机械运动方案设计与创

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1、第五章机械运动方案设计与创新开发一个新的机械产品一般经历四个阶段：产品规划——市场需求调查；科技信息调研；论证必要性，可行性，确定产品功能目标。方案设计——进行系统的功能分析与设计；工作原理构思与设计；工艺动作构思与设计；方案性能评价。技术设计——进行系统中的零部件尺寸、参数、形状、结构、强度、刚度、精度设计；绘制相应的工作图，编写说明书。施工设计——加工、制造等工艺设计；安装、调试及维护、使用说明。在这四个设计阶段过程中，方案设计对产品的性能、成本、使用与维护等影响很大，也是最具有可创新的阶段。因此很有必要探索该阶段的创新设

2、计方法与技巧。一、功能分析与设计功能分析与设计的目的是从完成功能的角度而不是从技术的角度分析系统，子系统。其设计过程包括裁剪、重组。即研究每一个功能是否必须，如果必须，系统中其它部分是否可代替1.功能的概念：所谓功能（Function）就是用简明的语言对产品对象的各种工作能力抽象化的描述。功能的描述一定要准确、合理、简洁、抽象，不带有任何倾向性。使得在方案构思时不致产生框框，使思路开阔。它与产品的用途、性能等不尽相同。例如，钢笔的用途是写字，而功能的描述是“存送墨水”。例如：解决取出核桃仁的问题，功能描述不同，解决该问题的思路

3、与方法就会受到影响。功能描述工作原理工艺动作砸壳外部加压砸、压、冲、射等压壳外部加压内部加压砸、压、冲、射等通高压气，外压骤减，内压破壳壳仁分离外部加压内部加压去壳砸、压、冲、射等通高压气，外压骤减，内压破壳培育薄壳品种，化学法脆皮、溶壳2.功能分类1）按机电产品各组成部分具体功能进行分类：驱动功能——为系统提供能量，它接受测控部分发出的指令，驱动执行部分工作。其功能载体为各种类型原动机。传动功能——传递驱动和执行部分之间的运动和动力。包括运动形式、性质、方向、大小的变换。其功能载体可以是机械式、液压气动式、电磁式等。执行功能

4、——实现和完成产品的最终功能。简单系统可用简单的构件实现特定的动作；复杂的系统有多个执行功能，各动作需要协调与配合。测控功能——包括检测、传感与控制。它把系统工作过程中各种参数和工作状况检测出来，变换成可测定和可控制的物理量，传送到信息处理部分，并发出对各部分的工作指令和控制信号。2）按系统中各部分的基本物理功能进行分类基本物理功能反映系统中三个基本要素（能量、物料、信息）变换的物理作用变换功能——能量的类型，运动的形式，材料的性质，物态，讯号类型等变换。具有类型变换特征。缩放功能——三要素量的缩放，能量的缩放，物理量的缩放，

5、讯号的缩放等。具有大小特征。联结功能——三要素同质或不同质的数量上的结合，物料的混合与分离等。具有数量特征。储存功能——具有时间的特征。如物料的存储，能量的存储等。传导功能——三要素在不同位置通过电、光、机构、等变化传导，具有位置特征。离合功能——使系统时而接通、切断。具有时间位置的特征。3）机构的基本功能变换运动的形式——转动，移动，摆动，间歇运动变换运动的速度——减速，增速，变速变换运动的方向进行运动的合成与分解对运动进行操纵与控制实现给定的运动位置与轨迹实现某些特殊功能——增力，增程，微动，急回，夹紧，定位等3.功能的分

6、解将产品的总功能进行分解成分功能，子功能，乃至功能元，使功能分析与设计更加方便。功能分解可图解为树状结构，如下图所示：总功能分功能1分功能2子功能21子功能22功能元221功能元222减速器功能树减速器输入输出传动支承联轴器传润齿润滑系润支轴轴承箱体端联螺销联轴器密密封4.功能设计（模块化设计）1）模块化设计概念与特点：其核心思想是将系统根据功能分解为若干模块，通过模块的不同组合，可以得到不同品种、不同规格的产品。其特点是产品更新换代快，缩短了设计制造周期，降低成本，维修方便，性能稳定可靠；但系统比较复杂。2）模块化设计方式：

7、横系列模块化设计：在基型品种上更换或添加模块，形成新的变形品种。例如，更换端面铣床的铣头，可以加装立铣头、卧铣头、转塔铣头等，形成立式铣床，卧式铣床或转塔铣床等。纵系列模块化设计：产品功能及原理方案相同，结构相似，而参数尺寸有变化，随参数变化对系列产品划分合理区段，同一区段内模块通用。全系列模块化设计：包括纵系列与横系列。跨系列模块化设计：指具有相近动力参数的不同类型产品。它有两种模块化形式：一种是在相同的基础件结构上，选用不同模块组成跨系列产品。如德国生产的双柱坐标镗床，通过改变测量系统模块，还可得到一种专门用于测量的产品。

8、另一种是在基础不同的跨系列产品中，选用相同功能的模块。如自卸车与载重汽车，选用同样的变速箱与制动器等通用模块。3）模块的划分与组合：划分模块时要注意模块在整个系统中的作用及其更换的可能性与必要性；要注意保持模块在功能及结构方面的独立性与完整性；模块间的结构要素应便于分离与联接