机械创新设计第二章ppt课件.ppt

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1、第二章原理方案的创新设计主要内容原理方案设计——确定产品工作原理功能原理方案的创新设计——围绕功能分析而进行工作原理和工艺动作过程的构思，将机械产品的功能目标转化为工艺动作的过程设计目录——设计信息库原理方案创新设计的评价——评价内容、评价指标和评价方法原理方案的创新设计实例——抓斗的原理方案创新设计本章要求要求掌握原理方案创新设计的一般方法1)从功能分析入手2)通过总体方案分析，构思各功能的工作原理方案3)进行功能分解得到功能树，进而求出功能解，得出系统的多种原理解方案，4)运用系统工程的方法来分析机械各组成部分之间的有机联系和系统与外界环境的关系，5)进行

2、技术经济评价，再经优化筛选，求得最佳原理方案。第一节原理方案设计原理方案设计——构思机械产品的工艺动作和工艺动作实现功能目标的机理即工作原理。重要特点：方案的解具有多解性，即实现同一功能目标可以采用各种不同的工作原理。如：要实现将一叠纸张逐一分开这一功能目标a)切向力推开b)摩擦力“擦开”c)离心力抛开d)重力落下脱开e)气体力吹开f)负压吸力吸住移开g)静电吸力吸住移开原理方案设计中采用的工作原理不同，所设计出来的机械产品具有的工艺动作不同，则机械产品的性能、结构及经济性也不相同。如：在圆柱形工件表面加工出螺纹1)采用车削加工的工作原理，所设计的机床应具有夹

3、紧工件、旋转工件、刀具对准工件轴线沿轴线方向按一定速度运动的工艺动作，加工效率低，螺纹精度难以控制，但对机床要求低2)采用板牙套丝的工作原理，设计出来的机床应具有夹紧工件、板牙中心轴线对准工件轴线加压后，或使刀具不动工件转动，或使工件不动刀具转动的工艺动作，加工效率较高3)采用搓丝的工作原理，设计出来的机床应具有按一定位姿进送工件并让搓丝板压紧工件作平移运动的工艺动作，加工效率高，加工精度高，但对机床要求也高在传统的原理方案设计中，纯机械式的工作原理应用十分广泛，能表现出性能稳定、工作可靠的特性。综合运用机、光、电、磁、热、化等各种物理效应来构思方案可以收到全

4、新的、更理想的设计效果。如：在清洗回收玻璃瓶的方案设计中，采用化学液浸泡、高压水冲洗、超声波去污比用刷子作机械运动来清洗的效果更好。如：机械式的钟表用纵擒机构和物理摆的工作原理来控制钟表的走时精度，钟表的结构不仅复杂，而且实现高精度的报时十分困难。用石英晶体振荡来控制电磁摆摆动的频率，制成了机电结合的石英钟表，钟表的结构得到简化，报时精度也得到很大提高。引入液晶显示技术，进一步省掉电磁摆和钟表的指针，获得一种用液晶显示时间的纯电子工作原理的电子钟表，使钟表的体积进一步缩小，报时精度得到显著提高，产品的品质发生了质的飞跃。原理方案设计步骤第二节功能原理方案的创新

5、设计一、功能的描述功能是产品或技术系统特定工作能力抽象化的描述，。在功能原理方案设计时，对设计对象中功能的描述要准确、简洁，要合理抽象，抓住本质。“黑箱法”（BlackBox）——利用外部观测，通过分析黑箱与周围环境的联系、输入和输出，了解其功能、特性，从而进一步探求其内部原理和结构。a)液体增压(物料与能量结合)b)物料分离c)信号转换二、功能分类驱动部分相当于人的心肌，为系统提供能量，其功能载体为各种形式的原动机。传动部分反映驱动与执行部分间运动和动力的传递，包括运动形式、方向、大小、性质的变化，它的功能载体可以是电力、液压、气压或机械式的。执行部分相当于

6、人的手和足，各种机器以不同的执行元件完成执行功能，达到它的工作目的。测控部分包含传感和控制功能。传感部分相当于人的眼、耳、鼻等感觉器官。它把机器工作过程中各种参数和状况检测出来，变成可测定和控制的物理量，传送到信息处理部分。此处相当于人的大脑，经过信息处理，发出对各部分工作的指令和控制信号。三、原理方案的总体分析分析其工艺过程，在较大的领域内进行工作原理的搜索。如：石墨电极加工设备总体原理方案的分析。根据石墨电极形状复杂和石墨材质的特点可提出以下几种加工原理：1)数控加工成型法：编程加工。数控铣床2)研磨成型法：研具研磨石墨电极。研磨机3)离散堆积成型法：分层

7、堆积石墨材料和胶接剂而直接成型。快速成型机4)激光束聚焦法：在充满C2H2的密闭容器中采用激光束聚焦，聚焦点处C2H2分解，碳原子沉积下来堆积成电极。激光加工机四、功能分解——用系统工程分解性原理将功能系统按总功能、分功能、……、功能元进行分解，化繁为简，通过各功能元解的有机组合求得技术系统解。功能树——功能分解图示为树状的功能结构。功能树起于总功能，按分功能、二级分功能……分解，其末端为功能元。功能元——可以直接求解的系统最小组成单元。如：激光快速成型机的功能分析。激光快速成型机用激光对箔材（涂复纸）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

8、。采用激光束聚焦的能量气化切痕以得到一