【正文】 市場競爭力。一個全新的機電一體化產(chǎn)品的正向設計和開發(fā)過程大體可以分為產(chǎn)品規(guī)劃、概念設計和詳細設計三個階段。產(chǎn)品規(guī)劃包括需求分析、市場預測和技術可行性分析，最后確定設計參數(shù)及設計制約條件，提出設計要求，并將其作為設計、評價和決策的依據(jù)。(1)需求分析。需求分析從需求識別開始，認識需求是一種創(chuàng)造性工作，設計人員應深人實際，細致觀察，敏銳捕捉市場的需求，并及時完成產(chǎn)品的開發(fā)和試制工作。(2)市場預測。市場預測是產(chǎn)品的前期調研工作，調研內容主要有以下三方面: 1)面向用戶的產(chǎn)品市場調研:主要有產(chǎn)品銷售對象的可能銷售量，用戶對產(chǎn)品的功能、性能、質量、使用維護、包裝及價格等方面的要求。此外，還應了解競爭產(chǎn)品的種類、優(yōu)缺點和市場占有率等情況。2)面向產(chǎn)品設計的技術調研:主要有行業(yè)和專業(yè)技術發(fā)展動態(tài)，相關理論的研究成果和新材料、新器件的發(fā)展動態(tài)，競爭企業(yè)、競爭產(chǎn)品的技術特點分析等。此外，還要了解本單位的生產(chǎn)基礎條件。3)面向產(chǎn)品生命周期的社會環(huán)境調研:主要有產(chǎn)品生產(chǎn)和目標市場所在地的經(jīng)濟技術政策(如產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策、投資動向、環(huán)境保護及安全法規(guī)等)，產(chǎn)品的種類、規(guī)模及分布，社會的風俗習慣，社會人員構成狀況及消費水平、消費心理和購買能力等。通過調研應確定開發(fā)產(chǎn)品的必要性、種類和生命周期，預測產(chǎn)品的技術水平、經(jīng)濟效益和社會效益等，確定用戶對產(chǎn)品的功能、性能、質量、外觀和價格等方面的要求，即形成產(chǎn)品的初步概念，然后進行技術可行性分析。(3)技術可行性分析。技術可行性分析包括以下幾個方面: 1)關鍵技術和技術線路:研究本產(chǎn)品需要的關鍵技術，指明產(chǎn)品實現(xiàn)的技術路線和技術標準。例如，一個新概念汽車，采用什么樣的發(fā)動機、什么樣的控制總線和什么樣的人機接口等。所使用的關鍵性技術應該是比較成熟的、成本和技術風險容易控制的。如果要采用比較前沿的新技術，則需要在市場和成本方面多做考慮。2)可選技術方案:同樣的產(chǎn)品可能有多種技術方案可選擇，設計人員必須根據(jù)一定的準則從中選擇一個最合適的方案或將這些方案進行綜合處理。3)主要性能指標及技術規(guī)格的可行性:產(chǎn)品的性能指標及技術規(guī)格對產(chǎn)品的成本和市場競爭力至關重要。性能指標和技術規(guī)格越高，產(chǎn)品的成本就越高，價格也就越高。但市場競爭力不完全由技術性能決定，還與其價格、品牌等許多因素有關。用戶往往追求性價比高的產(chǎn)品。因此制定產(chǎn)品的規(guī)格和性能指標需要綜合考慮各方面的因素，突出產(chǎn)品的特色，力爭做到高性能、低價格。在制定主要產(chǎn)品的規(guī)格和性能指標時還要充分參考競爭對手的產(chǎn)品及發(fā)展趨勢，制定最合理的參數(shù)。4)主要技術風險:綜合分析產(chǎn)品功能、技術規(guī)格及性能指標實現(xiàn)的可能性，分析產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)中可能存在的各種問題和風險，以及這些問題與風險的解決和規(guī)避方法。如果不充分考慮這些問題和風險，產(chǎn)品開發(fā)時間則可能拖延，從而錯過市場最佳時機，使產(chǎn)品的成本過高、質量和成品率低或者大規(guī)模地更換生產(chǎn)設備等。因此，必須提前對這些問題進行充分的評估，使產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)能順利進行。5)成本分析:根據(jù)所制定的產(chǎn)品技術規(guī)格和技術路線，綜合分析產(chǎn)品成本，包括技術成本、原材料成本、制造成本和人力成本等，為產(chǎn)品的立項提供決策支持。6)結論和建議:根據(jù)產(chǎn)品的成本分析和技術風險分析，對產(chǎn)品的技術規(guī)格、性能指標和市場定位等參數(shù)提出修改建議，確定產(chǎn)品是否立項。產(chǎn)品立項應給出生產(chǎn)設計要求表，表中所列要求分為特征指標、優(yōu)化指標和尋常指標，各項要求應盡可能量化，并按重要程度分出等級。在概念設計階段輸人生產(chǎn)設計要求表，輸出總體方案。該方案主要包括產(chǎn)品外觀和結構布置方案、產(chǎn)品部件或子系統(tǒng)劃分以及設計目標、各部件或子系統(tǒng)的接口設計等三個方面，并制訂詳細設計任務書、驗收規(guī)范及進度計劃。(3)，而帶輪最小許用齒數(shù)Z min可查表3一3獲得。當帶速和安裝尺比寸允許時，Z1盡可能選用較大值，初步選取Z1=12。(4)確定大帶輪齒數(shù)Z2和大帶輪節(jié)圓直徑d2(5)初選中心距久ao、帶的節(jié)線長度Lop、帶的齒數(shù)Zb。根據(jù)表94選取接近標準的節(jié)線長度Lp=381mm，相應齒數(shù)Zb= 40。(6)計算實際中心距a。設計同步帶傳動時，中心距a應該可以調整，以便獲得適當?shù)膹埦o力。(7)校驗帶與小帶輪的嚙合齒數(shù)Zm 嚙合齒數(shù):(8)計算基準額定功率P0(9)確定實際所需的同步帶寬度bs。式中bs0—選定型號的基準寬度，由表95可查得bs0 = 。Kz—小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)，由表96可查得K, = 。10)帶的工作能力驗算。根據(jù)下式計算同步帶額定功率P的精確值，若結果滿足 率)，則帶的工作能力合格。帶的設計功同步帶傳動示意簡圖如圖39所示。(11)結果整理。同步帶:選用L型同步帶，訂購型號為150 L100最后，經(jīng)過廠家訂購與協(xié)商，確定帶輪及帶，零件如圖3一圖3一11所示，同步帶傳動效果如圖3一12所示。(1)確定齒輪材料及精度等級。錐齒輪材料選擇45 鋼調質，齒面硬度為217~225 HBS。 m/s，查表3一8可確定錐齒輪精度等級為7級)(2)確定模數(shù)及齒數(shù)。(3)計算相關參數(shù)。根據(jù)以上尺寸畫出小錐齒輪零件(見圖3一13)和大錐齒輪零件圖(見圖3一14)。錐齒輪傳動嚙合部分三維造型如圖3一15所示。 在啤酒、汽水和罐頭等灌裝生產(chǎn)線上，常常需要對隨傳送帶傳送到包裝處的成品瓶進行自動計數(shù)，以便統(tǒng)計產(chǎn)量或為計算機管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。光電計數(shù)器是通過紅外線發(fā)射和接收進行計數(shù)的，有直射式和反射式兩種。直射式的發(fā)射、接收分體，發(fā)生器和接收器分別置于流水線兩邊，中間沒有阻擋時發(fā)射器的紅外線反射到接收器上，接收器收到發(fā)射來的紅外線，經(jīng)相反處理使之沒有信號輸出，有工件經(jīng)過時擋住光路，接收機失去紅外線信號便輸出一個脈沖信號到運算累加器進行計數(shù)。發(fā)射式是發(fā)射、接收同體，置流水線一邊，前面沒有工件往下流時，發(fā)射器發(fā)出的紅外線直接射出沒有反射，接收器沒有接收到反射來的紅外線信號則沒有輸出。有工件經(jīng)過時，其將擋住光電路使發(fā)射器發(fā)出的紅外線信號反射到接收器上，接收器接收到反射來的紅外線信號便輸出一個脈沖信號到運算累加器進行計數(shù)。本項目的設計日的是每推一個料，計數(shù)器顯示一個數(shù)，逐次遞增。整體方案是:通過傳感器(光電開關或磁性開關)檢測到推桿動作，將信號傳到單片機，單片機輸出，并令數(shù)碼管顯示推出工件個數(shù))其結構如圖3一16所示。本設計是兩種傳感器均可，接線圖如圖3一17所示。本設計中的計數(shù)器、光電開關、磁性開關均需外購，其外形如圖3一18所示。(1)使學生具備一般機電產(chǎn)品方案的設計能力。(2)熟練掌握同步帶設計方法。(3)學會查《機械設計手冊》。每組學生自行設計同步帶系統(tǒng)和計數(shù)系統(tǒng)。(1)電腦若干(二維設計軟件、三維設計軟件必有)。(2)《機械設計手冊》若干。(1)學生分組設計方案。(2)兩位指導教師及各組組長審核方案。(3)方案通過后，具體設計，學生將項目實施過程填入記錄表39中。項目的整體評價見表3一10。圖3一1機電一體化系統(tǒng)設計流程圖3一2常用電子類組裝工具圖3一4方案一草圖圖3一5風能供料裝置結構示意圖3一6風能供料裝置主要部件示意圖3一7同步帶表31同步帶載荷修正系數(shù)KA表3一3帶輪最小許用齒數(shù)Zmin表3一4同步帶節(jié)線長度L P表35同步帶在基準帶寬下的許用工作拉力和線密度表3一6小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)圖39同步帶傳動示意簡圖圖3一10小帶輪零件圖3一11大帶輪零件圖3一12同步帶傳動效果表310項目評價表