【正文】 于分析。 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 2. 量綱分析法 3) 列出量綱方程式 ?若采用 SI 單位制 , 則可以寫出 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 2. 量綱分析法 3) 列出量綱方程式 ?故彈性體振動(dòng)的頻率方程為 , 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 2. 量綱分析法 4) 若有兩個(gè)相似系統(tǒng) , 則相似常數(shù)方程 5) 相似準(zhǔn)則 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 三 模型試驗(yàn) ?許多工程問題 , 由于其復(fù)雜性 , 致使難于列出微分方程式 。 即使列出了微分方程式也無法求解。因而 ,單純靠數(shù)學(xué)方法還不能完全解決問題 , 而直接對(duì)實(shí)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究又有很大的局 限性。因此 , 在模型上進(jìn)行?；芯康姆椒ìF(xiàn)在仍然是探索自然規(guī)律時(shí)采用的一種試驗(yàn)研究方 法 , 仍然是工業(yè)上產(chǎn)品開發(fā)中的重要環(huán)節(jié)。 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 三 模型試驗(yàn) ?所謂?；? , 是指不直接研究自然現(xiàn)象或過程本身 , 而是用和這些自然現(xiàn)象或過程相似的模 型來進(jìn)行研究的一種方法。它是用方程分析或量綱分析方法導(dǎo)出相似準(zhǔn)則 , 并在根據(jù)相似原理 建立起來的模型上 , 通過試驗(yàn)求出相似準(zhǔn)則之間的函數(shù)關(guān)系 , 再把此函數(shù)關(guān)系推廣到設(shè)備實(shí)物 上去 , 從而得到設(shè)備實(shí)物工作規(guī)律的一種實(shí)驗(yàn)研究方法。 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 三 模型試驗(yàn) ?從廣義角度看 , ?；菍?shí)物 ( 原型 ) 的形態(tài)、工作規(guī)律或信息傳遞規(guī)律在特定的 ( 一般是簡(jiǎn) 化的模型 ) 條件下的一種相似再現(xiàn)。模型是指和實(shí)物的形態(tài)、工作規(guī)律或信息傳遞規(guī)律相似的 物體或設(shè)備 ( 如試驗(yàn)臺(tái)、計(jì)算機(jī)等 ) ?；蛘哒f , 模型是對(duì)所要研究的對(duì)象在某些特定方面的抽象。 通過模型對(duì)原型進(jìn)行研究 , 使其具有更深刻、更集中的特點(diǎn)。 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 三 模型試驗(yàn) 1. ?；O(shè)計(jì)和模型試驗(yàn) ? (1) 確定模型尺寸和材料 ? (2) 模型試驗(yàn) ? (3) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合方法 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 三 模型試驗(yàn) 2. 模化設(shè)計(jì)舉例 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 四 相似性設(shè)計(jì) ? 為了滿足使用者的不同要求 , 工廠常設(shè)計(jì)和生產(chǎn)系列產(chǎn)品。所謂系列產(chǎn)品 , 是指具有相同功能、相同結(jié)構(gòu)方案、相同或相似的加工工藝 , 且各產(chǎn)品相應(yīng)的尺寸參數(shù)及性能指標(biāo)具有一定 級(jí)差 ( 公比 ) 的產(chǎn)品。 ? 產(chǎn)品系列設(shè)計(jì)時(shí) , 首先選定某一中檔的產(chǎn)品為基型 , 對(duì)它進(jìn)行最佳方案的設(shè)計(jì) , 定出其材料、參數(shù)和尺寸。然后再按系列設(shè)計(jì)原理 , 即通過相似原理求出系列中其他產(chǎn)品的參數(shù)和尺寸。 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 四 相似性設(shè)計(jì) ? 1. 幾何相似的產(chǎn)品系列設(shè)計(jì) ?系列產(chǎn)品在空間所有三個(gè)方向都應(yīng)按長(zhǎng)度的相同公比來確定尺寸。假設(shè)系列中各產(chǎn)品的應(yīng)力、速度、扭轉(zhuǎn)角等均相同 , 并設(shè)它們具有相同的材料、相同的使用條件。 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 四 相似性設(shè)計(jì) ? 1. 幾何相似的產(chǎn)品系列設(shè)計(jì) 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 四 相似性設(shè)計(jì) ? 2. 幾何半相似的產(chǎn)品系列設(shè)計(jì) ?幾何半相似的在三個(gè)坐標(biāo)方向的尺寸公比可能是不相同的。應(yīng)該按照工藝、使用要求等具體情況來確定各參數(shù)的比例關(guān)系。因而 , 在系列設(shè)計(jì)時(shí)必須要進(jìn)行具體分析。 ?對(duì)于有些更復(fù)雜的問題 , 在相似設(shè)計(jì)時(shí) , 相似準(zhǔn)則間的函數(shù)關(guān)系不能用簡(jiǎn)單的分析法得出 , 往往還需要通過一些試驗(yàn)才能得出。 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 四 相似性設(shè)計(jì) ?設(shè)已有的工作臺(tái)寬 B =380 mm的雙柱式坐標(biāo)鍾床的橫梁 立柱 床身系統(tǒng)的 剛度能滿足要求 , 現(xiàn)確定工作臺(tái)寬棚 400 ,700 ,840,1000 mm 的橫梁 立柱 床身系統(tǒng)的斷面尺寸及其尺寸相似常數(shù)。 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 四 相似性設(shè)計(jì) ? (1) 橫梁 立柱框架斷面尺寸及其相似常數(shù)的確定 ?按彈性結(jié)構(gòu)梁理論設(shè)計(jì) 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 四 相似性設(shè)計(jì) ?相似指標(biāo) 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 四 相似性設(shè)計(jì) ? (2) 床身斷面尺寸及其相似常數(shù)的確定 ?對(duì)于雙柱坐標(biāo)鏜床床身 , 其高度 h 受操作方便性的限制 , 不能隨機(jī)床主參數(shù) B 的增加而增加 , 只有床身的寬度 b 和主參數(shù) B 成正比增加。 ?相似指標(biāo)可改寫為 相似理論及相似設(shè)計(jì)方法 四 相似性設(shè)計(jì) ? (2) 床身斷面尺寸及其相似常數(shù)的確定 ? 即允許的載荷與坐標(biāo)鍾床工作臺(tái)寬度尺寸 B 的 1 次方或 B 的 次方成反比。也就是說 , 采用 上述方法計(jì)算出的大規(guī)格的坐標(biāo)鍾床允許的載荷反而小了 , 與實(shí)際要求是矛盾的。如果載荷按 尺寸相似常數(shù)的同一數(shù)值來設(shè)計(jì) , 則又將導(dǎo)致大規(guī)格機(jī)床的變形誤差相似常數(shù)增大。由此看 出 , 床身的剛度問題是大規(guī)格坐標(biāo)鍾床設(shè)計(jì)的突出矛盾 , 必須采用增大床身壁厚或加筋板等措施 , 或者采用增加床身輔助支承 。 可見 , 分析相似指標(biāo)可以確定或調(diào) 整各參數(shù)間的相互關(guān)系 , 從而提出設(shè)計(jì)參數(shù)的合理指標(biāo)。 零件尺寸確定和制造工藝 一 零件尺寸的確定 ? 1. 基本尺寸的確定 ? 2. 基本尺寸公差值的確定 ? 3. 形狀和位置公差的選擇 零件尺寸確定和制造工藝 二 零件的制造工藝 ?對(duì)于零件制造工藝所涉及的內(nèi)容 , 這里是從確定零件加工路線的工藝流程的主要組成項(xiàng)目來確定的。因此 , 零件制造工藝包含的內(nèi)容較廣 , 主要包括 : 零件材料、尺寸、公差、粗糙度、熱 處理、加工方法以及相應(yīng)的工藝參數(shù)等等。 零件尺寸確定和制造工藝 三 部件的裝配工藝 ?從部件裝配角度來說 , 對(duì)其組成零件不僅要求具有可加工性 ( 即結(jié)構(gòu)工藝性 ), 還要求有可 裝配性 ( 即裝配工藝性 ) 和可維修性 ( 可以拆卸 ) 。部件的裝配精度是機(jī)器質(zhì)量指標(biāo)中的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 ?反求工程一般都是針對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行的。零、部件備份少。裝配時(shí)利用對(duì)尺寸鏈中的補(bǔ)償環(huán)或調(diào)整環(huán)進(jìn)行修配、調(diào)整比較合適。 零件材料分析和選擇 一 零件的材料選擇 ?材料是產(chǎn)品的基礎(chǔ) , 材料及其工藝 選擇得是否合 理 , 是產(chǎn)品性能和質(zhì)量能否得到保證的一個(gè)重要方面。在零件的技術(shù)條件中 , 一般都含有對(duì)材料性能方面的要求 , 且要作為質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目之一。 ?機(jī)械零件的材料可以是鑄鐵、鋼 , 也可以選用非金屬材料 , 如高分子材料和陶瓷材料等。 所選材料的工藝性能 應(yīng)和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要求相適應(yīng) , 以保證零件的毛坯和成品的質(zhì)量。 零件材料分析和選擇 二 零件材料的成分分析和表面處理 ? 1. 材料的成分分析 ? 首先 , 可以通過火花和聲音憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)易的初步定性鑒別。然后再進(jìn)一步進(jìn)行材料的成分的定量分析。根據(jù)需要 , 定量 ( 有時(shí)也可能還有定性分析的需要 ) 分析可以采用光譜分析法、化學(xué)分析法 , 甚至微探針分析技術(shù)來確定材料組成成分及其含量。 ? 2. 零件的表面處理 ? 為了提高零件的表面性能 ( 如硬度、抗磨性、抗腐蝕性等 ) 、延長(zhǎng)零件使用壽命 ( 如抗磨、抗疲勞、抗腐蝕等性能 ) 以及發(fā)掘零件材料的潛能 ( 通過改變材料內(nèi)部的金屬組織結(jié)構(gòu)等方法 ), 一般都需要對(duì)零件的表面或者已進(jìn)行切削加工的表面進(jìn)行調(diào)質(zhì)和表面處理。零件的表面處理方法有 : 噴丸、滾壓、退火、回火、洋火、表面形變硬化、滲碳、滲氧、共滲、堆焊、電鍍、表面涂層等 等。 反求分析和設(shè)計(jì)舉例 ? 反求的對(duì)象包括國(guó)內(nèi)、外的先進(jìn)產(chǎn)品及其相關(guān)的技術(shù)資料。 ? 這些產(chǎn)品一般都是在現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法指導(dǎo)下 , 采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和工具設(shè)計(jì)出來的 , 其中往往蘊(yùn)涵著 某些重要的關(guān)鍵技術(shù)。 ? 在進(jìn)行反求分析和設(shè)計(jì)時(shí) , 要求參與這項(xiàng)工作的工程技術(shù)人員既 要熟悉和掌握有關(guān)的設(shè)計(jì)理論和方法 , 也要具有良好的專業(yè)基礎(chǔ)理論和實(shí)際知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。 ? 我們?cè)谶M(jìn)行反求工作時(shí) , 不應(yīng)僅局限于 仿制 , 必須要有創(chuàng)新。 反求分析和設(shè)計(jì)舉例 ?分析瑞典 VOLVO裝載機(jī)新型連桿機(jī)構(gòu) , 并進(jìn)行相似和優(yōu)化設(shè)計(jì)。 反求分析和設(shè)計(jì)舉例 ? 1) 對(duì)該機(jī)構(gòu)的性能和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助分析 ?動(dòng)臂舉升過程鏟斗的傾角計(jì)算 ?轉(zhuǎn)動(dòng)角計(jì)算 反求分析和設(shè)計(jì)舉例 ? 2) 根據(jù)測(cè)繪所得的尺寸參數(shù)進(jìn)行相似設(shè)計(jì) ?幾何相似 , 即 : ① 四連桿機(jī)構(gòu)的對(duì)應(yīng)邊相似 , 初始角相同 。 ② 六連桿機(jī)構(gòu)的相應(yīng)邊相似 ,對(duì)應(yīng)夾角相等 , 初始角相同 。 ③ 鏟斗 、 動(dòng)臂和力臂油缸三角形幾何相似 , 鏟斗和動(dòng)臂初始傾角相等 。 ?運(yùn)動(dòng)規(guī)律相似 , 即要求在動(dòng)臂舉升過程中 , 斗傾角變化規(guī)律相同 , 斗尖切削軌跡相同 。 ?力傳動(dòng)相似 , 即動(dòng)臂舉升力和鏟斗鏟裝力的變化規(guī)律相同 。 反求分析和設(shè)計(jì)舉例 ? 3) 針對(duì)重構(gòu)的工作裝置的新型連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化 設(shè)計(jì)以獲得具有創(chuàng)新性質(zhì)的最佳方案 。 ?優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要目的是 , 考慮到新設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)可能有誤差 , 這樣就可能造成新機(jī)構(gòu)與原機(jī)構(gòu)之間在性能方面出現(xiàn)差異 。 同時(shí)也是為了通過優(yōu)化設(shè)計(jì)確定一個(gè)最佳的方案 。 反求分析和設(shè)計(jì)舉例 ? 設(shè)計(jì)變量為了進(jìn)行新設(shè)計(jì)的連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) ? 目標(biāo)函數(shù) 可取鏟斗 、 收斗角變動(dòng)量 、 鏟斗的平移性 、 地面位置鏟裝力或鏟裝力和舉升力的變化幅度等其中的一個(gè)或多個(gè)作為目標(biāo)函數(shù) 。 ? 約束條件 取各設(shè)計(jì)變量的上下限 、 最小傳動(dòng)角 , 機(jī)構(gòu)間是否產(chǎn)生干涉 、 油缸尺寸是否滿足舉升力要求等作為約束條件 。 ? 優(yōu)化方法 對(duì)于多目標(biāo)的優(yōu)化 , 設(shè)計(jì)者采用功效系數(shù)法 ( 即幾何平均法 ) 將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的問題 , 然后采用乘子法進(jìn)行優(yōu)化 。 (課堂討論 ) 微型飛行器的反求設(shè)計(jì)： 1 分析該飛行器設(shè)計(jì)中那些參數(shù)或部件選擇是關(guān)鍵？ 2 該飛行器大約的外形尺寸？ 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. 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