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1、1机械设计的类型（1）开发性设计）开发性设计（2）适应性设计）适应性设计（3）变型性设计）变型性设计在主功能的实现原理或者结构方案保持基本不变的情况下，增加或减少产品的某些功能，使产品适应适应特定的使用条件或者用户特殊要求特定的使用条件或者用户特殊要求所进行的设计。在全部功能功能或主要功能的实现原理原理和结构结构未知的情况下，运用成熟的科学技术成果所进行的新型的机械产品设计。在功能原理和结构都保持不变的情况下，变动部分零部件的技术性能和结构尺寸参数，扩大规格或补齐系列，以满足更大范围功能参数需要的设计。又称变参数设计变参数设计。第1页/共85页2 机械设计的基本原则机械设计的基本原则（1 1）
2、实用性原则：）实用性原则：功能明确原则功能明确原则（2 2）创造性原则：）创造性原则：继承与创新继承与创新（3 3）系统性原则）系统性原则:整体和相关整体和相关（4 4）优化原则）优化原则（5 5）可靠性与安全性原则）可靠性与安全性原则（6 6）经济性原则）经济性原则（7 7）评价审核原则）评价审核原则（8 8）及时性原则）及时性原则第2页/共85页32.2 机械设计的一般过程认认识识需需求求目目标标界界定定问问题题求求解解分分析析选选优优评评价价决决策策表表 达达实实 现现创意创意构思构思实现实现设计就是创造，是从创意、构思到实设计就是创造，是从创意、构思到实现的过程。现的过程。第3页/共8
3、5页42.2 机械设计的一般过程第4页/共85页52.2 机械设计的一般过程（1）设计规划阶段）设计规划阶段（2）方案设计阶段）方案设计阶段（3）技术设计阶段）技术设计阶段（4）施工设计阶段）施工设计阶段明确任务、需求和可行性分析，提交可行性报告；明确任务、需求和可行性分析，提交可行性报告；明确功能和设计要求，提出设计任务书。明确功能和设计要求，提出设计任务书。功能原理方案设计功能原理方案设计产品的总体、结构设计产品的总体、结构设计完成产品制造所需的全部图样和技术文件完成产品制造所需的全部图样和技术文件第5页/共85页6第6页/共85页72.3 机械系统的方案设计机械系统的方案设计2.3.1
4、基本概念基本概念2.3.2 方案设计程序方案设计程序2.3.3 方案构思的常用方法方案构思的常用方法第7页/共85页82.3.1 基本概念方案设计方案设计总体设计总体设计从全局的角度，以系统的观点，所进行的有关从全局的角度，以系统的观点，所进行的有关整体方面的设计。整体方面的设计。机械系统功能原理方案设计；机械系统功能原理方案设计；总体布局；总体布局；系统的主要参数确定；系统的主要参数确定；系统的精度等；系统的精度等；内容包括内容包括：机械系统总体设计方案及其论证评价决策是产品设计的关键，也是详细设计时的指导性文件。第8页/共85页92.3.2 方案设计程序方案设计的方案设计的三个基本活动三个
5、基本活动：创造、分析和决策创造、分析和决策明确设计思想明确设计思想方案设计程序方案设计程序分析综合要求分析综合要求决定性能参数决定性能参数调研同类机械调研同类机械拟定总体草图拟定总体草图方案对比定型方案对比定型编写总体设计论证书编写总体设计论证书第9页/共85页10方案构思的常用方法方案构思的常用方法（1）黑箱法：功能原理分析法）黑箱法：功能原理分析法（2）列举法）列举法（3）移植法）移植法（4）筛选法）筛选法利用对未知系统的外部观测，分析该系统与环境利用对未知系统的外部观测，分析该系统与环境之间的输入与输出，通过输入和输出的转换关系之间的输入与输出，通过输入和输出的转换关系确定系统的功能、特
6、性所需具备的工作原理和内确定系统的功能、特性所需具备的工作原理和内部结构。即：部结构。即：从功能出发设计产品从功能出发设计产品。第10页/共85页11金属切削黑箱示意图金属切削黑箱示意图输入输出机床工作时对周围环境的影响周围环境对机床工作性能的干扰机床的总功能：将毛坯加工成所需零件。机床的总功能：将毛坯加工成所需零件。第11页/共85页12方案构思的常用方法方案构思的常用方法（1）黑箱法：功能原理分析法）黑箱法：功能原理分析法（2）列举法）列举法（3）移植法）移植法（4）筛选法）筛选法列举现有功能相似的机械，分析其优缺点，列举列举现有功能相似的机械，分析其优缺点，列举其不足（或不足）之处，在继
7、承的基础上创新。其不足（或不足）之处，在继承的基础上创新。第12页/共85页13方案构思的常用方法方案构思的常用方法（1）黑箱法：功能原理分析法）黑箱法：功能原理分析法（2）列举法）列举法（3）移植法）移植法（4）筛选法）筛选法受其他事物的启迪，触发灵感，运用联想将其原受其他事物的启迪，触发灵感，运用联想将其原理合理地应用到自己的课题上。理合理地应用到自己的课题上。第13页/共85页14金属轧制金属轧制第14页/共85页15方案构思的常用方法方案构思的常用方法（1）黑箱法：功能原理分析法）黑箱法：功能原理分析法（2）列举法）列举法（3）移植法）移植法（4）筛选法）筛选法将有可能实现该功能要求的
8、工作原理、工艺动作将有可能实现该功能要求的工作原理、工艺动作及实现该运动的基本机构和组合机构尽可能按层及实现该运动的基本机构和组合机构尽可能按层次罗列出来，进行排列组合；次罗列出来，进行排列组合；按可行性、先进性、方便性、经济性等设计原则按可行性、先进性、方便性、经济性等设计原则逐个分析审查，筛选最优方案。逐个分析审查，筛选最优方案。第15页/共85页162.4 机械系统的功能分析机械系统的功能分析2.4.1 机械的分类与功能组成机械的分类与功能组成 2.4.2 机械的功能分析机械的功能分析 2.4.3 典型机械功能分析实例典型机械功能分析实例：家用缝纫机家用缝纫机 第16页/共85页172.
9、4.1 机械的分类与功能组成机械的分类与功能组成 一、机械的定义一、机械的定义二、机械的分类二、机械的分类三、从不同角度看机械的组成三、从不同角度看机械的组成四、从功能观点看机械的组成四、从功能观点看机械的组成 第17页/共85页18一、机械的定义一、机械的定义 由两个或两个以上相互联系配合的构件所组由两个或两个以上相互联系配合的构件所组成的联合体，通过其中某些构件的限定的相对成的联合体，通过其中某些构件的限定的相对运动，能将某种原动力和运动转变，运动，能将某种原动力和运动转变，在在人或其人或其它智能体的控制它智能体的控制下，下，以执行人们预期的工作，以执行人们预期的工作，实现为之设计的某种或
10、某几种功能实现为之设计的某种或某几种功能。第18页/共85页19二、机械的分类二、机械的分类从不同角度出发，分类方法多种多样。从不同角度出发，分类方法多种多样。按产业划分按产业划分按服务领域划分按服务领域划分按重量划分按重量划分按功能划分按功能划分农业机械、林业机械农业机械、林业机械矿山机械、冶金机械矿山机械、冶金机械化工机械、造纸机械化工机械、造纸机械食品机械、纺织机械食品机械、纺织机械工程机械、交通运输机械工程机械、交通运输机械物料搬运机械物料搬运机械橡胶机械、塑料机械等。橡胶机械、塑料机械等。轻工机械轻工机械重型机械等。重型机械等。（1）能量转换机械）能量转换机械（2）生产各种产品的机械
11、）生产各种产品的机械（3）从事各种服务的机械）从事各种服务的机械（4）家家庭庭和和个个人人生生活活中中应应用用的机械的机械（5）各种机械武器等）各种机械武器等。工艺类机械：工艺类机械：对物料进行工艺性加工的机械对物料进行工艺性加工的机械非工艺类机械：非工艺类机械：不对物料进行工艺性加工，不对物料进行工艺性加工，只是实现某种需求的功能只是实现某种需求的功能第19页/共85页20三、从不同角度看机械的组成三、从不同角度看机械的组成n从机构学的角度从机构学的角度n从结构学的角度从结构学的角度n从专业的角度从专业的角度n从功能的角度从功能的角度机械由各种基本机构组合而成机械由各种基本机构组合而成机械由
12、一系列基本构件组装而成机械由一系列基本构件组装而成常以主要部件来看机械的组成常以主要部件来看机械的组成以功能的观点来观察和认识机械以功能的观点来观察和认识机械第20页/共85页21四、从功能观点看机械的组成四、从功能观点看机械的组成机器的总功能由多个分功能组成，而每个分功能都有相应的功能载体。第21页/共85页22第22页/共85页23车床的功能原理图车床的功能原理图1-1-工件工件 2-2-车刀车刀第23页/共85页24利用刀具对旋转工件进行切削工件旋转刀具进给第24页/共85页252.4.2 机械的功能分析机械的功能分析一、机械的功能和系统功能分析一、机械的功能和系统功能分析二、功能分解和
13、功能单元二、功能分解和功能单元三、功能树和功能结构图三、功能树和功能结构图第25页/共85页262.4.2 机械的功能分析机械的功能分析一、机械的一、机械的功能功能和和系统功能分析系统功能分析1.1.功能功能：对于某一机械产品工作能力的抽象化描述对于某一机械产品工作能力的抽象化描述。它和人们常用的它和人们常用的“功用功用”、“用途用途”、“性能性能”、“能力能力”等概念既有联系又有区别。等概念既有联系又有区别。是一个机器是一个机器（或装置）所具有的应用特性。（或装置）所具有的应用特性。第26页/共85页电动机电动机功用功用性能性能用途用途能力能力作原动机作原动机 驱动电扇、机床驱动电扇、机床效
14、率、耐用性、振动效率、耐用性、振动功率、转速功率、转速功能功能-将电能将电能转变为旋转转变为旋转运动的动能运动的动能 技技 术术 系系 统统 信息流信息流S进行进行 能量流能量流E 的转换的转换 物料流物料流M输入（输入（IN）输出输出（OUT）信息信息S能量能量E物料物料MMES系统工程学用系统工程学用“黑箱黑箱”来描述功能，如下图。来描述功能，如下图。“功能功能”是一个技术是一个技术系统系统在以实现某种在以实现某种任务为目任务为目标标时，其时，其输入量和输出量之间相互转换输入量和输出量之间相互转换的关系。的关系。第27页/共85页例：硬币计数包卷机例：硬币计数包卷机2.2.系统功能分析系统
15、功能分析：对总功能进行分解。：对总功能进行分解。第28页/共85页29二、功能分解和功能单元二、功能分解和功能单元1.1.功能分解功能分解复杂的技术系统的总功能可分解成较为复杂的技术系统的总功能可分解成较为简单的、具有一简单的、具有一定的独立性、可直接求解的功能单元定的独立性、可直接求解的功能单元。第29页/共85页30二、功能分解和功能单元二、功能分解和功能单元功能的基本单位。功能的基本单位。包括：物理功能元、包括：物理功能元、逻辑功能元、数学逻辑功能元、数学功能元。功能元。材料拉伸试验机材料拉伸试验机的功能分解的功能分解2.2.功能单元功能单元第30页/共85页第31页/共85页硬币计数包
16、卷机的七个功能单元硬币计数包卷机的七个功能单元1 1 硬币堆放、输送功能单元硬币堆放、输送功能单元2 2 硬币排列、分选、挑残功能单元硬币排列、分选、挑残功能单元3 3 硬币分选计数功能单元硬币分选计数功能单元4 4 硬币堆码、整理功能单元硬币堆码、整理功能单元5 5 送纸、撕纸功能单元送纸、撕纸功能单元6 6 硬币包卷功能单元硬币包卷功能单元 7 7 卷边功能单元卷边功能单元例：硬币机的功能分解例：硬币机的功能分解第32页/共85页33三、功能树和功能结构图三、功能树和功能结构图用树状功能图来描用树状功能图来描述其功能分解情况。述其功能分解情况。材料拉伸试验机材料拉伸试验机的功能分解的功能分
17、解1.1.功能树功能树第33页/共85页342.2.功能结构图功能结构图上述功能分解方式不能充分表达各分功能上述功能分解方式不能充分表达各分功能之间的相互配合关系。之间的相互配合关系。用来表示各分功能之间关系的框图，叫用来表示各分功能之间关系的框图，叫“功能结构功能结构”图。它比功能分解图更好地反图。它比功能分解图更好地反映了各分功能之间的联系和配合。映了各分功能之间的联系和配合。由总功能分功能功能结构图，被称为“功能分析”，也可称为“系统分析”。三、功能树和功能结构图三、功能树和功能结构图第34页/共85页35硬币机功能结构分析硬币机功能结构分析第35页/共85页硬币机硬币机“功能结构功能结
18、构”图图 第36页/共85页37三、功能树和功能结构图三、功能树和功能结构图3.3.基本功能结构基本功能结构各分功能（或功能元）组合时有三种基本形式各分功能（或功能元）组合时有三种基本形式（a）串联：各分功能按顺序相继作用；串联：各分功能按顺序相继作用；（b）并联：各分功能并列作用；并联：各分功能并列作用；（c）回路：各分功能组成环状循环回路，体现反馈作用。回路：各分功能组成环状循环回路，体现反馈作用。第37页/共85页38三、功能树和功能结构图三、功能树和功能结构图3.3.基本功能结构基本功能结构两种功能结构的对比两种功能结构的对比例：例：第38页/共85页392.4.3 典型机械功能分析实
19、例：家用缝纫机手工线迹与家用缝纫机线迹对比手工线迹与家用缝纫机线迹对比a)手工线迹手工线迹 b)缝纫机线迹缝纫机线迹（1）用针尖引线代替针尾引线；）用针尖引线代替针尾引线；（2）采用双线互锁交织以代替线的反复穿刺；）采用双线互锁交织以代替线的反复穿刺；一、家用缝纫机的一、家用缝纫机的总功能总功能 将线按一定规律缝于缝料上将线按一定规律缝于缝料上第39页/共85页二、家用缝纫机的功能分析二、家用缝纫机的功能分析1.主要功能主要功能1）引面线造环功能引面线造环功能 由机针特殊结构实现。由机针特殊结构实现。缝纫机针的形状缝纫机针的形状1-针尖针尖 2-针刃针刃 3-针柄针柄 4-平面平面5-引入槽引
20、入槽 6-引出孔引出孔 7-针孔针孔线环形成过程线环形成过程a)穿刺缝料穿刺缝料 b)、c)引线引线 d)、e)成环成环1-线环线环 2、5-面线面线 3-摆梭尖摆梭尖 4-针槽针槽第40页/共85页摆梭摆梭二、家用缝纫机的功能分析二、家用缝纫机的功能分析1.主要功能主要功能2）钩面线扩环，使底面线交织的功能钩面线扩环，使底面线交织的功能 靠一个在线环中摆进摆出的摆梭组件来实现。靠一个在线环中摆进摆出的摆梭组件来实现。摆梭钩线扩环，完成底面线交织的工艺过程摆梭钩线扩环，完成底面线交织的工艺过程1-摆梭摆梭 2-底线底线 3-面线面线 4-梭心套梭心套 5-针针第41页/共85页二、家用缝纫机的
21、功能分析二、家用缝纫机的功能分析1.主要功能主要功能3）供给和收回面线的功能供给和收回面线的功能 靠挑线杆（工作头）带着面线上下摆动来实现。靠挑线杆（工作头）带着面线上下摆动来实现。挑线机构挑线机构a)滑杆式滑杆式 b)凸轮式凸轮式 c)连杆式连杆式第42页/共85页二、家用缝纫机的功能分析二、家用缝纫机的功能分析1.主要功能主要功能4）输送缝料的功能输送缝料的功能 靠送布牙挤压推送布料来实现。靠送布牙挤压推送布料来实现。送布牙送料时的工作情况送布牙送料时的工作情况1-压脚压脚 2-缝料缝料 3-送布牙送布牙 4-送布牙槽送布牙槽 5-针板针板送布牙运动轨迹送布牙运动轨迹第43页/共85页二、
22、家用缝纫机的功能分析二、家用缝纫机的功能分析2.辅助功能辅助功能1）调节面线和底线的阻尼功能调节面线和底线的阻尼功能 面线和底线的交织状况面线和底线的交织状况a)面线过紧面线过紧 b)底线过紧底线过紧 c)正确正确第44页/共85页二、家用缝纫机的功能分析二、家用缝纫机的功能分析2.辅助功能辅助功能1）调节面线和底线的阻尼功能调节面线和底线的阻尼功能 靠旋动夹面线螺母来实现调节面线松紧。靠旋动夹面线螺母来实现调节面线松紧。靠拧动压紧底线的螺纹来实现调节底线松紧。靠拧动压紧底线的螺纹来实现调节底线松紧。面线和底线的张力调节面线和底线的张力调节a)底线调紧，面线调松底线调紧，面线调松 b)面线调紧
23、，底线调松面线调紧，底线调松第45页/共85页二、家用缝纫机的功能分析二、家用缝纫机的功能分析2.辅助功能辅助功能2）调节压脚压紧力的功能调节压脚压紧力的功能 靠调节压脚压力的螺纹来实现。靠调节压脚压力的螺纹来实现。不同缝料调压螺纹旋入的情况不同缝料调压螺纹旋入的情况第46页/共85页二、家用缝纫机的功能分析二、家用缝纫机的功能分析2.辅助功能辅助功能3）调节送布针距的功能调节送布针距的功能 由送布牙送料距离钮决定。由送布牙送料距离钮决定。调节送布针踞调节送布针踞第47页/共85页二、家用缝纫机的功能分析二、家用缝纫机的功能分析2.辅助功能辅助功能4）绕底线功能绕底线功能 把梭心装到绕线轴上，
24、由高速转动的手轮使上摩擦轮带把梭心装到绕线轴上，由高速转动的手轮使上摩擦轮带动绕线轴旋转，而是梭心缠绕底线。动绕线轴旋转，而是梭心缠绕底线。绕底线绕底线1-线线 2-绕线轴绕线轴 3-梭心梭心 4-上摩擦轮上摩擦轮 5-手轮手轮 6-过线架过线架 7-轴线轴线第48页/共85页二、家用缝纫机的功能分析二、家用缝纫机的功能分析3.控制功能控制功能1）机械控制功能机械控制功能 由传动机构的巧妙配合进行控制。由传动机构的巧妙配合进行控制。传动机构的时序分配主要由凸轮和连杆机构的工作相位配合传动机构的时序分配主要由凸轮和连杆机构的工作相位配合来实现。来实现。2）人机控制功能人机控制功能 缝纫信息传入操
25、作者的感官，再用手作为执行器来控制缝料缝纫信息传入操作者的感官，再用手作为执行器来控制缝料运动，完成缝纫要求。运动，完成缝纫要求。人机控制功能通过人机接口实现。包括：缝针工作区、手轮、人机控制功能通过人机接口实现。包括：缝针工作区、手轮、机针前方布面、脚踏板等。机针前方布面、脚踏板等。3）电子控制功能电子控制功能 现代缝纫机可用微机进行程序控制。现代缝纫机可用微机进行程序控制。第49页/共85页502.5 机械系统的功能原理设计机械系统的功能原理设计功能原理设计的概念和特点功能原理设计的概念和特点功能原理设计的内容与步骤功能原理设计的内容与步骤设计任务的功能目标设计任务的功能目标寻找作用原理寻
26、找作用原理形态学矩阵形态学矩阵 功能原理设计实例功能原理设计实例第50页/共85页51功能原理设计的概念和特点功能原理设计的概念和特点1.功能原理设计的基本概念功能原理设计的基本概念针针对对产产品品的的主主要要功功能能提提出出一一些些原原理理性性的的构构思思。这这种种针针对对主主要要功功能能的的原原理理性性设设计计，可可以以简简称称为为“功功能能原原理理设设计计”。功功能能原原理理设设计计的的重重点点在在于于提提出出创创新新构构思思，使使思思维维尽尽量量“发发散散”，力力求求提提出出较较多多的的解解法法供供比比较较选选优优。对对构构件件的的具具体体结结构构、材材料料和和制制造造工工艺艺等等则则
27、不不一一定定要要有有成成熟熟的的考考虑虑，因因此此常常只只需需用用简简图图或或示示意意来来表表示示所所构构思思的的内内容容。如如船船用用抽水机功能原理设计抽水机功能原理设计。第51页/共85页52船用抽水机功能原理构想船用抽水机功能原理构想船用抽水机功能原理构想船用抽水机功能原理构想利用船体摆动带动活塞往复运动利用船体摆动带动活塞往复运动 利用船的起伏通过杠杆使活塞运动利用船的起伏通过杠杆使活塞运动利用涨潮的水位落差，使水排出利用涨潮的水位落差，使水排出第52页/共85页53功能原理设计的概念和特点功能原理设计的概念和特点2.功能原理设计的工作特点功能原理设计的工作特点（1 1）功功能能原原理
28、理设设计计往往往往是是用用一一种种新新的的物物理理效效应应来来代代替替旧旧的物理效应的物理效应，使机器的工作原理发生根本的变化的设计。，使机器的工作原理发生根本的变化的设计。（2 2）功能原理设计中往往要）功能原理设计中往往要引入某种新技术引入某种新技术(新材料、新新材料、新工艺、工艺、)，但首先要求设计人员有一种新想法，但首先要求设计人员有一种新想法(New New Idea)Idea)、新构思。新构思。（3 3）功能原理设计）功能原理设计使机器品质发生质的变化使机器品质发生质的变化。机械表不。机械表不论在技术上如何改进，其走时的精确性始终不可能和石英论在技术上如何改进，其走时的精确性始终不
29、可能和石英电子表相媲美。电子表相媲美。当然，在实践中，每一个功能原理设计不一定都能体现当然，在实践中，每一个功能原理设计不一定都能体现上述三个特点，而能体现这三个特点的，则应该是高品位上述三个特点，而能体现这三个特点的，则应该是高品位的功能原理设计。的功能原理设计。第53页/共85页54功能原理设计的内容与步骤功能原理设计的内容与步骤1.内容内容：构思能实现功能目标的新的解法原理：构思能实现功能目标的新的解法原理2.步骤与方法步骤与方法：各各阶阶段段的的工工作作内内容容解解决决该该内内容容的的方方法法第54页/共85页55设计任务的功能目标设计任务的功能目标设计的依据，鉴定验收的标准设计的量化
30、指标、约束条件设计的量化指标、约束条件第55页/共85页第56页/共85页57寻找作用原理寻找作用原理提出创新构思，使思维提出创新构思，使思维“发散发散”，力求提出较多的解，力求提出较多的解法供比较选择。法供比较选择。1.1.任何一种机械的更新换代都存在三个途径。任何一种机械的更新换代都存在三个途径。1.1.改革工作原理；改革工作原理；海尔同心洗洗衣机海尔同心洗洗衣机 2.2.改改进进工工艺艺、结结构构和和材材料料提提高高技技术术性性能能：如如液液晶晶材材料料、石石英英材材料料的的实实用用化化，促促使使钟钟表表的的工工作作原原理理发生了本质的变化。发生了本质的变化。冰箱冰箱(造型设计、纳米材料
31、造型设计、纳米材料)；3.3.加强辅助功能使其更适应使用者的心理；加强辅助功能使其更适应使用者的心理；第57页/共85页第58页/共85页59第59页/共85页第60页/共85页61寻找作用原理寻找作用原理 实现同样的功能可以有不同的物理效应；实现同样的功能可以有不同的物理效应；同样的物理效应有不同的实现方式同样的物理效应有不同的实现方式 ；已知一个机械产品作用原理，也可以构思出不同的产品。已知一个机械产品作用原理，也可以构思出不同的产品。功能原理设计的任务：功能原理设计的任务：针对某一确定的针对某一确定的“功能目标功能目标”，寻求一些，寻求一些“物理效应物理效应”并借助某些并借助某些“作用原
32、理作用原理”来求得一些实现该功能目标的来求得一些实现该功能目标的“解法原理解法原理”。2.2.以发散思维寻找作用原理以发散思维寻找作用原理第61页/共85页62例例1：粉粉碎碎机机。“粉粉碎碎”的的五五种种物物理理效效应应。前前四四种种属属于于使使用用静静力力，后后一一种种是应用动能。一般在两种以上效应的综合作用下粉碎。是应用动能。一般在两种以上效应的综合作用下粉碎。物物理理效效应应的的选选择择：根根据据物物料料的的特特性性、料料块块的的大大小小、所所要要求求的的细细化化程程度度来来选选择。择。坚硬物料：挤压、弯曲和劈裂；坚硬物料：挤压、弯曲和劈裂；脆性物料：冲击和劈裂；脆性物料：冲击和劈裂；
33、料块较大：劈裂和弯曲；料块较大：劈裂和弯曲；料块较小或排料粒度要求很小：冲击和研磨。料块较小或排料粒度要求很小：冲击和研磨。第62页/共85页p.19第63页/共85页64例例2：洗衣机。：洗衣机。目的：使污垢与纤维分离。目的：使污垢与纤维分离。各种洗涤的各种洗涤的物理效应物理效应包括：包括：控制水流控制水流波轮式洗衣机、滚筒洗衣机波轮式洗衣机、滚筒洗衣机电磁高频振荡电磁高频振荡电磁洗衣机电磁洗衣机气泡破裂洗涤气泡破裂洗涤气流洗衣机气流洗衣机高真空使水沸腾并产生气泡高真空使水沸腾并产生气泡冷沸腾洗衣机冷沸腾洗衣机水雾水雾喷雾洗衣机喷雾洗衣机超声波超声波超声波洗衣机超声波洗衣机第64页/共85页
34、65例例3：点钞机。：点钞机。1-推刮推刮 2-摩擦摩擦 3-离心力离心力 4-重力重力 5-粘力粘力 6-气吹气吹 7-气吸气吸 8-静电静电第65页/共85页66例例4 4：风扇。：风扇。目目的的：降降温温。可可通通过过不不同同结结构构、造造型型、运运动动形形式式来来实现。实现。不同不同结构结构：台扇、落地扇、吊扇、壁扇等；：台扇、落地扇、吊扇、壁扇等；不同不同造型造型：圆形、方形、动物造型等；：圆形、方形、动物造型等；不同不同尺寸尺寸：大型工业排风扇、蚊帐内的小吊扇等；：大型工业排风扇、蚊帐内的小吊扇等；不同不同方式方式：多速风扇、单速风扇等；：多速风扇、单速风扇等；不不同同运运动动形形
35、式式：普普通通风风扇扇，外外罩罩不不转转，叶叶片片转转；鸿鸿运风扇，叶片不转，外罩转等。运风扇，叶片不转，外罩转等。不不同同原原理理：从从调调节节温温度度的的角角度度，无无叶叶片片风风扇扇、压压缩缩式空调器，其功能比风扇还好。式空调器，其功能比风扇还好。第66页/共85页67例例5：风扇功能原理：压力差使空气产生流动。：风扇功能原理：压力差使空气产生流动。鼓风机：为炉灶送风助燃；鼓风机：为炉灶送风助燃；抽风机：厨房的抽油烟机抽风机：厨房的抽油烟机吸尘器：吸尘吸尘器：吸尘同一个功能可用不同的作用原理解决，同一同一个功能可用不同的作用原理解决，同一个作用原理也可解决不同的功能。个作用原理也可解决不
36、同的功能。第67页/共85页68形形态态综综合合法法：如如表表所所示示，将将系系统统的的功功能能元元列列为为纵纵坐坐标标，各各功功能能元元相相应应的的解解法法列列为为横横坐坐标标，构构成成形形态态学学矩矩阵阵，从从每每项项功功能能元元中中取取出出一一种种解解进进行行有有机机组组合合，即即得得到到一一个个系系统统解解。最多可以组合出最多可以组合出N种方案：种方案：系统解的形态学矩阵系统解的形态学矩阵形态学矩阵形态学矩阵第68页/共85页69形态学矩阵形态学矩阵在多解的前提下，获得理想原理设计方案的关键在多解的前提下，获得理想原理设计方案的关键（1）所所得得方方案案具具有有全全解解系系的的性性质质
37、。即即把把方方案案的的全全部部解解和和各各解解的的全全部部可可能能形形态态列列举举出出来来，经经组组合合后后将将所所有有可可能能的的解解包罗无疑。包罗无疑。（2）具具有有形形式式化化性性质质。要要求求对对问问题题进进行行系系统统分分析析并并借借此此确定出影响方案解的重要的功能元及其可能形态。确定出影响方案解的重要的功能元及其可能形态。第69页/共85页70功能原理设计实例：行走式挖掘机的原理方案求解。功能原理设计实例：行走式挖掘机的原理方案求解。解：（解：（1 1）总功能：提取物料。）总功能：提取物料。（2 2）功能分解：）功能分解：（3）找出各分功能的可能形态，）找出各分功能的可能形态，列挖
38、掘机的形态学矩阵。列挖掘机的形态学矩阵。可能组合的方案数为：可能组合的方案数为：如：如：履带式挖掘机履带式挖掘机 液压轮胎式挖掘机液压轮胎式挖掘机第70页/共85页71（4）对对众众多多方方案案，由由定定性性到到定定量量进进行行优优选选，删删去去不不符符合合设设计计要要求求的的解解以以及及各各分分功功能能不不相相容容的的解解，选选出出几几个个可可行行方方案案，进进行行原原理理性性试试验验和和评评价价、决决策策，从从中中选选出出符符合功能目标的最佳原理方案。合功能目标的最佳原理方案。不不相相容容例例：运运行行时时挖挖掘掘机机，A1与与B5、C4、D4等等分分功能解不相容，不能共同组合成可实现的原
39、理方案。功能解不相容，不能共同组合成可实现的原理方案。第71页/共85页722.6 机械系统的总体布局设计n机器的有关零部件在整机中的相对空间位置的合理配置叫做总体布局。n原则：简单、合理、经济。原则：简单、合理、经济。n总体布局必须要有全局观点，不仅要考虑机械本身的内部因素，还要考虑人机关系、环境条件等各种外部因素，按照简单、合理、经济的原则妥善地确定机械中各零部件之间的相对位置和运动关系。第72页/共85页73n总体布局设计一般是先布置执行系统，然后再布置传动系统、操纵系统及支承形式等，通常都是从粗到细，从简到繁，需要反复多次才能确定。第73页/共85页74总体布局的基本要求1.保证工艺过
40、程的连续性和流畅保证工艺过程的连续性和流畅2.降低质心高度、减小偏置降低质心高度、减小偏置3.保证精度、刚度及抗震性等要求保证精度、刚度及抗震性等要求4.充分考虑产品系列化的发展要求充分考虑产品系列化的发展要求5.结构紧凑、层次分明结构紧凑、层次分明6.操作、维修、调整简便操作、维修、调整简便7.造型合理、实用美观造型合理、实用美观8.提高人机系统的整体效能提高人机系统的整体效能第74页/共85页75执行系统的布置要求n（1）为使执行系统简单紧凑，工艺动作协调，准确无）为使执行系统简单紧凑，工艺动作协调，准确无误，应尽量减少构件和运动副的数目，缩小构件的几误，应尽量减少构件和运动副的数目，缩小
41、构件的几何尺寸，以减小其磨损和变形对执行机构运动精度的何尺寸，以减小其磨损和变形对执行机构运动精度的影响。影响。n（2）使原动件尽量接近执行机构。在布置相互联系型）使原动件尽量接近执行机构。在布置相互联系型的多个执行机构时，应尽量将各原动件集中在一根或的多个执行机构时，应尽量将各原动件集中在一根或少数几根轴上，对外露的执行机构，最好将其原动件少数几根轴上，对外露的执行机构，最好将其原动件隐蔽布置，以提高操作安全性。隐蔽布置，以提高操作安全性。n（3）由于执行构件往往与作业对象直接接触，所以布）由于执行构件往往与作业对象直接接触，所以布置执行构件和中间联接件时应考虑作业对象装卡和传置执行构件和中
42、间联接件时应考虑作业对象装卡和传送方便、安全。送方便、安全。第75页/共85页76传动系统的布置要求n（1）简化传动链。）简化传动链。n（2）合理安排传动机构顺序。）合理安排传动机构顺序。n（3）注意传动系统的润滑和密封的可靠）注意传动系统的润滑和密封的可靠性。性。第76页/共85页77n设齿轮副和蜗杆副的传动误差分别为 和 ，齿轮传动比为3，蜗杆传动比为30。图左所示方案的总误差n图右所示方案的总误差第77页/共85页78总体布置设计实例n1.汽车的总体布置汽车的总体布置 汽车总体布置型式是指发动机、驱动轴和车身（或驾驶室）的相互位置关系和布置特点。第78页/共85页79n根据发动机与车身相
43、对位置的不同，可分为三种布置型式：发动机前置式、中置式和后置式。第79页/共85页80n根据发动机与驾驶室相对位置的不同，可分为四种布置型式：长头式、短头式、平头式和偏置式。长头式：将驾驶室布置在发动机之后；短头式：将发动机的一小部分伸人到驾驶室内；平头式：将驾驶室布置在发动机之上；偏置式：将驾驶室偏置于发动机的一旁，它是平头式或长头式的一种变型。第80页/共85页81汽车总体布置 货车 客车第81页/共85页82第82页/共85页83复习思考题复习思考题n机械设计分为几类？设计中要把握的基本原则有哪些机械设计分为几类？设计中要把握的基本原则有哪些？n说明机械系统方案设计的一般程序及常用的方法
44、。说明机械系统方案设计的一般程序及常用的方法。n什么是机械系统的功能？请解释功能分析方法。什么是机械系统的功能？请解释功能分析方法。n阐述功能原理设计的基本思想和步骤。阐述功能原理设计的基本思想和步骤。n试进行小型家用代步车的功能原理设计。试进行小型家用代步车的功能原理设计。第83页/共85页84参考书目参考书目1.黄雨华等编现代机械设计理论与方法，东北大黄雨华等编现代机械设计理论与方法，东北大学出版社，学出版社，2001 2.黄靖远等主编机械设计学，机械工业出版社，黄靖远等主编机械设计学，机械工业出版社，19993.刘跃南主编机械系统设计，机械工业出版社，刘跃南主编机械系统设计，机械工业出版社，20004.机械设计大典机械设计大典第84页/共85页85感谢您的观看。感谢您的观看。第85页/共85页