現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法第10章設(shè)計(jì)方法學(xué)課件

1、第10章設(shè)計(jì)方法學(xué)劉小康編寫第10章設(shè)計(jì)方法學(xué) 10.1概述 設(shè)計(jì)方法學(xué)是研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)律、設(shè)計(jì)程序及設(shè)計(jì)思維和工作方法的一門綜合性學(xué)科。 設(shè)計(jì)方法學(xué)以系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)分析設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略進(jìn)程和設(shè)計(jì)方法、手段的戰(zhàn)術(shù)問(wèn)題。在總結(jié)設(shè)計(jì)規(guī)律和原理、激發(fā)創(chuàng)造性思維的基礎(chǔ)上綜合運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念、先進(jìn)設(shè)計(jì)方法、先進(jìn)設(shè)計(jì)手段和先進(jìn)設(shè)計(jì)工具來(lái)設(shè)計(jì)開發(fā)新產(chǎn)品, 改造舊產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力 。 10.1概述現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法第10章設(shè)計(jì)方法學(xué)課件10.1.1 設(shè)計(jì)發(fā)展簡(jiǎn)史 1.直覺(jué)設(shè)計(jì)階段 2.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段 3.中間試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段 4.現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段10.1.1 設(shè)計(jì)發(fā)展簡(jiǎn)史10.1.2 設(shè)計(jì)的定義和特征 設(shè)計(jì)是一種

2、創(chuàng)造性活動(dòng)，設(shè)計(jì)的核心是創(chuàng)造性，如果沒(méi)有創(chuàng)新，就不叫設(shè)計(jì)。創(chuàng)造性是具有創(chuàng)造新價(jià)值或新設(shè)想的能力。 設(shè)計(jì)是一種優(yōu)化過(guò)程，是在給定條件下，謀求最優(yōu)解的過(guò)程。 設(shè)計(jì)是把各種先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的一種手段，它反映了當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力的水平，是先進(jìn)生產(chǎn)力代表。 10.1.2 設(shè)計(jì)的定義和特征 設(shè)計(jì)是一種技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、社會(huì)性、藝術(shù)性的綜合產(chǎn)物。 設(shè)計(jì)是為滿足需求而進(jìn)行的一項(xiàng)創(chuàng)造性思維活動(dòng)的實(shí)踐過(guò)程。 機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性地建立滿足功能要求技術(shù)系統(tǒng)的活動(dòng)過(guò)程。 設(shè)計(jì)是一種技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、社會(huì)性、藝術(shù)性設(shè)計(jì)的特征需求特征：設(shè)計(jì)起源于客觀的需求，又歸宿于滿足這種需求。創(chuàng)造性特征：設(shè)計(jì)創(chuàng)造新產(chǎn)品，改進(jìn)更新老產(chǎn)品。程序

3、特征：設(shè)計(jì)過(guò)程總是在一定的時(shí)間、空間內(nèi)，按一定的程序進(jìn)行。 時(shí)代特征：設(shè)計(jì)方法、手段、制造工藝、材料等；設(shè)計(jì)水平代表了當(dāng)時(shí)社會(huì)的技術(shù)水平。設(shè)計(jì)的特征 10.1.3 現(xiàn)代設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)又叫常規(guī)設(shè)計(jì)。采用初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)的三段設(shè)計(jì)法。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式、近似系數(shù)或類比等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)思維是直覺(jué)式、經(jīng)驗(yàn)式、模擬式的收斂的思維方式。 10.1.3 現(xiàn)代設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)2.現(xiàn)代設(shè)計(jì) 把產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)作系統(tǒng)工程對(duì)待，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造性開發(fā)設(shè)計(jì)，以整體功能為目標(biāo)，重視設(shè)計(jì)方案，是發(fā)散式思維，考慮多種方案的評(píng)價(jià)、比較、優(yōu)選。2.現(xiàn)代設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的特征1)系統(tǒng)性 把設(shè)計(jì)對(duì)象看作一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)考慮系

4、統(tǒng)與外界的聯(lián)系，用系統(tǒng)工程概念進(jìn)行分析和綜合，力求系統(tǒng)整體最優(yōu)。2)創(chuàng)造性 現(xiàn)代設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造能力開發(fā)和充分發(fā)揮人的創(chuàng)造性，重視原理方案的設(shè)計(jì)、開發(fā)和創(chuàng)新產(chǎn)品?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)的特征3)綜合性 設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合考慮、分析市場(chǎng)需求、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、使用、銷售等各方面的因素；綜合運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工程、可靠性理論、價(jià)值工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科知識(shí)，探索多種解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的科學(xué)途徑。 4)整體性 研究設(shè)計(jì)的研究設(shè)計(jì)的整體進(jìn)程和協(xié)調(diào)，從系統(tǒng)性出發(fā)，研究一個(gè)設(shè)計(jì)整體的各個(gè)方面，各個(gè)部分的設(shè)計(jì)戰(zhàn)略和設(shè)計(jì)工作各個(gè)具體部分的戰(zhàn)術(shù)方法。3)綜合性 10.1.4設(shè)計(jì)方法學(xué)的主要研究問(wèn)題 1. 設(shè)計(jì)進(jìn)程模式 2. 設(shè)計(jì)原理、規(guī)

5、律和準(zhǔn)則 3. 設(shè)計(jì)方案 4. 綜合評(píng)價(jià)10.1.4設(shè)計(jì)方法學(xué)的主要研究問(wèn)題設(shè)計(jì)方法學(xué)應(yīng)滿足的要求適用于任何工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì),而不局限于某種行業(yè)。能促進(jìn)發(fā)明創(chuàng)造和認(rèn)識(shí)能力，使較容易找到最佳的解。與其它學(xué)科的概念，方法和認(rèn)識(shí)相協(xié)調(diào)。所獲得的解并非偶然的，且容易轉(zhuǎn)用于其它技術(shù)產(chǎn)物。設(shè)計(jì)方法學(xué)應(yīng)滿足的要求10.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 10.2.1 產(chǎn)品和新產(chǎn)品1、產(chǎn)品的概念 產(chǎn)品經(jīng)過(guò)勞動(dòng)創(chuàng)造的物質(zhì)財(cái)富或物品。 對(duì)產(chǎn)品的分析可分為三個(gè)層次： 1)形式產(chǎn)品：產(chǎn)品的具體形態(tài) 2)核心產(chǎn)品：產(chǎn)品給用戶提供的基本功用和利益 3)延伸產(chǎn)品：使用戶的利益得到保證或使顧客有更多 的產(chǎn)品附加利益、新產(chǎn)品的概念、開發(fā)新產(chǎn)品的必

6、要性10.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 10.2.1 產(chǎn)品和新產(chǎn)品安裝質(zhì)量商標(biāo)包裝產(chǎn)品的利益與服務(wù)保證運(yùn)送維修特征造型延伸產(chǎn)品形式產(chǎn)品核心產(chǎn)品圖10-1產(chǎn)品的概念安裝質(zhì)量商標(biāo)包裝產(chǎn)品的利益與服務(wù)保證運(yùn)送維修特征造型延伸產(chǎn)品10.2.2 產(chǎn)品規(guī)劃的任務(wù)和進(jìn)程 產(chǎn)品的生命周期指新產(chǎn)品從投放市場(chǎng)到退出市場(chǎng)所經(jīng)歷的時(shí)間。包括介紹期、增長(zhǎng)期、飽和期和衰退期。10.2.2 產(chǎn)品規(guī)劃的任務(wù)和進(jìn)程圖0-2產(chǎn)品的生命周期圖0-2產(chǎn)品的生命周期圖0-3產(chǎn)品規(guī)劃進(jìn)程圖0-3產(chǎn)品規(guī)劃進(jìn)程 10.2.3 產(chǎn)品構(gòu)思的產(chǎn)生及選擇 美國(guó)某著名的市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)對(duì)80家公司的新產(chǎn)品的調(diào)查研究表明，每40個(gè)產(chǎn)品構(gòu)思，僅有一件新產(chǎn)品獲得成功，如圖10

7、-4所示。圖10-4 新產(chǎn)品構(gòu)思淘汰率 10.2.3 產(chǎn)品構(gòu)思的產(chǎn)生及選擇 美國(guó)10.2.4. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)類型和設(shè)計(jì)原則、產(chǎn)品設(shè)計(jì)類型開發(fā)性設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方案全都未知的情況下，根據(jù)產(chǎn)品總功能和約束條件，進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)。2）改進(jìn)性設(shè)計(jì)在總的方案和原理不變的條件下，根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和使用部門的要求，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行更新改造，以適應(yīng)某種附加要求。10.2.4. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)類型和設(shè)計(jì)原則3）系列化設(shè)計(jì)在功能、原理、方案不變的情況下，只是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸加以改變，使之滿足功率、速比的不同要求。4）測(cè)繪和仿制按照國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行測(cè)繪、變成圖紙文件、其結(jié)構(gòu)性能不改變，只進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和工藝性改動(dòng)。3

8、）系列化設(shè)計(jì)在功能、原理、方案不變的情況下，只是對(duì)結(jié)構(gòu)2、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原則創(chuàng)新原則；可靠原則：產(chǎn)品無(wú)故障運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)短，是評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要的指標(biāo)；效益原則；審核原則；2、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原則10.2.5 產(chǎn)品開發(fā)的基本設(shè)計(jì)過(guò)程圖10-5 產(chǎn)品開發(fā)的基本設(shè)計(jì)過(guò)程10.2.5 產(chǎn)品開發(fā)的基本設(shè)計(jì)過(guò)程圖10-5 產(chǎn)品開發(fā)的 10.3 確定設(shè)計(jì)任務(wù)10.3.1明確設(shè)計(jì)任務(wù)的意義和方法一、概述 正確地確定設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)成功的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)任務(wù)要求目標(biāo)詳細(xì)、明確、 合理而又先進(jìn)，并初步判斷這些要求是否有可能實(shí)現(xiàn)。 10.3 確定設(shè)計(jì)任務(wù)10.3.1明確設(shè)計(jì)任務(wù)的意義 制定任務(wù)要求時(shí)，設(shè)計(jì)師要弄清下列問(wèn)題：設(shè)

9、計(jì)本身涉及哪些問(wèn)題？有哪些愿望委托者還未提出來(lái)？任務(wù)書所提出的條件是否真實(shí)？哪些開發(fā)途徑是可行的？設(shè)計(jì)要達(dá)到什么目標(biāo)和應(yīng)具有什么特征？哪些特性是不允許存在的？哪些產(chǎn)品應(yīng)被取代？ 制定任務(wù)要求時(shí)，設(shè)計(jì)師要弄清下列問(wèn)題： 設(shè)計(jì)人員要用自己收集的資料信息，對(duì)委托的任務(wù)要求進(jìn)行檢查和思考。收集的資料包括： 1）同類技術(shù)產(chǎn)品的不完善性； 2）目前的技術(shù)水平； 3）有關(guān)數(shù)據(jù)和重點(diǎn)。 設(shè)計(jì)人員要用自己收集的資料信息，對(duì)委托的任務(wù)10.3.2 編制產(chǎn)品要求明細(xì)表一對(duì)產(chǎn)品要求明細(xì)表的要求 描述應(yīng)正確、完整，沒(méi)有含糊不清之處，應(yīng)保證滿足設(shè)計(jì)任務(wù)所反映的需要。 應(yīng)考慮當(dāng)前水平、未來(lái)可能的發(fā)展及本企業(yè)的條件，合理處理

10、各項(xiàng)要求的先進(jìn)性問(wèn)題。 應(yīng)該用對(duì)所需獲得的效果的說(shuō)明（即系統(tǒng)應(yīng)該做什么），而不是用取得這些效果的手段（系統(tǒng)應(yīng)該是什么），來(lái)構(gòu)成設(shè)計(jì)中的問(wèn)題和要求。10.3.2 編制產(chǎn)品要求明細(xì)表一對(duì)產(chǎn)品要求明細(xì)表的要求 各項(xiàng)要求應(yīng)盡可能定量，并給出其允許偏差。 有關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)化，系列化的要求。 各項(xiàng)要求應(yīng)保證協(xié)調(diào)、相容，不應(yīng)有無(wú)法調(diào)和的矛盾。 應(yīng)根據(jù)各項(xiàng)要求的重要性和性質(zhì)劃分為要求或愿望。二產(chǎn)品要求明細(xì)表的內(nèi)容和表達(dá) 各項(xiàng)要求按性質(zhì)可分為必達(dá)要求、最低要求和愿望。 各項(xiàng)要求應(yīng)盡可能定量，并給出其允許偏差。 必達(dá)要求：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定，這些要求是無(wú)論如何必須達(dá)到的，否則系統(tǒng)功能便無(wú)法實(shí)現(xiàn)，這是最起碼的要求。

11、例如功率、速度、流量等。 最低要求：反映設(shè)計(jì)的約束條件，如效率、噪聲的限制等。 愿望：力爭(zhēng)達(dá)到的要求，有一定寬容余地。例如希望集中操縱、維修方便等。 各項(xiàng)要求應(yīng)從數(shù)量和質(zhì)量?jī)煞矫鎭?lái)說(shuō)明，否則設(shè)計(jì)就沒(méi)有確定的結(jié)果。這兩方面如： 現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法第10章設(shè)計(jì)方法學(xué)課件 數(shù)量：所有關(guān)于數(shù)目、件數(shù)、質(zhì)量、功率、流量、生產(chǎn)能力等方面的說(shuō)明。 質(zhì)量：所有關(guān)于允許的誤差、特定的要求，例如耐熱帶氣候、耐腐蝕或抗震等方面的要求。制訂產(chǎn)品要求明細(xì)表的實(shí)例例1摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)要求明細(xì)表的編制 要求該試驗(yàn)臺(tái)能對(duì)載重量為2.5噸以下的汽車摩擦離合器進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)。 試驗(yàn)包括： 數(shù)量：所有關(guān)于數(shù)目、件數(shù)、質(zhì)量、功率、流量

12、、生對(duì)離合器在整個(gè)工作參數(shù)（負(fù)載和轉(zhuǎn)速）范圍內(nèi)進(jìn)行工作特性試驗(yàn)。能測(cè)量并記錄試驗(yàn)過(guò)程中的離合器扭矩、負(fù)載扭矩，主、從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，以及有關(guān)各點(diǎn)的溫度瞬時(shí)值。3）試驗(yàn)臺(tái)能采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制及數(shù)據(jù)處理。4）制造成本不超過(guò)10萬(wàn)元。5）半年完成設(shè)計(jì)，一年內(nèi)完成樣機(jī)。制訂的要求明細(xì)表如表10-1所示。對(duì)離合器在整個(gè)工作參數(shù)（負(fù)載和轉(zhuǎn)速）范圍內(nèi)進(jìn)行工作特性試驗(yàn)。主要特征例 子大小、長(zhǎng)、寬、高、直徑、面積、體積、空間、數(shù)目、布置、聯(lián)接、拆卸、擴(kuò)大等。運(yùn)動(dòng)種類、運(yùn)動(dòng)方向、位移、速度、加速度等。力的方向、大小、力的頻率、重量、負(fù)載、變形、剛度、彈簧特性、質(zhì)量力、穩(wěn)定性、共振等。功率、效率、損失、摩擦、通風(fēng)、狀態(tài)參

13、量如壓力、溫度、加熱、冷卻、儲(chǔ)存、接受的功、能量轉(zhuǎn)換等物料的流動(dòng)和輸送，輸入和輸出產(chǎn)品的物理與化學(xué)特性，輔助材料、規(guī)定的材料等 輸入和輸出的測(cè)試量、信號(hào)顯示、工作與監(jiān)視儀器等。直接安全技術(shù)、保護(hù)系統(tǒng)、工作與環(huán)境安全操作，操作高度、操作種類、操作手柄、按鈕和儀表應(yīng)一目了然，座位舒適、照明、外形 幾何運(yùn)動(dòng)學(xué) 力 能量物料信號(hào)安全人機(jī)工程學(xué)表10-1 按主要特征編制要求明細(xì)表的導(dǎo)則主要特征例 子大小、長(zhǎng)、寬、高、直徑華南理工大學(xué)摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)要求明細(xì)表修改要求/愿望要 求負(fù)責(zé)人第1次發(fā)放 1988年5月20日 幾 何安裝試件最大外徑：D=254mm 長(zhǎng)度：L=330mm 運(yùn) 動(dòng)轉(zhuǎn)速：接合相對(duì)轉(zhuǎn)速n

14、r=103000r/min無(wú)級(jí)調(diào)速： nr為主、從動(dòng)邊接合前的相對(duì)轉(zhuǎn)速離合器脫開行程：max 40mm離合器接合速度：056s/全行程（約15225m/全行程)離合器接合頻率：max 5次/分力主動(dòng)扭矩：max 250 Nm負(fù)載扭矩：max 116 Nm(可調(diào)）離合器脫開力： max 6000N (可調(diào)）被加速慣性矩：126 kgm2慣性矩可無(wú)級(jí)提供，至少每級(jí)不超過(guò)01kgm2要求要求要求要求要求要求要求要求要求愿望A設(shè)計(jì)組第1頁(yè) 共2頁(yè)華南理工大學(xué)摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)要求明細(xì)表修改要求/愿望要 華南理工大學(xué)要求明細(xì)表 (摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái))修改要求/愿望要 求負(fù)責(zé)人第1次發(fā)放 1988年5月20日

15、要求要求愿望要求要求要求要求要求 能量動(dòng)力消耗功率：45kw，三相交流380V供儀器用：220V、50Hz必要時(shí)允許采用液壓傳動(dòng) 材料用普通鋼材或鑄鐵 信號(hào)測(cè)量下列各量對(duì)時(shí)間的變化：主動(dòng)轉(zhuǎn)速、從動(dòng)轉(zhuǎn)速、離合器扭矩，負(fù)載扭矩，摩擦面溫度（48點(diǎn)），壓盤厚度，中點(diǎn)和外表面溫度接合（滑磨）時(shí)間測(cè)量結(jié)果應(yīng)能自動(dòng)記錄、貯存。由計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)結(jié)果可以打印及在顯示屏上列表或用線圖顯示測(cè)量點(diǎn)要能裝傳感器（測(cè)量點(diǎn)在回轉(zhuǎn)件），并能將信號(hào)引出取代編號(hào)華南理工大學(xué)要求明細(xì)表 (摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái))修改要求/愿望華南理工大學(xué)摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)要求明細(xì)表修改要求/愿望 安全和人機(jī)關(guān)系極限轉(zhuǎn)速要監(jiān)視和限制，有報(bào)警和

16、安全措施離合器的溫度監(jiān)視，有報(bào)警和安全措施高速回轉(zhuǎn)件；應(yīng)經(jīng)動(dòng)平衡（如有飛輪）操作簡(jiǎn)單可靠，便于觀察各種儀器可以手控操作和自動(dòng)控制更換試件方便要 求負(fù)責(zé)人第1次發(fā)放 1988年5月20日要求要求要求愿望要求愿望第2頁(yè)共2頁(yè)華南理工大學(xué)摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)要求明細(xì)表修改要求/愿望 華南理工大學(xué)摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)要求明細(xì)表修改要求/愿望要 求負(fù)責(zé)人第1次發(fā)放 1988年5月20日 加工和檢查加工的零件為單件生產(chǎn)盡量用標(biāo)準(zhǔn)件或外購(gòu)件盡可能在本單位加工盡可能用國(guó)產(chǎn)器件主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的同心度要檢查飛輪（如果有）要經(jīng)動(dòng)平衡與安全有關(guān)的聯(lián)接要易于檢查要求愿望愿望愿望要求要求愿望第2頁(yè)共2頁(yè)華南理工大學(xué)摩擦離合器試驗(yàn)

17、臺(tái)要求明細(xì)表修改要求/愿望要 華南理工大學(xué)摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)要求明細(xì)表修改要求/愿望要 求負(fù)責(zé)人第1次發(fā)放 1988年5月20日 裝配與運(yùn)輸用通用的裝拆工具不需特殊的運(yùn)輸工具和手段裝拆容易更換試件容易且保證原有位置精度 使用與保養(yǎng)保養(yǎng)維修方便愿望要求愿望愿望愿望第2頁(yè)共2頁(yè)華南理工大學(xué)摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)要求明細(xì)表修改要求/愿望要 華南理工大學(xué)摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)要求明細(xì)表修改要求/愿望要 求負(fù)責(zé)人第1次發(fā)放 1988年5月20日 回用負(fù)載扭矩消耗的能量盡可能回輸利用 成本不超過(guò)10萬(wàn)元 期限半年內(nèi)完成設(shè)計(jì)工作，一年內(nèi)完成樣機(jī)試制愿望要求要求第2頁(yè)共2頁(yè)取代編號(hào)華南理工大學(xué)摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)要求明細(xì)表修改

18、要求/愿望要 例2制訂家用單把手調(diào)節(jié)水溫和流量的混合冷熱水龍頭 要求：通過(guò)能力 10L/min； 熱水溫度 60； 最大壓力 610 5Pa； 名義壓力 210 5Pa； 接頭直徑 1/2寸； 造型美觀； 月產(chǎn)量為3000只時(shí)，成本為50元/只； 開發(fā)的產(chǎn)品兩年內(nèi)投放市場(chǎng)。例2制訂家用單把手調(diào)節(jié)水溫和流量的混合冷熱水龍頭ABC研究所單把手混合冷熱水龍頭要求明細(xì)表修改要求/愿望要 求負(fù)責(zé)人共1頁(yè)第1頁(yè)通過(guò)能力（混合水）：max 10L/min,在壓力為2105Pa時(shí)最大壓力 10105Pa（試驗(yàn)壓力15105Pa）水溫：名義 60，最高 100（短時(shí)）水溫調(diào)節(jié)與流量和壓力無(wú)關(guān)允許的溫度波動(dòng)5，在

19、冷熱供水管壓力差為05105Pa時(shí)聯(lián)接：2銅管101mm，L=400mm固定孔35 -2-1 mm，水盆溢口高度018mm，水盆尺寸按標(biāo)準(zhǔn)出水口高度超過(guò)盆邊50mm作為洗手盆附件作為可配換的裝在壁上的水暖配件要求要求要求要求要求要求要求要求要求愿望該題的要求明細(xì)表如表10-2。ABC研究所單把手混合冷熱水龍頭要求明細(xì)表修改要求/愿望要 ABC研究所要求明細(xì)表 (單把手混合冷熱水龍頭)修改要求/愿望要 求負(fù)責(zé)人共1頁(yè)第1頁(yè)操作力?。ㄐ『⒛苡茫┎挥猛饨缒芰克|(zhì)含鈣（注意食水質(zhì)量條件）溫度調(diào)節(jié)明確可辨龍頭上設(shè)有醒目的公司標(biāo)志靜止位置時(shí)兩水路不短路放水時(shí)不短路把手溫度只允許3接觸附件不會(huì)燙傷防止沸水燙

20、傷要求要求要求要求要求要求要求要求要求要求ABC研究所要求明細(xì)表 (單把手混合冷熱水龍頭)修改要求/愿ABC研究所要求明細(xì)表(單把手混合冷熱水龍頭修改要求/愿望要 求負(fù)責(zé)人共1頁(yè)第1頁(yè)操作簡(jiǎn)單、明了、舒服外形平滑、容易清潔，無(wú)利邊噪音低工作壽命：10年，大約操作3000次龍頭維修方便，使用通用備件最高制造成本50元（每月3000件）期限、進(jìn)度要求：方案設(shè)計(jì)/技術(shù)設(shè)計(jì) 1個(gè)月/2個(gè)月 制訂技術(shù)文件/樣品 3個(gè)月/2個(gè)月取代第1號(hào)發(fā)放表，1993年7月6日要求要求要求要求要求要求要求ABC研究所要求明細(xì)表(單把手混合冷熱水龍頭修改要求/愿望10.4 方案設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的作用原理和結(jié)構(gòu)原理

21、開發(fā)階段。 方案設(shè)計(jì)是在明確任務(wù)要求的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)任務(wù)的抽象進(jìn)一步認(rèn)識(shí)問(wèn)題的本質(zhì)。接著進(jìn)行透徹的功能分析與綜合，建立系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)，進(jìn)而尋找實(shí)現(xiàn)各分功能的作用原理，并進(jìn)行組合使能實(shí)現(xiàn)總的功能，這就使設(shè)計(jì)任務(wù)的解決方案，經(jīng)過(guò)具體化，就得到原理解即設(shè)計(jì)方案。其重點(diǎn)是產(chǎn)生定性的結(jié)構(gòu)原理方案，因此特別需要發(fā)揮創(chuàng)造性思維。10.4 方案設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)10.4.1 方案設(shè)計(jì)的工作步驟（圖10-6）10.4.2 設(shè)計(jì)任務(wù)的抽象 對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)要求進(jìn)行抽象，是為了排除一些表面現(xiàn)象的干擾，抓住問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，以便更好地求得相應(yīng)的物理效應(yīng)、解決原理和途徑，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。 每個(gè)企業(yè)或設(shè)計(jì)部門都有它的好經(jīng)驗(yàn)及其傳統(tǒng)

22、習(xí)慣，但也不可避免會(huì)有某些偏見或框框。加上怕冒風(fēng)險(xiǎn)，便往往不自覺(jué)地妨礙了更先進(jìn)、更經(jīng)濟(jì)和有突破性的然而是不習(xí)慣的設(shè)計(jì)。對(duì)問(wèn)題的抽象，有利于打破框框放開設(shè)計(jì)。10.4.1 方案設(shè)計(jì)的工作步驟（圖10-6）10.4圖10-6 方案設(shè)計(jì)階段的工作步驟圖10-6 方案設(shè)計(jì)階段的工作步驟抽象工作的步驟 1)將表中的“愿望”略去。 2)將與功能和基本條件沒(méi)有直接關(guān)系的“必達(dá)要求”略去。 3) 把定量的說(shuō)明轉(zhuǎn)化為定性的說(shuō)明，并用文字對(duì)任務(wù)的本質(zhì)進(jìn)行闡述。 4) 對(duì)任務(wù)的認(rèn)識(shí)進(jìn)行有意義的引伸。 5)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行客觀的描述，描述不應(yīng)傾向于某個(gè)解決辦法。 例3 設(shè)計(jì)開采露天煤礦的挖掘機(jī)，該機(jī)工作地點(diǎn)是我國(guó)華北某地，

23、工作的最高、最低溫度是正負(fù)25C, 其設(shè)計(jì)要求見表10-6。抽象工作的步驟 ABC 研究所 要求明細(xì)表 煤礦挖掘機(jī) 第1頁(yè)共1頁(yè) 修改 要求/愿望 要 求 負(fù)責(zé)者要求愿望 要求要求愿望 要求愿望 要求愿望 要求愿望 產(chǎn)品用于露天礦挖裝煤炭也能用于剝離含巖表土層基本參數(shù)：斗容量2.5m3,機(jī)重(5560)x103kg,發(fā)動(dòng)機(jī)功率250320KW能量輸入：柴油機(jī)電機(jī)與柴油機(jī)能互換運(yùn)動(dòng):實(shí)現(xiàn)挖煤并裝到卡車上，包括挖掘、提升、回轉(zhuǎn)、卸料、行走各個(gè)動(dòng)作；挖一裝一卸循環(huán)周期2730秒；整機(jī)工作穩(wěn)定換裝多種工作機(jī)構(gòu)，如反鏟、抓斗、破碎裝置 挖掘力大于250KN，并承受沖擊、振動(dòng)、交變載荷鏟斗和斗齒磨損小，壽

24、命長(zhǎng)物料硬度f(wàn)4,最大塊度小于0.3m0.3m脆性物料，粘性小，不粘斗 表10-6 挖掘機(jī)要求明細(xì)表 ABC 研究所 要求愿望要求要求要求愿望要求要求愿望要求愿望要求要求要求作業(yè)尺寸：最大挖掘半徑9.510.5m，最大挖掘高度9.510.5m，爬坡能力不小于40%,接地比壓不大于100kPa在滿足作業(yè)要求條件下，體積小、緊湊、造型美觀信號(hào)、儀表顯示、測(cè)量、控制方便過(guò)載保護(hù)、安全運(yùn)轉(zhuǎn)、安全工作、安全環(huán)境人-機(jī)工程方面：操作方便、省力、操作力小于20N、視野寬廣司機(jī)室有空調(diào)裝置，夏能隔熱降溫，冬能御寒取暖加工裝配，保證質(zhì)量。電、氣、液元件盡量采用外購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件使用性能好，噪聲、振動(dòng)、磨損小，操作簡(jiǎn)單設(shè)

25、有故障診斷顯示和報(bào)警維修方便，易裝易拆，通用、有互換性，易損件壽命長(zhǎng)鏟斗上的斗齒壽命大于6個(gè)月包裝運(yùn)輸，適合本廠起重運(yùn)輸條件，最大加工件重量小于3103kg，最大部件重量小于15103kg生產(chǎn)成本比同類同等級(jí)產(chǎn)品低10供貨期短，14個(gè)月出樣機(jī)設(shè)計(jì)周期（圖紙）6個(gè)月生產(chǎn)周期 8個(gè)月 要求作業(yè)尺寸：最大挖掘半徑9.510.5m，最大挖掘高度9解：將表10-6中的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行抽象化處理1.抽象出主要要求 基本參數(shù)：斗容5m3；機(jī)重（5560）103kg； 功率為250320KW 移動(dòng)式挖掘機(jī) 能量輸入是柴油機(jī) 物料硬度f(wàn)4，塊度小于0.3m0.3m 作業(yè)尺寸：最大挖掘半徑9.5m10.5m； 最大挖

26、掘高度9.5m10.5m 爬坡能力不小于40% 挖掘力大于250KN 挖掘煤炭裝到卡車上的動(dòng)作：挖掘、提升、回轉(zhuǎn)、行走。解：將表10-6中的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行抽象化處理2.定性描述 柴油機(jī)驅(qū)動(dòng) 挖掘煤炭 挖裝到卡車上的動(dòng)作：挖掘、提升、回轉(zhuǎn)、行走。3.高度概括的抽象結(jié)果 設(shè)計(jì)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的挖裝煤炭設(shè)備，挖掘機(jī)的總功能是挖運(yùn)物料。 2.定性描述例4 對(duì)例1 摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)任務(wù)及其要求明細(xì)表進(jìn)行抽象處理。解：對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行抽象化處理1.抽象出主要要求 能安裝作為試件的摩擦離合器尺寸為： 外徑：max 254mm（摩擦片） 安裝長(zhǎng)度：max 330mm 主從動(dòng)軸相對(duì)轉(zhuǎn)速nR=103000r/min（

27、無(wú)級(jí)）； 負(fù)載扭矩max 116N.m（可調(diào)）； 離合器脫開力：max 6000N（可調(diào)）； 被加速慣性矩：12.6kg.m2； 例4 對(duì)例1 摩擦離合器試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)任務(wù)及其要求明細(xì)表進(jìn)行 測(cè)量扭矩、轉(zhuǎn)速、溫度的瞬時(shí)值； 計(jì)算機(jī)檢測(cè)、貯存、數(shù)據(jù)處理、顯示和自動(dòng)控制或手控試驗(yàn)。2.定性描述 能安裝不同尺寸規(guī)格的試驗(yàn)?zāi)Σ岭x合器； 能施加不同的負(fù)載扭矩； 提供不同的相對(duì)轉(zhuǎn)速； 提供不同的被加速慣性矩； 提供驅(qū)動(dòng)扭矩； 測(cè)量溫度、扭矩和轉(zhuǎn)速； 計(jì)算機(jī)控制。 測(cè)量扭矩、轉(zhuǎn)速、溫度的瞬時(shí)值；3.對(duì)任務(wù)的認(rèn)識(shí)進(jìn)行有意義的引伸 不同規(guī)格的試驗(yàn)?zāi)Σ岭x合器在不同的試驗(yàn)條件下進(jìn)行試驗(yàn)。 計(jì)算機(jī)控制和測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果。4

28、.對(duì)問(wèn)題進(jìn)行客觀的描述 對(duì)2.5噸以下汽車各種規(guī)格的摩擦離合器在要求的各種條件下進(jìn)行試驗(yàn)，并測(cè)量其結(jié)果和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。盡可能對(duì)其他結(jié)構(gòu)的摩擦離合器也能進(jìn)行試驗(yàn) ?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法第10章設(shè)計(jì)方法學(xué)課件10.4.3 總功能分解 為了更好地尋求解法，可把機(jī)械系統(tǒng)的總功能分解為比較簡(jiǎn)單的分功能，使其輸入量和輸出量關(guān)系更為明確，轉(zhuǎn)換所需的物理原理比較單一，結(jié)構(gòu)化后零件數(shù)量較少，因而較易求解，一般分解到能直接找到解法的分功能為止。 功能是能逐層分解的，如圖10-7所示。 功能分解的結(jié)果用功能樹的形式表達(dá)比較簡(jiǎn)單，易于掌握。功能樹的末端是功能元。圖10-8是材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的功能樹。10.4.3 總功能

29、分解 為了更好地尋求能量信號(hào)材料能量信號(hào)材料總功能分功能圖10-7 總功能分解能量信號(hào)材料能量信號(hào)材料總功能分功能圖10-7 總功能分解圖10-8 材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的功能樹圖10-8 材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的功能樹功能元 功能元是功能的基本單位。機(jī)械設(shè)計(jì)中常用的基本功能元有： 1）物理功能元 物理功能元反映系統(tǒng)中能量，物料、信號(hào)變化的物理基本動(dòng)作，其內(nèi)容如圖10-9所示。 2）邏輯功能元 邏輯功能元主要用于控制功能，基本邏輯關(guān)系如圖10-10所示。 圖10-11 利用邏輯功能監(jiān)控一根大軸4個(gè)軸承的潤(rùn)滑油的供給，只有4個(gè)軸承都供油充足，機(jī)器才能開動(dòng)。功能元圖10-9 部分物理基本動(dòng)作和表示符號(hào)圖10-9

30、部分物理基本動(dòng)作和表示符號(hào)功能元與或非關(guān)系若A及B有，則C有若A或B有，則C有若A有，則C無(wú)符號(hào)真值表0無(wú)信號(hào)1有信號(hào)邏輯方程A0101B0011C0001A0101B0011C0111A01C10功能元與或非關(guān)系若A及B有，則C有若A或B有，則C有若A有，圖10-11 監(jiān)控4個(gè)軸承供油的邏輯功能圖10-11 監(jiān)控4個(gè)軸承供油的邏輯功能功能結(jié)構(gòu) 反映分功能或功能元之間的邏輯結(jié)合關(guān)系叫功能結(jié)構(gòu)。功能結(jié)構(gòu)反映了各分功能之間的關(guān)系、順序和走向1）鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)（串聯(lián)結(jié)構(gòu)）（順序結(jié)構(gòu)） 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的各分功能依順序進(jìn)行 ,如圖10-12a所示2）平行結(jié)構(gòu)（并聯(lián)結(jié)構(gòu) ）如圖10-12b所示3）循環(huán)結(jié)構(gòu)（環(huán)形結(jié)構(gòu)）

31、如圖10-12c所示功能結(jié)構(gòu) F1 F2F3 a) 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) F1F2F3b)平行結(jié)構(gòu) F1F2F3 c) 循環(huán)結(jié)構(gòu)圖10-12 功能結(jié)構(gòu)基本形式 F1 F2F3 a) 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) F1F2F3b)平建立功能結(jié)構(gòu)的步驟1）確定總功能：能量，物料，信號(hào)作為主流。2）擬定分功能：先擬定主功能，然后補(bǔ)充副功能。3）建立功能結(jié)構(gòu)：聯(lián)結(jié)各分功能，尋找它們之間的 邏輯關(guān)系和時(shí)間關(guān)系。4）確定系統(tǒng)邊界。5）功能結(jié)構(gòu)的演化：草擬一些變型方案、以供比較選擇。 建立功能結(jié)構(gòu)的步驟解：（1）確定總功能 如圖10-14所示（2）擬定分功能 主功能包括：能量轉(zhuǎn)換為力和位移；試件加載； 力測(cè)量 ；變形測(cè)量 。 副功能包括：

32、調(diào)節(jié)輸入能量的大??；力和變形測(cè)量值的放大；試件裝卡；在調(diào)節(jié)和測(cè)量時(shí)需與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。 各分功能的功能樹如下圖10-15所示：（3）建立功能結(jié)構(gòu) 先建立總功能結(jié)構(gòu)圖，接著建立分功能結(jié)構(gòu)圖，如圖10-16。最后建立包括副功能的結(jié)構(gòu)圖，如圖10-17。例5 建立材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖解：例5 建立材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖利用力和變形關(guān)系檢驗(yàn)試件 加載能量變形能試件信號(hào)s變形后的試件力信號(hào)變形信號(hào)圖10-14 測(cè)量試件受力與變形 利用力和變形加載能量變形能試件信號(hào)s變形后的試件力信號(hào)變形信能量轉(zhuǎn)變?yōu)榱臀灰颇芰哭D(zhuǎn)變?yōu)榱臀灰颇芰看笮〉恼{(diào)節(jié) 試件加載 試件裝卡 試件加載 測(cè) 力 與標(biāo)準(zhǔn)值比較 力

33、放大 動(dòng)作控制 開機(jī)停 機(jī)測(cè)變形與標(biāo)準(zhǔn)值比較變形放大測(cè)變形總功能（測(cè)力、變形）測(cè) 力 圖10-15 材料拉伸試驗(yàn)機(jī)各分功能具體內(nèi)容 能量轉(zhuǎn)變能量轉(zhuǎn)變?yōu)榱臀灰颇芰看笮〉恼{(diào)節(jié) 試件加載 試件裝卡能量轉(zhuǎn)換為力和位移 測(cè)變形測(cè)力試件加載能量信號(hào)變形信號(hào)力信號(hào)變形后試件試件圖10-16 材料拉伸試驗(yàn)機(jī)分功能結(jié)構(gòu)樹 能量轉(zhuǎn)換測(cè)變形測(cè)力試件加載能量信號(hào)變形信號(hào)力信號(hào)變形后試件試比較標(biāo)準(zhǔn)值和實(shí)際值能量轉(zhuǎn)換為力和位移調(diào)節(jié)能量大小測(cè)量值放大裝卡試件測(cè)力試件加載測(cè)變形輔助能量力標(biāo)準(zhǔn)值變形標(biāo)準(zhǔn)值加載能量控制信號(hào)試件力信號(hào)變形信號(hào)能耗變形能變形后的試件圖10-17 材料拉伸試驗(yàn)機(jī)主、副功能的結(jié)構(gòu)樹 比較標(biāo)準(zhǔn)能量轉(zhuǎn)換調(diào)

34、節(jié)能測(cè)量值裝卡試件測(cè)力試件加載測(cè)變形輔助能例6 建立例3煤炭挖掘機(jī)的功能結(jié)構(gòu)1)確定總功能，建立總功能結(jié)構(gòu)圖,圖10-18為 挖掘機(jī)的總功能2）建立煤炭挖掘機(jī)的功能樹如下圖10-19所示3）建立煤炭挖掘機(jī)的分功能結(jié)構(gòu)圖，如圖10-20 所示例6 建立例3煤炭挖掘機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖10-19 挖掘機(jī)的分功能挖煤運(yùn)煤 物料物料能量能量信號(hào)信號(hào)總功能（挖煤運(yùn)煤）執(zhí)行功能驅(qū)動(dòng)功能控制功能能量傳遞與分配能量轉(zhuǎn)換鏟入提升啟動(dòng)、停止（制動(dòng)）回轉(zhuǎn)推壓鏟斗變速支承和聯(lián)接圖10-18 挖掘機(jī)的總功能圖10-19 挖掘機(jī)的分功能挖煤運(yùn)煤 物料物料能量能量信號(hào)信控制執(zhí)行驅(qū)動(dòng)輔助支承及聯(lián)接物料至運(yùn)輸機(jī)信號(hào) 信號(hào)物料能量（a

35、） 挖掘機(jī)一級(jí)分功能結(jié)構(gòu)圖控制執(zhí)行驅(qū)動(dòng)輔助支承及聯(lián)接物料至信號(hào) 信號(hào)物料能量（a） 啟動(dòng)停止變速提升能量傳遞與分配支承及聯(lián)接鏟入能量轉(zhuǎn)換回轉(zhuǎn)輔助信號(hào)物料（煤)能量 煤信號(hào)（b） 挖掘機(jī)二級(jí)分功能結(jié)構(gòu)圖圖10-20 挖掘機(jī)分功能結(jié)構(gòu)圖啟動(dòng)停止變速提升能量傳遞與分配支承及聯(lián)接鏟入能量回轉(zhuǎn)輔助信號(hào)10.4.4 原理方案解一功能元（分功能）求解 1分功能求解的基本思路 功 能工作原理功能載體 2. 工作原理（包括科學(xué)原理和技術(shù)原理） 例7 設(shè)計(jì)扭矩過(guò)載保護(hù)裝置，要求輸入扭矩超過(guò)一定值后，該裝置自動(dòng)切斷。經(jīng)過(guò)功能分析后設(shè)計(jì)者首先提出三種不同的力學(xué)原理和相應(yīng)的技術(shù)模型，然后尋找由主要功能載體構(gòu)成的初步方案

36、。初步方案還可經(jīng)構(gòu)形變換得出許多不同解法。如圖10-2110.4.4 原理方案解一功能元（分功能）求解圖10-21 扭矩過(guò)載保護(hù)裝置T1輸入扭矩； T2輸出扭矩; t時(shí)間；最大載荷；S銷的截面積； 剪切強(qiáng)度； 摩擦系數(shù)； N 彈簧正壓力圖10-21 扭矩過(guò)載保護(hù)裝置最大載荷；S銷的截面積；2.工作原理（1）科學(xué)原理 設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握廣泛的科學(xué)原理，了解科學(xué)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，善于運(yùn)用各種形式的知識(shí)庫(kù)。尋找實(shí)現(xiàn)功能要求的工作原理。如設(shè)計(jì)汽車開窗機(jī)構(gòu)。（圖10-22）（2） 技術(shù)原理 把科學(xué)原理具體應(yīng)用于特定技術(shù)目的，形成所需要的技術(shù)原理。依據(jù)技術(shù)原理把技術(shù)系統(tǒng)的功能載體組成一個(gè)系統(tǒng)整體。構(gòu)思技術(shù)原理的基本

37、途徑有3條： a） 把科學(xué)原理轉(zhuǎn)化為技術(shù)原理 b） 從技術(shù)經(jīng)驗(yàn)中提煉技術(shù)原理 c） 由已有技術(shù)原理形成新的技術(shù)原理2.工作原理圖10-22 汽車開窗機(jī)構(gòu)圖10-22 汽車開窗機(jī)構(gòu)3功能載體 實(shí)現(xiàn)工作原理的技術(shù)實(shí)體。 通過(guò)改變功能載體，可以實(shí)現(xiàn)某功能的各種原理解，如采用不同的材料、形狀等。二尋找實(shí)現(xiàn)分功能作用原理的求解方法 1 直覺(jué)法2 調(diào)查分析法，如砸桃殼取出果仁的求解方法，可通過(guò)功能描述，探求解法（如圖10-23）。 3 設(shè)計(jì)目錄法，對(duì)各種基本功能元可以列出多種解法目錄，如圖10-24至圖10-30。 3功能載體圖10-23 砸核桃取桃仁的功能描述圖10-23 砸核桃取桃仁的功能描述圖10-

38、24 機(jī)械一次增力功能元解法目錄圖10-24 機(jī)械一次增力功能元解法目錄現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法第10章設(shè)計(jì)方法學(xué)課件現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法第10章設(shè)計(jì)方法學(xué)課件圖10-26 部分常用物理基本功能元的解法目錄圖10-26 部分常用物理基本功能元的解法目錄現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法第10章設(shè)計(jì)方法學(xué)課件圖10-28 電能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的解法目錄圖10-28 電能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的解法目錄現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法第10章設(shè)計(jì)方法學(xué)課件現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法第10章設(shè)計(jì)方法學(xué)課件在尋找實(shí)現(xiàn)分功能作用原理解時(shí)，應(yīng)注意： 1）注意要求明細(xì)表上的要求。 2）在尋找原理解時(shí)，除考慮能實(shí)現(xiàn)該分功能外，還要考慮該分功能在總功能中的作用及分功能之間的

39、關(guān)系。在可能的情況下，應(yīng)考慮將幾種分功能用同一工作原理 來(lái)實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化方案。 3）對(duì)于同一分功能可以相應(yīng)地提出幾種工作原理，以 便在方案的構(gòu)思和評(píng)價(jià)篩選時(shí)有較大的選擇余地。 4） 可借鑒匯集前人經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理方案目錄 在尋找實(shí)現(xiàn)分功能作用原理解時(shí)，應(yīng)注意：例8 設(shè)計(jì)物料運(yùn)送機(jī)構(gòu) 解：1）確定總功能：取運(yùn)物料； 2）總功能分解：取物、運(yùn)物； 3）為了系統(tǒng)地尋找分功能“取運(yùn)物”的 解決 方案。 4）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求選取合適的原理解。 圖10-32列出物料運(yùn)送的原理解例8 設(shè)計(jì)物料運(yùn)送機(jī)構(gòu)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法第10章設(shè)計(jì)方法學(xué)課件例9 設(shè)計(jì)手動(dòng)釘書打孔機(jī)解： 1）確定總功能：打孔 2）總功能分解：A)

40、 把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 B) 力增大。 3）為了找出實(shí)現(xiàn)分功能A)的原理解， 可查圖10-25，選取2，4，7，9四個(gè)方案。 4）為了找出實(shí)現(xiàn)分功能B)的原理解， 可查圖10-24，選取曲桿機(jī)構(gòu)。 5）手動(dòng)釘書打孔機(jī)的原理解法見圖10-33 。例9 設(shè)計(jì)手動(dòng)釘書打孔機(jī)圖10-33手鉚機(jī)的原理解法圖10-33手鉚機(jī)的原理解法三、作用原理的組合 根據(jù)分功能或功能元的原理解, 形成實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總功能的原理解法 .1、系統(tǒng)組合法利用形態(tài)矩陣來(lái)尋找實(shí)現(xiàn)總功能的原理解，如圖10-34 采用系統(tǒng)組合法求原理解應(yīng)注意： 1）原理解組合應(yīng)具有相容性。在功能結(jié)構(gòu)中，能量流，物料流，信號(hào)流不互相干擾。 2）所組

41、成的原理解，具有先進(jìn)性，合理性，經(jīng)濟(jì)性。三、作用原理的組合 原理解功能12im1F1A11A12A1iA1m2F2A21A22A2iA2mjFjAj1Aj2AjiAjmnFnAn1An2AniAnm圖10-34 原理組合方案 原理解12im1F1A11A12A1iA1例10 求例3的原理方案解：用系統(tǒng)組合法列出挖掘機(jī)的分功能原理解。 如表10-9所示 從表10-9可知，組合方案數(shù)為 W=332314434=10368， 根據(jù)要求明細(xì)表中功率的要求，在能量傳遞與分配中，采用鏈傳動(dòng)和V帶傳動(dòng)，顯然是不相容的，應(yīng)去掉。故組合方案數(shù) W=332312434=5184. 在這些方案中，進(jìn)行篩選和評(píng)價(jià)，最

42、后得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。例10 求例3的原理方案表10-9 挖掘機(jī)的原理解組合表10-9 挖掘機(jī)的原理解組合2.數(shù)學(xué)方法組合 利用數(shù)學(xué)手段對(duì)各組合方案進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算以求得最佳的總解。四、組合方案的篩選 作用原理的組合后產(chǎn)生數(shù)目眾多的原理 設(shè)計(jì)方案，為了盡快找出最優(yōu)方案， 可用表按一些評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)篩選出若干較有希望的作用原理方案，然后再進(jìn)行設(shè)計(jì)。篩選如表10-10所示。2.數(shù)學(xué)方法組合使用單位篩選表（設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱）共 頁(yè)第 頁(yè)解決方案序號(hào) 題解方案按下列選擇標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià) （+）行 在題解方案上標(biāo)記（-）不行 （+）題解繼續(xù)進(jìn)行（？）情報(bào)資料不足 （-）題解淘汰（！）檢查任務(wù)要求表 （？）搜集情報(bào)（重新評(píng)價(jià)）

43、（?。z查修改要求表 （?。z查修改要求表 與設(shè)計(jì)任務(wù)相符 滿足設(shè)計(jì)要求表的要求 原則上可以實(shí)現(xiàn) 耗費(fèi)估計(jì)在容許范圍之內(nèi) 合乎直接安全技術(shù)要求 在適當(dāng)范圍內(nèi)優(yōu)先考慮 A B C D E F 說(shuō)明（提示、引證） 判定1使用單位篩選表（設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱）共 頁(yè)解決題解方案按下列10.4.5 設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)一、解決方案的具體化二、設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)(有效值分析法 ,技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法, 模糊綜合評(píng)價(jià)法 )三、有效值分析法 1、評(píng)價(jià)目標(biāo)系統(tǒng)，評(píng)價(jià)目標(biāo)系統(tǒng)可以用目標(biāo)樹來(lái)表達(dá)如圖 10-35，10-3610.4.5 設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)一、解決方案的具體化zz122z112z121z111z12z11z21z1z212z2

44、11z123z22z2圖10-35 目標(biāo)樹zz122z112z121z111z12z11z21z1z2圖10-36 典型加工機(jī)械的目標(biāo)樹圖10-36 典型加工機(jī)械的目標(biāo)樹圖10-36 典型加工機(jī)械的目標(biāo)樹圖10-36 典型加工機(jī)械的目標(biāo)樹2.確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的重要程度-加權(quán) 為了表示各評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在總評(píng)價(jià)目標(biāo)中的重要性，可用加權(quán)系數(shù)來(lái)表示某評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的重要程度，在有效值分析時(shí)，用加權(quán)系數(shù)（0與1之間的數(shù)）對(duì)各評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)加權(quán)，各評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的加權(quán)系數(shù)總和為1，圖10-37表示加權(quán)系數(shù)的分配.2.確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的重要程度-加權(quán)圖10-37 加權(quán)系數(shù)分配圖10-37 加權(quán)系數(shù)分配 從圖中可見，評(píng)價(jià)目標(biāo)的加權(quán)系數(shù)在目標(biāo)

45、樹中是逐級(jí)分配的，每個(gè)目標(biāo)用一個(gè)圓圈表示，每個(gè)圓圈中有3項(xiàng)內(nèi)容：圓圈的上半部分表示目標(biāo)各稱，在下半部分左邊的數(shù)表示其在同級(jí)分目標(biāo)中的加權(quán)系數(shù)，右邊的數(shù)表示該分目標(biāo)在整個(gè)目標(biāo)樹中的重要程度，它等于相關(guān)的上面逐級(jí)目標(biāo)的加權(quán)系數(shù)與本分目標(biāo)的加權(quán)系數(shù)的乘積，如Z1112的加權(quán)系數(shù)gZ1112= 10.50.670.75=0.250 從圖中可見，評(píng)價(jià)目標(biāo)的加權(quán)系數(shù)在目標(biāo)3對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)的參量評(píng)分賦值 為了表征評(píng)價(jià)目標(biāo)，我們引入特性量，所謂特性量是指通過(guò)分析獲得的能表征評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的參量。 根據(jù)各項(xiàng)評(píng)價(jià)目標(biāo)，對(duì)各方案相應(yīng)的特性量評(píng)分，以體現(xiàn)它的價(jià)值，所謂價(jià)值，是評(píng)審者對(duì)某方案該特性量的評(píng)價(jià)結(jié)果，價(jià)值用打分?jǐn)?shù)表示，

46、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法用04分來(lái)評(píng)價(jià)，有效值分析法用010分來(lái)評(píng)價(jià)，各分?jǐn)?shù)的含義如表10-13所示，實(shí)踐證明，用10分制賦值比較確切，也便于數(shù)值分析，故在多方案和多目標(biāo)評(píng)價(jià)中用得多。3對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)的參量評(píng)分賦值 價(jià) 值 的 分 級(jí) 分?jǐn)?shù)有效值分析法含義 分?jǐn)?shù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法含 義 0完全不能用0不滿意（可用）1有嚴(yán)重缺陷2疲弱（較差）1勉強(qiáng)可用3可用4及格2及格（可用）5滿意6良好。但有缺點(diǎn)3好（良好）7良好8很好4優(yōu)秀（理想）9超過(guò)預(yù)期的好10理想表10-13 分?jǐn)?shù)的含義價(jià)值的分級(jí) 價(jià) 值 的 分 圖10-38 常用的幾種價(jià)值函數(shù)圖10-38 常用的幾種價(jià)值函數(shù)價(jià)值等級(jí) 耗油量(gkW h)功率重量(k

47、gkW)鑄件簡(jiǎn)單程度 使用壽命(km) 有效值分析法 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法 004003.5極復(fù)雜2000013803.330000213603.1復(fù)雜 4000033402.960000423202.7中等 8000053002.5100000632802.3簡(jiǎn)單 12000072602.1140000842401.9極簡(jiǎn)單20000092201.7300000102001.3500000表10-14 特性量的分?jǐn)?shù)評(píng)定表耗油量功率重量鑄件簡(jiǎn)單程度 使用壽命有效值技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法 0編號(hào)評(píng)價(jià)目標(biāo)加權(quán)系數(shù)gi i方案1方案2方案m目標(biāo)單位特性量l1i 價(jià)值w1i加權(quán)值Wgi1 特性量2i價(jià)值w2i加權(quán)值

48、Wg2i 特性量lmi價(jià)值wmi加權(quán)值Wgmi 1耗油量低 0.324082.430051.5Lm1wm1Wgn12結(jié)構(gòu)輕0.151.791.3527040.6Lm2wm2Wgm23加工容易0.1復(fù)雜20.2中等 50.5Lm3wm3Wgm34使用壽長(zhǎng)km0.28000040.815000071.4Lm4wm4Wgm4ngnL1nw1nWg1n L2nw2nWg2n LmnwmnWgmnGWgi W=wg1wg2wgn編評(píng)價(jià)目標(biāo)加權(quán)系數(shù)i方案m目標(biāo)單位特性量l1i 價(jià)值w1i4、計(jì)算總價(jià)值 方案的各項(xiàng)分價(jià)值評(píng)出后，便累加成總價(jià)值。 非加權(quán)總價(jià)值 GWj=加權(quán)總價(jià)值GWgj= = 式中：Wij：

49、方案j中第i個(gè)評(píng)價(jià)特性量的價(jià)值 gi： 第i個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的加權(quán)系數(shù) Wgij：方案j中第i個(gè)評(píng)價(jià)特性量的加權(quán)價(jià)值5、設(shè)計(jì)方案的比較 為了找出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，可從下面幾點(diǎn)進(jìn)行比較。1）總價(jià)值的比較 各方案中評(píng)得的總價(jià)值（GWj及GWgj）最大者為最佳方案2）價(jià)的比較 一個(gè)方案的價(jià)，是該方案的總價(jià)值與理想的總價(jià)值的比值，即與可能的最大總價(jià)值Wmax之比。 非加權(quán)價(jià)Wj= = 加權(quán)價(jià) 式中：n：評(píng)價(jià)目標(biāo)數(shù)價(jià)應(yīng)為0至1間的數(shù)值。 W=1 為理想的方案； W0.8 為相當(dāng)好的方案；W0.7 為好的方案；WWg3Wg2,故第一方案為最佳，第三方案次之，第二方案最差。因此，選第一方案 。四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法 技

50、術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法將總目標(biāo)分為技術(shù)目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，求出技術(shù)價(jià)Wt和經(jīng)濟(jì)價(jià)Ww,然后求出相對(duì)價(jià)W，W值越高，方案越好。圖10-40為技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)法的評(píng)價(jià)程序。（3) 決策初選方案建立目標(biāo)樹，確定評(píng)價(jià)目標(biāo) 確定加權(quán)系數(shù)gi,價(jià)值Wij技術(shù)價(jià)Wt 經(jīng)濟(jì)價(jià)Ww 總價(jià)值Wo 將Wt，Ww填入優(yōu)度圖 作價(jià)值剖面圖 分析數(shù)據(jù)、提出改進(jìn)措施、消除薄弱環(huán)節(jié) 決策 Ww0.7的剔除Wo0.65的剔除Wt0.65的剔除初步剔除初選方案建立目標(biāo)樹，確定評(píng)價(jià)目標(biāo) 確定加權(quán)系數(shù)gi,價(jià)值Wi1、技術(shù)評(píng)價(jià)1） 確定技術(shù)評(píng)價(jià)目標(biāo)，建立目標(biāo)樹2） 計(jì)算各方案評(píng)價(jià)目標(biāo)的價(jià)值3） 確定加權(quán)系數(shù)gi4） 求技術(shù)價(jià) Wt= 式中：Wmax：理

51、想方案的總分值. 對(duì)于Wt W01 W03,但方案2的經(jīng)濟(jì)價(jià)還有待提高。（5）作價(jià)值剖面圖 因W03=0.65,淘汰方案3，作方案1和方案2的價(jià)值剖面圖，如圖4-45。從圖中可見，方案2的5，6，7項(xiàng)還應(yīng)提高。（6）決策 由上面分析，最后選擇了第2方案。(4)技術(shù)一經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)各方案的總價(jià)值W01為 三個(gè)方案圖10-45 注油機(jī)價(jià)值剖面圖圖10-45 注油機(jī)價(jià)值剖面圖 模糊綜合評(píng)價(jià)法利用模糊數(shù)學(xué)將模糊信息數(shù)值化，再進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。 在日常生活中，人們常說(shuō)：高、矮，胖、瘦，老、中、青；評(píng)論產(chǎn)品質(zhì)量時(shí)，常說(shuō)：好、中、差；在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，作方案評(píng)價(jià)時(shí)，有些評(píng)價(jià)目標(biāo)如舒適、美觀、安全、便于加工等無(wú)法定量分

52、析，只能用好、一般、差來(lái)描述。這都是一些含義不確切，沒(méi)有量化的模糊概念。 6.模糊綜合評(píng)價(jià)法 模糊綜合評(píng)價(jià)法利用模糊數(shù)學(xué)將模糊信息數(shù)值化，隸屬度:隸屬于或者從屬于某個(gè)事物的程度 比如某方案對(duì)“美觀”有五成符合，那么稱此方案對(duì)“美觀”的隸屬度為0.5。 由于模糊概念對(duì)事物一般不是簡(jiǎn)單的肯定(1)或否定(0)，而是“亦此亦彼”，因此隸屬度就可以用01之間的一個(gè)實(shí)數(shù)來(lái)表示。“1”表示完全隸屬，“0”表示完全不隸屬。1)隸屬度和隸屬函數(shù)隸屬度:隸屬于或者從屬于某個(gè)事物的程度1)隸屬度和隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)某種洗衣機(jī)的性能 (調(diào)查一定數(shù)量顧客) 評(píng)價(jià): “很好” “好” “不太好” “不好” 統(tǒng)計(jì): 32 53

53、 13 2 隸屬度: 0.32 0.53 0.13 0.02 進(jìn)行模糊統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)次數(shù)應(yīng)足夠多，使統(tǒng)計(jì)得到的隸屬頻率穩(wěn)定在某一數(shù)值范圍，由此求得較準(zhǔn)確的隸屬度。(1)統(tǒng)計(jì)法求隸屬度評(píng)價(jià)某種洗衣機(jī)的性能 (調(diào)查一定數(shù)量顧客)(1)統(tǒng)計(jì)法求 隸屬函數(shù):描述從完全隸屬到完全不隸屬的漸變過(guò)程的函數(shù)。 隸屬度和隸屬函數(shù)是描述模糊概念的關(guān)鍵。 模糊信息定量化，是通過(guò)隸屬函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。確定隸屬函數(shù)又是較復(fù)雜和困難的，既要反映設(shè)計(jì)參數(shù)的變化，設(shè)計(jì)實(shí)施的難易程度及變化規(guī)律，同時(shí)還要考慮實(shí)施的可能性及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等等因素。(2)由隸屬函數(shù)求隸屬度 隸屬函數(shù)種類很多，函數(shù)形式有直線式、曲線式。 隸屬函數(shù):描述從完全隸

54、屬到完全不隸屬的漸變過(guò) 根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)的數(shù)量，模糊評(píng)價(jià)分為單目標(biāo)和多目標(biāo)兩種 (1)單目標(biāo)評(píng)價(jià) 評(píng)價(jià)集評(píng)價(jià)者對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象可能作出的各種評(píng)判結(jié)果的集合。評(píng)價(jià)集用u表示: 洗衣機(jī)性能的評(píng)價(jià): 評(píng)價(jià)集 u=很好，好，不太好，不好。 式中，ri為各評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度。單目標(biāo)評(píng)價(jià)集表達(dá)式:2）模糊綜合評(píng)價(jià)法 根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)的數(shù)量，模糊評(píng)價(jià)分為單目標(biāo)和多目標(biāo)兩種 (2)多目標(biāo)評(píng)價(jià) 建立評(píng)價(jià)目標(biāo)集 式中，n為評(píng)價(jià)目標(biāo)數(shù)。建立加權(quán)系數(shù)集 建立評(píng)價(jià)集 式中，m為評(píng)價(jià)數(shù)。 (2)多目標(biāo)評(píng)價(jià) 建立評(píng)價(jià)集 式中，m為建立一個(gè)方案對(duì)n個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)的模糊評(píng)價(jià)矩陣 考慮加權(quán)系數(shù)的模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣= 式中，bj是模糊綜合評(píng)價(jià)集中第j個(gè)

55、隸屬度，其計(jì)算是采用模糊矩陣合成的多種數(shù)學(xué)模型，現(xiàn)介紹常用的兩種運(yùn)算方法。建立一個(gè)方案對(duì)n個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)的模糊評(píng)價(jià)矩陣 考慮加權(quán)系數(shù)的模常用的兩種模糊矩陣合成數(shù)學(xué)模型運(yùn)算方法M(,) 按先取?。ǎ笕〈螅ǎ┻M(jìn)行矩陣合成計(jì)算 M模型； “”，“”合成運(yùn)算方式符號(hào)，ab取小者，ab取大者。 (j=1，2，m) （107） （j = 1，2， ，m） （108）上式可展開為下面算式 取小取大運(yùn)算，由于突出了gi與rij中主要因素的影響，因此運(yùn)算簡(jiǎn)單明確。但是在計(jì)算中丟失了很多的gi與rij的值，即丟失了很多評(píng)價(jià)信息，故此法對(duì)于評(píng)價(jià)目標(biāo)多，gi值很小，或者評(píng)價(jià)目標(biāo)很少，gi值又大的兩種情況不適合。常用的

56、兩種模糊矩陣合成數(shù)學(xué)模型運(yùn)算方法M(,) M（），按先乘后加進(jìn)行矩陣合成計(jì)算 （j = 1，2， ，m） （109） 由于評(píng)價(jià)實(shí)際效果好，故常用于機(jī)械產(chǎn)品的模糊綜合評(píng)價(jià)和模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)。此法綜合考慮了的影響，保留了全部信息，較優(yōu)。M（），按先乘后加進(jìn)行矩陣合成計(jì)算 （3）多方案的比較和決策 為決策出最佳方案，必須進(jìn)行各方案的比較、排隊(duì)。各方案的比較步驟如下：按各方案模糊綜合評(píng)價(jià)中最高一級(jí)隸屬度的數(shù)值大小定級(jí)，稱為最大隸屬度法。方案排隊(duì)時(shí)，一方面以同級(jí)中隸屬度高者為先，同時(shí)還要依據(jù)本級(jí)隸屬度與更高一級(jí)隸屬度之和的大小，排除方案先后。（3）多方案的比較和決策10.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10.5.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基

57、本原則 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則是：明確、簡(jiǎn)單、安全可靠?；驹瓌t是由設(shè)計(jì)總目標(biāo)引申出來(lái)的，它們的關(guān)系如表10-20所示，其中黑點(diǎn)為重點(diǎn)。一、明確 1、功能明確所選結(jié)構(gòu)要達(dá)到預(yù)期的功能。 2、工作原理明確所選結(jié)構(gòu)的物理作用明確，從而可靠地實(shí)現(xiàn)能量流、物料流和信號(hào)流的轉(zhuǎn)換或傳導(dǎo)（如圖10-46軸轂結(jié)構(gòu)圖）。 3、使用工況及應(yīng)力狀態(tài)明確（如圖10-47的軸轂聯(lián)接）10.5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10.5.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則 基本原理總目標(biāo) 明確簡(jiǎn)單安全實(shí)現(xiàn)技術(shù)功能經(jīng)濟(jì)可行人與環(huán)境安全表10-20 基本原則與總目標(biāo)的關(guān)系 基本原理明確簡(jiǎn)單安全實(shí)現(xiàn)技術(shù)功能經(jīng) 定位 傳扭矩不明確 明確圖10-46 軸轂結(jié)構(gòu) 僅起周向定位

58、作用圖10-47 軸轂聯(lián)接圖 定位 傳扭矩圖10-46 軸轂結(jié)構(gòu) 僅起周向定位作二、簡(jiǎn)單 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單是指整機(jī)、部件和零件的結(jié)構(gòu),在滿足總功能前提下,盡量力求結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單,零部件數(shù)量少. 1、零部件數(shù)量少（如圖10-48吊車軌道） 2、零件幾何形狀簡(jiǎn)單（如圖10-49） 3、采用標(biāo)準(zhǔn)零部件 4、操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)布置合理、信號(hào)顯示醒目 5、包裝簡(jiǎn)單、 運(yùn)輸方便二、簡(jiǎn)單圖10-48 多吊車軌道 （b） 圖10-49轉(zhuǎn)動(dòng)極限裝置圖10-48 多吊車軌道 （b）三、安全可靠 機(jī)器安全包括4個(gè)方面： 零件安全：主要指在規(guī)定外載荷和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，零件部發(fā)生斷裂、過(guò)度變形、過(guò)度磨損、不喪失穩(wěn)定性。 工作安全：指對(duì)操作人員的防護(hù)，保護(hù)人身安全和身心健康。 整機(jī)安全：整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，保證在規(guī)定條件下實(shí)現(xiàn)總功能。 環(huán)境安全：對(duì)技術(shù)系統(tǒng)的周圍環(huán)境和人不造成危害和污染，同時(shí)也要保證機(jī)器對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。三、安全可靠10.5.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理一、力和能量的傳遞原理 1、等強(qiáng)度原理（如圖10-50） 2、力流合理 （1）力流路線直接、最短（如圖10-52） （2）力流轉(zhuǎn)向平緩（如圖10-53） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施,使力流方向變化平緩,減少應(yīng)力集中. （3）變形協(xié)調(diào)原理 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí), 要使相聯(lián)結(jié)的相鄰零件在外載荷作用下的變形方向相同, 并盡可能減少相對(duì)變形（如圖