机械系统设计-第2章 机械系统的方案设计与总体设计.
111页1、机械系统设计,制造销售,内部设计,外部设计,计划,第二章 机械系统的方案设计与总体设计,第一节 机械系统的方案设计 看课本P16表1-1,计算机辅助制造,反馈控制法,方案设计是一个创造性思维的过程,在进行方案设计时,重要的是要创新,在制定方案时采用新原理、新技术、新机构、新工艺,这样才能设计出有突破性的新产品。,方案设计是机械系统设计第三阶段,也是内部设计阶段要做的第一项工作。它是机械系统设计的核心环节,方案设计是保证设计水平和质量的重要工作,在很大程度上决定了机械系统设计的成败。,方案设计的内容包括:,(1)研究给定的设计任务,对机械产品的功能进行分析和分解;,(2)提出实现功能的工艺原理;,(3)确定技术过程,引进技术系统;,(4)分析结构布局,拟定设计方案;,(5)综合评价设计方案,找出最佳方案。,一、研究给定的设计任务,方案设计之前,已经接到了设计任务书,明确了设计任务、目的和要求,搞清了外部系统和内部系统之间的相互作用和影响,提出了可行性报告,制定了系统开发的计划。,在系统开发计划书中说明了对设计的各项要求,但这些要求尚未实现,其中有不确定的,过高或过低的,甚至有些是相互矛盾
2、的。,设计人员要仔细研究设计任务,对各项要求逐个分析,明确核心要求和约束条件,提出修改、补充和完善的建议,对相互矛盾的要求提出两方面都可兼顾的折衷的解决办法。,T2T1,n2n1,能量不灭定理,二、设计任务的抽象化(是一种“思维方式和工作方法”),思维可以有思维定势和创造性思维。其中思维定势是扼杀创造发明的杀手,是“懒汉”的思维方法,有意识地破除它,会有许多发现和发明。,+,?,1 4 4 9 9,1,+,?,创造性思维则是创作发明的基础。发明有原创性发明和组合式发明,原创性发明是指在原理上具有新突破的发明,对于世界和人类来讲具有一定的难度,是比较少见的。而我们所听到的发明多数都属于组合式发明,也就是在成熟理论的基础上,进一步的改进和完善,从而得到一种新的技术和理论。,总之,思维定势是懒汉的思维方式,有意识的破除他,我们会有更多的发现和发明。,面对一个设计任务,有经验的设计人员马上可提出一些设计方案,这虽然可加快设计速度,但由于受到个人经验和所掌握资料的限制,在思维定势作用下,使设计方案缺乏创造性和创新性。,任何机械系统都可以看成是实现某种能量流、物料流和信息流传递和转化的装置。,例如
3、:,在一些较复杂的机械系统中,能量流、物料流和信息流都存在,如自走式合物联合收获机。,从这个意义上讲,机械系统可抽象为:实现输入的能量、物料、信息和输出的能量、物料、信息转化的函数关系的机械装置。可表示如下:,机 械 装 置 (待定的技术系统) (黑箱),物料,能量,信息,物料,能量,信息,来自外界的影响,输 入,对外界的影响,输 出,在方案设计的初期,把要设计的机械系统看成只知道输入量、输出量以及与外界的相互影响的“黑箱”,“黑箱”内部是全然不知待定的技术系统,这就是设计任务抽象化的方法。,用“黑箱”抽象地表示技术过程,不需要事先涉及具体的解决方法,就可以知道机械系统的基本功能和约束条件:基本功能为物料、能量、信息的传递和转化,约束条件表现为内、外部系统的相互作用和相互影响。这样可以突出设计中的主要矛盾,明确设计追求的主要目标,明确影响产品性能的主要因素;避免设计者受一些框文的约束。,确定“黑箱”作业对象(物料、能量、信息)转化的工艺原理,是打开“黑箱”的先决条件。,三、确定工艺原理(“黑箱”变成“玻璃箱”),所谓工艺原理是指自然科学中各种定理、定律、原理及效应的具体应用。,表示机械
4、系统的“黑箱”建立以后,打开“黑箱”, 实现“黑箱”的透明化就成为了主要工作。,对于作业对象的一种转化,可以采用不同的工艺原理。,以齿轮齿廓曲线的切制为例,将齿轮坯变为齿轮,可以有不同的转化: 可采用仿形法,在铣床上用铣刀铣削,用分度头分度; 也可用范成法,在滚齿机、插齿机或刨齿机上用专用刀具滚削、插削或刨削加工。,齿轮加工,范成原理,仿形原理,剃齿,插齿,滚齿,采用不同的工艺原理,就会设计出不同的机械系统,它们的性能和经济效益各不相同。,切断作物桔杆,冲击 搓擦 使谷粒和谷穗分离 滚压,筛分、振动、重力、气流使谷粒、茎杆、颖壳杂物分离,在联合收割机的机械系统中,采用了多种工艺原理,工作过程中完成了多次转化,设计的关键则是不同工艺原理的组合与连接,以及它们之间的适应性与相容性。,作业对象的简单转化,可以只采用一个工艺原理就完成;但作业对象的复杂转化,往往要采用多种工艺原理经多次转化才能完成。以谷物联合收割机为例,它的工艺原理可用下图所示:,四、确定技术过程,技术过程是按选定的工艺原理,确定作业对象转化的流程,规定每一个转化程序的相应功能要求。技术过程的一般模式如下图。,下图是根据工艺原
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