第3章机设学机械产品的功能原理设计.pptVIP

第三章 机械产品的功能原理设计 §3-1 功能原理设计的工作特点和工作内容 §3-2 功能、功能单元和功能结构 §3-3 功能原理的发展历史及其基本类型 §3-4 两种动作功能及其对应的求解思路 §3-5 工艺功能及其对应的求解思路 §3-6 关键技术功能、综合技术功能及其求解思路 §3-7 功能原理设计的工作要点 功能原理设计：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，称为“功能原理设计”。 重点：提出创新构思，对具体结构、材料及制造工艺则不一定有成熟的考虑。 §3-1功能原理设计的工作特点和工作内容 一、工作特点 1．功能原理设计往往使用一种新的物理效应来代替旧的物理效应，使机器的工作原理发生根本的变化的设计。 2．功能原理设计中往往要引入某种新技术（新材料、工艺），首先要求设计人员有一种新的想法和构思。 3．功能原理设计使机器品质发生质的变化。 满足以上三点的功能原理设计是一个高品位的功能原理设计 思考：以计时为例，列出可达到计时作用的计时产品的功能原理设计方案。（每个人列出不少于3种计时方案） 微波表、原子钟……. 二、功能原理设计的任务和主要内容 1．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。（以喷墨打印机为例） 解释：1）功能目标：最后要达到的功能 2）物理效应：摩擦、离心力、气吹、液化、压 电变形、热胀冷缩、光电效应等 3）?作用原理：摩擦轮、气嘴、压电晶体等 4） 解法原理：物理效应+作用原理 方案B:压电喷墨 功能目标：将墨水滴喷射到纸上。 物理效应：挤压墨水腔导致墨水喷射。 作用原理：压电元件+半封闭的墨水储存腔。 2．主要工作内容：构思能实现功能目标的新解法原理 举例：洗衣机的功能原理设计 §3-2功能、功能单元和功能结构 一、功能的含义 1960’S以来，人们开始意识到设计的最主要的工作并不只是选用某种机构或设计某种结构，更重要的是要进行工作原理的构想，核心问题就是“功能” 。 定义：所谓功能是对于某一产品的特定的工作能力的抽象化的描述，是指某一机器（或装置）所具有的转化能量、运动或其他物理量的特性。注意：区分这样的几个概念（功用、用途、性能、能力） 例： 功用——作原动机 用途——驱动电扇、机床 电动机 性能——效率、耐用性、振动 能力——功率、转速 功能——将电能转变为旋转运动的动能 黑箱：只是描述了系统的功能目标，而内部结构是未知的。 白箱：内部结构完全已知； 灰箱：内部结构部分已知。 用黑箱来描述功能：任何一个技术系统都有输入和输出，把技术系统看成一个黑箱，其输入用物料流M、信息流S和能量流E来描述；其输出用相应的M’ 、S’ 、E’来描述。 系统工程观点的定义：功能就是一个技术系统在以实现某种任务为目标时，其输入/输出量之间的相互转换关系。 注意： 1）功能抽象描述机械产品输入量和输出量之间的因果关系。 2）黑箱只是描述了从系统外部观察到的功能特点，而内部结构需要设计师去进行具体构思和设计。 硬币计数包卷机总功能的黑箱描述（黑箱法） 二、功能元素和功能单元 1、? 功能元素 从系统论的观点看，一个系统可以分解为一些子系统，相应的总功能也可以分为一些分功能。因此，有些学者提出，将这些复杂动作分解为一些基本动作，把这些基本的动作称为“功能元素”，也称功能元。 12对典型的基本动作（可构成任何技术系统复杂的总功能） 放出-吸收 传导-绝缘 集合-扩散 引导-阻碍 转变-恢复 放大-缩小 变向-定向 调整-激励 联结-开断 结合-分离 结合-拆开 储存-取出 总功能—分功能—功能元 2.功能单元 功能元划分过细，在机械设计中并不很有效，尚有待进一步的研究。 另外一种分解方式：只是分解到功能单元的水平上，这样的功能单元是既有一定的独立性，又有一定复杂程度的技术单元。 硬币分选技术视频： 机械式硬币分离技术装置 §3-3功能原理基本类型 一、功能原理设计的特点 1．分析可以按一定的步骤进行，综合不可能有任何定法可循。 2．有多解的问题，而且很难得到绝对理想的解 二、功能原理分类（为研究方便）