机械产品设计 教学课件 作者 马晓丽 陈晓英 张晓芳 编著 3.pptVIP

3．4产品功能的分解 3．4．1总功能分解 产品的功能确定以后，要对其功能进行分解。 在一般情况下机械系统都比较复杂，难以直接求得满足总功能的方案，但可以将总功能进行功能分解，建立功能结构图，并由此了解总功能与各功能元、分功能之间的关系，明确每个分功能的输入量和输出量，进而可以较容易求得各分功能的工作原理解，将求得的各功能元解有机地结合起来，就可求出系统的方案。 功能分解的过程实际上是对机械产品不断深入认识的过程，同时也是机械产品创新设计的过程。对总功能进行分解可以得到若干分功能，通过对分功能的描述，抓住其本质，尽量避免功能求解时的种种框框，使思路更加开阔。 3．4．2功能分解的方法 按照解决问题的因果关系或手段目的关系进行分解 例如，台式虎钳的功能分解。其总功能是“施压夹紧”，为了夹紧，必须施压，前者为目的，而后者为手段。 例如，车床的功能分解。 总功能 切削工件 分功能 二级分功能 旋转工件 移动刀具 夹持工件 传递旋转力 夹持刀具 传递移动力 按照机械产品工艺过程的空间顺序或时间顺序进行分解 例如，啤酒自动灌装机的分功能包括：输送瓶和盖，啤酒的贮存与输送，啤酒灌人瓶中，加盖与封口，贴商标，成品输出。可按照上述工艺过程来确定其功能分解内容和顺序。 功能分解的一般原则是：按输入量转换为输出量所需的物理原理比较单一、易于求解的方法进行分解。功能分解的结果一般可用图表示为一种树状的功能结构，称为功能树。 功能树是根据总功能对功能进行一级一级地分解，即分为一级分功能，二级分功能，其末端为功能元。前级功能是后级功能的目的功能，后级功能是前级功能的手段功能。同一层次的功能元组合起来，应该满足上一层功能的要求，最后合成的功能应该满足系统总功能的要求。 实际设计时，建立系统的功能结构可以从系统的功能分解出发，分析功能关系与逻辑关系。首先从上层分功能的结构开始考虑，建立该层功能结构的雏形，再逐层向下细化，最终得到完善的功能树。 3．4．3功能分解实例 数控车床功能树的建立 数控车床总功能的技术原理是将数字控制加工过程自动实现，通过车刀切削工件完成零件的车削加工，其特点是加工自动化和数字化。 为实现此功能，必须具有：车削功能；将数字控制的加工程序转化为工件转动和车刀自动行走和进给的运动控制命令的信息处理功能；在车削过程中承受各种作用力的功能；保证几何精度的结构功能。 第一级分功能：车削加工功能(基本功能：由工件的转动和车刀的行走、进给所完成)、输送功能、夹持功能、操纵功能(发出指令，有的包括在控制系统中，但也是可以与控制系统分开，作为操纵指令信号流单独来考虑)、运动功能、动力功能、控制功能(主要是对工况进行检测与控制)和结构功能。 第二级分功能是加工件、刀具和冷却液的转动、装卸、输送等相关功能。 各层向下继续分解，如动力功能中的能量传递等，还可以继续分解为电动机、传动系统、卡盘等。 如此逐层分解，可以得到数控车床的功能树，如图3-22所示。 起重机功能树的建立 起重机的总功能是物料搬运，其总功能包括四个分功能：装夹功能、位移功能、卸放功能和维修再生安全功能。其中，功能元“装夹功能”有两个下位功能元：“支承容料”和“自锁”；功能元“位移功能”有四个下位功能元：“升降运动”、“左右前后运动”、“回转运动”、“停顿”；功能元“维修再生安全功能”有三个下位功能元：“维修再生”、“安全自锁”、“过载保护”。 起重机功能树 果汁机功能结构确定 基于产品功能信息模型指导建立产品功能结构，为功能分解确定终止点及子功能之间逻辑关系，这样可以使产品的功能和结构保持一致性，从而获得有意义的设计结果。 例如：果汁机功能结构设计。首先，确定系统总功能。进行设计工作时，对顾客的需求进行认真细致的定义，利用“黑箱法”抽象出果汁机总功能。总功能就是用框图表示的能量流、物料流和信息流在通过技术系统时，输入和输出的转换。如图3-24所示。 第二，分解总功能，建立功能树。功能分解是在功能表达基础上，应用逻辑分解的原理并参考功能本体信息模型进行功能层次分解，将分解过程用树型结构表达出来，就得到果汁机功能分解树，如图3-25所示。 第三，把流引入功能层次的分解中。使用底层分级法构造功能结构，确定输入输出流，从底层对物质、信息、能量进行追踪，如果需要子功能还可以进一步分解。这里是“流”使同层次子功能相互关联。最后得出果汁机功能结构如图3-26所示。 复习与思考题 3．1一种机器的更新换代可以通过哪些途径来实现？ 3．2试分析车床功能的演进过程，从中体会功能演进与新技术的出现、机器机构的发明及创新之间的关系。（提示：人力车床—