[工学]第五章 机械产品的实用化设计.pptVIP

第五章 机械产品的实用化设计 主要内容 第一节 产品设计的核心和外围问题 第二节 实用化设计的任务和主要内容 第三节 总体设计的基本任务和内容 第四节 确定功能原理方案 第五节 整机总体参数确定 第六节 机械总体布局设计 第七节 机械驱动系统设计 第一节 产品设计核心和外围问题 一、产品设计的核心 产品设计就是根据市场需求，把提供的资源(能量、物料、信息)转化为满足人类和社会需求的技术装置的规划工作。 产品设计活动主要经过以下几个阶段： 了解市场需求。 拟定设计任务和技术要求。 进行功原理设计。 实用化设计。 商品化设计。 制造和销售。 核心技术与关键技术 在机器设计中，需要区别核心技术与关键技术两个不同概念。 机器设计中的核心技术是指实现总功能和主要要求的技术，对不同的机械其核心技术是不相同的。一般来说，对于以能量转换为主的机械如动力机械，其主要性能指标是热效率。对于轻工机械，常要完成各种繁杂灵巧的动作，其机构设计问题比较突出，主要性能指标是生产率，主要要求是能有节奏地可靠地工作、自动化程度高。重型机械特点是巨型、重载，其承载能力、强度和刚度是重要问题。对于金属切削机床，主要性能指标是生产率、加工精度和加工范围。对于以信号为主的仪器，主要性能指标是灵敏度、精度和稳定性。对于以材料转换为主的各种离心机、筛选机和过滤器的主要性能指标是生产效率和分离出物料的纯净度。 关键技术是实现某种功能过程中需要解决的技术难题。它与核心技术是两个不同的概念，在核心技术中也有关键技术问题。例如，对于板(带)轧钢机，为了提高产品质量，可采用液压弯辊，利用液压缸的压力，在轧制过程中随时根据轧制条件变化迅速对轧辊施以附加弯曲力，使产生附加弯曲变形，以消除由于轧制条件的变化对辊缝的影响，始终保持辊缝的正确形状，轧出横向厚度合格的轧材。为了实现对板厚偏差和板型的合理控制，在轧制过程中希望轧机当量刚度系数K，能够根据不同工艺要求随时调整，一般是采用液压压下系统来实现。这里液压弯辊和液压压下是核心技术问题，其中厚度、压力、位置传感器、数据处理系统等组成的电液闭环控制系统则是解决核心技术问题的关键技术。 在设计中，要抓住核心技术，突破关键技术。促进设计核心技术进展的技术手段大致可分为经营管理和设计生产两大方面。设计生产方面如前所述，经营管理方面则包括社会、情报资料、专利、竞争对手、售后服务、法规等等。 二、设计的外围问题 由销售反馈信息，进行市场分析，改进技术要求，再进行设计的循环，是一个相互作用不断完善的迭代过程，使产品不断地发展。产品设计过程中的各种设计要求，是设计的依据和前提，它们就是设计的外围问题(参见图5—4)。 设计要求可分为主要要求和其它要求，主要要求是指直接关系到产品功能、性能、技术经济指标所提出的要求，其它设计要求是指间接关系到产品质量所提出的要求。 1．主要设计要求 (1)功能要求。同一产品功能越多，价值越高。因此，在满足主要功能情况下，还应满足用户附加功能要求，尽可能地做到功能齐全，一机多用。 (2)适应性要求。应明确指出产品的适应范围。所谓适应性，是指工况发生变化时，产品适应程度。工况变化包括作业对象、工作载荷、环境条件等变化。从用户要求来讲，产品适应性越广越好。 (3)性能要求。性能是指产品的技术特征，包括动力、载荷、运动参数、可靠度、寿命等。 (4)生产能力要求。生产能力是产品的重要技术指标，它表示单位时间内创造财富的多少。高生产率是人们追求的目标之一。在设计要求中，应对理论生产能力作出规定。 (5)可靠性要求。产品的可靠性是一项重要的技术质量指标，关系到设备系统或产品能否持续正常工作．故障率的多少，甚至关系到设备和人身安全问题。产品的可靠性，在很大程度上取决于设计的正确性，因此，设计是可靠性活动的重点。 (6)使用寿命要求。产品的使用寿命是指产品的耐用性，产品不同，对其使用寿命的要求亦不相同。有的为一次性使用寿命，有的是半耐久性产品，还有的是耐久性产品。后两者要求有较长的使用寿命。在设计中，理想的情况是将所有零件设计成等寿命，但这是不可能的。因此，在设计中要找出提高整机寿命的综合方法，使得产品在耗费最少条件下，延长使用寿命。 (7)效率要求。这是指一个系统输入量转换为输出量的有效利用程度，从节约能源、提高系统经济性考虑，希望系统有尽可能高的效率。 (8)成本要求。产品质量提高，成本下降才有竞争能力。 (9)人机工程要求。要根据人一机器一环境系统要求进行产品设计。 (10)安全性要求 。设计产品必须认真考虑工作安全性，它包括改善劳动条件、减轻劳动强度、确保人身和机器的安全。如产品设计采用过载保护装置、触