机械创新设计课程 3 机械方案设计与创新.pptVIP

3 机械系统方案设计与创新 3.1明确设计任务 设计任务书内容 1 总功能黑箱描述 2 分功能和功能元素 3 功能结构 功能结构示例1 例2硬币机功能分解 硬币机功能结构图 硬币机功能结构图方案比较 例3材料拉伸机结构图 例4泵的结构分解和功能结构图 例4泵的功能结构图比较 3.3 分功能求解：原理探索及组合 设计任务书示例 产品设计要求 产品任务书格式 功能分析 物理基本动作 泵能材原理解 用于基本动作“转变”和“能量与信号放大”的物理作用分类 设计目录：物理量的放大或缩小 原理目录：能量或信号种类的转变 基本动作“物料的分离”物理效应分类表 原理目录：物料的“结合” 原理目录：物料的“分开” 用于基本动作“能量与材料结合和分离”的物理效应分类表 用于基本动作“转变”和“能量与信号放大”的物理效应分类表 基本功能符号与不同专业符号对照表 功能元“力的放大” 增力功能元目录 能材结合 电变动能 计数外形 计数总功能 设计目录 订书机打孔原理 目的功能 挖煤运煤功能 挖煤结构图 挖煤黑箱图 挖煤原理解 平衡原理 承受横向载荷的减载零件 带截面 行星齿轮 轴装齿轮箱 密封装置 齿轮径向力的平衡 弹簧 稳定状态 力流原理 力流原理1 力流原理2 “联接和分离的物理效应”?? 根据分类表查原理目录：例如因长度、截面、体积的变化而使能量和信号转变为力、压力、机械能 查原理目录“转变”01.04,01表示分类表第一行,04表示分类表第四列 “放大的物理效应” 根据分类表查原理目录：例如因长度、截面、体积的输入而使长度、截面、体积的放大（縮小） 查原理目录“物理量放大或缩小”01.01 根据分类表查原理目录 “结合和分开的物理效应” 结合：可拆联接和不可拆联接，静联接和动联接，无键联接等。 分开：切断，锯断，折断，撕开等。 6.3.2实例:泵 探讨液体与能量物理现象------泵系统的基本操作结构,如下图： 1)查物料与能量的结合物理效应分类表 由01.01(横标目:物料+动能,纵标目:机械能)获相应的效应,如图示 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 由10.01,10.04,12.01,12.04获相应的物理效应 课堂练习:用基本操作符号绘制出曲柄压力机基本操作结构图 基本操作符号 2)依序向上位查转变物理效应表 效应载体的变换 效应载体 材料(固体,液体,气体) 不同的效应载体可获不同的原理解: 例1 用于虎克效应的效应载体变换 效应载体 例 力的放大由杠杆效应实现 例2 用于热胀效应的效应载体变换 原理解的说明 原理解=f(效应,效应载体) 说明:简图,公式 增力功能元目录 实例 利用图形和文字对原理解作出说明:如泵系统“能流和物流结合”的原理解 ?????????????????????????????? 如泵系统“电能转变为动能”的原理解 　 4.3.4集成原理解 得到原理解后将解法组合起来，从而获取许多种目的功能的总解法。 组合方法------形态矩阵法（形态学箱） 例1 硬币计数包卷机 总功能 硬币计数包卷机的7个功能，硬币计数包卷机的功能分解，硬币计数包卷机功能结构图，两种功能结构的对比结构 例2 设计啤酒瓶盖同向排齐运送装置(瓶盖码齐机) 设计要求:把不规则放置的啤酒瓶盖排列成内侧向上、单列输出。 目的功能：瓶盖同向排列，用黑箱法表示如下图。 分功能：A 送进，B 检验朝向，C 分离，D 反向瓶盖的翻转，E 引出 方案1 方案2 方案3 方案4 例2 由设计目录法确定解法，设计手动定书打孔机。设计要求：（1）操作手柄旋转；（2）打孔针作直线往复运动；（3）构件数目为4个；（4）省力。 解：（1）目的功能：打孔 ??? （2）分功能：变旋转为直线移动，力放大。 ??? （3）由直线转变移动运动的四杆机构，故查设计目录寻找解法。 ? （4）选取2、4、7、9四个方案，如图示。 ? （5）增力机构 选曲杆机构， 如图示。 （6）订书打空机四种原理方案解法，如图示。 ? （7）各原理解又可获取不同方案，如图示。 例3 用形态矩阵法确定用于开采露天煤矿的挖掘机原理解组合方案。 解：1）目的功能??? 2）分功能 ? 3）用形态矩阵法组合原理解 功能结构图 一、力平衡原理 有功力：驱动力矩，圆周力等。 无功力：慣性力，轴向力等。 为使无功力得到平衡，应对措施：（1）采用对称布置；（2）采用平衡元件。如下图所示， 二、任务分配原理 1.不同功能的任务分配：V带的结构；用减载零件传递横向载荷 用两个轴承分别承受轴向力和横向力，如下图 2.相