完成.油盤(pán)、油輥和印頭三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件中，印頭是印刷的主要執(zhí)行構(gòu)件，故取印頭為參考構(gòu)件。帶動(dòng)印頭往復(fù)擺動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件每轉(zhuǎn)一周完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，以該主動(dòng)件作為直線式和直角坐標(biāo)式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的橫坐標(biāo)。下圖為冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，分別為直線式、圓周式和直角坐標(biāo)式，根據(jù)此工作循環(huán)圖回答下面的問(wèn)題：什么是工作循環(huán)圖？它的作用是什么？根據(jù)此工作循環(huán)圖，說(shuō)明冷霜自動(dòng)灌裝機(jī)主要完成那些動(dòng)作？各個(gè)動(dòng)作之間的銜接關(guān)系怎樣？六、1．工作循環(huán)圖：表示各機(jī)構(gòu)動(dòng)作次序及時(shí)間的圖形成為工作循環(huán)圖。他是進(jìn)行自動(dòng)機(jī)整機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及確定各機(jī)構(gòu)間運(yùn)動(dòng)聯(lián)系的基礎(chǔ)。表明了各機(jī)構(gòu)的配合關(guān)系，而且可以由它的出某些機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原始參數(shù)，也是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和調(diào)試設(shè)備的依據(jù)。2．機(jī)械要完成的基本動(dòng)作主要有以下四個(gè)：四個(gè)基本運(yùn)動(dòng)：1）輸送帶的連續(xù)運(yùn)動(dòng)2）輪盤(pán)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)3）頂桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)4）定量泵活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞桿12由偏心輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；●頂桿由凸輪杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)作上下運(yùn)動(dòng)；●轉(zhuǎn)盤(pán)8由槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行間歇旋轉(zhuǎn)；●工作流程：在轉(zhuǎn)盤(pán)每一次轉(zhuǎn)位中，完成灌裝、制平盒口、貼錫紙、蓋盒蓋。活塞桿12由偏心輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；●頂桿由凸輪杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)作上下運(yùn)動(dòng)；●轉(zhuǎn)盤(pán)8由槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行間歇旋轉(zhuǎn)；●工作流程：在轉(zhuǎn)盤(pán)每一次轉(zhuǎn)位中，完成灌裝、制平盒口、貼錫紙、蓋盒蓋。第四章知識(shí)要點(diǎn)1、機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作功能有哪些？2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用？3、擬定機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖應(yīng)注意那些問(wèn)題？4、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)與機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的概念？5、工作循環(huán)圖的概念、表示形式？6、工作循環(huán)圖中表示的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量、執(zhí)行的動(dòng)作有那些？動(dòng)作之間有什么樣的關(guān)系？第五章機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用化設(shè)計(jì)

§5-1產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心和外圍問(wèn)題

§5-2實(shí)用化設(shè)計(jì)的任務(wù)和主要內(nèi)容

§5-3總體設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和內(nèi)容

§5-4確定工藝方案§5-5機(jī)器總體布置設(shè)計(jì)§5-6機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)§5-1產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心和外圍問(wèn)題

一、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)活動(dòng)主要經(jīng)過(guò)的階段：了解市場(chǎng)需求、擬定設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)要求、功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用化設(shè)計(jì)、商品化設(shè)計(jì)、制造和銷售。2）核心工作：內(nèi)部空間為設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的主要階段，其任務(wù)是使設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)化為“硬件”以滿足需求，這也是設(shè)計(jì)的最終目的。3）外圍問(wèn)題：外部空間所列舉的問(wèn)題為對(duì)設(shè)計(jì)的各種要求和應(yīng)用的技術(shù)方法。4）要區(qū)別的兩個(gè)概念：（1）核心技術(shù)：實(shí)現(xiàn)總功能和主要要求的技術(shù)（2）關(guān)鍵技術(shù)：實(shí)現(xiàn)某種功能過(guò)程中需要解決的技術(shù)難題。二、設(shè)計(jì)的外圍問(wèn)題-各種設(shè)計(jì)要求

1．主要設(shè)計(jì)要求（1）功能要求：在滿足主要功能情況下，還應(yīng)滿足用戶附加功能要求，盡可能做到功能齊全、一機(jī)多用。（2）適應(yīng)性要求：應(yīng)明確指出產(chǎn)品的適用范圍。所謂適應(yīng)性，是指工況發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)品的適應(yīng)程度。（3）性能要求：性能是產(chǎn)品的技術(shù)特征，包括動(dòng)力、載荷、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、可靠度等。（4）生產(chǎn)能力要求：生產(chǎn)能力是產(chǎn)品的重要技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)對(duì)理論生產(chǎn)能力做出規(guī)定。（5）可靠性要求：是一項(xiàng)重要的技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)，關(guān)系到設(shè)備系統(tǒng)或產(chǎn)品能否持續(xù)正常工作、故障率的多少，甚至關(guān)系到設(shè)備和人身安全問(wèn)題。（6）使用壽命要求：指產(chǎn)品的耐用性。要找出提高整體壽命的綜合方法。（7）效率要求：指一個(gè)系統(tǒng)輸入量轉(zhuǎn)換為輸出量的有效利用程度。

（8)成本要求：產(chǎn)品質(zhì)量提高，成本下降才有競(jìng)爭(zhēng)能力。(9)人機(jī)工程要求：要根據(jù)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)要求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。(10)安全性要求：必須認(rèn)真考慮工作安全性。(11)包裝、運(yùn)輸要求：考慮產(chǎn)品的運(yùn)輸方法、交通工具等。2．其它設(shè)計(jì)要求(1)強(qiáng)度剛度要求：強(qiáng)度是保證產(chǎn)品安全可靠，具有良好的使用壽命必須得到滿足的；剛度是保證系統(tǒng)各種精度及使用壽命所必需的。（2）制造工藝要求：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要符合工藝原則，有好的工藝性，盡量減少專用件，增加標(biāo)準(zhǔn)件。批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，要求有較高的互換性。（3)零件加工技術(shù)要求：為保證系統(tǒng)良好的技術(shù)性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)而對(duì)零件加工提出的技術(shù)要求。(4)工作循環(huán)圖要求：自動(dòng)線、自動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中所特有的要求，以確保各作業(yè)動(dòng)作間協(xié)調(diào)配合?！?-2實(shí)用化設(shè)計(jì)的任務(wù)和主要內(nèi)容

任務(wù)：完成產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)、部件、零件設(shè)計(jì)、完成交付制造的和施工的圖樣資料，同時(shí)編制全套技術(shù)文件。主要內(nèi)容：要處理大量的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的問(wèn)題（零件的形狀、裝配關(guān)系、材料選擇、尺寸大小、加工要求、表面處理、總體布置、安裝等）。步驟：繪制總體布置和總裝草圖，由總裝草圖畫(huà)出部件、零件草圖。經(jīng)審核再由零件工作圖、部件裝配圖畫(huà)出總裝圖和總圖。最后編制技術(shù)文件如設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、使用說(shuō)明書(shū)、標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件明細(xì)表等等?！?-3總體設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和內(nèi)容

一、總體設(shè)計(jì)的基本任務(wù)

1．設(shè)計(jì)任務(wù)的基本類型1）開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品以滿足一種明確或已形成的需要2）改善產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性以擴(kuò)大銷售市3）開(kāi)發(fā)較廉價(jià)產(chǎn)品已增加競(jìng)爭(zhēng)能力：總體設(shè)計(jì)（功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）.2．總體設(shè)計(jì)的任務(wù)：1）完善和擴(kuò)大方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容。2）使各部件、零件得到合理的組合。3）綜合人-機(jī)器-環(huán)境三者關(guān)系，使之協(xié)調(diào)和適應(yīng)，以保證全面滿足機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性能和美學(xué)性能的要求。二、總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容工藝方案的確定：分析不同類型的工藝方案，選擇符合實(shí)際情況的具有先進(jìn)性的工藝方案。確定機(jī)器的總體參數(shù)（功能參數(shù)：指生產(chǎn)率、載荷（力、力矩）、速度、功率和重量等；結(jié)構(gòu)參數(shù)：主要結(jié)構(gòu)尺寸）。機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案就是機(jī)械系統(tǒng)的總和。將機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案中各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算確定之后就得到機(jī)械運(yùn)動(dòng)見(jiàn)圖。4.機(jī)械總體布置：機(jī)械設(shè)備和輔助設(shè)備的相互位置和連接方式。5.機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)所需的載荷，從直接承載零件開(kāi)始，設(shè)計(jì)機(jī)器的工作構(gòu)件，然后按驅(qū)動(dòng)鏈的順序向上，對(duì)機(jī)構(gòu)和零件逐個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，直到選擇原動(dòng)機(jī)。6.計(jì)算整機(jī)的平衡和穩(wěn)定：平衡是指整機(jī)處于不同工作狀態(tài)時(shí)，所有機(jī)構(gòu)作用力和重力的合力不超出規(guī)定范圍。平衡問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是確定平衡重的問(wèn)題。穩(wěn)定性是指整機(jī)的平衡。7.動(dòng)力源特性分析：應(yīng)首先確定動(dòng)力源種類，然后再作動(dòng)力源特性分析。8.人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì)：主要是操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、顯示和控制裝置的設(shè)計(jì)。9.附屬裝置設(shè)計(jì)。10.機(jī)器造型設(shè)計(jì)。11.

產(chǎn)品故障分析和對(duì)策。12.畫(huà)出機(jī)器總裝配圖、零件施工圖。13.編寫(xiě)全部設(shè)計(jì)技術(shù)文件。14.明確易損件、產(chǎn)品包裝和運(yùn)輸要求?！?-4確定工藝方案選擇工藝方案時(shí)應(yīng)考慮以下的問(wèn)題：1．工藝方案的先進(jìn)性2．合理的運(yùn)動(dòng)規(guī)律3．工藝方案實(shí)現(xiàn)的可能性和穩(wěn)定性4.與生產(chǎn)率要求相適應(yīng)，經(jīng)濟(jì)上合理

§5-5整機(jī)總體參數(shù)確定

一、理論計(jì)算法：根據(jù)擬定的產(chǎn)品原理方案，在理論分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行分析計(jì)算，確定總體參數(shù)1．機(jī)械設(shè)備的理論生產(chǎn)率Q設(shè)循環(huán)時(shí)間T=TG+TF，則Q=1/T=1/(TG+TF)2．功率參數(shù)（1）運(yùn)動(dòng)參數(shù)：移動(dòng)速度、加速度和調(diào)速范圍等（2）功能參數(shù)：承載力和原動(dòng)機(jī)功率4．

重量參數(shù)5．

總體結(jié)構(gòu)參數(shù)二、經(jīng)驗(yàn)公式法第五節(jié)整機(jī)總體參數(shù)確定總體參數(shù)的確定是產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，它與機(jī)器各部件性能、結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。在總體設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須首先初步確定總體參數(shù)，據(jù)此進(jìn)行各部件的技術(shù)設(shè)計(jì)，最后準(zhǔn)確計(jì)算出機(jī)器的總體參數(shù)，但有時(shí)總體參數(shù)和技術(shù)設(shè)計(jì)需要交叉反復(fù)進(jìn)行。在確定總體參數(shù)時(shí)，必須正確處理相互制約的有關(guān)參數(shù)間關(guān)系，例如在礦山工程機(jī)械產(chǎn)品中，機(jī)重是一個(gè)重要性能指標(biāo)過(guò)份減輕機(jī)重，勢(shì)必影響采掘力和機(jī)器強(qiáng)度、剛度。反之，過(guò)份考慮強(qiáng)度、剛度必然導(dǎo)致機(jī)器笨重、經(jīng)濟(jì)性差。因此，各參數(shù)間要互相匹配和協(xié)調(diào)，形成一個(gè)優(yōu)化的整體。合理的總體參數(shù)應(yīng)符合下列條件：1）先進(jìn)性——與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品比較，其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工作性能優(yōu)先；2）實(shí)用性——滿足實(shí)際使用要求，可靠度高、維修方便、使用壽命長(zhǎng)；3）經(jīng)濟(jì)性——充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率、節(jié)約能源、原材料消耗少，在滿足功能的情況下，體積小、重量輕、價(jià)格便宜?？傮w參數(shù)包含：生產(chǎn)率Q、功率參數(shù)、重量參數(shù)、總體結(jié)構(gòu)參數(shù)。總體參數(shù)的初步確定，可采用理論計(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)公式法和相似類比法。一、理論計(jì)算法根據(jù)擬定的產(chǎn)品原理方案，在理論分析與試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行分析計(jì)算，確定總體參數(shù)。

1．機(jī)械設(shè)備的理論生產(chǎn)率Q

機(jī)械設(shè)備的理論生產(chǎn)率是指設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。在單位時(shí)間內(nèi)完成的產(chǎn)品數(shù)量，就是機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)率。加工一個(gè)工件或裝配一個(gè)組件所需的循