第五章 原理方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1、 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)產(chǎn)品規(guī)劃方案設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)階段：針對(duì)產(chǎn)品的主要功能提出原理性的構(gòu)思，探索解決問(wèn)題的物理效應(yīng)和工作原理，并用各種簡(jiǎn)圖表達(dá)構(gòu)思的內(nèi)容。 方案好責(zé)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝、成本、性能、使用維護(hù)就好。 因此是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 工程設(shè)計(jì)內(nèi)容錯(cuò)綜復(fù)雜，孤立靜止的分析某個(gè)問(wèn)題，得到的結(jié)論往往是片面的，局限的，因此應(yīng)系統(tǒng)地從整體入手解決分析問(wèn)題，因此原理方案設(shè)計(jì)往往采用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)方法解決復(fù)雜的問(wèn)題。 市場(chǎng)調(diào)研與預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)外信息研究與分析，論證產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的必要性和可行性，進(jìn)而確定產(chǎn)品的功能目標(biāo)。 以系統(tǒng)的總功能目標(biāo)為基礎(chǔ)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析分解，確定各子系統(tǒng)的分功能和功能元，并對(duì)各功能目標(biāo)進(jìn)行創(chuàng)新、探索

2、、優(yōu)化、篩選，從而確定較理想的工作原理方案。 在原理方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)中零部件的尺寸，形狀，結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度，剛度，精度設(shè)計(jì)，繪制出相應(yīng)的工作圖，編制出相應(yīng)的設(shè)計(jì)技術(shù)資料。 在技術(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工和制造的工藝設(shè)計(jì)，進(jìn)行安裝，調(diào)試，維護(hù)及使用的設(shè)計(jì)與說(shuō)明。 1、功能設(shè)計(jì)法是指將口頭提出的任務(wù)形成技術(shù)系統(tǒng)的目的或要求。其主要工作是功能的分析與功能的分解 在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，先把該產(chǎn)品看作一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，在構(gòu)思方案之前，把該系統(tǒng)看作內(nèi)部結(jié)構(gòu)不清楚的黑箱。 也就是首先分析要達(dá)到的結(jié)果，并不說(shuō)明如何達(dá)到這個(gè)結(jié)果。 如洗衣機(jī)，只要求洗出的衣服是干凈的，具體是怎么洗我不管，干洗濕洗滾筒，冷水熱水。 機(jī)械產(chǎn)品

3、的用途或所具有的特定工作能力，稱為機(jī)械產(chǎn)品的功能。 一臺(tái)機(jī)器所能完成的功能，常稱為機(jī)器的總功能，而實(shí)現(xiàn)一個(gè)總功能要由多個(gè)分功能系統(tǒng)來(lái)完成，通過(guò)分功能的協(xié)調(diào)工作來(lái)完成總功能。 功能分析法就是將機(jī)械產(chǎn)品的總功能，分解成若干功能元，通過(guò)對(duì)功能元求解，然后組合，可以得到機(jī)械產(chǎn)品方案的多種解。 分解收斂 機(jī)電系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)、執(zhí)行、測(cè)控四部分組成，各部分功能分別不同。 1）執(zhí)行部分：主要是去完成機(jī)器的工作任務(wù)，使實(shí)現(xiàn)功能。 如汽車的車輪行走功能，機(jī)床的刀具的切削功能 2）驅(qū)動(dòng)部分的功能為系統(tǒng)提供能源動(dòng)力的部分。 如：汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)床的電機(jī) 3）傳動(dòng)部分：將驅(qū)動(dòng)部分的力和運(yùn)動(dòng)傳輸給執(zhí)行部件。 如：汽

4、車的傳動(dòng)軸，自行車的車鏈，機(jī)床的齒輪，帶等 4）測(cè)控部分：包括測(cè)試和控制。 如：傳感片測(cè)試車刀的進(jìn)給，汽車的方向盤，剎車控制車的車速。 就是選擇一個(gè)實(shí)現(xiàn)功能的總體方案，通過(guò)分析輸入輸出來(lái)確定總體方案。 如：洗衣機(jī)，干洗，濕洗，冷洗，熱洗，波輪式，滾筒式。 螺紋的加工機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 可以用車銷、銑銷加工，也可以用搓絲加工，用搓絲板或搓絲輪，應(yīng)根據(jù)總體加工要求分析來(lái)確定方案 復(fù)雜系統(tǒng)有多個(gè)執(zhí)行功能，在總體分析時(shí)要對(duì)各執(zhí)行件間的關(guān)系配合和動(dòng)作協(xié)調(diào)進(jìn)行規(guī)劃，如打印機(jī)的噴墨和送紙。 實(shí)際工作中，機(jī)械產(chǎn)品復(fù)雜難以直接求得滿足總功能的功能原理方案，因此采用系統(tǒng)分解的原則，進(jìn)行功能分解，然后分別求解。 總功能

5、可以分解為分功能二級(jí)功能功能元，可以用功能樹(shù)來(lái)表示。齒輪減速器輸入連軸器傳動(dòng)齒輪潤(rùn)滑支撐箱體軸軸承端蓋密封連接螺釘銷釘鍵輸出連軸器 1）功能元解 方法：參考借鑒有關(guān)產(chǎn)品資料或?qū)＠?利用設(shè)計(jì)目錄 運(yùn)用各種創(chuàng)新方法探索新的解法 如動(dòng)力源：電動(dòng)機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī) 移位設(shè)計(jì)：齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng) 2）系統(tǒng)解 將功能元解合理組合可以得到多個(gè)系統(tǒng)原理解。 Nn1n2n3nm 見(jiàn)課本P114例55 各功能元解組成系統(tǒng)原理方案時(shí)，應(yīng)注意的問(wèn)題： 1、采用新的物理原理，使主功能發(fā)生根本性的變化，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品 如：激光加工車床，微波爐，電磁爐等 2、采用創(chuàng)新思維和技術(shù)成果，新思路新構(gòu)思與新技術(shù)新能源新材料新工藝有密

6、切聯(lián)系 如：激光加工是利用產(chǎn)生激光束的特殊材料，微波爐是用磁控管產(chǎn)生微波 3、要考慮設(shè)計(jì)的附加要求 如：要求采用機(jī)械傳動(dòng)，就不必考慮液壓傳動(dòng)，電力傳動(dòng) 4、要兼顧到設(shè)計(jì)的全局要求，不僅要考慮功能元本身的要求，而且要考慮它在總功能中的作用，使之與總功能相協(xié)調(diào)。 就是根據(jù)設(shè)計(jì)需要，編制的一種設(shè)計(jì)信息庫(kù)，包含各種功能元的所有解。 針對(duì)每項(xiàng)功能元盡量多的收集解 例57P125 P123表58 多方案中要選出最優(yōu)最實(shí)用。性價(jià)比最高的。 一、評(píng)價(jià)目標(biāo) 評(píng)價(jià)產(chǎn)品應(yīng)有評(píng)價(jià)目標(biāo)作為依據(jù)，這樣才能給出定性定量的評(píng)價(jià)。 1）技術(shù)評(píng)價(jià)目標(biāo) 工作性能指標(biāo)，加工裝配工藝性，使用維護(hù)性，技術(shù)上的先進(jìn)性等 2）經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)目標(biāo)

7、成本、利潤(rùn)、投資回收期等 3）社會(huì)評(píng)價(jià)目標(biāo) 方案實(shí)施的社會(huì)影響，市場(chǎng)效應(yīng)，節(jié)能，環(huán)境保護(hù)，可持續(xù)發(fā)展等 選主要的要求和約束條件為實(shí)際評(píng)價(jià)目標(biāo)，最好不要超過(guò)68項(xiàng)，過(guò)多易掩蓋主要影響因素，不利于方案的選出。 例P127表510行星齒輪減速器的評(píng)價(jià)目標(biāo) 定量評(píng)價(jià)時(shí)，需要根據(jù)各目標(biāo)的重要程度設(shè)置加權(quán)系數(shù)，加權(quán)系數(shù)是反映目標(biāo)重要程度的量化系數(shù)。 加權(quán)系數(shù)高則重要程度高。 各評(píng)價(jià)目標(biāo)加權(quán)系數(shù)gi1且總系數(shù)和為1 加權(quán)系數(shù)的確定：由經(jīng)驗(yàn)確定或采用強(qiáng)制判別法。 根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)確定，利潤(rùn)高一些，現(xiàn)在社會(huì)環(huán)保高 強(qiáng)制判定時(shí)編制判別表1212同等重要各2分，某項(xiàng)比另一項(xiàng)重要分別給3分1分，重要很多則分別4分0分。niiiikkg1Ki各評(píng)價(jià)目標(biāo)的總分N評(píng)價(jià)目標(biāo)數(shù)P127例58 用系統(tǒng)分析法對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行分解并圖示，將總目標(biāo)具體化為便于定性或定量評(píng)價(jià)的目標(biāo)元，從而形成目標(biāo)樹(shù)?？偰繕?biāo)子目標(biāo)加權(quán)系數(shù)子目標(biāo)加權(quán)系數(shù)二級(jí)子目標(biāo)加