第二章机械产品的功能原理设计.ppt

* 3、综合技术功能的特点： 在某些特定的条件下、采用广义物理效应．有可能实现比纯机械方法更好的动作或工艺功能。显然这里我们并不强调全部可以代替纯机械功能，因为有许多场合纯机械的动作和工艺功能还是特别简单可靠的，没有必要用更复杂的广义物理效应去代替。 4、综合技术功能的求解思路是： 物理效应引入法：指的物理效应是一种广义的概念 如：运动学、力学方面的各种物理效应．热胀冷缩、电磁效应、光电效应、流体效应均可在求解时引入。 例如：利用热胀冷缩的效应使双金属片产生弯曲变形，用来作电流的过载保护器、调温电器的温控开关。 * 在人工脏器的设计中，需要一种微型液体泵来帮助体液循环。以前这种泵都是用微型电动机带动微型机械泵来工作的。由于存在磨损等机械问题，效果不理想。有一位生物医学专家想出了用金属的热膨胀效应来做体液泵，效果很理想。 用石英晶体振荡器控制的电磁摆来代替机械游丝摆制成的石英电子钟表，也是运用物理效应引入法的很典型的例子。 在润滑油中添加某些成分，就有可能使这种油在高压或电场中产生特殊的性能(如粘性变大等)．在机械传动中已经在利用这些新效应。 近年出现的 “机电一体化”或“机械电子学”，就是引入微电子技术和计算机技术的产物，它是物理效应引入法中一个较突出的成功的例子。 * * * * 广义的物理效应包括光、电磁、流体、甚至化学效应等很多方面，不仅很多现在已知的效应可供利用，而且还有更多新的正在被发现中的效应和大量的派生效应将可利用。可见．物理效应引入法的求解途径在功能原理求解中是一个非常重要、大有前途的途径。 * 第八节 功能原理设计的工作要点 功能原理设计是在创意确定之后，进一步去实现创意阶段所提出的功能目标。因此它的工作重点是构思和创造，以及随后的原理验证和表达。 功能原理设计是一个创新过程，但这种创新决不能像求解数学难题那样只是冥思苦想，而应该做一些切切实实的实际工作，考虑一些必须注意的问题。主要可以归结为以下一些工作要点。 * 1．明确所要设计的任务的功能目标，提出具体问题 例如：有关部门需要设计肌电假手，要求不很具体，只提出要有能模仿真手抓握物体的假手。经分析如能像真手一样能拿起一个质量约为300g的物体，应实现的具体功能目标如下： ①手指应能实现0.5rad／s的抓握运动速度，以模仿人手的真实运动。 ②手指触物后，应能产生50N左右的捏紧力，以满足实际工作的需要。 ③所用微型电动机需在假手掌心中放置，故其外径应不大于￠20mm。 ④传动机械的效率应足够高，以保证充电电池至少能工作1天。 * 2．调查、分析已有的解法原理，供设计时参考 调查和分析已有的解法原理对于启发思路是十分重要和有益的。已有技术一方面反映了别人的构思和实践的结晶；另一方面也提供了分析、比较的对象，使设计者能在已有技术的基础上，提出更新、更巧妙的构思来。 * 3．进行创新构思、寻求更合理的解法原理 设计者应该有一个信念：现有的产品决不是顶峰，肯定还会有更好的设计出现。要争取由自己推出新一代的创新产品。 设计者应重视基本科学知识的积累，避免陷入一些违反基本科学原理的“错觉”。例如，有人设计了一种机械式的“功率增大器”，认为能把小功率输入变为大功率输出，他采用了一种特殊的行星齿轮传动方式来实现他的理想。当然，他所作的原理设计中存在着基本力学知识上的错误。 * 4．初步预想实用化的可能性 大量例子说明一个好的原理构思最后不能成为产品。在专利文献中有大量的专利都没有能够成为有用的技术。其中部分的原因就是因为结构、材料和工艺问题无法得到合理的解决。这充分说明创新构思时要粗略考虑一些主要的结构工艺问题。 5．认真进行原理性试验 这是功能原理设计阶段的最后一步，也是最重要的一步。在进行创新构思时，尽管反复检验过他的发明原理．但是实际做一下试验，往往会出现意想不到的问题。 例如在假手的原理试验时，发生手指捏紧后的反弹松脱现象，令人百思不得其解，不知是何原因。后来才弄清楚，这是在切换时有一瞬间出现了两个离合器同时处于脱开的状态．使得手指失控，造成反弹松脱。找到了原因，才采取了相应的措施，解决了上述反弹问题。 * 6．评价、对比、决策 必须要根据实验的结果进行评价和对比，从技术和经济两方面的对比结果来做出决策。 设计工作过程中，有两项重大决策问题： 一是在创意阶段，这是决定产品方向的决策。要能判断5年或10年以后市场所需要的产品 二是在构思阶段，这是决定产品的技术方向的决策。—个产品可能有两个以上的技术方向，在未来的发展中有可能出现完全不同的命运。 例如，不久以前，人们提出