机械设计学第三章

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1、机械设计学长春工业大学机电学院第三章机械产品的功能原理设计功能原理设计的工作特点和工作内容功能、功能单元和功能结构功能原理的发展历史及其基本类型两种动作功能及其对应的求解思路4123工艺功能及其对应的求解思路5关键技术功能和综合技术功能及其对应的求解思路6功能原理设计的工作要点7引言一、产品设计开发过程产品设计过程通常可以分为：产品规划方案设计深入设计施工设计市场开发引言（一）产品规划阶段(计划)：这一阶段要进行需求分析、市场预测、可行性分析，确定关键性设计参数及制约条件，最后给出设计任务书，作为设计、评价和决策的依据。（二）方案设计阶段：原理方案的拟定从质的方面决定了

2、设计水平，关系到产品的性能、成本和竞争力。为此，在这一阶段要运用创新思维方法并借鉴前人经验，采用一些普遍适用的原理方案构思方法。（三）深入设计阶段：该阶段是将功能原理方案具体化为零部件及产品合理结构的过程。大致包括：1、总体设计2、结构设计3、商品化设计4、模型或样机试验引言（四）施工设计阶段该阶段要进行零件工作图、部件装配图设计、完成全部生产图纸并编制设计说明书、工艺文件、使用说明书等有关技术文件。引言二、功能原理设计的相关概念：1、功能原理设计的概念：机械产品设计的最初环节，是先要针对该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性设计，可以简称为“功

3、能原理设计”。2、功能原理设计的重点：在于提出创新构思，使思维尽量“发散”，力求提出较多的解法供比较选优。引言点钞机分离功能原理构思a)推括b)摩擦c)离心力d)重力e)粘力f)气吹g)气吸h)静电进行原理构思时，首先要考虑应用某种“物理效应”，然后考虑利用某种“作用原理”来达到实现功能目标的设计结果引言例1：洗衣机的功能原理方案洗衣机的核心功能是“洁衣”，从污物和衣物分离的需要出发，它的功能原理有：化学方法的干洗式力学方法的机械搅拌式声学方法的超声波振荡式如果采用机械搅拌式的工作原理还可以分成三种形式：波轮式（漩涡式）搅拌式（摆动式）滚筒式（拍洗式）模拟人手搓动的搓动

4、方式。引言例2：点火机的功能原理方案点火机的核心功能是“点火”：可以利用摩擦式取火法--火柴式点火；利用可燃气、液体燃烧法--打火式点火利用电热法得到--电热式点火；此外还可以用聚光取火法等。引言三、功能原理设计的作用功能原理设计是对产品的成败起决定性作用的工作。一个好的功能原理设计应该既有创新构思，又应同时考虑其市场竞争潜力。四、产品更新换代的途径：（1）改革工作原理；（2）通过改进工艺、结构和材料提高技术性能；（3）加强辅助功能使其更适应使用者的心理。引言通过改进工艺、结构和材料提高技术性能一、功能原理设计的工作特点：1、功能原理设计往往是用一种新的物理效应来代替旧

5、的物理效应，使机器的工作原理发生根本变化的设计2、引入某种新技术(新材料、新工艺、……)，但首先要求设计人员有一种新想法(NewIdea)、新构思。没有新想法，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。功能原理设计的工作特点和工作内容二、功能原理设计的任务和主要工作内容功能原理设计的任务：针对某一确定的“功能目标”。寻求一些“物理效应”并借助某些“作用原理”来求得一些实现该功能目标的“解法原理”。功能原理设计的工作特点和工作内容主要工作内容：构思能实现功能目标的新的解法原理。工作步骤：先从明确功能目标做起，然后才能进行创新构思；

6、得出某些解法原理后还应通过模型试验，进行技术分析，验证其原理上的可行性；对于不完善的构思还应按实验结果作修改、完善和提高的工作；最后对几个解法作技术经济的评价对比，选择其中一种较合理的解法作为最优方案予以采用。功能原理设计的工作特点和工作内容功能原理设计的工作特点和工作内容功能原理设计的工作步骤和工作内容功能原理设计的工作特点和工作内容举例说明功能原理设计过程中的工作内容例1：有关部门需要设计肌电假手，要求不很具体，只提出要有能模仿真手抓握物体的假手。经分析，如能像真手一样能拿起一个质量约为300g的物体，应实现的具体功能目标如下：①手指应能实现0.5rad／s的抓握运

7、动速度，以模仿人手的真实运动。②手指触物后，应能产生50N左右的捏紧力，以满足实际工作的需要。③所用微型电动机需在假手掌心中放置，故其外径应不大于￠20mm。④传动机械的效率应足够高，以保证充电电池至少能工作1天。例2：为了改进设计计算机集成制造系统中的运输小车而作的功能目标分析。通过调查分析明确了以下几个功能目标：1）装设导向系统的费用应该较小；2）允许扩充和调整设备，变动运输路线；3）在拥挤的工作环境中小车能灵活运行；4）在工件转接站上小车能准确定位；功能原理设计的工作特点和工作内容针对这几个功能目标，提出了下面一些原理性的设想作为新