1、 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué) 主講：楊化動(dòng) 華北電力大學(xué)機(jī)械工程系本課程的主要內(nèi)容o 功能原理設(shè)計(jì)o 實(shí)用化設(shè)計(jì)o 商品化設(shè)計(jì)本課程的教學(xué)安排講課: 28學(xué)時(shí)觀看錄像: 2學(xué)時(shí)考試: 2學(xué)時(shí)教材名稱(chēng)o 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)，第三版，黃靖遠(yuǎn)主編，機(jī)械工業(yè)出版社o 參考書(shū)：o 各種有關(guān)設(shè)計(jì)方法學(xué)的教材考核方式o 平時(shí)成績(jī)*20%+考試成績(jī)*80%o 平時(shí)成績(jī):到課情況+大作業(yè)第一章緒論o 1-1機(jī)械設(shè)計(jì)的地位與作用 o 1-2機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù) o 1-3機(jī)械設(shè)計(jì)中的功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用 化設(shè)計(jì)和商品化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)o 1-4近代設(shè)計(jì)科學(xué)的重大發(fā)展 1-1機(jī)械設(shè)計(jì)的地位與作用o 一、機(jī)械設(shè)計(jì)的概念o 二、 機(jī)械設(shè)計(jì)與其他學(xué)科和科技的

2、關(guān)系o 三、 作用o 機(jī)械設(shè)計(jì)o根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤(rùn)滑方式等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算并將之轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過(guò)程。o 努力目標(biāo)o在各種限定的條件下設(shè)計(jì)出較好的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)。o 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)o將機(jī)械設(shè)計(jì)的共性技術(shù)與理性化的設(shè)計(jì)方法有機(jī)的結(jié)合在一起而形成的一門(mén)獨(dú)立的、綜合性的學(xué)科。研究機(jī)械設(shè)計(jì)的規(guī)律、過(guò)程、原理、方法、設(shè)計(jì)原則以及其他機(jī)械設(shè)計(jì)的共性技術(shù)。一、機(jī)械設(shè)計(jì)的概念o 二、 機(jī)械設(shè)計(jì)與其他學(xué)科和科技的關(guān)系o 1. 新興技術(shù)的應(yīng)用，使產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的變化。正向著機(jī)械-電子-信息一體化的技術(shù)方向發(fā)展。

3、o 2. 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促使設(shè)計(jì)方法和技術(shù)的現(xiàn)代化。CAD、CAM、CE（并行工程）。o 三、 作用o 1 是聯(lián)接需求到滿足需求這一鏈條上的最基本的環(huán)節(jié)o 2 機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和成本，在很大程度上是由設(shè)計(jì)階段的工作決定的o 3. 設(shè)計(jì)水平與工業(yè)發(fā)展水平是相互影響的。 返回1-2機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)o 一、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程（模式）o 二、設(shè)計(jì)階段的具體任務(wù) o 三、三種不同類(lèi)型的設(shè)計(jì)任務(wù) 提出需求調(diào)查研究掌握信息提出明確詳細(xì)設(shè)計(jì)要求原理性方案構(gòu)思評(píng)價(jià)和初選選擇模型確定參數(shù)詳細(xì)設(shè)計(jì)制造加工樣機(jī)測(cè)試設(shè)計(jì)鑒定批量生產(chǎn)銷(xiāo)售使用一、機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程二、設(shè)計(jì)階段的具體任務(wù)o 可分為四個(gè)階段：可行性研究、初步設(shè)計(jì)

4、、詳細(xì)設(shè)計(jì)和改進(jìn)設(shè)計(jì)o 1可行性研究：從分析需求出發(fā)，經(jīng)過(guò)信息交流、尋找問(wèn)題的解法、進(jìn)行原理性方案構(gòu)思，最終得到一組可行的原理性方案；o 2初步設(shè)計(jì)：選出最優(yōu)的方案，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的分析，將設(shè)計(jì)參數(shù)定量并加以?xún)?yōu)化；o 3詳細(xì)設(shè)計(jì)：總體設(shè)計(jì)（零部件的形狀、數(shù)量和相互配置關(guān)系，繪制總裝圖以及技術(shù)文件）；o 4.改進(jìn)設(shè)計(jì)：對(duì)反饋環(huán)節(jié)所反映的問(wèn)題進(jìn)行技術(shù)處理。 三種不同類(lèi)型的設(shè)計(jì)任務(wù)o 1 開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)：零-原型的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)o 2 適應(yīng)性設(shè)計(jì)：產(chǎn)品局部的變更或設(shè)計(jì)o 內(nèi)燃機(jī)-增加增壓器-輸出功率增大o 3. 變型設(shè)計(jì)：變更產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)配置和尺寸o 由于需要傳遞的轉(zhuǎn)矩或速比改變而重新設(shè)計(jì)減速

5、器的傳動(dòng)系統(tǒng)和尺寸，屬于變型設(shè)計(jì) 1-3機(jī)械設(shè)計(jì)中的功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用化設(shè) 計(jì)和商品化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)o 一、 功能原理設(shè)計(jì)o 1產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的三階段：功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用化設(shè)計(jì)和商品化設(shè)計(jì)o 2 實(shí)質(zhì)：原理方案的構(gòu)思和擬定的過(guò)程o 3. 設(shè)計(jì)方法：以簡(jiǎn)圖或示意圖來(lái)進(jìn)行方案構(gòu)思（例：船用抽水機(jī)） o 二、 實(shí)用化設(shè)計(jì)o 1工作：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、選擇材料、確定尺寸o 2特點(diǎn)：從初步設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)再到設(shè)計(jì)完善的由粗到細(xì)的過(guò)程o 3. 要求：明確、簡(jiǎn)單、安全可靠、掌握和遵循其內(nèi)在規(guī)律和一般原理。 o 三、 商品化設(shè)計(jì)（技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)）o 1 技術(shù)方面的評(píng)價(jià)：軟件質(zhì)量（設(shè)計(jì)原理、技術(shù)參數(shù)的選取、實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)的技術(shù)先進(jìn)

6、性等）；硬件質(zhì)量（材質(zhì)、工藝精度、性能、壽命、可靠性）o 2 經(jīng)濟(jì)方面的評(píng)價(jià)：成本與效益的比較o 3 社會(huì)方面的評(píng)價(jià)：產(chǎn)品可能產(chǎn)生的社會(huì)效益o 4 V=F/C C=生產(chǎn)成本+使用成本 1-4近代設(shè)計(jì)科學(xué)的重大發(fā)展 o一、“設(shè)計(jì)學(xué)”從古代到現(xiàn)代的三個(gè)發(fā)展階段o 1 從古代人類(lèi)發(fā)明工具開(kāi)始算起：有了原始的功能思想（力學(xué)尚未成熟）o 2 1854年德國(guó)勞萊克斯作為起點(diǎn)：建立了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本體系，把設(shè)計(jì)學(xué)分為“機(jī)構(gòu)學(xué)”和“機(jī)械零件”兩門(mén)課程。這一階段的“設(shè)計(jì)學(xué)”其實(shí)只是“機(jī)械學(xué)”，忽略了設(shè)計(jì)學(xué)的核心功能，而一心一意去研究運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和強(qiáng)度、斷裂、摩擦等問(wèn)題。o 3 1947年麥爾斯提出的功能的概念算

7、起：三個(gè)方面：“功能”思想的提出和被接受、“人機(jī)工程”學(xué)科的興起以及“工業(yè)設(shè)計(jì)”學(xué)科的成熟 o二、近代“設(shè)計(jì)學(xué)”的重大發(fā)展：二戰(zhàn)以后，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)取得進(jìn)一步的發(fā)展，CAD、CAM、CEo 1“功能”思想的提出和發(fā)展o名言：顧客購(gòu)買(mǎi)的不是產(chǎn)品本身，而是產(chǎn)品所具有的功能o功能思想的提出，人們開(kāi)始打破傳統(tǒng)習(xí)慣，尋找不同的原理、結(jié)構(gòu)和外形來(lái)實(shí)現(xiàn)同一種功能。o 2“人機(jī)學(xué)”(ergonomics)思想的形成和發(fā)展：“宜人”的宗旨已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)不能疏忽的觀念。o 3“工業(yè)設(shè)計(jì)”(industrial design)學(xué)科體系的發(fā)展和成熟 第二章 機(jī)器的組成及典型機(jī)器分析 2-1機(jī)器的定義 2-2機(jī)器的組成

8、 2-3機(jī)器的分類(lèi) 2-4典型機(jī)器功能分析家用縫紉機(jī) o 一、機(jī)器（現(xiàn)代機(jī)器）：o 機(jī)器是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的相互聯(lián)系配合的構(gòu)件所組成的聯(lián)合體，通過(guò)其中某些構(gòu)件的限定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能將某種原動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變，以執(zhí)行人們預(yù)期的工作，在人或其他智能體的操作和控制下，實(shí)現(xiàn)為之設(shè)計(jì)的某種或某幾種功能。o注意：1）兩個(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件o 2）聯(lián)系：聯(lián)接方式o 3）功能和控制o 二、包含了兩個(gè)新的概念：o 功能（設(shè)計(jì)學(xué)的核心）和控制（可以由某種智能體來(lái)實(shí)現(xiàn)）o 三、構(gòu)件（廣義）：o 構(gòu)件之間的聯(lián)系（機(jī)械聯(lián)接，電、磁、氣、液等各種聯(lián)系方式）o構(gòu)件：機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的單元體 2-2機(jī)器的組成 o 一、傳統(tǒng)機(jī)器原動(dòng)機(jī)

9、傳動(dòng)機(jī)工作機(jī)科技發(fā)展機(jī)器原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)工作機(jī)控制器機(jī)械裝置電子裝置二、不同角度下的組成o 1機(jī)構(gòu)學(xué)：由各種基本機(jī)構(gòu)組合而成，能動(dòng)度應(yīng)等于原動(dòng)機(jī)數(shù)o 2結(jié)構(gòu)學(xué)：由各種基本構(gòu)件組裝而成o 3專(zhuān)業(yè)的角度：常以主要部件來(lái)看機(jī)器的組成o 4. 對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，更強(qiáng)調(diào)從功能的觀點(diǎn)來(lái)看機(jī)器的組成 三、從功能的觀點(diǎn)看機(jī)器的組成o 1.功能：設(shè)計(jì)學(xué)的基本概念。通過(guò)觀察和認(rèn)識(shí)機(jī)器，人們的思維才能從舊的結(jié)構(gòu)和形式中解放出來(lái)。o 2.機(jī)器的組成：機(jī)器由多個(gè)主要分功能系統(tǒng)構(gòu)成；他們的協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的總功能；每個(gè)主要分功能系統(tǒng)可由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)、工作機(jī)和控制器組成；其中的工作機(jī)則多由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工作頭構(gòu)成。如圖所示o

10、（例：車(chē)床的總功能：利用移動(dòng)刀具對(duì)旋轉(zhuǎn)工件進(jìn)行切削。兩個(gè)分功能：工件旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給）o 3.機(jī)器的功能（主要功能和輔助功能） 機(jī)器（總功能）分功能系統(tǒng)1分功能系統(tǒng)i分功能系統(tǒng)n工作機(jī)傳動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)控制機(jī)工作頭執(zhí)行機(jī)構(gòu).機(jī)器的組成（功能角度）圖解o 2-3機(jī)器的分類(lèi)機(jī)器工藝類(lèi)機(jī)器非工藝類(lèi)機(jī)器加工機(jī)床食品機(jī)械紡織機(jī)械印刷機(jī)械動(dòng)力機(jī)械其中運(yùn)輸機(jī)械精密機(jī)械醫(yī)療機(jī)械通用機(jī)械2-4典型機(jī)器的功能分析(家用縫紉機(jī))o 企圖模仿人工縫紉的方式-針尾引線o 1.采用了針尖引線代替針尾引線o 2.采用了雙線互鎖交織以代替線的反復(fù)穿刺一、家用縫紉機(jī)的總功能1.將線按一定規(guī)律縫于縫料上2.特點(diǎn)：1）機(jī)縫線跡整齊美觀，縫

11、合牢固，縫紉迅速。2）由于縫紉質(zhì)量的要求，實(shí)現(xiàn)總功能的各機(jī)構(gòu)間的運(yùn)動(dòng)配合要求精度很高，因此，家用縫紉機(jī)屬于精密的工藝類(lèi)機(jī)器。二、家用縫紉機(jī)的功能分析1.主要功能1）引面線造環(huán)功能2）鉤面線擴(kuò)環(huán)，使底面線交織的功能3）供給和收回面線的功能4）輸送縫料的功能2.輔助功能（1）調(diào)節(jié)面線和底線的阻尼功能（2）調(diào)節(jié)壓腳壓緊力的功能（3）調(diào)節(jié)送布針距的功能（4）繞底線功能3.控制功能（1）機(jī)械控制功能：每一功能動(dòng)作必須按規(guī)定的時(shí)間和速度進(jìn)行，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的巧妙配合進(jìn)行控制的。凸輪和連桿機(jī)構(gòu)。（2）人機(jī)控制功能人機(jī)接口共4個(gè)：縫針工作區(qū)、手輪、機(jī)針前方布面、腳踏板（3）電子控制功能：實(shí)現(xiàn)繡花和鎖扣眼第三章機(jī)械

12、產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì) o 3-1功能原理設(shè)計(jì)的工作特點(diǎn)和工作內(nèi)容 o 3-2功能、功能單元和功能結(jié)構(gòu) o 3-3功能原理的發(fā)展歷史及其基本類(lèi)型 o 3-4兩種動(dòng)作功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路 o 3-5工藝功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路 o 3-6關(guān)鍵技術(shù)功能、綜合技術(shù)功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路 第三章緒論o1.功能原理設(shè)計(jì)：針對(duì)主要o功能的原理性設(shè)計(jì)o2.例：點(diǎn)鈔機(jī)o3.重點(diǎn)：提出創(chuàng)新構(gòu)思3-1功能原理設(shè)計(jì)的工作特點(diǎn)和工作內(nèi)容o 一、工作特點(diǎn)o 1功能原理設(shè)計(jì)往往使用一種新的物理效應(yīng)來(lái)代替舊的物理效應(yīng)，使機(jī)器的工作原理發(fā)生根本的變化的設(shè)計(jì)。o 2功能原理設(shè)計(jì)中往往要引入某種新技術(shù)（新材料、工藝），首先要求設(shè)計(jì)人

13、員有一種新的想法和構(gòu)思。o 3功能原理設(shè)計(jì)使機(jī)器品質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化。o 滿足以上三點(diǎn)的功能原理設(shè)計(jì)是一個(gè)高品位的功能原理設(shè)計(jì) 二、任務(wù)和主要內(nèi)容o 1任務(wù)：針對(duì)某一確定的功能目標(biāo)，尋求一些物理效應(yīng)，并借助某些作用原理，來(lái)求得一些實(shí)現(xiàn)該功能目標(biāo)的解法原理。o 解釋?zhuān)?）功能目標(biāo)：最后要達(dá)到的功能o 2）物理效應(yīng)：摩擦、離心力、氣吹、液化、壓 電變形等o 3） 作用原理：摩擦輪、氣嘴、壓電晶體等o 4） 解法原理：物理效應(yīng)+作用原理 o 2主要工作內(nèi)容：構(gòu)思能實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)的新的解法原理o 3功能原理方案設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)任務(wù)求總功能總功能分解尋求子功能解原理解組合評(píng)價(jià)與決策最佳原理方案黑箱法功能逐級(jí)分解

14、創(chuàng)造性方法、目錄法、調(diào)查分析法形態(tài)學(xué)矩陣法各種評(píng)價(jià)方法分析綜合評(píng)價(jià)與決策o 如：設(shè)計(jì)一臺(tái)洗衣機(jī)，其總功能為潔衣，即分離臟物。如果模仿人手洗衣的動(dòng)作，它將包括手臂、手指等由多桿機(jī)構(gòu)組成的機(jī)械手來(lái)完成，那將非常復(fù)雜，而且剛性構(gòu)件堅(jiān)硬性對(duì)衣料的磨損也難以控制。然而，若采用水流與衣料相對(duì)運(yùn)動(dòng)的的洗法，則可用簡(jiǎn)單的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是目前最常見(jiàn)的洗衣機(jī)的方式。如果思路再擴(kuò)展一些，還可考慮利用超聲波產(chǎn)生很強(qiáng)的水壓使衣物纖維振動(dòng)，同時(shí)借助氣泡上升的力使衣物運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦，達(dá)到洗滌去臟的目的。3-2功能、功能單元和功能結(jié)構(gòu)o 一、功能的含義o 1傳統(tǒng)的定義o 功能：是對(duì)于某一產(chǎn)品的特定的工作能力的

15、抽象化的描述，是指某一機(jī)器（或裝置）所具有的轉(zhuǎn)化能量、運(yùn)動(dòng)或其他物理量的特性。o 注意：區(qū)分這樣的幾個(gè)概念（功用、用途、性能、能力）o 例： 功用作原動(dòng)機(jī)o 電動(dòng)機(jī) 用途驅(qū)動(dòng)電扇、機(jī)床o 性能效率、耐用性、振動(dòng)o 能力功率、轉(zhuǎn)速o 功能將電能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 o 2從系統(tǒng)工程學(xué)的角度來(lái)看功能的含義o 在系統(tǒng)工程學(xué)上，我們用“黑箱”來(lái)描述功能o 黑箱：只是描述了系統(tǒng)的功能目標(biāo)，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是未知的o 白箱：內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全已知o 灰箱：內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分已知o 用黑箱來(lái)描述功能：任何一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)都有輸入和輸出，把技術(shù)系統(tǒng)看成一個(gè)黑箱，起輸入用物料流M、信息流S和能量流E來(lái)描述；其輸出用相應(yīng)的M 、S 、

16、E 來(lái)描述。 我們根據(jù)所學(xué)過(guò)的傳遞函數(shù)的定義，可以得出功能的含義：一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)在以實(shí)現(xiàn)某種任務(wù)為目標(biāo)時(shí)，其輸入量和輸出量之間相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系 o注意：1）功能抽象的描述機(jī)械產(chǎn)品輸入量和輸出量之間的因果關(guān)系o2）黑箱只是描述了從系統(tǒng)外部觀察到的功能特點(diǎn)，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是需要設(shè)計(jì)師去進(jìn)行具體構(gòu)思和設(shè)計(jì)的。 技 術(shù) 系 統(tǒng) 信息流S（進(jìn)行能量流E的轉(zhuǎn)換） 物料流M信息S能量E物料MSE M 金屬切削機(jī)床金屬切削機(jī)床毛坯毛坯冷卻劑冷卻劑潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑驅(qū)動(dòng)能驅(qū)動(dòng)能信號(hào)能信號(hào)能啟動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)信號(hào)零件零件耗損的冷卻劑耗損的冷卻劑耗損的潤(rùn)滑劑耗損的潤(rùn)滑劑切削切削切削功率切削功率自動(dòng)開(kāi)動(dòng)自動(dòng)開(kāi)動(dòng)熱熱量量振振動(dòng)動(dòng)噪噪聲聲灰

17、灰塵塵環(huán)境的溫環(huán)境的溫度、濕度度、濕度地基的地基的振動(dòng)振動(dòng)機(jī)床黑箱示意圖機(jī)床黑箱示意圖二、功能元素和功能單元 o1、 功能元素o從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)看，一個(gè)系統(tǒng)可以分解為一些子系統(tǒng)，相應(yīng)的總功能也可以分為一些分功能。因此，有些學(xué)者提出，將這些復(fù)雜動(dòng)作分解為一些基本動(dòng)作，把這些基本的動(dòng)作稱(chēng)為“功能元素”，也稱(chēng)功能元 o 轉(zhuǎn)變復(fù)原、放大縮小、連 接分離o 物理功能元o總功能分功能功能元 傳導(dǎo)-絕緣、存貯-提取o 數(shù)學(xué)功能元：加和減等o 邏輯功能元：與、或、非 o 2.功能單元o 功能元?jiǎng)澐诌^(guò)細(xì)，在機(jī)械實(shí)踐中并不很有效，尚有待進(jìn)一步的研究。 另外一種分解方式：只是分解到功能單元的水平上，這樣的功能單元是既

18、有一定的獨(dú)立性，又有一定復(fù)雜程度的技術(shù)單元。 o 例：硬幣計(jì)數(shù)包卷機(jī)的功能單元：1）硬幣堆放、輸送2）硬幣排列、分選、挑殘3）硬幣分選計(jì)數(shù)4）硬幣堆碼、整理5）送紙、撕紙6）硬幣包卷7）卷邊 三、功能分析法（一）、確定總功能1.設(shè)計(jì)問(wèn)題抽象化:從抽象到具體，從定性到定量是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略思想方法（1）臺(tái)鉗功能表述對(duì)解法的影響 (2)砸開(kāi)核桃殼取出果仁的功能描述 適 度 抽 象 化功能表達(dá)解法螺旋加壓螺旋絲杠機(jī)械加壓偏心機(jī)構(gòu)形成壓力氣動(dòng)、液壓機(jī)構(gòu)功能分析解法構(gòu)思砸殼 適 度 抽 象 化分離殼與桃仁 砸：利用重力 夾：杠桿作用（核桃?jiàn)A子） 壓：螺旋壓力機(jī) 沖擊：水力沖壓 射擊：把核桃作為“槍彈”射向

19、硬靶 使殼變脆：讓殼變脆易碎 把殼溶解：溶解殼而不溶解桃仁 鉆孔：向殼內(nèi)充氣撐破外殼 整體加壓：外壓驟減，內(nèi)壓撐破外殼（專(zhuān)利發(fā)明）外部加壓逆向思維側(cè)向思維2.黑箱法（二）、功能結(jié)構(gòu)1. 3種基本的結(jié)構(gòu)形式F1F2F3串聯(lián)F1F2F3并聯(lián)條件F1F2 并聯(lián)安全離合器的離與合取決于傳遞載荷的數(shù)值F1F2F3條件F1F2環(huán)行環(huán)行串聯(lián)結(jié)構(gòu)又稱(chēng)為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，它表示各分功能之間是按順序（因果、時(shí)間或空間關(guān)系）依次進(jìn)行的；并聯(lián)結(jié)構(gòu)（選擇結(jié)構(gòu)）的幾個(gè)分功能處于并聯(lián)關(guān)系，幾個(gè)分功能同時(shí)起作用才能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能舉例：并聯(lián)（車(chē)床加工物料）串聯(lián)（虎鉗的施力與夾緊）2.建立功能結(jié)構(gòu)圖（表示分功能關(guān)系的圖）的要求（1）體現(xiàn)

20、功能元或分功能之間的順序關(guān)系（2）各分功能或功能元的劃分及其排列要有一定的理論依據(jù)（物理作用原理）或經(jīng)驗(yàn)支持（以確保分功能或功能元有明確解答）（3）不能漏掉必要的分功能或功能元（4）盡可能簡(jiǎn)單明了，但要便于實(shí)體解答方案的求取 在分析功能關(guān)系和邏輯關(guān)系時(shí)，首先考慮主要功能和主要流，初步建立功能結(jié)構(gòu)圖，然后，再解決輔助功能和次要流，逐漸完善系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)夾緊工件旋轉(zhuǎn)工件夾緊刀具送進(jìn)刀具的的為：為： （1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)明確設(shè)計(jì)任務(wù)把把作為更大系統(tǒng)的一部分，研究社會(huì)需求與技術(shù)發(fā)展趨作為更大系統(tǒng)的一部分，研究社會(huì)需求與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并分析設(shè)計(jì)的產(chǎn)品將產(chǎn)生的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)效勢(shì)，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)

21、，并分析設(shè)計(jì)的產(chǎn)品將產(chǎn)生的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)效果。在盡可能全面掌握有關(guān)信息，深入掌握需求實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)上，以果。在盡可能全面掌握有關(guān)信息，深入掌握需求實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)上，以表表格形式格形式編寫(xiě)出編寫(xiě)出，它將作為，它將作為設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的依據(jù)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的依據(jù)。（2）確定系統(tǒng)的整體目的性確定系統(tǒng)的整體目的性總功能總功能 把把設(shè)計(jì)對(duì)象設(shè)計(jì)對(duì)象看作看作黑箱黑箱，通過(guò)，通過(guò)系統(tǒng)系統(tǒng)與與環(huán)境環(huán)境的的輸入輸入和和輸出輸出，明確，明確系統(tǒng)系統(tǒng)的整體功能目標(biāo)的整體功能目標(biāo)和和約束條件約束條件，由功能出發(fā)去決定，由功能出發(fā)去決定系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。（3）進(jìn)行功能分解進(jìn)行功能分解 是由是由相互聯(lián)系的分層次的諸要素相互聯(lián)系的分

22、層次的諸要素組成，這是組成，這是的可分解性的可分解性和相關(guān)性。通過(guò)和相關(guān)性。通過(guò)把把分解為相互聯(lián)系的分解為相互聯(lián)系的（功能功能元元），使問(wèn)題變得易于求解。），使問(wèn)題變得易于求解。可用可用功能樹(shù)功能樹(shù)或或功能結(jié)功能結(jié)構(gòu)圖構(gòu)圖表達(dá)。表達(dá)。（4）分功能求解分功能求解 （5）將分功能解綜合為整體解）將分功能解綜合為整體解原理方案原理方案 用用表達(dá)表達(dá)求解的結(jié)果，將相容的求解的結(jié)果，將相容的綜合為綜合為整體方案整體方案。綜合時(shí)從最重要的分功能的較優(yōu)解出發(fā)，追求整體最優(yōu)。綜合時(shí)從最重要的分功能的較優(yōu)解出發(fā)，追求整體最優(yōu)。是是系統(tǒng)方法系統(tǒng)方法的核心，的核心，認(rèn)為，任何系統(tǒng)都是由部分組成的，認(rèn)為，任何系統(tǒng)都是

23、由部分組成的，但整體不等于部分的機(jī)械相加，這是由于各部分之間的相互作用、關(guān)系和層次但整體不等于部分的機(jī)械相加，這是由于各部分之間的相互作用、關(guān)系和層次產(chǎn)生了系統(tǒng)的整體特征。產(chǎn)生了系統(tǒng)的整體特征。 最后組成最后組成，通過(guò)評(píng)價(jià)比較，篩選出或綜合為，通過(guò)評(píng)價(jià)比較，篩選出或綜合為1-2個(gè)原理方案?jìng)€(gè)原理方案，作為繼續(xù)進(jìn)行作為繼續(xù)進(jìn)行。一般一般工程系統(tǒng)工程系統(tǒng)都比較復(fù)雜，難以直接求得滿足都比較復(fù)雜，難以直接求得滿足總功能總功能的的系統(tǒng)解系統(tǒng)解。因此，一般可按因此，一般可按系統(tǒng)分解的原則系統(tǒng)分解的原則進(jìn)行進(jìn)行功能分解功能分解，通過(guò)較簡(jiǎn)單的，通過(guò)較簡(jiǎn)單的功能元功能元去求解。去求解。 可分解為可分解為分功能分功

24、能 二級(jí)分功能二級(jí)分功能 功能元功能元，并用，并用樹(shù)狀樹(shù)狀的的功能功能關(guān)系圖關(guān)系圖（功能樹(shù)圖功能樹(shù)圖）表達(dá)。）表達(dá)。是直接能求解的是直接能求解的，功能樹(shù)功能樹(shù)中中前級(jí)功能前級(jí)功能是是后級(jí)功能后級(jí)功能的的目的功能目的功能，而而后級(jí)功能后級(jí)功能是前級(jí)功能的是前級(jí)功能的手段功能手段功能。 分功能分解的原則分功能分解的原則o 1 1）通常按照解決問(wèn)題的因果關(guān)系或手段目的關(guān)系來(lái)分）通常按照解決問(wèn)題的因果關(guān)系或手段目的關(guān)系來(lái)分析分功能析分功能o 2 2）也可按照生產(chǎn)的空間順序或時(shí)間順序來(lái)分析）也可按照生產(chǎn)的空間順序或時(shí)間順序來(lái)分析o 3 3）功能分解的結(jié)果用功能樹(shù)的形式表示）功能分解的結(jié)果用功能樹(shù)的形式表

25、示o 4 4）功能分解不只是問(wèn)題求解的手段，而是深刻認(rèn)識(shí)事）功能分解不只是問(wèn)題求解的手段，而是深刻認(rèn)識(shí)事物的方法物的方法例如，對(duì)例如，對(duì)材料拉伸試驗(yàn)機(jī)材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的的功能分解功能分解而形成的其而形成的其為：為：常用的常用的可分為可分為：物理功能元物理功能元、邏輯功能元邏輯功能元和和數(shù)學(xué)功能數(shù)學(xué)功能元元。 是反映是反映系統(tǒng)系統(tǒng)或或設(shè)備設(shè)備中中能量能量、物料物料、信息變化信息變化的基本物的基本物理作用的。理作用的。常用的常用的有有功能轉(zhuǎn)換類(lèi)功能轉(zhuǎn)換類(lèi)、功能縮放類(lèi)功能縮放類(lèi)、功能聯(lián)接類(lèi)功能聯(lián)接類(lèi)、功能傳導(dǎo)功能傳導(dǎo)及及離合類(lèi)離合類(lèi)、功能存放類(lèi)功能存放類(lèi)等。等。 是通過(guò)是通過(guò)物理效應(yīng)物理效應(yīng)實(shí)現(xiàn)其功能

26、而獲得解答的。實(shí)現(xiàn)其功能而獲得解答的。機(jī)械、儀器機(jī)械、儀器中常用的中常用的物理效應(yīng)物理效應(yīng)有：力學(xué)、液氣、電力、磁力、光有：力學(xué)、液氣、電力、磁力、光學(xué)、熱力、核效應(yīng)等。學(xué)、熱力、核效應(yīng)等。同一物理效應(yīng)同一物理效應(yīng)可以完成不同的功能，可以完成不同的功能，同一功能同一功能可以用不同的物理可以用不同的物理效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。有有加減加減、乘除乘除、乘方開(kāi)方乘方開(kāi)方、積分微分積分微分等四類(lèi)。等四類(lèi)。 有有“與與”、“或或”、“非非”三種基本關(guān)系三種基本關(guān)系，主用于，主用于邏邏輯運(yùn)算輯運(yùn)算和和控制控制。，可參考，可參考有關(guān)資料有關(guān)資料或利用或利用各種創(chuàng)造性方法各種創(chuàng)造性方法開(kāi)闊思路開(kāi)闊思路去去探尋解法

27、探尋解法，也可利用，也可利用解法目錄解法目錄來(lái)求解。來(lái)求解。 所謂所謂是把能實(shí)現(xiàn)某種功能的是把能實(shí)現(xiàn)某種功能的各種原理各種原理和和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)綜合在一綜合在一起的起的一種表格一種表格或或分類(lèi)資料分類(lèi)資料。圖圖示為示為中的中的物料運(yùn)送物料運(yùn)送。建立建立的的不僅便于不僅便于設(shè)計(jì)人員作參考設(shè)計(jì)人員作參考，而，而且也有利于存入且也有利于存入計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)進(jìn)行進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。物料運(yùn)送解法物料運(yùn)送解法將將進(jìn)行進(jìn)行合理組合合理組合，就可得到，就可得到多個(gè)系統(tǒng)原理解多個(gè)系統(tǒng)原理解。進(jìn)行進(jìn)行功能元解的組合功能元解的組合常用的方法是常用的方法是形態(tài)綜合法形態(tài)綜合法。它是將它是將系統(tǒng)的功能元系統(tǒng)的功能元

28、列為列為縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)，各功能元各功能元的的相應(yīng)解相應(yīng)解列為列為橫坐橫坐標(biāo)標(biāo)，構(gòu)成，構(gòu)成，如，如 表表 所示。所示。表表 系統(tǒng)解的形態(tài)學(xué)矩陣系統(tǒng)解的形態(tài)學(xué)矩陣 從從中取出中取出一種解一種解進(jìn)行進(jìn)行有機(jī)組合有機(jī)組合，即得到，即得到一個(gè)系統(tǒng)解一個(gè)系統(tǒng)解。最多可以組合出最多可以組合出：12imNnnnn式中，式中， m 功能元數(shù)；功能元數(shù)； i 種功能元解的個(gè)數(shù)。種功能元解的個(gè)數(shù)。in3.建立功能結(jié)構(gòu)圖的步驟 （1）通過(guò)技術(shù)過(guò)程分析，劃定技術(shù)系統(tǒng)的邊界，定出其總功能（2）劃分分功能及功能元（通常首先考慮所應(yīng)完成的主要工作過(guò)程的動(dòng)作和作用） （3）建立功能結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)其物理作用原理、經(jīng)驗(yàn)或參照已有的類(lèi)似

29、系統(tǒng)，首先排定主要工作過(guò)程有關(guān)的分功能或功能元的順序，通常先提出一個(gè)粗略方案，然后檢驗(yàn)并完善其相互關(guān)系，補(bǔ)充其它部分。（4）評(píng)比，選出最佳的功能結(jié)構(gòu)方案例2：建立材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖解（1）用黑箱法求總功能。通過(guò)分析輸入和輸出關(guān)系，得到材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的總功能：測(cè)量試件受力與變形。（3）建立功能結(jié)構(gòu)圖有了總功能圖后，接著建立一級(jí)分功能結(jié)構(gòu)圖，最后建立二級(jí)分功能結(jié)構(gòu)圖。o分功能的細(xì)分和設(shè)計(jì)o注意以下幾點(diǎn)：o1）確定工藝動(dòng)作時(shí)要充分注意機(jī)械自身的特點(diǎn)，不能照搬手工操作的程序，而應(yīng)根據(jù)機(jī)構(gòu)自身的特點(diǎn)將手工操作的動(dòng)作變換為機(jī)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作要求，只要變換的結(jié)果能體現(xiàn)原手工操作的效果就可以了。o 2

30、) 把復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(工藝動(dòng)作)先進(jìn)行分解再合成。機(jī)械最容易實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)動(dòng)和直線移動(dòng)。因此，要與機(jī)械的運(yùn)動(dòng)特性相結(jié)合，最一般的方法是把復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求先進(jìn)行分解，然后合成。o 3) 確定運(yùn)動(dòng)方式時(shí)。要顧及工作對(duì)象的特性，因?yàn)橛袝r(shí)利用被加工對(duì)象的特性參與運(yùn)動(dòng)往往可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。o4) 要使分解后的運(yùn)動(dòng)規(guī)律協(xié)調(diào)配合。（三）分功能求解的方法o 所謂分功能求解所謂分功能求解, ,就是尋找實(shí)現(xiàn)各分功能的作用原理及就是尋找實(shí)現(xiàn)各分功能的作用原理及其物化特征載體其物化特征載體-功能載體功能載體. .功能載體應(yīng)包含實(shí)現(xiàn)該功功能載體應(yīng)包含實(shí)現(xiàn)該功能所需的物理效應(yīng)能所需的物理效應(yīng), ,以及將物理效應(yīng)轉(zhuǎn)化為技術(shù)

31、效果的以及將物理效應(yīng)轉(zhuǎn)化為技術(shù)效果的物化特征物化特征( (如幾何、運(yùn)動(dòng)、材料等特征），并將這些內(nèi)如幾何、運(yùn)動(dòng)、材料等特征），并將這些內(nèi)容用原理簡(jiǎn)圖或大體按比例的草圖表達(dá)出來(lái)。容用原理簡(jiǎn)圖或大體按比例的草圖表達(dá)出來(lái)。分功能求解的一般步驟與原則o （1 1）分功能求解的一般步驟）分功能求解的一般步驟o 1 1）尋求作用原理。對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)而言，作用原理主要）尋求作用原理。對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)而言，作用原理主要是以各種物理效應(yīng)為基礎(chǔ)，當(dāng)然有時(shí)也包括化學(xué)或生物是以各種物理效應(yīng)為基礎(chǔ)，當(dāng)然有時(shí)也包括化學(xué)或生物學(xué)方面的效應(yīng)。學(xué)方面的效應(yīng)。o 2 2）在物理效應(yīng)發(fā)生處，選擇、確定合適的作用形狀）在物理效應(yīng)發(fā)生處，選擇

32、、確定合適的作用形狀（點(diǎn)、線、面或空間等）、作用運(yùn)動(dòng)（類(lèi)型、形式、方（點(diǎn)、線、面或空間等）、作用運(yùn)動(dòng)（類(lèi)型、形式、方向、數(shù)量等）以及材料種類(lèi)等。向、數(shù)量等）以及材料種類(lèi)等。（2）分功能求解的一般原則o 1 1）針對(duì)同一問(wèn)題找出多種解決方案，這樣才有比）針對(duì)同一問(wèn)題找出多種解決方案，這樣才有比較、選擇的余地較、選擇的余地o 2 2）不要過(guò)早的具體化，以免把設(shè)計(jì)思路局限在某）不要過(guò)早的具體化，以免把設(shè)計(jì)思路局限在某一種傾向上一種傾向上o 3 3）恰如其分的參考、借鑒已有的解決方案）恰如其分的參考、借鑒已有的解決方案, ,不能指不能指望每一步都是創(chuàng)新發(fā)明望每一步都是創(chuàng)新發(fā)明o 4 4）對(duì)所有獲得的分

33、功能解，均應(yīng)以文字、簡(jiǎn)圖等）對(duì)所有獲得的分功能解，均應(yīng)以文字、簡(jiǎn)圖等方式作出記錄。方式作出記錄。o 5 5）在尋找最佳分功能解時(shí)，注意與其它專(zhuān)長(zhǎng)的技）在尋找最佳分功能解時(shí)，注意與其它專(zhuān)長(zhǎng)的技術(shù)人員協(xié)同工作術(shù)人員協(xié)同工作（3）分功能求解的方法o 1 1）研究物理效應(yīng)求解）研究物理效應(yīng)求解o 系統(tǒng)的研究物理現(xiàn)象并深入分析其內(nèi)在規(guī)律，是尋系統(tǒng)的研究物理現(xiàn)象并深入分析其內(nèi)在規(guī)律，是尋求功能原理解的重要手段。當(dāng)某物理功能解的物理效應(yīng)求功能原理解的重要手段。當(dāng)某物理功能解的物理效應(yīng)或決定它的物理關(guān)系式為已知時(shí)，通過(guò)分析有關(guān)物理量或決定它的物理關(guān)系式為已知時(shí)，通過(guò)分析有關(guān)物理量之間的關(guān)系，可以導(dǎo)出多個(gè)不同的

34、解。之間的關(guān)系，可以導(dǎo)出多個(gè)不同的解。o 2 2）制定編排表式求解）制定編排表式求解o 3 3）設(shè)計(jì)目錄法）設(shè)計(jì)目錄法o ）執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本運(yùn)動(dòng)o 常用機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)三種，回轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式。按運(yùn)動(dòng)有無(wú)往復(fù)性和間歇性，基本運(yùn)動(dòng)的形式如表1所示。o 表1 執(zhí)行構(gòu)件的基本運(yùn)動(dòng)形式序號(hào)序號(hào)運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)形式舉例舉例1 1單向轉(zhuǎn)動(dòng)單向轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的曲柄、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿、齒輪機(jī)構(gòu)中曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的曲柄、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿、齒輪機(jī)構(gòu)中的齒輪的齒輪2 2往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的擺動(dòng)導(dǎo)桿、搖塊機(jī)構(gòu)中曲柄搖桿機(jī)

35、構(gòu)中的搖桿、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的擺動(dòng)導(dǎo)桿、搖塊機(jī)構(gòu)中的搖塊的搖塊3 3單向移動(dòng)單向移動(dòng)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的輸送帶（鏈）移動(dòng)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的輸送帶（鏈）移動(dòng)4 4往復(fù)移動(dòng)往復(fù)移動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊、牛頭刨床機(jī)構(gòu)中的刨頭曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊、牛頭刨床機(jī)構(gòu)中的刨頭5 5間歇運(yùn)動(dòng)間歇運(yùn)動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)中的槽輪、棘輪機(jī)構(gòu)中的棘輪、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)也可槽輪機(jī)構(gòu)中的槽輪、棘輪機(jī)構(gòu)中的棘輪、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)也可以構(gòu)成間歇運(yùn)動(dòng)以構(gòu)成間歇運(yùn)動(dòng)6 6實(shí)現(xiàn)軌跡實(shí)現(xiàn)軌跡平面連桿機(jī)構(gòu)中的連桿曲線、行星輪系中行星輪上任意點(diǎn)的軌連等平面連桿機(jī)構(gòu)中的連桿曲線、行星輪系中行星輪上任意點(diǎn)的軌連等序號(hào)序號(hào)基本功能基本功能

36、舉例舉例1 1變換運(yùn)動(dòng)形式變換運(yùn)動(dòng)形式1.1.轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)2.2.轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)擺動(dòng)擺動(dòng)3.3.轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)4.4.轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)5.5.擺動(dòng)擺動(dòng)擺動(dòng)擺動(dòng)6.6.擺動(dòng)擺動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)7.7.移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)移動(dòng)8.8.擺動(dòng)擺動(dòng)單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)雙曲柄機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、擺曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、撓性輸送機(jī)構(gòu)、螺曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、撓性輸送機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、正弦機(jī)構(gòu)、移動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)旋機(jī)構(gòu)、

37、正弦機(jī)構(gòu)、移動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、空間凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、空間凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)正切機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)、移動(dòng)推桿移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)雙滑塊機(jī)構(gòu)、移動(dòng)推桿移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)、摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)、摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)2 2變換運(yùn)動(dòng)速度變換運(yùn)動(dòng)速度齒輪機(jī)構(gòu)（用于增速或減速）、雙曲柄機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)（用于增速或減速）、雙曲柄機(jī)構(gòu)3 3變換運(yùn)動(dòng)方向變換運(yùn)動(dòng)方向齒輪機(jī)構(gòu)、蝸桿機(jī)構(gòu)、錐齒輪機(jī)構(gòu)等齒輪機(jī)構(gòu)、蝸桿機(jī)構(gòu)、錐齒輪機(jī)構(gòu)等4 4進(jìn)行運(yùn)動(dòng)合成（或分解）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)合成（或分解）差動(dòng)輪系、各種差動(dòng)輪系、各種2 2自由度機(jī)構(gòu)自由度機(jī)構(gòu)5 5對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行操作或

38、控制對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行操作或控制離合器、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、杠桿機(jī)構(gòu)離合器、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、杠桿機(jī)構(gòu)6 6實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)位置或軌跡實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)位置或軌跡平面連桿機(jī)構(gòu)、連桿一齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪連桿機(jī)構(gòu)、平面連桿機(jī)構(gòu)、連桿一齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪連桿機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)7 7實(shí)現(xiàn)某些特殊功能實(shí)現(xiàn)某些特殊功能增力機(jī)構(gòu)、增程機(jī)構(gòu)、微動(dòng)機(jī)構(gòu)、急回特性機(jī)構(gòu)、增力機(jī)構(gòu)、增程機(jī)構(gòu)、微動(dòng)機(jī)構(gòu)、急回特性機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)夾緊機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)序號(hào)序號(hào)執(zhí)行構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)或功能執(zhí)行構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)或功能機(jī)構(gòu)形式機(jī)構(gòu)形式1 1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括定傳動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括定傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)、變傳動(dòng)比機(jī)比機(jī)構(gòu)、變傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)）構(gòu)）1.1

39、.摩擦輪機(jī)構(gòu)摩擦輪機(jī)構(gòu)2.2.齒輪機(jī)構(gòu)、輪系齒輪機(jī)構(gòu)、輪系3.3.平行四邊形機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)4.4.轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)5.5.各種有級(jí)或無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)各種有級(jí)或無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)2 2非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1.1.非圓齒輪機(jī)構(gòu)非圓齒輪機(jī)構(gòu)2.2.雙曲柄四桿機(jī)構(gòu)雙曲柄四桿機(jī)構(gòu)3.3.轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)4.4.組合機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)5.5.撓性機(jī)構(gòu)撓性機(jī)構(gòu)3 3往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括往復(fù)移往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括往復(fù)移動(dòng)和動(dòng)和 往復(fù)擺動(dòng)）往復(fù)擺動(dòng)）1.1.曲柄曲柄- -搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2.2.雙搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)雙搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3.3.滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4.4.凸輪式往復(fù)

40、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪式往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5.5.齒輪式往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪式往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6.6.組合機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)4 4間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括間歇轉(zhuǎn)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括間歇轉(zhuǎn)動(dòng)、間歇擺動(dòng)、間歇?jiǎng)印㈤g歇擺動(dòng)、間歇移動(dòng)）移動(dòng)）1.1.間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（棘輪、槽輪、凸輪、不完全齒輪機(jī)構(gòu)）間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（棘輪、槽輪、凸輪、不完全齒輪機(jī)構(gòu)）2.2.間歇擺動(dòng)機(jī)構(gòu)（一般利用連桿曲線上近似圓弧或直線段間歇擺動(dòng)機(jī)構(gòu)（一般利用連桿曲線上近似圓弧或直線段實(shí)現(xiàn)）實(shí)現(xiàn)）3.3.間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)（由連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)等來(lái)間歇移動(dòng)機(jī)構(gòu)（由連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)等來(lái)實(shí)現(xiàn)單側(cè)停歇、雙單側(cè)停歇、步進(jìn)移動(dòng)）實(shí)現(xiàn)單側(cè)停歇、雙單側(cè)停歇、步進(jìn)移動(dòng)）5 5差

41、動(dòng)機(jī)構(gòu)差動(dòng)機(jī)構(gòu)1.1.差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)2.2.差動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)差動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)3.3.差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)4.4.差動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)差動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)5.5.差動(dòng)滑輪機(jī)構(gòu)差動(dòng)滑輪機(jī)構(gòu)6 6實(shí)現(xiàn)預(yù)期軌跡機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)期軌跡機(jī)構(gòu)1.1.直線機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)、行星齒輪機(jī)構(gòu)等）直線機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)、行星齒輪機(jī)構(gòu)等）2.2.特殊曲線（橢圓、拋物線、雙曲線等）繪制機(jī)構(gòu)特殊曲線（橢圓、拋物線、雙曲線等）繪制機(jī)構(gòu)3.3.工藝軌跡機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪連桿機(jī)工藝軌跡機(jī)構(gòu)（連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪連桿機(jī)構(gòu)等）構(gòu)等）7 7增力及夾持機(jī)構(gòu)增力及夾持機(jī)構(gòu)1.1.斜面杠桿機(jī)構(gòu)斜面杠桿機(jī)構(gòu)2.2.鉸鏈杠桿機(jī)構(gòu)鉸鏈杠桿機(jī)構(gòu)3.3.肘

42、桿式機(jī)構(gòu)肘桿式機(jī)構(gòu)8 8行程可調(diào)機(jī)構(gòu)行程可調(diào)機(jī)構(gòu)1.1.棘輪調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)棘輪調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2.2.偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)偏心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3.3.螺旋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)螺旋調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4.4.搖桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)搖桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5.5.可調(diào)式導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可調(diào)式導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)（四）原理方案綜合形態(tài)學(xué)矩陣法1.形態(tài)學(xué)矩陣 建立在形態(tài)學(xué)矩陣的基礎(chǔ)上，通過(guò)系統(tǒng)的分解和組合尋找各種答案。形態(tài)學(xué)是用集合代數(shù)的表達(dá)方法描述系統(tǒng)形態(tài)和分類(lèi)問(wèn)題的學(xué)科。 形態(tài)學(xué)矩陣采用矩陣的形式，第一列形態(tài)學(xué)矩陣采用矩陣的形式，第一列A,B,A,B,N,N為分功能，對(duì)應(yīng)每個(gè)分為分功能，對(duì)應(yīng)每個(gè)分功能的橫行為其解答，如功能的橫行為其解答，如A1,A2,A3A1,A2,A3由每個(gè)分功能解中挑選

43、一個(gè)解，經(jīng)過(guò)由每個(gè)分功能解中挑選一個(gè)解，經(jīng)過(guò)組合可以形成一個(gè)包括全部分功能的整體方案。從理論上說(shuō)，可以組成整組合可以形成一個(gè)包括全部分功能的整體方案。從理論上說(shuō)，可以組成整體方案的數(shù)量，為各行解法個(gè)數(shù)的連乘積。體方案的數(shù)量，為各行解法個(gè)數(shù)的連乘積。分功能 可能的解法123IJKAA1A2A3AIAJAKBB1B2B3BIBJBKCC1C2C3CICJCKNN1N2N3NINJNK設(shè)計(jì)參數(shù) 可能的解答1234A墨庫(kù)剛性管可折疊的筆纖維物質(zhì)-B裝填機(jī)構(gòu)部分真空毛細(xì)作用可更換的儲(chǔ)液器把墨注入儲(chǔ)液器C筆尖墨液輸 出裂縫筆尖毛細(xì)供液圓珠-粘性墨纖維物質(zhì)的筆尖毛細(xì)供液- 液墨書(shū)寫(xiě)器的形態(tài)學(xué)矩陣液墨書(shū)寫(xiě)器的

44、形態(tài)學(xué)矩陣這個(gè)矩陣中的分功能可以形成這個(gè)矩陣中的分功能可以形成3 3* *4 4* *3=363=36個(gè)整體方案。形態(tài)學(xué)矩陣組成的方案?jìng)€(gè)整體方案。形態(tài)學(xué)矩陣組成的方案數(shù)目過(guò)大，難以進(jìn)行評(píng)選。一般通過(guò)以下要點(diǎn)組成少數(shù)幾個(gè)整體方案供評(píng)價(jià)數(shù)目過(guò)大，難以進(jìn)行評(píng)選。一般通過(guò)以下要點(diǎn)組成少數(shù)幾個(gè)整體方案供評(píng)價(jià)決策使用，以便確定決策使用，以便確定1-21-2個(gè)進(jìn)一步設(shè)計(jì)的方案。個(gè)進(jìn)一步設(shè)計(jì)的方案。（1 1）相容性。分功能之間必須相容，否則不能組合。）相容性。分功能之間必須相容，否則不能組合。（2 2）優(yōu)先選用主要分功能的較佳解，由該解法出發(fā)，選擇與它相容的其他分）優(yōu)先選用主要分功能的較佳解，由該解法出發(fā)，選

45、擇與它相容的其他分功能解。功能解。（3 3）提出對(duì)設(shè)計(jì)要求、約束條件不滿足，或不令人滿意的解答，如成本過(guò)高、）提出對(duì)設(shè)計(jì)要求、約束條件不滿足，或不令人滿意的解答，如成本過(guò)高、效率低、污染嚴(yán)重、不安全、加工困難等。效率低、污染嚴(yán)重、不安全、加工困難等。例：試設(shè)計(jì)進(jìn)行露天礦開(kāi)采的挖掘機(jī)的原理方案例：試設(shè)計(jì)進(jìn)行露天礦開(kāi)采的挖掘機(jī)的原理方案解：解：1.1.用黑箱法尋找總功能和轉(zhuǎn)換關(guān)系用黑箱法尋找總功能和轉(zhuǎn)換關(guān)系2.2.總功能分解總功能分解（1 1）總功能分解的依據(jù)）總功能分解的依據(jù)機(jī)器一般都由機(jī)器一般都由5 5部分組成：原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分、工作機(jī)構(gòu)、控制和支承。其部分組成：原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分、工作機(jī)構(gòu)、控

46、制和支承。其技術(shù)過(guò)程通常是：原動(dòng)機(jī)技術(shù)過(guò)程通常是：原動(dòng)機(jī)- -傳動(dòng)傳動(dòng)- -控制控制- -工作機(jī)構(gòu)，而這工作機(jī)構(gòu)，而這4 4部分都安裝在支承部部分都安裝在支承部件上。工作機(jī)構(gòu)就是每臺(tái)機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了表示這種技術(shù)過(guò)程和周?chē)h(huán)件上。工作機(jī)構(gòu)就是每臺(tái)機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了表示這種技術(shù)過(guò)程和周?chē)h(huán)境關(guān)系，用技術(shù)過(guò)程流程圖來(lái)表示。境關(guān)系，用技術(shù)過(guò)程流程圖來(lái)表示。圖中幾點(diǎn)說(shuō)明：圖中幾點(diǎn)說(shuō)明：a.a.環(huán)境系統(tǒng)：是根據(jù)設(shè)計(jì)要求明細(xì)中提出的，如爬坡、作業(yè)范環(huán)境系統(tǒng)：是根據(jù)設(shè)計(jì)要求明細(xì)中提出的，如爬坡、作業(yè)范圍等等要求圍等等要求b.”b.”人人”是指操作人員對(duì)機(jī)器的要求，即考慮人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)是指操作人員對(duì)機(jī)器的

47、要求，即考慮人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)c.c.相鄰技術(shù)系統(tǒng)是指運(yùn)輸機(jī)的種類(lèi)，設(shè)計(jì)要求中已提出為汽車(chē)，相鄰技術(shù)系統(tǒng)是指運(yùn)輸機(jī)的種類(lèi)，設(shè)計(jì)要求中已提出為汽車(chē)，這實(shí)質(zhì)是提出卸煤的高度要求；能源的種類(lèi)為柴油機(jī)。這實(shí)質(zhì)是提出卸煤的高度要求；能源的種類(lèi)為柴油機(jī)。d.d.虛線方框內(nèi)表示機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而機(jī)械與外界聯(lián)系用實(shí)線大虛線方框內(nèi)表示機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而機(jī)械與外界聯(lián)系用實(shí)線大方框表示方框表示通過(guò)上面的技術(shù)流程圖粗線條地看清楚了機(jī)器的技術(shù)輪廓，通過(guò)上面的技術(shù)流程圖粗線條地看清楚了機(jī)器的技術(shù)輪廓，其技術(shù)系統(tǒng)是很復(fù)雜的，能直接求得總功能的解，同時(shí)流程圖其技術(shù)系統(tǒng)是很復(fù)雜的，能直接求得總功能的解，同時(shí)流程圖還為總功能的分解提供了

48、可靠的依據(jù)。還為總功能的分解提供了可靠的依據(jù)。（）總功能分解（）總功能分解將總功能分解為一級(jí)、二級(jí)分功能將總功能分解為一級(jí)、二級(jí)分功能二級(jí)分功能還找不到解，還可以接著往下分解，直到可找到相應(yīng)的原理解為二級(jí)分功能還找不到解，還可以接著往下分解，直到可找到相應(yīng)的原理解為止。止。. .建立功能結(jié)構(gòu)圖建立功能結(jié)構(gòu)圖第一步：首先建立總功能與一級(jí)分功能的功能結(jié)構(gòu)圖第一步：首先建立總功能與一級(jí)分功能的功能結(jié)構(gòu)圖（）做出總功能輸入、輸出轉(zhuǎn)換關(guān)系圖，然后再建立一級(jí)分功能的結(jié)構(gòu)（）做出總功能輸入、輸出轉(zhuǎn)換關(guān)系圖，然后再建立一級(jí)分功能的結(jié)構(gòu)圖圖（）先畫(huà)出最基本的功能即執(zhí)行功能，然后畫(huà)它的輸入和輸出（）先畫(huà)出最基本的

49、功能即執(zhí)行功能，然后畫(huà)它的輸入和輸出（）畫(huà)出行走、輔助、控制、驅(qū)動(dòng)功能，畫(huà)每個(gè)功能的輸入和輸出（）畫(huà)出行走、輔助、控制、驅(qū)動(dòng)功能，畫(huà)每個(gè)功能的輸入和輸出（）各個(gè)功能的輸入、輸出關(guān)系的連接（）各個(gè)功能的輸入、輸出關(guān)系的連接（）支承和聯(lián)接功能與上述每個(gè)功能相關(guān)，故用多個(gè)箭頭表示（）支承和聯(lián)接功能與上述每個(gè)功能相關(guān)，故用多個(gè)箭頭表示第二步：建立二級(jí)功能結(jié)構(gòu)圖第二步：建立二級(jí)功能結(jié)構(gòu)圖接著往下，還可以逐步的建立更加詳細(xì)的完善的功能結(jié)構(gòu)圖接著往下，還可以逐步的建立更加詳細(xì)的完善的功能結(jié)構(gòu)圖. .尋找原理解法和原理解組合尋找原理解法和原理解組合功能結(jié)構(gòu)圖建立后，就可尋找各功能的原理解，然后用形態(tài)學(xué)矩陣進(jìn)功

50、能結(jié)構(gòu)圖建立后，就可尋找各功能的原理解，然后用形態(tài)學(xué)矩陣進(jìn)行原理解組合，可得到設(shè)計(jì)方案的多種解。行原理解組合，可得到設(shè)計(jì)方案的多種解。組合方案數(shù)：組合方案數(shù)：方案為履帶式正鏟機(jī)械挖掘機(jī)（方案為履帶式正鏟機(jī)械挖掘機(jī)（A1+B1+C2+D2+E1+F1+G2+H2+I1A1+B1+C2+D2+E1+F1+G2+H2+I1）方案為輪胎式正鏟液壓挖掘機(jī)（方案為輪胎式正鏟液壓挖掘機(jī)（A3+B1+C1+D2+E1+F2+G3+H1+I2A3+B1+C1+D2+E1+F2+G3+H1+I2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求中功率的要求，在能量傳遞與分配中，采用鏈傳動(dòng)和皮帶根據(jù)設(shè)計(jì)要求中功率的要求，在能量傳遞與分配中，采用鏈傳動(dòng)

51、和皮帶傳動(dòng)，顯然不相容的，應(yīng)去掉。故組合方案數(shù)傳動(dòng)，顯然不相容的，應(yīng)去掉。故組合方案數(shù)=3=3* *3 3* *2 2* *2 2* *3 3* *1 1* *2 2* *4 4* *3 3* *4=51844=5184。在眾多的方案中，進(jìn)行定性篩選，然后。在眾多的方案中，進(jìn)行定性篩選，然后進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià)，最后決策最佳方案。進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià)，最后決策最佳方案。 大作業(yè)大作業(yè)1 1。汽車(chē)舉升機(jī)原理方案設(shè)計(jì)：汽車(chē)舉升機(jī)主要用于汽車(chē)的舉升維修。汽車(chē)舉升機(jī)原理方案設(shè)計(jì)：汽車(chē)舉升機(jī)主要用于汽車(chē)的舉升維修和保養(yǎng)，它可以根據(jù)不同的修理部位，將汽車(chē)舉升到適宜的高度，以和保養(yǎng)，它可以根據(jù)不同的修理部位，將汽車(chē)舉升到適

52、宜的高度，以改變地溝工作地點(diǎn)窄小，潮濕陰暗、工作效率低等勞動(dòng)環(huán)境。改變地溝工作地點(diǎn)窄小，潮濕陰暗、工作效率低等勞動(dòng)環(huán)境。2 2。瓶蓋整列裝置的原理方案設(shè)計(jì)。瓶蓋整列裝置的原理方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：把一堆不規(guī)則放置的瓶蓋整列成口朝上的位置逐個(gè)輸出。設(shè)計(jì)要求：把一堆不規(guī)則放置的瓶蓋整列成口朝上的位置逐個(gè)輸出。瓶蓋的形狀和尺寸如圖。瓶蓋質(zhì)量為瓶蓋的形狀和尺寸如圖。瓶蓋質(zhì)量為M=10GM=10G，整列速度整列速度100100個(gè)個(gè)/ /分鐘。分鐘。能量為能量為220220V V交流和高壓氣（壓力為交流和高壓氣（壓力為0.60.6MPAMPA）25mm30mm7mm3-3功能原理的發(fā)展歷史及其基本類(lèi)型 o一、

53、一、功能原理的特點(diǎn)功能原理的特點(diǎn)o1 1綜合，不可能有任何定法可循的：對(duì)應(yīng)于分析o2有多解的問(wèn)題，而且很難得到絕對(duì)理想的解o二、二、分類(lèi)分類(lèi)o1 1工藝功能：以完成對(duì)對(duì)象物的加工為目的的功能（例：機(jī)床、絞肉機(jī)、犁）o2.動(dòng)作功能：以實(shí)現(xiàn)動(dòng)作為目的的功能o（簡(jiǎn)單動(dòng)作功能：完成簡(jiǎn)單的一次性動(dòng)作，例：拉鏈、圓珠筆；o 復(fù)雜動(dòng)作功能：實(shí)現(xiàn)連續(xù)的傳動(dòng)，例：六種基本機(jī)構(gòu)的組合）o 共性：用純機(jī)械或主要靠機(jī)械完成的動(dòng)作功能 o 3 3綜合技術(shù)功能：不再局限于用純機(jī)械的方式，而是綜合運(yùn)用機(jī)、光、電、磁、熱、化各種廣義物理效應(yīng)去實(shí)現(xiàn)動(dòng)作功能和工藝功能o （例：高速平面電機(jī)式自動(dòng)繪圖機(jī)、精密定位工作臺(tái)）o 4.關(guān)

54、鍵技術(shù)功能：作為某個(gè)企業(yè)或部門(mén)獨(dú)有的技術(shù)，暫時(shí)還沒(méi)被別人掌握（動(dòng)作功能、工藝功能、綜合技術(shù)功能）o （例：在數(shù)控機(jī)床發(fā)展的初期，滾珠絲杠和靜壓導(dǎo)軌成了關(guān)鍵技術(shù)） o o 簡(jiǎn)單動(dòng)作功能 關(guān)鍵技術(shù)功能o o 動(dòng)作類(lèi)o 復(fù)雜動(dòng)作功能o功能類(lèi)型o 工藝類(lèi)工藝功能 綜合技術(shù)功能3-4兩種動(dòng)作功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路o一、簡(jiǎn)單動(dòng)作功能o1特點(diǎn)：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的具有特殊幾何形狀的構(gòu)件組成，利用它們形體上的特征，可以實(shí)現(xiàn)互相運(yùn)動(dòng)或鎖合的動(dòng)作。o舉例：帶軸的輪子、拉鏈、魔方、鼠標(biāo)、彈子鎖o2求解思路：幾何形體組合法o1）明確“功能目標(biāo)”o2）針對(duì)功能目標(biāo)，對(duì)幾個(gè)構(gòu)件上的幾何形體進(jìn)行構(gòu)思。 o二、復(fù)雜動(dòng)作功能o1

55、特點(diǎn)：這類(lèi)功能以采用常用基本機(jī)構(gòu)為主，其設(shè)計(jì)已有很成熟的理論和經(jīng)驗(yàn)。盡管這類(lèi)功能原理要實(shí)現(xiàn)相當(dāng)復(fù)雜的功能目標(biāo)，設(shè)計(jì)起來(lái)并非毫無(wú)困難，但是比起簡(jiǎn)單動(dòng)作功能的設(shè)計(jì)來(lái)，還是要容易的多，因?yàn)樗吘贡蝗藗冄芯康南喈?dāng)透徹了。o2.求解思路：基本機(jī)構(gòu)組合法 o齒輪、齒條、連桿、凸輪、螺旋3-5工藝功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路 o 一、工藝功能（由于作為S1的工作頭和起媒介作用的F的變換是有很大自由度的，因此工藝功能是一種最具靈活性的功能）o 1定義：1）工作頭和工作對(duì)象互相配合所實(shí)現(xiàn)的功能o 2）以完成對(duì)對(duì)象物的加工為目的的功能o 2兩個(gè)重要因素：o 1）采用那種工藝方法o 2）工作頭采用什么形狀和動(dòng)作確定工作頭

56、的形狀和動(dòng)作o3特點(diǎn)：工作頭的形狀、運(yùn)動(dòng)方式和作用場(chǎng)是完成工藝功能的三個(gè)重要因素o分析：1）工藝方法不能完全模仿手工的工藝方法o 2）工作頭對(duì)物體的作用有可能不是純機(jī)械的，而加入其他廣義的作用 3）比動(dòng)作功能更易改進(jìn)和革新（工作頭的變革可能性大）二、求解思路物-場(chǎng)分析法（S-FIELD） 1.最小技術(shù)系統(tǒng)：主體（S1）、客體（S2）和場(chǎng)（F） 2.標(biāo)準(zhǔn)的S-FIELD模型 分析： 1）S1主體，是對(duì)客體發(fā)出作用的物體，也就是所說(shuō)的工作頭（或工具） 2）S2客體，是被加工的物體，也就是工藝動(dòng)作的對(duì)象物體 3) F場(chǎng)，不單指物理場(chǎng)，而是廣義的指S1向S2作用時(shí)發(fā)出的力、運(yùn)動(dòng)、光一切作用場(chǎng) 3.求解

57、的方法 1）F、S1搜索 例：構(gòu)思剪草機(jī)的工作原理 (1)S2：草 拉力：無(wú)法保證草地整齊 (2)選擇合適的F 割斷力：鐮刀、需要握住草的上部 剪斷力：理發(fā)推子 (3)根據(jù)選用的力F為剪斷力，那么S1肯定是剪刀了 2）完善方法：針對(duì)原設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的缺少F或S1的情況，補(bǔ)全F或S1例：制造平板玻璃 原設(shè)計(jì)（垂直引上法），用S-FIELD分析后發(fā)現(xiàn)，S2在凝固前大部分時(shí)間內(nèi)缺少F和S1。改進(jìn)后的設(shè)計(jì)（浮法）：讓液態(tài)玻璃飄浮在低熔點(diǎn)金屬的液面上。S1：低熔點(diǎn)合金的液面，F(xiàn)：表面張力 FS1S2標(biāo)準(zhǔn)S-FIELD模式o3）增加：S1、S2和F，有時(shí)還應(yīng)輔以S1和F1，才能實(shí)現(xiàn)更好的功能o例：金屬切削過(guò)程

58、：oS2：鋼工件，S1：刀具，F(xiàn)：切削力o加入S1（切削液）切削工藝過(guò)程更好，工件的表面粗糙度較低，切削速度提高。oF（分子吸附膜）刀具和工件表面之間的摩擦得到改善，同時(shí)還起冷卻作用。o Fo S1 S2o F1 S1 oS-F模型的變型 o4）變換：對(duì)已有功能解法中的S1和F進(jìn)行分析后，常常發(fā)現(xiàn)他們并非是不可替換的。有時(shí)通過(guò)變換可能產(chǎn)生意想不到的效果。o 例：S1尼龍線o F高速抽打的抽擊力o總結(jié)：由于作為S1的工作頭和起媒介作用的F的變換是有很大自由度的，因此工藝功能是一種最具靈活性的功能 3-6關(guān)鍵技術(shù)功能、綜合技術(shù)功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路 o一、關(guān)鍵技術(shù)功能o1關(guān)鍵技術(shù)的幾個(gè)因素o1）材

59、料：高強(qiáng)度、高耐磨性、特殊的潤(rùn)滑油、特殊輕質(zhì)材料、特殊的物理性能要求等o2）制造工藝：高精度、小的表面粗糙度、高的熱處理要求o3）設(shè)計(jì)：通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)特殊的功能原理，尤其是實(shí)現(xiàn)以前從未有人實(shí)現(xiàn)過(guò)的功能或是比別人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能更好的功能水平。o2. 功能特點(diǎn)：由于特殊的工作條件（約束）或特殊的使用要求，用常規(guī)技術(shù)或已有技術(shù)難以達(dá)到的技術(shù)難點(diǎn)，或是別人目前尚難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)高度，總的來(lái)說(shuō)他的技術(shù)要求高，而解決的方法也往往是出奇制勝。 o3求解思路：技術(shù)矛盾分析法o技術(shù)矛盾：約束條件和期望達(dá)到的較高要求 由于空間的限制，只能用直徑僅由于空間的限制，只能用直徑僅20mm20mm左右的微型直流電左右的微型直

60、流電動(dòng)機(jī)（額定輸出動(dòng)機(jī)（額定輸出n=5000r/minn=5000r/min，M=0.3N.cmM=0.3N.cm）。）。經(jīng)過(guò)減速比經(jīng)過(guò)減速比i1=900i1=900的降速后，驅(qū)動(dòng)一套連桿機(jī)構(gòu)，使手指得到約的降速后，驅(qū)動(dòng)一套連桿機(jī)構(gòu)，使手指得到約0.50.5rad/srad/s的抓握運(yùn)動(dòng)速度。但是在這樣的運(yùn)動(dòng)速度下，指端的抓握運(yùn)動(dòng)速度。但是在這樣的運(yùn)動(dòng)速度下，指端的捏緊力只有的捏緊力只有5 5N N左右。若使捏緊力達(dá)到左右。若使捏緊力達(dá)到5050N N，一般的方法是降一般的方法是降速比增大速比增大1010倍，手指的運(yùn)動(dòng)速度降低倍，手指的運(yùn)動(dòng)速度降低1010倍。存在運(yùn)動(dòng)與力的倍。存在運(yùn)動(dòng)與力的矛