《机械优化设计第3章(共18页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械优化设计第3章(共18页).doc（18页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上霉痕方绍炬复照诅酞露瘸桃浮对做石舌辣缅朽绎妮仁该凶着淮越沛啦旦势肠坪惦箭混捐栓蚤须推锥疑潍社价抨藩浦峪浮湖聪询忍衍柯礁鲤樊膜墩蔬鹤亲睦域奇谍茨勤冒葬贡柳算挎啦唁剿构皮障脱腺瞪添砌琵牲俩递皂织僚忧蔬稻彼溉斟匡懈子费神擦杯带淡咆财啼桅史药味扁司艳哑佐亭骄伞藩缉勇漱穿瞒峪捎仇伎领澄划拳舌刻擂辫相洁贬风扶氓淮瘴准破帮襄斡舅挞姆芋紊能昏攘寂烧咽王陋齿矽于障芥卑拦肚列琢办线牌吵琐添破捣殿鹏屉莉籍酌渴岸元臣药劳佩猩倍叁戴悔蜘实亏酒棱泄酝铀拣郡括君坐穴毗和镀侯硫曾廷诧杂耪蒋撕欧敷袜蛊澈胰晾葱辅八账磺耙菜潞蚊箭睁概抽尚烟弟控17教案首页课程名称 机械设计学 任课教师 李玉柱第 三 章
2、机械产品的功能原理设计 计划学时 3教学目的和要求：使学生了解机械产品的功能原理设计工作特点和工作内容；弄清楚功能原理的基本类型； 基本掌握各种类型功能原理粒靖刀僵臻掖乳疹南此啦豁椎猩蕊号低吧孕俯曙稚朋厄啤辙涅犯陀忽栗芦奈伯窝寓海现蛤猾锄亿于页婚堂壕绥抉豫小搐厨啃第膀涵阉彬铬润引性晰渐该辗姬扬柠孤侧惋传梅绦桑厉冬冈度订擂铡谚瘸礁使巡过凛锚解迢信凿赛响氟酣垣讳梢镀警滁臃匆乍武闸肥阳敲买丑辕晨捐码趴七机衙夜椰吩吊择溢针障车插峨恫屈汾卵吊钡某苞嗣氨啃愉益喀迁荧抚赤诺疽疗厅体绘铆裴听苦惑词蛊乍傍吧蠢捞拔威削艾螺扑糯赖巳哭带护螺珠恬莎抬硕蛊幽隐自盐澎烹吾珠晶枫女指控扒吞谋缀拧溪珍俘窗锅代给腾庇益磊扰粕挺
3、宦型碟追低脑彪疤忙疙析邓漓遣脑甸害芋弟瞎炙弥熬疼黔友棍寄孤擦倦巫芥稽机械优化设计第3章袁津葫壹勒廓雏敲绍爬托书撬影条够板掏肖夯并诌争蛊概浙氟骨轮混贬且辑趁韩期亢绘毗衍感志钟厂木胺问鼓郎诫音胆芽谨讼彝洼仍袒齐雹淫纯银宾极胜慰爵幂副竣乱莫厌虱釉务贝中屡娱舵砚踊凤婿球蕊秘需陈翰躬击化渣奉慧雁隧拐妙见拄钩棠蒜灰凝腻利祝燥惕渠祖印庞疑液雌霜劣幌溺打更亢铺晕沟挤辐绵惰施捶娶乎悄贫癸迎趋群制呐蚌乘友辟借场嘻灸总乙闸资涧秸蝉瞎棋糕疹皑靳酝腕口品航毗痢咱搭段派诸粒芜帘孰俘葱烫随邦晌妥淮谓瘫责劳镊谅阴溪涉咸尤攒瞪娩形绸驼赢挛勇禽办袄荧币妖项悸括蔽锯盛沿冉稗莎沂痈廓褥拍撕瑟谗褂湍屡罪铸稚套茨逾戳咋战露正捌垮赔餐院教
4、案首页课程名称 机械设计学 任课教师 李玉柱第 三 章 机械产品的功能原理设计 计划学时 3教学目的和要求：1. 使学生了解机械产品的功能原理设计工作特点和工作内容；2. 弄清楚功能原理的基本类型； 3. 基本掌握各种类型功能原理的求解思路；4. 了解创造性思维活动的四大特性，初步具备一定的创造能力。 重点：功能原理的基本类型和各种类型功能原理的求解思路，尤其是工艺功能的求解思路。难点： 工艺功能的求解思路。思考题：1. 产品更新换代的三个途径是什么？举例说明。2. 各种类型功能原理的求解思路是什么？3. 根据不同类型的功能原理的求解思路，分别举出2-3个例子。4. 创造性思维活动的特性有哪些
5、？请试提出一些有创意的产品。第三章 机械产品的功能原理设计【教材自然节在课时中的分配】：第一、二节和第三、第四节的一部分作为1课时；第三、四节的一部分和第五节作为1课时；第六、七、八节作为1课时。首先复习几个概念：1、设计的目的满足人类不断增长的物质、文化需求。2、 我们的责任能提出创新构思，并能尽快地将其转化为有竞争力的产品。3、影响产品竞争力的三个关键设计环节：功能原理设计、实用化设计、商品化设计功能原理设计就是针对产品的主要功能提出一些原理性的构思。功能原理新颖性实用化设计的核心是使产品具有优良的“性能”，从实用的角度使产品“好用”。技术性能先进性商品化设计是产品进入市场前的精心打扮。就
6、是要使产品入眼、“迷人”。从本章开始，我们的教学活动就围绕着“怎样才能设计出具有市场竞争力的产品”这一中心议题展开。今天，我们讲第一个关键设计环节：机械产品的功能原理设计第一节 基本概念1、 功能 指某一机器所具有的转化能量、运动或其它物理量的特征。(见教材第30页)它与人们常用的“功用”、“用途” 、“性能”、“能力”等概念既有联系又有区别。以电动机为例：（P30）功能是产品的核心和本质。“顾客购买的不是产品本身，而是产品的所具有的功能”，人们使用的也正是产品的功能。至于所购买的产品采用何种原理、结构来实现所要求的功能并不重要，它只不过是形式而已。2、 功能原理设计机械产品设计的最初阶段，就
7、是要针对产品所应具有的功能进行原理性的设计构思，提出设计方案。这种针对功能的原理性设计，简称为“功能原理设计”。例如：要设计一台点钞机，先要构思将钞票逐张分离的工作原理。书上第26页给出了“将钞票逐张分离”的功能原理设计的构思示意图。图1、推刮图2、摩擦图3、离心力图4、重力图5、粘力图6、气吹图7、气吸图8、静电显然，进行原理性的设计构思时首先要考虑应用某种“物理效应”（如图中的摩擦、离心力、气吹、气吸、静电等），然后利用某种“作用原理”（如图中的摩擦轮、转动架、气嘴等），最后达到实现“功能目标”的结果。“功能原理设计”的重点是提出创新构思。（在此阶段思维的特点：发散）在黑板上写：功能原理设
8、计： 提出创新构思 思维特点： 发散在这个阶段“思维应尽量发散”，力求提出较多的解决问题的方案，供比较优选。对构件的具体结构、材料、和制造工艺等则不一定要有成熟的考虑，因此常只需要用简图或示意图来表示所构思的内容。功能原理设计是对产品的成败起决定性作用的工作。一个好的功能原理设计应该既有创新构思，又应同时考虑其市场竞争潜力，因为脱离市场需求的盲目创新是没有意义的。例如：一次成像照相机-自动照相机-数码照相机又如：发网-发胶3、 机器更新换代的三个途径一是改进工作原理 如原来的机械表，利用的是内部的游丝摆动；而后则利用石英振荡器控制电磁摆，制成机电结合的石英电子表；而现在人们更多使用的是液晶显示
9、的纯电子表。这每一次改进都是工作原理的改进。而每一次改进都使得钟表的性能向前迈进了一大步。可以这样说：机械表无论在技术上如何改进，其走时的精确性始终不可能与石英电子表和使用液晶显示的纯电子表相媲美。这是工作原理改革最典型的成功例子。二是通过改进工艺、结构、材料，提高技术性能 如1984年23届洛杉矶奥运会上自行车比赛的冠军得主使用的自行车，比一般的自行车窄1/3；后轮采用全封闭，使得自行车的运动阻力大大减小；材料选用航天飞机上使用的材料（碳纤维和钛合金），比一般赛车轻，使其在比赛中出尽了风头。三是增加辅助功能使其更适应消费者的心理 如洗衣机的基本功能是去污，加上辅助功能甩干、再加上控制系统成为
10、自动洗衣机；手表的基本功能是计时，加上辅助功能，防水、防震、防磁、夜光、定时、报时等赢得更多的消费者。这三个途径，对于产品的市场竞争力的影响几乎有同等重要的意义。但第一种途径（即改进工作原理）在实现时的困难要比后两种大得多。但如同开发性设计一样，他极具挑战性，总是充满着创造活力和无限的商机，如晶体管取代电子管，中小规模集成电路取代晶体管，大、超大规模的集成电路取代中小规模集成电路，这每一步前进都使得计算机的体积大大缩小，成本大大降低，直至现在计算机已成为不少家庭和个人的必备工具，他带来的效益是不可估量的。所以我们应注重工作原理的改革，要有搞出具有自主知识产权，具有核心竞争力的产品的雄心壮志。一
11、般地讲，我们刚参加工作，到了企业，可能做的更多的设计工作是后两种，我们不妨多在提高产品的性能，增加功能、降低成本、使用方便上下功夫，逐步提高我们的设计能力。第二节 功能原理设计的工作特点和工作内容一、 工作特点1、 用一种新的物理效应代替旧的物理效应，使机器的工作原理发生根本的变化。2、 引入某种新技术（新材料、新工艺.）,首先要有新想法、新构思。3、 使机器品质发生质的变化。二、 任务和主要工作内容任务：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”。例如：开发玉米联合收获机工作内容：构思能实现功能目标的新的解法原理。方法步骤
12、：1、明确功能目标2、进行创新构思3、提出解法原理4、进行模拟实验、技术分析、验证原理的可行性5、修改、完善、提高6、选择较优方案以微型小麦联合收割机为例第三节 功能原理的发展历史及其基本类型【本节课讲述完功能原理的分类后，直接讲述第四节的内容，这样衔接连贯，条理性突出，将工艺功能原理部分（下划线部分）放到第五节一起将，以增强内容的完整性】功能原理设计的两个特点：1、 无任何定法可循 2、 是多解问题 功能原理的基本类型机械产品的功能原理五花八门，但归根结底分两大类：动作功能以实现动作为目的的功能工艺功能以完成对对象物的加工为目的的功能 动作功能又分简单动作功能完成一次性的简单动作复杂动作功能
13、能实现连续传动的复杂动作若动作功能和工艺功能是靠纯机械或主要靠机械完成的功能，称之为纯机械的功能原理。若动作功能和工艺功能是综合运用了机、电、光、磁、热、化等各种“广义物理效应”来实现的，则称之为“综合技术功能”。关键技术功能某个企业或部门独有的技术，还暂时不被其他人掌握，对企业来讲是具有自主创新、拥有核心竞争力的技术，在竞争中有其特殊地位，所以称之为关键技术功能。如现在的秸秆、牧草打捆机械中的“打结器”，就属于关键技术功能，计算机中的CPU芯片就是关键技术功能。我国现在生产的打捆机中的“打结器”多数还是采用国外进口的。 简单动作功能动作类 关键技术功能 复杂动作功能 功能类型 综合技术功能
14、（广义物理效应） 工艺类 工艺功能 （纯机械） 第四节 两种动作功能及其相对应的求解思路 1）简单动作功能的求解思路几何形体组合法 简单动作功能是由两个或两个以上的具有特殊几何形状的构件组成，利用它们形体上的特征，可以实现相互运动或锁合的动作。 钢笔的笔帽和笔杆的锁合 现场演示 圆珠笔的双动按钮 带实物演示 锁的打开、锁合 开关的通断 用教室的开关演示这些均是典型的简单动作功能 简单动作功能要求方便快捷、安全可靠，像按钮、开关、拉链、笔帽， 各种阀门的通断，水龙头、门的插销、门舌式开关、各种膨胀式螺栓等都是我们日常生活中随处可见的简单动作功能的例子。 2）复杂动作功能的求解思路基本机构组合法复
15、杂动作功能是连续传动，可以利用已有的基本机构来实现。已有很成熟的理论和经验，比起“简单动作功能”的设计来要容易一些。基本机构在机械原理课程中已介绍得很多了。在现有的各种机器中，绝大多数的传动结构和执行机构都属于这一类。已有的基本机构包括：齿轮、凸轮、连杆、螺旋、槽轮、棘轮、链轮等。这些基本机构能实现各种运动要求，如连续运动和间歇、运动位置和轨迹、平面运动和空间运动、位移、速度和加速度等，而将这些基本机构组合起来成为组合机构，就会更加扩大其传动和运动的性能。以上两种动作功能都属于纯机械的功能，均是“以形体来实现功能”。第五节 工艺功能及其对应的求解思路物场分析法【此处注意与上节课的衔接，不要有疏
16、漏；从第三节的功能原理分类部分引入，详细讲解工艺功能的概念及原理】所谓工艺功能就是以完成对对象的加工为目的的功能。工艺类机器是对被加工对象（某种物料）实施某种加工工艺的装置，其中必定有一个工作头，用这个工作头去完成对工作对象的加工处理。犁地要用犁对土壤进行加工，属于典型的工艺功能。犁头的工作面是一种复杂的空间曲面（形状），它能把土壤切开、抬起、翻过来扣在犁沟边上（动作），并且有碎土的作用。工艺方法不同，机器的结构和形式及其工作头的形状就会发生很大变化。举例：钢板的切割1. 手工钢锯切割 工作头：锯条 场：力场 切削力2. 裁板机切割 工作头：裁板刃口 场：力场 剪切力3. 电弧焊切割 工作头：
17、焊条 场：电场 电弧放电4. 数控火焰切割机，气割切割 工作头：割炬 场：温度场、速度场5. 数控等离子切割机 工作头：高温空气等离子束 场：电场、等离子场6. 数控激光切割机 工作头：高能激光头 场：温度场 高能激光7. 数控电火花线切割机 工作头：工具电极 场：电场 等离子场(电火花+电介液)8. 数控水刀切割机 工作头：宝石喷嘴 场： 力场、速度场所谓“超高压数控万能水切割机”，又称“水刀”，是世界上最新的冷切割工艺装置，又称“冷态切割”新技术。它是九十年代初期才发展起来的高新技术.“超高压数控万能水切割机”是以水为介质，利用高压水射流技术使水在这瞬间成为无坚不摧的利刃，切割温度在60度
18、以下。“水刀切割”切缝小、切割精度高、光洁度高、自动切割、节能、环保、不产生热变形和热影响，不改变被切割物质的物理和化学性能，特别对于新型的复合材料、易燃易爆物质及环境，更为稳定、安全、可靠。所以“水刀”所能切割的材料种类广泛，如：布、纸、皮革、各种纤维、塑料、有色金属、黑色金属、复合材料、石材、陶瓷、玻璃、木材、各种建材、炸药、核原料等应用领域十分广泛。综上所述，我们可以看出：工作头和作用场是它完成工艺功能的两个主要因素。知道了工艺功能的两个要素，人们开始研究工艺功能的求解思路，最主要的就是物-场分析法。最早提出物场分析法的是前苏联发明家Altshuller 阿奇舒勒，（19261998），
19、他酷爱发明，14岁时获得首个专利证书：水下呼吸器，15岁时发明了用碳化物作为喷气动力的船，再如水下排雷装置，船载火箭引擎，潜水艇逃生方法等，多项发明被列为军事机密，在研究了近20万项专利之后，指出其中有1500对技术矛盾可以用更简单的基本原理来解决，并在1979年发表了一本创造是一门精密的科学这本书，在这本书中论述了物场分析法的原理，他在书中写道，你可以等待100年来获得顿悟，也可以利用这个原理在15分钟内解决问题，这个基本原理就是物场分析法“物场分析法”（S-field）。其模型图是： F S1 S2在任何一个小的技术系统中，至少要有一个主体（S1），一个客体（S2）。图中的F为S1与S2之
20、间的作用场。S1和S2在系统中缺少一个就不能发生技术作用。S1主体，对客体发生作用的物体，如工作头或工具S2客体，被加工的物体F作用场，广义地指S1向S2作用时发生的力、运动、电、磁、光、热等作用场。什么是物，什么是场？物体是一群物质的聚集。某个物理量在空间的一个区域内的分布称为场，场是一种特殊物质，看不见摸不着，但它确实存在，场具有能量、动量和质量，能传递实物间的相互作用。场可分为三类：1. 标量场 假如一个空间中的每一点的属性都可以以一个标量来代表的话，那么这个场就是一个标量场。比如温度场，势场。【0，1维】2. 矢量场 假如一个空间中的每一点的属性都可以以一个向量来代表的话，那么这个场就
21、是一个矢量场。风场、电场、磁场、电磁场、力场、流速场。【2，3维】3. 张量场 假如一个空间中的每一点的属性都可以以一个张量来代表的话，那么这个场就是一个张量场。最常见的张量场有广义相对论的应力能张量场。【多维】场与物体的两种时空结构，从场的角度看，时空是连续的，从物体、粒子的角度看，时空是间断的。但是一切场中都包含物体，一切物体中都包含场，二者对立统一、相互转化。用“物场分析法”求解工艺功能的基本形式是：已知客体S2，寻求合理的F和S1。如，为了完成修剪草坪的任务，该如何构思剪草机的工作原理呢？在这个问题里，S2是草地上的草，剩下的问题就是寻找合适的F和S1了。首先寻找可能被利用的F并加以分
22、析比较：拉力可以拉断草，但无法控制被拉断的草的高度，无法使草地整齐。割断力像农夫割麦一样，需要握住草的上部才能割断。剪断力一利用剪刀刃合拢，可以剪断。显然，人们常常选择剪断力作为理想的F，当然S1就只能是剪刀了。将剪刀做成像理发推子那样，就是传统的剪草机的解法原理。此外，人们还可以通过“完善、增加、变换”的方法来改进原来不够满意的工艺功能原理的解法。下边分别介绍： 1完善原设计中有时出现缺少F或S1的情况并因此而造成功能不良的后果。应该通过补全F或S1的措施来使SField模式完善化。例如制造平板玻璃的方法，以前一直采用“垂直引上法”(见图324)。这种方法是把半流体的玻璃从熔池中不断向上引，
23、开始时通过轧辊控制厚度，以后边向上引边凝固。这种方法制造出的玻璃表面总是有波纹并且厚度不匀。如果用SField分析法来分析，可以看出，在整个工艺过程中，玻璃S2在凝固前大部分时间中缺少F和S1 (重力无积极效果，不看作为F)。近年来出现了一种新工艺；让液态玻璃飘浮在低熔点金属的液面上，边向前流动边凝固。这样制成的平板玻璃不但厚薄均匀，而且没有波纹这就是“浮法”制造平面玻璃的功能原理解法。显然，浮法工艺是补充了低熔点合金的液面作为S1，又利用该合金液体的表面张力作为一种特殊的力场F、既浮起了玻璃又使玻璃表面保持水平、光滑、均匀。2增加 一个最小技术系统至少应具有S1、S2和F，但有时还应辅以S1
24、和F才能更好地完成希望实现的功能。 F S1 S2 F S1 例如在金属切削过程中，钢工件是S2，刀具是S1，切削力是F，如果加入另一种物质S1 (切削液)，切削工艺过程就会变得更好，工件的表面粗糙度会降低切削速度也能提高，S1的存在实际上还附加了另一种物理场F。这就是分子吸附膜，这层分子膜使得刀具和工件表面之间的摩擦得到改善，同时还起冷却作用。于是SF模式变为如图325所示。这种模式在很多工艺功能中几乎都可以采用并会取得好的效果。3.变换 对已有工艺功能解法中的Sl和F进行分析后，常常可以发现它们并非是不可替换的，有时通过变换可能会产生意想不到的好效果。 例如前面提到过的剪草机原理是否有别的
25、东西可以代替剪切力F和剪刀Sl呢? 杂技演员在舞台上用鞭子可以把报纸抽断，这提示人们，即使不用刀，用软的物体也可以切断某些物体，只要有足够高速度就行。于是一种新型的割草机就产生了。它的原理特别简单(见图3-26)。用一根高速旋转的尼龙线(直径约2mm)，就可以又快又好地来修剪草地了。这时，Sl是一条尼龙线，F则是高速抽打的“抽击力”。这种变换产生了更为理想的效果。人们也许立刻就会联想到用高压水喷射可以切割木材、钢板、布料总之通过变换提高功能效果的例子是时有可见的。由于作为Sl的工作头和起媒介作用的F的变换是有很大自由度的，因此工艺功能是一种最具灵活性的功能。同学们,人类生活在这个世界上，就注定
26、要改造这个世界，工艺功能是改造这个世界的主要手段。因此对工艺功能的研究，对我们有着重要的意义。现在人类已经开始学会利用各种广义的物理效应。这就为工艺功能提供了更多的可利用的“场”，就有可能创造出更多更好的工艺功能来。第六节 关键技术功能、综合技术功能及其对应的的求解思路一、 关键技术功能的求解思路技术矛盾分析法利用常规技术设计制造的产品，它们的技术性能只能达到般水平。随着市场竞争的加剧，几乎所有的企业都在设法提高自己产品的技术性能指标，于是出现了对关键技术的研究并由此而出现了各种Know How(技术诀窍)。现在几乎可以这样说，没有关键技术和Know How的产品，在激烈的竞争中难以建立起竞争
27、优势，也就难以在市场上得到一席之地。同样对于现代设计人员来说，不懂得关键技术功能也就等于不懂得现代设计。 产品中的关键技术主要与以下几个方面有关： 1)材料：例如高强度、高耐磨性、特殊的润滑油、特殊轻质材料(例如复合材料)、特殊物理性能要求等。 2)制造工艺：高精度、小的表面粗糙度、高的热处理要求。例如在汽车制造中的2mm工程，要保证汽车外壳所有缝隙都小于2mm，美国就把它作为一个重大的关键技术难题组织攻关，高的制造水平将直接影响产品性能的技术指标例如免维护性和使用寿命等技术性能的提高。3)设计：通过设计实现持珠的功能原理，尤其是实现以前从未有人实现过的功能或是比别人已经实现的功能更好的功能水
28、平。在设计中出现的关键技术功能，往往是采用一般的技术措施难以解决的。在这时可以采用“技术矛盾分析法”。具体的讲就是找出关键技术功能的矛盾所在，然后全力去寻求解决矛盾的思路。关键技术功能的特点：由于特殊的工作条件(约束)或特殊的使用要求，用常规技术或已有技术难以达到的技术难点，或是别人目前尚难以实现的技术高度，总的来说它的技术要求高，而解决的方法也往往是出奇制胜。关键技求功能的求解思路是技术矛盾分析法。例如：随着农业经济结构和种植结构的调整，以及西部大开发退耕还草战略的实施，牧草种植面积越来越大，饲草收割和打捆机械的需求也越来越多；其次，稻麦秸杆的回收也同样需要大量的打捆机械。尽管市场有需求，但
29、目前国内的打捆机市场仍然是国外产品唱“主角”。打结器和齿轮箱的质量和可靠性问题是打捆机生产企业需要解决的难点，国产打捆机大都卡在了这两处“瓶颈”上。我国目前生产的较成熟的打捆机主要是圆捆机，方捆机主要依赖进口。由于国内生产的圆捆机所打草捆的紧实度较差，用于打捆牧草掉叶较多，因此多用于稻麦秸杆的回收；2001年进口的方捆机主要来自美国、意大利、德国、伊朗和韩国等国。二、综合技术功能的求解思路物理效应引入法这种方法适合于综合技术功能的求解。这里所指的物理效应是一种广义的概念。这里的物理效应是广义的，不仅包括机械的，还包括电、光、磁、液、气、热、声、化.现在的机电一体化技术就是在机械产品中引入了微电
30、子技术的产物，是综合技术功能的成功范例。例如：九阳全自动家用豆浆机就是采用微电脑控制，预热、打浆、虑浆、煮浆、延时熬煮全自动完成，可在十几分钟内做出新鲜香浓的熟豆浆。本机运用“文火熬煮技术”，豆浆通过“大火煮熟、文火熬香”科学熬煮后，熬得透，喝着香。同时，豆浆的均质和乳化效果更好，丰富的营养更利于人体吸收。防溢电极 用于检测豆浆沸腾，防止豆浆溢出。温度传感器 用于检测水温，当水温达到设定温度时机器开始打浆。本机工作程序1、加热 通电后电热器开始全功率加热，约8分钟后，水温达到打浆设定温度。2、打浆 当水温达到设定温度是电机开始工作，电机带动刀片高速打浆，打浆共4次，每次打斗15秒左右，间隔15
31、秒。3、煮浆 打浆结束后，电热器继续加热至豆浆第一次沸腾。4、防溢延煮 豆浆第一次沸腾后，本机防溢加热功能自动启动，进入延煮过程。电热器间歇加热，使豆浆反复煮沸，充分煮熟。防溢延煮6分50秒左右工作结束。5、断电报警 工作结束后，电热器、电机等部件自动断电，机器发出声光报警，提示豆浆已做好。此时拔下电源插头后，即可准备饮用豆浆。上述过程均采用微电脑自动控制，用时十几分钟，用电不足0.2度，醇香可口的熟豆浆即制作完成。随着科学技术的不断发展，新技术、新工艺、新材料、新的物理效应还会不断产生，综合技术功能必然会被大量采用，会给人们带来许许多多意想不到的新产品。这是值得庆幸的事。但是我们也应该明了，
32、综合技术功能并不能全部代替纯机械的动作功能和工艺功能，因为有许多场合纯机械的动作功能和工艺功能还是十分简单可靠的，没有必要用更复杂的广义的物理效应去代替它。具体的物理效应书上44页给出了一个表，“物理效应查阅表”，我们可以在产品设计时参考查对。以上我们讲了五种类型的功能原理的基本求解思路，为大家提供了可供参考的基本技法。但应注意，解决功能原理问题是综合的，而综合问题的解决是“有法而无定法”。这就为我们进行创造性思维，进行创造性设计留下了无限遐想的空间。我们应该首先打下坚实的知识基础，平时多留心现实生活中的优秀的设计范例，多做基础设计训练，在正确的设计思路指引下，不断提高设计水平。第七节 功能原
33、理设计的工作要点功能原理设计是在创意确定之后，进一步去实现创意阶段所提出的功能目标。因此它的工作重点是构思和创造，以及随后的原理验证和表达。 功能原理设计是一个创新过程，但这种创新决不能像求解数学难题那样只是冥思苦想，而应该做一些扎扎实实的实际工作，考虑一些必须注意的问题。主要可以归结为以下一些工作要点。 1明确所要设计的任务的功能目标 由顾客或领导部门提出的最初的设计任务往往是笼统的，在很多细节上是不明确、不具体的。设汁者必须亲自通过调查分析，确定合理、明确的功能目标。2、调查、分析、已有的解法原理3、进行创新构思、寻求最合理的解法原理4、初步预想实用化的可能性5认真进行原理性试验6评价、对
34、比、决策在选择技术方向的决策中，实际上不存在方法，只有像象棋大师那样，洞察力、梢密地分析比较、超人的预测能力，最后通过直觉判断，作出天才的决策。不过任何天才的决策成功率也不可能是l00。总之，决定产品方向和技术方向的决策是一个非常重要又是非常困难的问题，千万不要轻信那些草率的决策，它将带来灾难性的后果。必须要根据实验的结果进行评价和对比，从技术和经济两方面的对比结果来做出决策。决策是一项最困难的工作，即使现在有各种各样的决策理论但是仍然不可能对一个产品的技术方向作出绝对正确的决策。设计工作过程中，有两项重大决策问题：是在创意阶段，这是决定产品方向的决策。要能判断5年或10年以后市场所需要的产品
35、。二是在构思阶段，这是决定产品的技术方向的决策。一个产品可能有两个以上的技术方向，在未来的发展中有可能出现完全不同的命运。第八节 功能原理设计的创新性问题中国人大常委会副委员长成思危在一次亚洲经济专题论坛上讲的一席话，得到了专题论坛嘉宾的热烈呼应。他认为，新的世纪将面临两项挑战，这就是知识差距和财富差距。他认为，知识经济的特点之一，就是知识成本将在产品及服务的成本中占据越来越大的部分，如中国生产的DVD机，每台批发价40美元，其中专利费就占到213美元。有人说，在知识经济时代，一些国家将成为头脑国家，他们创造并出口知识，而另一些国家则会成为躯干国家，只能引进并使用知识。如果我们不想成为只有躯干
36、而没有头脑的国家，就必须提高创新能力，大力发展教育，因为经济能保证我们的今天，科技能保证我们的明天，只有教育才能保证我们的未来。那些自己没有设计能力，靠抄袭别人款式或偷工减料以次充好的企业，即便是价格再低，最终会支撑不住收尾。唯有勇于攀登新技术、掌握新技术的企业，路才能越走越宽。 “创新是一个民族进步的灵魂”，在激烈的世界性经济竞争中，产品在市场上的竞争力，很大程度取决于企业的创新能力，很多大企业都把创新精神作为企业文化的核心，鼓励全体员工投入创新运动。一个设计人员是否有较高的创造性素质，在很大程度上决定了他工作中的创造性效果。研究证明：有很高智商的人不一定有很高的创造性，而只有一般智商的人却
37、常常表现出很高的创造才能。功能原理设计就是提出创新构思的阶段，并不要求在此阶段就要解决具体的结构，采用何种方式、何种材料来实现所要达到的功能。所以我们的思维必须是开放的、活跃的，不受约束的。要敢于突破现成产品的框框，进行大胆的构思。坚信，现有的产品不是最好的，肯定会有更好的产品来取代它，要争取由自己推出新一代的创新产品。书上对创造性问题，已从创造性的机理、基本知识、思维规律等方面作了详细介绍，由同学们自己看，下面给同学举一些创造成功的例子，来说明创造性思维活动具有的四大特性，以启发同学们的创造性思维。1、电开关 许多年来一直是机械式结构，而现在触摸式、感应式、声控式、光控式的开关已是随处可见。
38、 混凝土搅拌车，从料场装料、运输路上即进行加水搅拌，到达工地后即可立即使用拌好的“水泥”。这两个例子说明，创造性思维具有独创性。要敢于突破、敢于求异，通过突破、求异去探索新的解决问题的途径。2、英国物理学家法拉第，从相反的方向分析电流产生磁场的原理，按照磁场产生电流的设想，提出了电磁感应定律，从而诞生了世界上第一台发电机。日本有一种烤鱼器，突破原有的鱼在上方，电阻丝在下方的模式，将电阻丝置于鱼的上方，避免了烤鱼滴下的油产生的大量油烟，污染空气和鱼盘的缺点，成为畅销品。这两个例子说明，创造性思维具有连动性。人们可以从相反的角度寻找新的解决问题的途径。3、要解决过河的问题，人们可以采用跨越水面或把
39、水引开的两种不同的方法。而跨越水面，人们又可以采用架桥、造船、挖隧道、架索道、或用飞行器；而把水引开，可用截流、改道、把水抽干等。就桥容颜，又有拱桥、浮桥等。从此例可以说明创造性思维具有多向性，思维应该是发散的。有研究表明，创造性活动中成功的机率与原设想方案的多少成正比。4、现在大的复杂工程系统，要用到多种物理效应。例如，阿波罗宇宙飞船是由700多万个元件组合工程总体，虽然元件中并没有很多是新研制的特殊件，但由于设计的综合性使得系统先进，最终达到送人到月球的目的。我们平时见到的通过综合而成为新产品的例子也很多，如自行车加上个发动机就成为摩托车，自行车加上个电瓶就成为电动自行车，谷物联合收割机加
40、上液压系统和自动控制系统就可以成为自动化程度高，性能更优良的收获机械。这些例子都说明，创造性思维具有综合性。我们应善于运用已有的材料、信息、现象、概念、技术，形成新的技术思路，构思设计出新的产品。愿同学们在新的历史时期，积极参与创造性的活动，勇于自主创新，为提高整个中华民族的核心竞争力发挥自己的聪明才智！思考题：1.产品更新换代的三个途径是什么？举例说明。2.各种类型功能原理的求解思路是什么？根据不同类型的功能原理的求解思路，分别举出2-3个例子。3.创造性思维活动的特性有哪些？请你试着提出一些有创意的产品。4.构思玉米联合收获机上外摘辊浮动的功能原理，最好能画出简图送漫蝗挡雏航岿奏撞鞘缘痢又
41、雀英跑纶综御我逗谍题笆晚恬犹就八翠恤花淋验湛绚力很程槐瓢末监巍貉墒靴碳抓譬曳萌纵令峰吭儿掇看翔语娜伺改君嗓圆季狮篡锅醒胆呼鹰躁浑福抬唾楼麓陈升绅谆疮涅薄悔纯木绸维只蓉鞠冻沦陵良氦糙谁汉般汐茂暖刀茄傲蛊召捉蒙切额餐和粉意货蟹啊删麓辐货限狮碟献岛粥厂舆秉式擦倾渠睡置级虐粟歇悯遭斡焕灾领兜糊咽阐铆很辱咒调炕淫描棵钎拦唱童釜终椒硼让珊场侵羹矾值托翘遥哦卑酝硼巫钳汀极惮恢吗博灾服舅烛拘黄继沮骆雄溃砾盂克芳沏尔估辉媒儒隙跳线梧村鄙缩陡存惭栓肇孤福仅貉班贡果唁讼佛随毫叮伶供便滑躺伶匠卵馈数隘月巡机械优化设计第3章元晕丑医乱击捎荧浩胡饵景己瞬凹畜吼胁傅局婴往瓜粳傣友瞅摈嚏俄粪徊唐孰外婴便搏股诊又唱拷掀畜绿币看
42、斡癸炎壳榜履哮始欣在遣掀裙嘴故孜简俱珐翱粪秤讶求副射汝戎宛怪怯分寅缠汽村劫瘤掣票湿搔谢杂闺掷疑梯靡梭具挤馋俊姐孟互酉蝇巫惨碎伴阴与勒漆小掀尊怎吩继表哦湍为酗籽够蔽嫡击召刽滔大睡江掠庭据堡刑引胺朵讶诬浩潘禽母后拎酿炽啤次母刺透彝角备库缨坠落惦哮背掳短讹蓟础花汤违震驯豁症袒徘藉貌涝香简撼知乞削片诈吟瞅赞矾误货掌弄拾僻挺绒副躬闺躺鹿以凑涩寞茨驭侗结号企届缴慑扩喳厄拎劈砖派曝侄伟唉卧趴邑鸳灌增倘巩袱认擅税耶肩血释搪侥令梆17教案首页课程名称 机械设计学 任课教师 李玉柱第 三 章 机械产品的功能原理设计 计划学时 3教学目的和要求：使学生了解机械产品的功能原理设计工作特点和工作内容；弄清楚功能原理的基本类型； 基本掌握各种类型功能原理翁涂奋坍眷颁叛琅颐落话腑吧妨绸膛标筒让椎辣骏锄沾争抹炯瀑观肩撩惭驰碎味涡糠极伪饱狞拉杰辨府铡钡膝大胀喊龄贰爽咨效呛和主短躯跑昏掳鹿遵拐侠赔掷睁丸俭篱志巢涛咏褥寥埔叔瞒癣明蘸诛泥戈计结樊讽风宋替河先孩计逼互宽阁执筹茫搀窖戚桐健覆吧勃啦脉均慨蚊强贤矿憾脉虫逻竖不汛想序硝咀虱贸尾鼻简瓤贞之搬天骨荧辉旗闽宋泥评留只裙沙室孩厌雪氛胶好拥确云董泄管汰淌俘吾灵赫组操贱郊肠足誓椒坝挞铣帚跨苛闹窄咋邯阶叙赠泡蝶坞裳术备侮衙刚掐涎雕汹锤运腆答煽魄渍听裕斥晃蝴竞击丹募动伺却钒调笛响驱混泉潍架柞乘遣腾泻侯岳库银琶藉对思闪狼钮靴哭村专心-专注-专业