機械系統(tǒng)的總體設計培訓課件-文庫吧
2025-02-08 12:40 本頁面
【正文】 合起來，進行空間配置、形成一個統(tǒng) 一的整體，并保證系統(tǒng)工作中的強度和剛度。 動力功能 主功能 (洗滌衣物 ) (污 )衣物 凈水 洗滌劑 (凈 )衣物 臟水 動力功能 控制功能 驅動能 損耗能 洗滌方式輸入 洗滌過程 顯示 結構 例 1：制造一個零件 采用切削加工；采用擠壓成型；采用激光燒結快速成型 切削機床 壓力加工機床 激光快速成型設備 例 2：洗衣機的設計 采用搓洗 采用振洗 波輪式的洗衣機 振動式的洗衣機 在分析或設計一個現(xiàn)代機械系統(tǒng)時，首先應該從主功能著手。 例 3：螺紋加工機的總體原理方案分析 一般情況下，機械系統(tǒng)都比較復雜， 此時滿足總功能的系統(tǒng)方案如何確定？ 可按系統(tǒng)工程分解性原理進行功能分解，建立功能結構圖 即 功能樹 ，化繁為簡。 功能樹起于總功能，末端為功能元。 前級功能是后級功能的目的功能，后級功能是前級功能的手段功能。 同一層次的功能元組合起來，應能滿足上一層功能的要求，最后合成 的整體功能應能滿足系統(tǒng)的要求。 總功能 一級分功能 1 一級分功能 2 …… 二級分功能 1 二級分功能 2 …… …… 功能元 2 …… …… 功能元 1 功能元：組成總功能或分功能的具有確切功能的基本單元。 分功能求解的基本思路可以簡明地表達為： 功能 → 工作原理 → 功能載體 分功能的求解就是尋求完成分功能的技術實體 —— 功能載體。 求解的過程是從基礎科學研究揭示的一般科學原理開始，經過應用研究探明具體的技術原理，然后尋求實現(xiàn)該技術原理的技術手段和主要結構。 為了簡單起見，把科學原理、技術原理一起稱作 工作原理 。 負壓效應（壓力與容積的關系；流速與壓力的關系） 慣性力效應 毛細管效應 波紋管水泵； 柱塞泵； 文丘里喉管 離心泵 熱管（用于人造衛(wèi)星和凍土層輸油管保溫等） 輸送液體 (1)查閱有關書籍或利用網上資源，自己交上一份有關某機械產品的設計任務書，手寫或打印都可以！ (2)對該機械產品進行功能分析。 不允許有重復！ 下周二（ 9月 7日）上課前交上來！ 三、機械系統(tǒng)的方案設計 總功能 若干子功能或功能元 形成若干個總體方案 方案設計的過程實際上就是對子功能方案進行方案綜合的過程 形態(tài)學矩陣法： 一種系統(tǒng)搜索和程式化求解的分功能組合 求解方法。 因素： 指構成機械產品總功能的各個分功能。 形態(tài)： 相應的實現(xiàn)各分功能的執(zhí)行機構和技術手段。 例如： 分功能：間歇運動 表現(xiàn)形態(tài)：棘輪機構、槽輪機構、間歇凸輪機構 形態(tài)學矩陣： 在形態(tài)學中，將各子系統(tǒng)的目標（功能）及基本可能實現(xiàn)的辦法（可以是物理效應、作用原理或功能載體）列入一個矩陣形式的表中，這個表就稱為～，也稱模幅箱圖 。 （ 1）求解原則 ①相容性鑒別 功能結構中的能量流、物料流及信息流能否不受干擾地連續(xù)流過？ 功能元的原理方案在幾何學和運動學上是否有矛盾？ 計算機完成 ② 從技術、經濟效益較好的角度，初選幾個較有希望的方案。 a) 要考慮設計要求及附加要求。 b)不僅針對某項具體功能元，還要兼顧到全局及其他相關的功能元，最好能將幾個功能元用同一類原理實現(xiàn)，使原理方案簡化。 c) 對于關鍵性的功能元，應多考慮采用創(chuàng)造性方法解決。 例 1：單缸洗衣機的總體方案設計 功能分解 功能求解 列形態(tài)學矩陣并進行方案綜合 理論上可組合出 4 4 3＝ 48 種方案 方案 1： A1+B1+C1 一種最原始的洗衣機 方案 2： A1+B1+C2 最簡單的普及型單缸洗衣機 方案 3： A2+B3+C1 結構簡單的熱脹增壓式洗衣機 方案 4： A1+B2+C2 利用電磁振蕩原理分離臟物的洗衣機 方案 5： A1+B4+C2 超聲波洗衣機的設想 例 2：挖掘機的總體方案設計 其主要功能有， 取物 (包括 傳動 、 取物 )和 運物 (包括 傳動 、 移位 )，可建立其形態(tài)學矩陣如表所示，可能的組合方案數(shù)為 N＝ 6 5 4 4 3＝ 1440 A3＋ B4＋ C3＋ D2＋ E1— → 履帶式挖掘機 A5＋ B5＋ C2＋ D4＋ E2— → 液壓輪胎式挖掘機 對于復雜機械，若采用一個形態(tài)學矩陣表示整個系統(tǒng)功能的 解法，則該矩陣將過于龐大，此時可先建立各分功能的形態(tài) 學矩陣，分別考慮局部的設計方案，然后再綜合為整體方案。 （ 2）功能集成 如何將求解所得的功能載體進行集成？ 最主要的工作：接口設計 功能集成 需要考慮各功能載體在機械結構上的 關聯(lián) 與 控制信息上的關系兩個方面，是一個充分考慮如何確定合理的整體布局形式，采用恰當?shù)膫鲃雍椭С薪Y構，檢測控制硬件、信息處理方法等的過程。 例如： 傳統(tǒng)的雙桶洗衣機的 脫水及洗滌分別由兩套機構實現(xiàn)（在設計較完善時，脫水運動與洗滌運動之間不發(fā)生動力學的相互影響）； 全自動微電腦控制單桶洗衣機 只采用一個電動機實現(xiàn)脫水與洗滌 （兩者不是同時進行的，則產生了關聯(lián)）。 例如： 數(shù)控車床在做差補運動時，為復現(xiàn)運動軌跡，要求各運動軸聯(lián)動（關聯(lián)表現(xiàn)在運動學上）； 機器人手臂各關節(jié)之間不僅有運動學的關聯(lián)，也有動力學的關聯(lián)。 四、機械系統(tǒng)方案的評價 評價： 指在設計過程中，對解決設計問題的各方案進行比較 和評定，由此確定各方案的價值，判斷其優(yōu)劣，以使 篩選出最佳設計方案。 對于每一個設計問題，一般都會有許多不同
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