机械系统设计第2章ppt课件.ppt

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1、在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么机械系统设计机械系统设计在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 机械系统与其他系统一样，各要素是机械系统与其他系统一样，各要素是有机结合、相互协调、相互适应的，并以有机结合、相互协调、相互适应的，并以此来实现整体功能的要求。机械系统也应此来实现整体功能的要求。机械系统也应具备一般系统的特征，如整体性、相关性、具备一般系统的特征，如整体性、相关性、层次性和时序性、目的性和环境适应性。层次性和时序性、目的性和环境适应性。但是，由于

2、机械系统的能量流、物质流和但是，由于机械系统的能量流、物质流和信息流的传递和变换的特殊性，机械系统信息流的传递和变换的特殊性，机械系统设计也必然具有特殊性。因此，寻找机械设计也必然具有特殊性。因此，寻找机械系统设计的规律，掌握其原理和方法显得系统设计的规律，掌握其原理和方法显得尤为重要。尤为重要。第二章第二章 机械系统设计总论机械系统设计总论 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 21 1 机械系统设计思想机械系统设计思想 机械系统设计是从系统的观点出发，对机械系统进行机械系统设计是从系统的观点出发，对机械系统进行的设计。机

3、械系统设计思想从根本上改变了传统的设计思的设计。机械系统设计思想从根本上改变了传统的设计思想，从而有利于机械系统设计的创新性、多样性和综合性想，从而有利于机械系统设计的创新性、多样性和综合性的体现。它包括以下几个方面：的体现。它包括以下几个方面：1 1创新性设计创新性设计 机械系统创新性设计是把实现总功能和功能分解作为机械系统创新性设计是把实现总功能和功能分解作为设计的出发点，由于功能的抽象化和功能分解的多样化，设计的出发点，由于功能的抽象化和功能分解的多样化，将会大大有利于机械系统的创新性设计。将会大大有利于机械系统的创新性设计。2 2全面性设计全面性设计 机械系统全面性设计是考虑产品生命周

4、期全过程各个机械系统全面性设计是考虑产品生命周期全过程各个阶段的要求。机械系统设计中考虑的问题全面，可大大提阶段的要求。机械系统设计中考虑的问题全面，可大大提高设计水平和产品质量。高设计水平和产品质量。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么健身增肌 二次发育WeiXinTaoBao在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 3 3系统性设计系统性设计 机械系统系统性设计是强调各要素的整体性。各要素机械系统系统性设计是强调各要素的整体性。各要素的要求离不开整体的需要，系

5、统性设计使机械系统的设计的要求离不开整体的需要，系统性设计使机械系统的设计更具有整体优良性能。一个系统中各要素的作用是通过总更具有整体优良性能。一个系统中各要素的作用是通过总体来体现的，有了总体的概念，才能处理好各要素的设计。体来体现的，有了总体的概念，才能处理好各要素的设计。4 4优化性设计优化性设计 机械系统设计方案是多种多样的。这是由机械系统功机械系统设计方案是多种多样的。这是由机械系统功能的抽象化和功能分解的多样化决定的。优化性设计思想能的抽象化和功能分解的多样化决定的。优化性设计思想是追求机械系统整体最优、全局最佳。为了达到这一目标，是追求机械系统整体最优、全局最佳。为了达到这一目标

6、，通常采用综合评价方法来寻求综合最优的机械系统方案。通常采用综合评价方法来寻求综合最优的机械系统方案。以上机械系统的设计思想贯穿在整个设计过程之中，以上机械系统的设计思想贯穿在整个设计过程之中，以实现机械系统质量优、性能好、成本低等设计目的。以实现机械系统质量优、性能好、成本低等设计目的。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 22 2 机械系统设计原则机械系统设计原则 机械系统设计的目的是为了满足人们日益增长的物质机械系统设计的目的是为了满足人们日益增长的物质和精神生活的需要，提供优质高效、价廉物美的机械产品。和精神生活的需

7、要，提供优质高效、价廉物美的机械产品。因此，机械系统设计时，应从系统的观点出发，以因此，机械系统设计时，应从系统的观点出发，以合理确合理确定系统功能、增强可靠性、提高经济性、保证安全性定系统功能、增强可靠性、提高经济性、保证安全性为机为机械系统设计的原则。械系统设计的原则。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 22 21 1合理确定系统功能合理确定系统功能 产品是以社会需求而生存的。没有社会需求就没有产品是以社会需求而生存的。没有社会需求就没有市场，产品也就失去了存在的价值和依据。市场，产品也就失去了存在的价值和依据。所谓需

8、求就是对产品功能的需求。人们购买产品实所谓需求就是对产品功能的需求。人们购买产品实际上就是购买产品的功能。产品功能际上就是购买产品的功能。产品功能F F和成本和成本C C之比之比(即即V=FV=FC)C)称为称为产品的价值产品的价值，它反映了产品的价廉物美的程，它反映了产品的价廉物美的程度。度。确定系统功能时，应遵循保证基本功能、满足使用确定系统功能时，应遵循保证基本功能、满足使用功能、剔除多余功能、增添新颖功能、恰到好处地利用功能、剔除多余功能、增添新颖功能、恰到好处地利用外观功能的原则，降低现实成本，提高功能价值，务求外观功能的原则，降低现实成本，提高功能价值，务求使产品达到更加物美价廉的

9、境地。使产品达到更加物美价廉的境地。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 2 22 22 2 增强可靠性增强可靠性 可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性是衡量系统质量的一个重要指标。规定功能的能力。可靠性是衡量系统质量的一个重要指标。增强系统可靠性的最有效方法是进行可靠性设计。了解影增强系统可靠性的最有效方法是进行可靠性设计。了解影响机械系统可靠性的因素，采取相应的措施，对提高系统响机械系统可靠性的因素，采取相应的措施，对提高系统的可靠性也是有益的。

10、的可靠性也是有益的。1 1故障或失效的预测和预防故障或失效的预测和预防 机械系统规定功能的丧失称为失效，对于可修复的系机械系统规定功能的丧失称为失效，对于可修复的系统失效称为故障。统失效称为故障。2 2采用零部件的可靠性设计采用零部件的可靠性设计 机械系统的可靠性是由零部件的可靠性保证的。只有机械系统的可靠性是由零部件的可靠性保证的。只有零部件可靠性高，才能使系统的可靠性高。零部件可靠性高，才能使系统的可靠性高。3 3提高维修性提高维修性 4 4简化结构，提高标准化程度简化结构，提高标准化程度 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了

11、什么2 22 23 3提高经济性提高经济性机械系统的经济性表现在设计、制造和使用的全过程中。机械系统的经济性表现在设计、制造和使用的全过程中。1 1提高设计和制造的经济性提高设计和制造的经济性 (1)(1)合理确定可靠性要求和安全系数合理确定可靠性要求和安全系数 (2)(2)贯彻标准化贯彻标准化 标准化通常包括产品标准化、系列标准化通常包括产品标准化、系列化和通用化。机械工业的技术标准有以下三大类：化和通用化。机械工业的技术标准有以下三大类：1)1)物品物品标准标准;2);2)方法标准方法标准;3);3)基础标准。基础标准。(3)(3)采用新技术采用新技术 (4)(4)改善零部件结构工艺性改善

12、零部件结构工艺性 (5)(5)选用经济的技术要求选用经济的技术要求 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 2 2提高使用和维修的经济性提高使用和维修的经济性 (1)(1)提高产品生产的效率提高产品生产的效率 提高产品生产的效率，可以降低能耗，省电、省油、提高产品生产的效率，可以降低能耗，省电、省油、省煤等。机械设备的效率主要取决于传动系统和执行系统省煤等。机械设备的效率主要取决于传动系统和执行系统的效率。的效率。(2)(2)合理确定经济寿命合理确定经济寿命 产品从开始使用至主要功能丧失所经历的时间称为功产品从开始使用至主要功能

13、丧失所经历的时间称为功能寿命。根据产品使用费用最低、经济效益最高所确定的能寿命。根据产品使用费用最低、经济效益最高所确定的寿命称为经济寿命。通常，产品的经济寿命低于功能寿命。寿命称为经济寿命。通常，产品的经济寿命低于功能寿命。(3)(3)提高维修保养的经济性提高维修保养的经济性 在机械设备中，目前应用较多的是定期维修方式在机械设备中，目前应用较多的是定期维修方式。随随着故障诊断技术和可靠性技术的发展，维修技术也得到了着故障诊断技术和可靠性技术的发展，维修技术也得到了相应的发展。如实时维修方式相应的发展。如实时维修方式 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许

14、你认为浪费这一点点算不了什么2 22 24 4保证安全性保证安全性 机械系统的安全性包括机械系统执行预期功能机械系统的安全性包括机械系统执行预期功能的安全性和人的安全性和人机机环境系统的安全性。环境系统的安全性。1 1机械系统执行预期功能的安全性机械系统执行预期功能的安全性 机械系统执行预期功能的安全性是指机械系统机械系统执行预期功能的安全性是指机械系统运行时系统本身的安全性。应根据工作载荷特性及运行时系统本身的安全性。应根据工作载荷特性及机械本身的要求，按有关规定和标准进行设计和计机械本身的要求，按有关规定和标准进行设计和计算。为了避免由于意外原因造成故障和失效，常需算。为了避免由于意外原因

15、造成故障和失效，常需配置过载保护、安全互锁等装置。配置过载保护、安全互锁等装置。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 2 2人人机机环境系统的安全性环境系统的安全性 机工程学就是一门研究人一机一环境安全性的新兴机工程学就是一门研究人一机一环境安全性的新兴学科。它将人、机和环境作为一个系统加以研究。以人学科。它将人、机和环境作为一个系统加以研究。以人为主体，研究人、机、环境之间的相互作用和协调，使为主体，研究人、机、环境之间的相互作用和协调，使机械系统能更好地适宜于人体的各种体能和特点要求，机械系统能更好地适宜于人体的各种体能和

16、特点要求，便于安全操作和使用，消除对人身构成伤害的各种危险便于安全操作和使用，消除对人身构成伤害的各种危险因素，并使人类的生存环境能得到良好的保护和改善。因素，并使人类的生存环境能得到良好的保护和改善。能量的类型也是多种多样的。能量的类型也是多种多样的。人一机一环境系统安全性包括劳动安全和环境保护两人一机一环境系统安全性包括劳动安全和环境保护两个方面。个方面。(1)(1)劳动安全劳动安全 (2)(2)环境保护环境保护 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么23 机械系统设计方法机械系统设计方法 机械系统应用广泛，种类繁多，设计的

17、方法也不尽相同。机械系统应用广泛，种类繁多，设计的方法也不尽相同。231 机械系统设计的类型机械系统设计的类型 1开发设计开发设计 针对新任务，提出新方案，完成产品规划、概念设计、构形设针对新任务，提出新方案，完成产品规划、概念设计、构形设计的全过程。计的全过程。2变异设计变异设计 在已有产品的基础上，针对原有缺点或新的工作要求，从工作在已有产品的基础上，针对原有缺点或新的工作要求，从工作原理、功能结构、执行机构类型和尺寸等方面进行一定的变异，设原理、功能结构、执行机构类型和尺寸等方面进行一定的变异，设计出新产品以适应市场需要，增强市场竞争力。计出新产品以适应市场需要，增强市场竞争力。3反求设

18、计反求设计 针对已有的先进产品或设计，进行深入分析研究，探索掌握其针对已有的先进产品或设计，进行深入分析研究，探索掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上，开发出同类型、但能避开其专关键技术，在消化、吸收的基础上，开发出同类型、但能避开其专利的新产品。利的新产品。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 2 23 32 2 机械系统设计的特点机械系统设计的特点 机械系统设计时，特别强调系统的观点，就是必机械系统设计时，特别强调系统的观点，就是必须考虑广义机械系统的运行，而不是只关心各组成部须考虑广义机械系统的运行，而不是只关心各组成部

19、分的工作状态和性能。分的工作状态和性能。机械系统设计时，应在调查研究的基础上，搞清外机械系统设计时，应在调查研究的基础上，搞清外部环境对该机械的作用和影响。部环境对该机械的作用和影响。同时，也不能忽略内部系统对外部环境的作用和影同时，也不能忽略内部系统对外部环境的作用和影响，包括该系统运行后或该产品投入市场后，对周围响，包括该系统运行后或该产品投入市场后，对周围环境的影响、竞争对手及潜在竞争对手的反映、市场环境的影响、竞争对手及潜在竞争对手的反映、市场竞争格局的变化等。竞争格局的变化等。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2

20、23 33 3 机械系统设计的一般程序和内容机械系统设计的一般程序和内容 为了提高机械系统设计的质量和水平，必须有一个为了提高机械系统设计的质量和水平，必须有一个科学的设计程序。目前较为广泛实施和应用的机械系统科学的设计程序。目前较为广泛实施和应用的机械系统设计程序可归纳为表设计程序可归纳为表2-12-1所示的框图程序。所示的框图程序。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么1 1产品规划产品规划 产品规划要求进行需求分析、市场

21、预测、可行性分产品规划要求进行需求分析、市场预测、可行性分析、确定设计参数及制约条件，最后给出详细的设计任务析、确定设计参数及制约条件，最后给出详细的设计任务书，作为设计、评价和决策的依据。书，作为设计、评价和决策的依据。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 2 2概念设计概念设计 需求是以产品的功能来实现的，功能与产品设计的关系是因果需求是以产品的功能来实现的，功能与产品设计的关系是因果关系。体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理。因此，这关系。体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理。因此，这一阶段的最终目标就是在功

22、能分析的基础上，通过构想设计理念，一阶段的最终目标就是在功能分析的基础上，通过构想设计理念，创新构思、搜索探求、优化筛选取得较理想的工作原理方案。创新构思、搜索探求、优化筛选取得较理想的工作原理方案。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 3 3构形设计构形设计 构形设计是将方案构形设计是将方案(主要是机械运动方案等主要是机械运动方案等)具体转化为零部件的合理结具体转化为零部件的合理结构和形状。也就是要完成机械产品的总装图设计、部件和零件设计，完成全部生构和形状。也就是要完成机械产品的总装图设计、部件和零件设计，完成全部生产图样

23、并编制设计说明书等有关技术文件。产图样并编制设计说明书等有关技术文件。构形设计时要求零件、部件设计满足机械的功能要求；零件结构形状要便构形设计时要求零件、部件设计满足机械的功能要求；零件结构形状要便于制造加工；常用零件尽可能标准化、系列化、通用化；总体设计还应满足总功于制造加工；常用零件尽可能标准化、系列化、通用化；总体设计还应满足总功能、人机工程、造型美学、包装和运输等方面的要求。能、人机工程、造型美学、包装和运输等方面的要求。构形设计时一般先由总装图分析成部件、零件草图，经审核无误后，再由构形设计时一般先由总装图分析成部件、零件草图，经审核无误后，再由零件工作图、部件工作图绘制出总装配图。

24、零件工作图、部件工作图绘制出总装配图。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 2 23 34 4 机械系统设计的系统法机械系统设计的系统法 系统法就是把研究的对象作为系统或系统的要素和结系统法就是把研究的对象作为系统或系统的要素和结构，从整体上系统地、全面地进行确定的科学方法。它从构，从整体上系统地、全面地进行确定的科学方法。它从系统的观点出发，着眼于整体与局部、系统与环境、人与系统的观点出发，着眼于整体与局部、系统与环境、人与机之间的相互联系和相互作用，并且综合地、精确地考察机之间的相互联系和相互作用，并且综合地、精确地考察研

25、究对象，从而最佳地处理所研究的问题。研究对象，从而最佳地处理所研究的问题。1 1系统分解系统分解 (1)(1)按空间结构关系进行分解按空间结构关系进行分解 (2)(2)按系统总目标进行分解按系统总目标进行分解 (3)(3)按系统模型的关联性进行分解按系统模型的关联性进行分解 (4)(4)按系统控制和管理过程进行分解按系统控制和管理过程进行分解 机械系统的分解采用第机械系统的分解采用第2 2种方法居多。种方法居多。系统分解可以平面分解，也可以分级分解，或者兼有系统分解可以平面分解，也可以分级分解，或者兼有二者的组合分解，如图二者的组合分解，如图2-12-1所示。所示。在日常生活中，随处都可以看到

26、浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么系统分解时应注意下述各点：系统分解时应注意下述各点：1)1)分解数和层次应适宜分解数太少分解数和层次应适宜分解数太少 2)2)避免过于复杂的分界避免过于复杂的分界 3)3)保持能量流、物质流和信息流的合理流动途径保持能量流、物质流和信息流的合理流动途径 4)4)了解系统分解与功能分解的关联及不同了解系统分解与功能分解的关联及不同在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一

27、点点算不了什么 2 2系统分析系统分析 系统分析是一种科学的决策方法，其目的是帮助决系统分析是一种科学的决策方法，其目的是帮助决策者，对所要决策的问题逐步提高其清晰度。它是采用策者，对所要决策的问题逐步提高其清晰度。它是采用系统的观点和方法，用定性和定量的工具，对所研究的系统的观点和方法，用定性和定量的工具，对所研究的问题进行系统结构和系统状态的分析，提出各种可行的问题进行系统结构和系统状态的分析，提出各种可行的方案和替代方案，并进行分析和评价，为决策者选择最方案和替代方案，并进行分析和评价，为决策者选择最优系统方案提供主要依据。优系统方案提供主要依据。系统分析的一般程序如下：系统分析的一般程

28、序如下：1)1)系统目标设定系统目标设定 2)2)构造模型构造模型 3)3)系统最优化系统最优化 4)4)系统评价系统评价 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 24 4 机械系统设计原理机械系统设计原理 机械系统设计由于涉及面十分广泛，在设计过程中需机械系统设计由于涉及面十分广泛，在设计过程中需要考虑方方面面的问题，因此就产生面向制造、装配、拆要考虑方方面面的问题，因此就产生面向制造、装配、拆装、维修、环境、回收等的设计原理。装、维修、环境、回收等的设计原理。2 24 41 1 面向制造的设计原理面向制造的设计原理 面向制

29、造设计面向制造设计(design for manufacturing)(design for manufacturing)简称简称DFMDFM。面向制造的设计是在设计过程中充分考虑机械系统功面向制造的设计是在设计过程中充分考虑机械系统功能的同时，使机械系统的制造工艺尽量简化，制造成本尽能的同时，使机械系统的制造工艺尽量简化，制造成本尽量减少。量减少。1 1面向制造的机械系统方案设计面向制造的机械系统方案设计 机械系统方案设计往往会涉及它的工作原理、基本组机械系统方案设计往往会涉及它的工作原理、基本组成以及功能结构解的选择。方案设计阶段虽然还无法断定成以及功能结构解的选择。方案设计阶段虽然还无法

30、断定各个功能解的结构和构形的具体参数，但是应该考虑机械各个功能解的结构和构形的具体参数，但是应该考虑机械系统的工作原理、基本组成及功能结构解的制造的难易程系统的工作原理、基本组成及功能结构解的制造的难易程度及制造成本。度及制造成本。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 2 2面向制造的机械系统构形设计面向制造的机械系统构形设计 机械系统构形设计要求各零部件设计易于制造，具体来机械系统构形设计要求各零部件设计易于制造，具体来说应考虑：说应考虑：1)1)零件、部件的构形尽可能简单；零件、部件的构形尽可能简单；2)2)零件、部件的各

31、加工部分要易于加工制造；零件、部件的各加工部分要易于加工制造；3)3)零件、部件的选材要符合便于加工的原则。零件、部件的选材要符合便于加工的原则。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 24 42 2面向装配的设计原理面向装配的设计原理 面向装配的设计面向装配的设计(design for assembly)(design for assembly)简称简称DFADFA。面向装配的设计是在设计过程中，在充分考虑机械系面向装配的设计是在设计过程中，在充分考虑机械系统的功能的同时，使机械系统的装配工艺尽量简化，易于统的功能的同时，使

32、机械系统的装配工艺尽量简化，易于进行装配和调整。进行装配和调整。1 1面向装配的机械系统方案设计面向装配的机械系统方案设计 方案设计阶段应充分考虑机械系统工作原理、基本组方案设计阶段应充分考虑机械系统工作原理、基本组成和功能结构解的易装配性，实现基本组成的模块化。功成和功能结构解的易装配性，实现基本组成的模块化。功能结构解的简单化有利于装配工艺简化、装配易于调整。能结构解的简单化有利于装配工艺简化、装配易于调整。2 2面向装配的机械系统构形设计面向装配的机械系统构形设计 机械系统构形设计中应充分考虑零部件的装配性。这机械系统构形设计中应充分考虑零部件的装配性。这就需要在设计时考虑下面一些基本原

33、则：就需要在设计时考虑下面一些基本原则：1)1)减少装配的工作量减少装配的工作量 2)2)易于装配易于装配 3)3)减少装配零件的多样性减少装配零件的多样性 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 24 43 3 面向拆卸的设计原理面向拆卸的设计原理 面向拆卸的设计面向拆卸的设计(design for disassembly)(design for disassembly)简称简称DFDDFD。面向拆卸的设计在设计过程中充分考虑机械系统功能面向拆卸的设计在设计过程中充分考虑机械系统功能的同时，使机械系统易于拆卸，可以有利于系统

34、各部分的的同时，使机械系统易于拆卸，可以有利于系统各部分的维修和再利用。维修和再利用。1 1面向拆卸的机械系统方案设计面向拆卸的机械系统方案设计 方案设计阶段应考虑机械系统工作原理、基本组成和方案设计阶段应考虑机械系统工作原理、基本组成和功能结构解对于拆卸方便性的影响。做到这一点需要有较功能结构解对于拆卸方便性的影响。做到这一点需要有较丰富的实际经验和对功能结构解的全面了解。丰富的实际经验和对功能结构解的全面了解。2 2面向拆卸的机械系统构形设计面向拆卸的机械系统构形设计 机械系统构形设计中应考虑零部件易于拆卸、便于维机械系统构形设计中应考虑零部件易于拆卸、便于维修。在设计零件时应考虑的基本原

35、则是：修。在设计零件时应考虑的基本原则是：1)1)减少拆卸的工作量减少拆卸的工作量 2)2)易于拆卸易于拆卸 3)3)减少零件的多样性减少零件的多样性 4)4)尽量采用插接和螺纹连接尽量采用插接和螺纹连接 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 2 24 44 4 面向环境的设计原理面向环境的设计原理 面向环境的设计面向环境的设计(design for environment)(design for environment)简称简称DFEDFE。面向环境的设计就是考虑环境影响问题，使机械系统面向环境的设计就是考虑环境影响问题，使

36、机械系统对环境的总体影响尽量减少。对环境的总体影响尽量减少。1 1面向环境的机械系统方案设计面向环境的机械系统方案设计 面向环境的机械系统方案设计是在保证机械系统功能和质量以面向环境的机械系统方案设计是在保证机械系统功能和质量以及其他必要条件的前提下，使其资源利用率尽可能高，环境污染尽及其他必要条件的前提下，使其资源利用率尽可能高，环境污染尽可能小。不同的方案对环境的影响是不同的。可能小。不同的方案对环境的影响是不同的。2 2面向环境的机械系统构形设计面向环境的机械系统构形设计 面向环境的机械系统构形设计的主要目标是采用尽可面向环境的机械系统构形设计的主要目标是采用尽可能合理和优化的零部件构形

37、，以减少资源的消耗和浪费，能合理和优化的零部件构形，以减少资源的消耗和浪费，从而减少对环境的影响。其主要途径和措施如下：从而减少对环境的影响。其主要途径和措施如下：1)1)简化零部件的结构简化零部件的结构 2)2)优化零部件尺寸优化零部件尺寸 3)3)改善构件受力状况改善构件受力状况 4)4)可拆卸性设计可拆卸性设计 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 2 25 5 机械系统的功能原理设计机械系统的功能原理设计 机械系统的功能原理设计是机械系统目标设定后进行机械系统的功能原理设计是机械系统目标设定后进行产品设计的第一步，是产

38、品的工作原理和结构原理的开发产品设计的第一步，是产品的工作原理和结构原理的开发阶段。它是从质的方面保证整个设计水平的关键，因此，阶段。它是从质的方面保证整个设计水平的关键，因此，特别需要创新思维，才能设计出具有市场竞争力的新颖产特别需要创新思维，才能设计出具有市场竞争力的新颖产品来，这是任何现代电子计算机所不能替代的。品来，这是任何现代电子计算机所不能替代的。机械系统的功能原理设计的思路步骤是系统目标机械系统的功能原理设计的思路步骤是系统目标(设设计任务计任务)抽象化，确定系统的总功能抽象化，确定系统的总功能将总功能分解成将总功能分解成子功能，直到功能元子功能，直到功能元寻找子功能寻找子功能(

39、功能元功能元)的解的解将将原理解进行组合，形成多种原理设计方案原理解进行组合，形成多种原理设计方案对众多方案对众多方案进行评价与决策，选定最佳原理设计方案进行评价与决策，选定最佳原理设计方案。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 25 51 1 功能分析功能分析 功能的确定是功能原理设计的前提。功能分析可以帮功能的确定是功能原理设计的前提。功能分析可以帮助设计者逐步深化对功能原理的设计。助设计者逐步深化对功能原理的设计。1 1功能的概念功能的概念 功能是产品或技术系统的特定工作能力的抽象化描述。功能是产品或技术系统的特定工作

40、能力的抽象化描述。功能既然是产品设计的依据，那么如何对特定工作能力进功能既然是产品设计的依据，那么如何对特定工作能力进行抽象化描述，是产品功能原理设计的关键。各种不同类行抽象化描述，是产品功能原理设计的关键。各种不同类型的产品，它的功能定义的表达方式会有所不同。机械产型的产品，它的功能定义的表达方式会有所不同。机械产品功能的定义应该结合机械的特点。机械的特点是利用或品功能的定义应该结合机械的特点。机械的特点是利用或转换机械能。因此，机械产品的功能可定义为：转换机械能。因此，机械产品的功能可定义为：功能是对能量流、物质流、信息流进行传递和变换的程序、功能是对能量流、物质流、信息流进行传递和变换的

41、程序、功效与能力的抽象化描述。功效与能力的抽象化描述。功能具有以下的特性：功能具有以下的特性：1)1)功能是行为的抽象。功能是行为的抽象。2)2)功能是产品与环境相互作用过程中的体现。功能是产品与环境相互作用过程中的体现。3)3)功能具有可变性。功能具有可变性。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 2功能的分类功能的分类 按照功能所起的作用可分为核心功能和总功能。按照功能所起的作用可分为核心功能和总功能。核心功能是指机械产品或技术系统的关键功能，是机核心功能是指机械产品或技术系统的关键功能，是机械产品或技术系统的特定工作能力

42、的抽象化描述。械产品或技术系统的特定工作能力的抽象化描述。通常情通常情况下，核心功能的确定为产品设计的关键。况下，核心功能的确定为产品设计的关键。但是，机械产品仅仅能完成核心功能，还不能成为一但是，机械产品仅仅能完成核心功能，还不能成为一台完整的机械产品。还必须根据完成与核心功能相关的一台完整的机械产品。还必须根据完成与核心功能相关的一系列行为来确定出机械产品的总功能。因此，系列行为来确定出机械产品的总功能。因此，总功能是机总功能是机械产品为了完成核心功能所需一系列功能的总和。械产品为了完成核心功能所需一系列功能的总和。总功能总功能的构思是具有概括性、综合性和创造性的工作。的构思是具有概括性、

43、综合性和创造性的工作。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么3 3功能分解功能分解 为了更好地寻求机械产品功能原理方案，将机械产品为了更好地寻求机械产品功能原理方案，将机械产品的总功能分解为比较简单的分功能是一种行之有效的方法。的总功能分解为比较简单的分功能是一种行之有效的方法。总功能的分解一般如下所述：总功能的分解一般如下所述：(1)(1)按解决问题的因果关系或手段目的的关系来分解功能按解决问题的因果关系或手段目的的关系来分解功能 例如，核桃取仁机，按手段目的关系可以分解为核桃例如，核桃取仁机，按手段目的关系可以分解为核桃储存

44、和输送储存和输送核桃壳和核桃仁的分离核桃壳和核桃仁的分离核桃仁的清选核桃仁的清选和输送和输送核桃壳的收集核桃壳的收集4 4个分功能。个分功能。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么(2)(2)按机械产品工艺过程的顺序来分解功能按机械产品工艺过程的顺序来分解功能 例如，啤酒灌装机按照工艺动作过程的顺序可分例如，啤酒灌装机按照工艺动作过程的顺序可分解为解为7 7个分功能，即：个分功能，即：瓶、瓶盖、啤酒的储存与输送瓶、瓶盖、啤酒的储存与输送3 3个分功能是并联结构；个分功能是并联结构；啤酒灌入瓶中、加盖和封口、贴商标、瓶装啤酒的输送

45、啤酒灌入瓶中、加盖和封口、贴商标、瓶装啤酒的输送4 4个分功能是属串联结构。个分功能是属串联结构。为了使功能分解的结果在形式上更加简单、直观、为了使功能分解的结果在形式上更加简单、直观、往往采用功能树的表达形式。功能树可以清晰地表达各往往采用功能树的表达形式。功能树可以清晰地表达各分功能的层次和相互关系，有利于机械产品的功能原理分功能的层次和相互关系，有利于机械产品的功能原理方案设计。图方案设计。图2-22-2所示为啤酒灌装机的功能树。所示为啤酒灌装机的功能树。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 功能分解的过程实际上是对机械

46、产品不断深入认识的过程。同功能分解的过程实际上是对机械产品不断深入认识的过程。同时亦是机械产品创新设计的过程。对总功能进行分解可以得到若干时亦是机械产品创新设计的过程。对总功能进行分解可以得到若干分功能，通过对分功能的描述，抓住其本质，尽量避免功能求解时分功能，通过对分功能的描述，抓住其本质，尽量避免功能求解时的种种框框，使思路更为开阔。的种种框框，使思路更为开阔。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 25 52 2 分功能求解分功能求解 通过功能分析可以得到机械产品的一些分功能，将这通过功能分析可以得到机械产品的一些分功能

47、，将这些分功能求解，可以求得机械产品功能原理方案。些分功能求解，可以求得机械产品功能原理方案。分功能求解的目的是为了寻求分功能载体。分功能求解过分功能求解的目的是为了寻求分功能载体。分功能求解过程是先对实现分功能的动作行为进行描述，然后寻求实现程是先对实现分功能的动作行为进行描述，然后寻求实现动作的可行的执行机构。动作的可行的执行机构。实现分功能的执行机构可以称之为分实现分功能的执行机构可以称之为分功能载体功能载体。1 1分功能动作行为描述分功能动作行为描述 分功能是机械产品的子目标。在机械产品中任何分功能分功能是机械产品的子目标。在机械产品中任何分功能都可以用都可以用动作行为动作行为来实现。

48、因此动作行为的描述是求解分来实现。因此动作行为的描述是求解分功能的关键。分功能的动作行为描述可按下列步骤进行。功能的关键。分功能的动作行为描述可按下列步骤进行。1)1)详细分析分功能功用、相关条件，深入了解分功能详细分析分功能功用、相关条件，深入了解分功能的具体内涵。的具体内涵。2)2)利用发散思维寻找利用各种工作原理实现分功能的利用发散思维寻找利用各种工作原理实现分功能的具体动作行为。具体动作行为。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么例如，例如，“螺纹成形螺纹成形”的功能，它是在工件上形成螺纹。它的功能，它是在工件上形成螺纹

49、。它的动作行为可以描述为：的动作行为可以描述为：1)1)车削车削;2);2)铣削铣削;3);3)板丝板丝;4);4)搓丝。如图搓丝。如图2-32-3所示。所示。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么又如，又如，“分纸分纸”的功能，要求在一叠纸上分出的功能，要求在一叠纸上分出一一张纸。张纸。它的动作行为可以描述为：它的动作行为可以描述为：1)1)削纸：利用削纸杆的切向力将纸分出。削纸：利用削纸杆的切向力将纸分出。2)2)滚纸：利用滚轮的摩擦力将纸送出。滚纸：利用滚轮的摩擦力将纸送出。3)3)吸纸：利用负压吸力将纸吸起。吸纸：利用负

50、压吸力将纸吸起。4)4)抓纸：利用负压将纸掀起再用爪子抓取纸张。抓纸：利用负压将纸掀起再用爪子抓取纸张。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 2分功能动作行为载体分功能动作行为载体 在机械产品中完成分功能动作行为的载体是各在机械产品中完成分功能动作行为的载体是各种相应的执行机构。执行机构按其能完成的行为动种相应的执行机构。执行机构按其能完成的行为动作分为等速转动、变速转动、往复移动、往复摆动、作分为等速转动、变速转动、往复移动、往复摆动、间歇转动、间歇移动，给定轨迹运动等等。间歇转动、间歇移动，给定轨迹运动等等。例如，图例如