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机械创新设计PPT课件教学教材.ppt

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机械创新设计PPT课件; 机械系统功能原理设计(简称功能原理设计)的内容是构思能实现功能目标的新的解法原理。 功能原理设计首先要通过调查研究,确定符合当时技术发展的明确的功能目标,然后进行创新构思,寻求新的解法原理,并进行原理验证,确定方案及评价,最后选择一种较为合理的方案。 ;6.1 功能及其分类 ; 洗衣机的功用、用途、性能和功能的关系 ; 如果将功能定义为“钻孔”,那么就只能联想到钻床,其思路就很狭窄。 如果表述为“打孔”,那么就可能联想到激光打孔机、钻床或冲床。 如果再抽象一些,定义为“加工孔”,那么就有可能联想到激光打孔机、钻床、冲床、镗床、车床、线切割机、锻床、腐蚀设备等。 ; 系统工程学用“黑箱法”来描述功能。对于复杂的未知系统,犹如不知其内部结构的“黑箱”,可以利用外部观测,通过分析黑箱与周围环境的联系、输入和输出,了解其功能、特性,从而进一步探求其内部原理和结构。把待求系统看做“黑箱”,分析比较系统输入输出的能量、物料和信号,输入输出的转换关系,从而来确定系统的总功能。 ;6.1.2 功能的分类 ; 辅助功能是与基本功能并存的、次要的、附带的功能。它可以使产品的功能更加完善,但如果没有它,产品并不失去基本使用价值。如自行车后面的书包架、轿车内的音响与空调、电视机的遥控装置等。 ;2. 目的功能和手段功能 ;4. 必要功能和不必要功能 ;6.2 功能原理方案设计;2.功能分解 ;6.2 功能原理方案设计; 总功能确定后,功能分解可以按以下方法进行。 (1) 按照解决问题的因果关系或目的手段关系进行分解。数控车床采用功能树的方法进行分解。 功能树起源于相当于总功能的树干,实现总功能这一目的所需要采用的全部手段功能构成一级分功能,这些分功能相当树枝。实现一级分功能目的的手段功能又构成了二级分功能,构成小树枝。如此分解,直到分解到可以直接求解的位于树枝末端的功能元为止。 ; 啤酒瓶灌装机按照生产工艺动作过程的顺序可以分解为: ;3.分功能求解 ;4.功能原理方案确定 ;运用形态学矩阵法来构思单缸洗衣机的可行方案。;形态学矩阵如表所示:理论上组合出4*3*3=36种方案;6.3 多功能专用钻床传动系统的设计 ;2.功能原理分析 ;6.3 多功能专用钻床传动系统的设计 ;6.3 多功能专用钻床传动系统的设计 ;多头专用钻床树状功能图;4.根据工作原理和运动形式选择机构; 任何一个复杂的机构系统都可以认为是由一些基本机构所组成的。这些机构的基本功能如图所示 ; 多功能专用钻床的运动转换功能图。它描述了原动机(电动机)与执行构件、刀具、工作台、送料机构之间的运动转换功能。中间的矩形框内表示传动机构、执行机构的运动转换基本功能,末端的平行四边形框内表示执行构件的运动形式。该机床由一个原动机通过传动链来实现执行构件的预期运动。 ;5.用形态学矩阵法选择多功能专用钻床系统运动方案; 根据是否满足预定的运动要求,运动链机构顺序安排是否合理,运动精确度,成本高低,是否满足环境、动力源、生产条件等限制条件,最后选择出较好的运动方案。;根据上述各功能要求,选择方案1,如图所示。 ;选择方案1,原因说明如下: ;2) 进给运动链设计 采用直动推杆盘状凸轮机构作为执行机构较为合理。减速换向可采用蜗杆传动,为达到很大的减速比和变换空间位置,在蜗杆传动之前可串接带传动。 3) 送料运动链设计 对送料运动链的功能要求与进给运动链基本相同,只是其往复运动的方向为水平,且运动行程较大。又因其减速比与进给运动链相同,故可由进给运动链中的蜗轮轴带动。由于送料运动规律较为复杂,故宜采用凸轮机构,又因其行程大,所以要采用连杆机构等进行行程放大。 ; 方案2:机电一体化系统 (机电一体化系统简单说它的头脑由计算机、信息处理及控制软件、输入和输出接口组成;它的五官由传感器、信息放大、信息变换及接口组成;它的手足动力源、执行及传动机构组成。) 由计算机、控制盒和多电机的机械系统组成; 机械系统 简化,计算机 可以控制电机 工作。 机电一体化系统;6.4 设计实例——地面反恐防爆机器人;2.功能原理分析 ;3.功能分解与动作分解 ;4.根据工作原理选择运动部件 ;2) 机械手的选择 ;5.用形态学矩阵法选择地面反恐防爆机器人的机械系统 ; 根据是否满足预定的运动要求、运动链机构顺序安排是否合理等,选择出较好的运动方案。 上海交

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