【正文】 于分析。 相似理論及相似設(shè)計方法 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)計方法 2. 量綱分析法 3) 列出量綱方程式 ?故彈性體振動的頻率方程為 , 相似理論及相似設(shè)計方法 2. 量綱分析法 4) 若有兩個相似系統(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)行模化研究的方法現(xiàn)在仍然是探索自然規(guī)律時采用的一種試驗(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 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、計算機(jī)等 ) ?；蛘哒f , 模型是對所要研究的對象在某些特定方面的抽象。 通過模型對原型進(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)計方法 三 模型試驗(yàn) 1. ?；O(shè)計和模型試驗(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)計方法 三 模型試驗(yàn) 2. ?；O(shè)計舉例 相似理論及相似設(shè)計方法 四 相似性設(shè)計 ? 為了滿足使用者的不同要求 , 工廠常設(shè)計和生產(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 級差 ( 公比 ) 的產(chǎn)品。 ? 產(chǎn)品系列設(shè)計時 , 首先選定某一中檔的產(chǎn)品為基型 , 對它進(jìn)行最佳方案的設(shè)計 , 定出其材料、參數(shù)和尺寸。然后再按系列設(shè)計原理 , 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)計方法 四 相似性設(shè)計 ? 1. 幾何相似的產(chǎn)品系列設(shè)計 ?系列產(chǎn)品在空間所有三個方向都應(yīng)按長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)計方法 四 相似性設(shè)計 ? 1. 幾何相似的產(chǎn)品系列設(shè)計 相似理論及相似設(shè)計方法 四 相似性設(shè)計 ? 2. 幾何半相似的產(chǎn)品系列設(shè)計 ?幾何半相似的在三個坐標(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)計時必須要進(jìn)行具體分析。 ?對于有些更復(fù)雜的問題 , 在相似設(shè)計時 , 相似準(zhǔn)則間的函數(shù)關(guān)系不能用簡單的分析法得出 , 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)計方法 四 相似性設(shè)計 ?設(shè)已有的工作臺寬 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)計方法 四 相似性設(shè)計 ? (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 相似理論及相似設(shè)計方法 四 相似性設(shè)計 ?相似指標(biāo) 相似理論及相似設(shè)計方法 四 相似性設(shè)計 ? (2) 床身斷面尺寸及其相似常數(shù)的確定 ?對于雙柱坐標(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)計方法 四 相似性設(shè)計 ? (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 , 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單臺設(shè)備進(jìn)行的。零、部件備份少。裝配時利用對尺寸鏈中的補(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重要方面。在零件的技術(shù)條件中 , 一般都含有對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)計舉例 ? 反求的對象包括國內(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)計理論和方法指導(dǎo)下 , 采用先進(jìn)的設(shè)計手段和工具設(shè)計出來的 , 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)計時 , 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)際知識與經(jīng)驗(yàn)。 ? 我們在進(jìn)行反求工作時 , 不應(yīng)僅局限于 仿制 , 必須要有創(chuàng)新。 反求分析和設(shè)計舉例 ?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。 反求分析和設(shè)計舉例 ? 1) 對該機(jī)構(gòu)的性能和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行計算機(jī)輔助分析 ?動臂舉升過程鏟斗的傾角計算 ?轉(zhuǎn)動角計算 反求分析和設(shè)計舉例 ? 2) 根據(jù)測繪所得的尺寸參數(shù)進(jìn)行相似設(shè)計 ?幾何相似 , 即 : ① 四連桿機(jī)構(gòu)的對應(yīng)邊相似 , 初始角相同 。 ② 六連桿機(jī)構(gòu)的相應(yīng)邊相似 ,對應(yīng)夾角相等 , 初始角相同 。 ③ 鏟斗 、 動臂和力臂油缸三角形幾何相似 , 鏟斗和動臂初始傾角相等 。 ?運(yùn)動規(guī)律相似 , 即要求在動臂舉升過程中 , 斗傾角變化規(guī)律相同 , 斗尖切削軌跡相同 。 ?力傳動相似 , 即動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)計舉例 ? 3) 針對重構(gòu)的工作裝置的新型連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化 設(shè)計以獲得具有創(chuàng)新性質(zhì)的最佳方案 。 ?優(yōu)化設(shè)計的主要目的是 , 考慮到新設(shè)計的機(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 。 同時也是為了通過優(yōu)化設(shè)計確定一個最佳的方案 。 反求分析和設(shè)計舉例 ? 設(shè)計變量為了進(jìn)行新設(shè)計的連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 ? 目標(biāo)函數(shù) 可取鏟斗 、 收斗角變動量 、 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或多個作為目標(biāo)函數(shù) 。 ? 約束條件 取各設(shè)計變量的上下限 、 最小傳動角 , 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 對于多目標(biāo)的優(yōu)化 , 設(shè)計者采用功效系數(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： 1 分析該飛行器設(shè)計中那些參數(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. BY FAITH I BY FAITH