機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)課件第三章機(jī)械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì)

1、1第三章第三章 機(jī)械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì) 什么是功什么是功能原理設(shè)能原理設(shè)計(jì)？計(jì)？針對主要功能的原理性設(shè)計(jì)。針對主要功能的原理性設(shè)計(jì)。功能原理設(shè)計(jì)重點(diǎn)功能原理設(shè)計(jì)重點(diǎn)盡量使思維盡量盡量使思維盡量“發(fā)散發(fā)散”，力求多解，便于選優(yōu)。，力求多解，便于選優(yōu)。23任何一種機(jī)器的更新?lián)Q代都存在三個(gè)途徑任何一種機(jī)器的更新?lián)Q代都存在三個(gè)途徑: :一是改革工作原理一是改革工作原理；二是通過改進(jìn)工藝、結(jié)構(gòu)和材料提高技術(shù)性能二是通過改進(jìn)工藝、結(jié)構(gòu)和材料提高技術(shù)性能；三是加強(qiáng)輔助功能使其更適應(yīng)使用者的心理。三是加強(qiáng)輔助功能使其更適應(yīng)使用者的心理。 為什么要突出功能原理設(shè)計(jì)？功能原理設(shè)計(jì)對產(chǎn)品的成敗

2、功能原理設(shè)計(jì)對產(chǎn)品的成敗起決定性作用。起決定性作用。45用一種新的物理效用一種新的物理效應(yīng)來代替舊的物理應(yīng)來代替舊的物理效應(yīng)，使機(jī)器的工效應(yīng)，使機(jī)器的工作原理發(fā)生根本的作原理發(fā)生根本的變化的設(shè)計(jì)變化的設(shè)計(jì) 。第一節(jié)第一節(jié) 功能原理設(shè)計(jì)的工作特點(diǎn)和工作內(nèi)容功能原理設(shè)計(jì)的工作特點(diǎn)和工作內(nèi)容6手動(dòng)變速箱7AT/CVT/DCT（DSG)/AMT 自動(dòng)變速器 8AT/CVT/DCT/AMT 自動(dòng)變速器 傳遞引擎動(dòng)力的扭力轉(zhuǎn)換器，負(fù)責(zé)檔位切換的電磁閥體，負(fù)責(zé)變速的離合器組件及行星齒輪 9液力變矩器原理10轉(zhuǎn)矩傳遞過程轉(zhuǎn)矩傳遞過程泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪不動(dòng)渦流環(huán)流（1）泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪不動(dòng)。）泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪不動(dòng)。（2

3、）泵輪與渦輪轉(zhuǎn)速差較大時(shí)，形成渦流。）泵輪與渦輪轉(zhuǎn)速差較大時(shí)，形成渦流。（3）泵輪與渦輪轉(zhuǎn)速接近時(shí)，形成環(huán)流。）泵輪與渦輪轉(zhuǎn)速接近時(shí)，形成環(huán)流。11磁帶機(jī)1213引入某種新技術(shù)引入某種新技術(shù)(新新材料、新工材料、新工藝、藝、)，新想法新想法(New Idea)、新構(gòu)思。、新構(gòu)思。M in plane, low density.NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSM perpendicular to the plane, high density.14構(gòu)思新原理的步驟明確功能目標(biāo)：裝設(shè)導(dǎo)向系統(tǒng)的費(fèi)用要小；允許擴(kuò)充和調(diào)整設(shè)

4、備，變動(dòng)運(yùn)輸路線；在擁擠的工作環(huán)境中小車能靈活運(yùn)行。提出的原理性設(shè)想：應(yīng)用慣性導(dǎo)航技術(shù)，利用所設(shè)參考點(diǎn)用于制程序給出理論軌跡并作軌跡誤差的修正；應(yīng)用傳感器引導(dǎo)繞過障礙物；在工件轉(zhuǎn)接站上用超聲波定向，使小車實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。15靈活運(yùn)動(dòng)和準(zhǔn)確定位16第二節(jié)第二節(jié) 功能、功能單元和功能結(jié)構(gòu)功能、功能單元和功能結(jié)構(gòu) 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)工作頭執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)機(jī)控制器17什么是功能？某一機(jī)器某一機(jī)器(或裝置或裝置)所具有的轉(zhuǎn)化所具有的轉(zhuǎn)化能量、運(yùn)動(dòng)或其它物理量的特性。能量、運(yùn)動(dòng)或其它物理量的特性。系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)：一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)：一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)在以實(shí)現(xiàn)某

5、種任務(wù)為目標(biāo)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的時(shí)，其輸入量和輸出量之間的相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系。相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系。能力：功率、轉(zhuǎn)速性能：效率、耐用性、振動(dòng)用途：驅(qū)動(dòng)電扇、機(jī)床功用：作原動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功能：將電能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。 18 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輸入(IN)輸出(OUT)信息S能量E物料MSEM（黑箱）（BLACK BOX) 系統(tǒng)工程學(xué)：用“黑箱”描述技術(shù)系統(tǒng)的功能 設(shè)計(jì)者的任務(wù)：使設(shè)計(jì)者的任務(wù)：使“黑箱黑箱”變成變成“白箱白箱”獲得一個(gè)完美的機(jī)械產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。獲得一個(gè)完美的機(jī)械產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。19 任何技術(shù)系統(tǒng)都可以視為

6、三種流的處理系統(tǒng)：任何技術(shù)系統(tǒng)都可以視為三種流的處理系統(tǒng)：能量流能量流物料流物料流信息流信息流20硬幣計(jì)數(shù)包卷機(jī)外形圖硬幣計(jì)數(shù)包卷機(jī)外形圖整理、清點(diǎn)、計(jì)數(shù)，包卷或裝袋21功能元素功能元素放出-吸收 傳導(dǎo)-絕緣 集合-擴(kuò)散 引導(dǎo)-阻礙 轉(zhuǎn)換-回復(fù) 放大-縮小變向-定向 調(diào)整-激動(dòng) 聯(lián)結(jié)-開斷結(jié)合-分離 接合-拆開 貯存-取出 22功能單元功能單元 將總功能分解成較為簡單的、具有一將總功能分解成較為簡單的、具有一定的獨(dú)立性、可以直接求解定的獨(dú)立性、可以直接求解“功能單元功能單元”，也稱，也稱“功能元功能元” 。 直接實(shí)現(xiàn)總功能的各分功能稱為一階直接實(shí)現(xiàn)總功能的各分功能稱為一階分功能；實(shí)現(xiàn)一階分功能

7、的分功能稱為二分功能；實(shí)現(xiàn)一階分功能的分功能稱為二階分功能，并以此類推。分解到末端的為階分功能，并以此類推。分解到末端的為功能元。功能元。23硬幣計(jì)數(shù)包卷機(jī)功能分解圖硬幣計(jì)數(shù)包卷機(jī)功能分解圖硬幣堆放、輸送功能單元硬幣排列、分選、挑殘功能單元硬幣分選計(jì)數(shù)功能單元送紙、撕紙功能單元硬幣堆碼、整理功能單元硬幣包卷功能單元卷邊功能單元24功能結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu) 功能結(jié)構(gòu)圖：用來表示各分功能之功能結(jié)構(gòu)圖：用來表示各分功能之間關(guān)系的框圖。間關(guān)系的框圖。功能分解圖25功能分析：功能分析：由總功能分解為分功能，最后由總功能分解為分功能，最后作出作出功能結(jié)構(gòu)圖功能結(jié)構(gòu)圖。也可稱為。也可稱為“系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析”。 26

8、兩種功能結(jié)構(gòu)對比2728用功能樹法用功能樹法進(jìn)行露天礦開采挖掘機(jī)的方案設(shè)計(jì)露天礦開采挖掘機(jī)的方案設(shè)計(jì)總功能分功能1功能元1功能元n分功能n功能元1功能元n29總功能（挖煤、運(yùn)煤）驅(qū)動(dòng)功能能量轉(zhuǎn)換能量傳遞與分配執(zhí)行功能鏟 入提升回轉(zhuǎn)鏟斗推壓行走功能（整臺(tái)機(jī)器的移動(dòng)）控制功能啟動(dòng)、停止（制動(dòng)）其他儀表顯示輔助功能支承和聯(lián)接 照 明變 速303、功能元組合相容矩陣法組合方案數(shù)組合方案數(shù)=3=33 3 2 2 3 3 1 1 4 4 4 4 3 3 4=10368 4=10368若方案為：（若方案為：（A1+B1+C2+D2+E1+F1+G2+H2+I1A1+B1+C2+D2+E1+F1+G2+H2+

9、I1） 履帶式正鏟機(jī)械挖掘機(jī)履帶式正鏟機(jī)械挖掘機(jī)若方案為：（若方案為：（A3+B1+C1+D2+E1+F2+G3+H1+I2A3+B1+C1+D2+E1+F2+G3+H1+I2） 輪胎式正鏟液壓挖掘機(jī)輪胎式正鏟液壓挖掘機(jī)31露天礦開采挖掘機(jī)黑箱示意圖挖掘機(jī)能量（驅(qū)動(dòng)）物料（煤）信 號(hào)振動(dòng)熱量噪聲灰塵溫度濕度能量（挖動(dòng)力和速度等）物料（裝入卡車的煤）信號(hào)32信息工作機(jī)構(gòu)（挖/運(yùn)）物料物料能量（柴油機(jī)）運(yùn)輸機(jī)械汽車環(huán)境系統(tǒng)人相鄰技術(shù)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換能量傳遞支 承 和 連 接 部 分控制33輔助行走信號(hào)轉(zhuǎn)入另一工作點(diǎn)運(yùn)輸機(jī)煤能量物料/煤信號(hào)變速能量傳遞及分配啟動(dòng)、停止支 承 及 聯(lián) 接回轉(zhuǎn)提升鏟入能量轉(zhuǎn)

10、換34第三節(jié) 功能原理的發(fā)展歷史及基本類型 功能原理設(shè)計(jì)的兩個(gè)工作特點(diǎn)：1、綜合問題，無定法可循。2、多解問題，既不是只有唯一解，也不是絕對無解，而且也很難得到絕對理想的解。35功能原理分類動(dòng)作功能工藝功能36動(dòng)作功能工藝功能37 “關(guān)鍵技術(shù)”（“Know How”）。某個(gè)企業(yè)或部門獨(dú)有的技術(shù)，暫時(shí)還沒有被別人掌握根據(jù)功能的技術(shù)特點(diǎn)分類綜合技術(shù)功能綜合運(yùn)用機(jī)、光、電、磁、熱、化各種“廣義物理效應(yīng)”（非純機(jī)械）去實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作功能和工藝功能。38左圖為縱向磁記錄的記錄方式示意圖右圖為垂直磁記錄的記錄方式示意圖39功能類型動(dòng)作類工藝類簡單動(dòng)作功能復(fù)雜動(dòng)作功能工藝功能關(guān)鍵技術(shù)功能綜合技術(shù)功能（純機(jī)械）

11、（廣義物理效應(yīng)）功能類型總結(jié)40第四節(jié)第四節(jié) 兩種動(dòng)作功能及其對應(yīng)的求解思路兩種動(dòng)作功能及其對應(yīng)的求解思路簡單動(dòng)作：一次性動(dòng)作41復(fù)雜動(dòng)作紙寬調(diào)節(jié)桿硬幣42工藝功能工藝功能工件頭和工作對象相互配合，實(shí)現(xiàn)一種功能。工件頭和工作對象相互配合，實(shí)現(xiàn)一種功能。兩個(gè)重要因素兩個(gè)重要因素采用哪種工藝方法采用哪種工藝方法工作頭采用什么形狀和動(dòng)作工作頭采用什么形狀和動(dòng)作工藝功能的特點(diǎn)工藝功能的特點(diǎn)工作頭的形狀、運(yùn)動(dòng)方式和作用場是完成工藝功能的工作頭的形狀、運(yùn)動(dòng)方式和作用場是完成工藝功能的三個(gè)主要因素。三個(gè)主要因素。第五節(jié)第五節(jié) 工藝功能及其對應(yīng)的求解思路工藝功能及其對應(yīng)的求解思路43犁的工作曲面1犁尖 2犁鏡

12、 3曲面絞肉機(jī)44水刀切割工藝家用切碎機(jī)45電火花加工原理圖電火花線切割原理圖1-工件，2-脈沖電源，3-點(diǎn)動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，4-工具，5-工作液，6-過濾器，7-工作液泵1-坐標(biāo)工作臺(tái)，2-夾具，3-工件，4-脈沖電源，5-導(dǎo)輪，6-電極絲，7-絲架，8-工作液箱，9-儲(chǔ)絲筒46S S 對象或物體對象或物體(Substance)(Substance)。主體。主體(S1)(S1)，客體，客體(S2)(S2)F F場，這不單指某種物理場，而是廣義地指場，這不單指某種物理場，而是廣義地指S1S1向向S2S2作用時(shí)發(fā)出的力、運(yùn)動(dòng)、電磁、熱、光作用時(shí)發(fā)出的力、運(yùn)動(dòng)、電磁、熱、光一切作用一切作用場。場。“

13、最小技術(shù)系統(tǒng)最小技術(shù)系統(tǒng)”在任何一個(gè)最小技術(shù)系統(tǒng)中，至少有一個(gè)主體在任何一個(gè)最小技術(shù)系統(tǒng)中，至少有一個(gè)主體(S1)(S1)，一個(gè)客體一個(gè)客體(S2)(S2)和一個(gè)場和一個(gè)場(F)(F)。缺一即不可能發(fā)生技術(shù)作。缺一即不可能發(fā)生技術(shù)作用。用。物一場分析法物一場分析法(S-Field法法)47基本的方法是尋求合理的基本的方法是尋求合理的F和和S例：為了完成修剪草地的任務(wù)，例：為了完成修剪草地的任務(wù)，如何構(gòu)思剪草機(jī)的工作原理如何構(gòu)思剪草機(jī)的工作原理?在這個(gè)問題里，在這個(gè)問題里，S 2是草地上的是草地上的草。剩下的問題是尋找合適的草。剩下的問題是尋找合適的F和和S1了。了。FS1S2標(biāo)準(zhǔn)S-Field

14、 模式用用SField模式探求工藝功能原理的解法模式探求工藝功能原理的解法48首先要尋找各種可能被利用的首先要尋找各種可能被利用的F并加以分析和比較：并加以分析和比較： 拉力拉力可以拉斷草，但無法控制被拉斷的草的可以拉斷草，但無法控制被拉斷的草的高度，無法使草地整齊。高度，無法使草地整齊。 割斷力割斷力像農(nóng)夫割麥一樣，需要握住草的上部像農(nóng)夫割麥一樣，需要握住草的上部才能割斷。才能割斷。 剪斷力剪斷力利用剪刀刃合攏，可以剪斷。利用剪刀刃合攏，可以剪斷。 顯然，人們常常選擇剪斷力作為理想的顯然，人們常常選擇剪斷力作為理想的F，當(dāng)然，當(dāng)然S1就只能是剪刀就只能是剪刀可以通過可以通過“完善完善”、“增

15、加增加和和“變換變換”的的方法來尋求新的解法。方法來尋求新的解法。491完善完善 原設(shè)計(jì)中有時(shí)出現(xiàn)缺少原設(shè)計(jì)中有時(shí)出現(xiàn)缺少F或或S1的情況并因此的情況并因此而造成功能不良的后果。應(yīng)該通過補(bǔ)全而造成功能不良的后果。應(yīng)該通過補(bǔ)全F或或S1的措施來使的措施來使SField模式完善化。模式完善化。 平板玻璃制造工藝的完善 a) 垂直引上法 b)浮法a)b)50 2增加增加 一個(gè)最小技術(shù)系統(tǒng)至少應(yīng)具有一個(gè)最小技術(shù)系統(tǒng)至少應(yīng)具有S1、S2和和F，但有時(shí)，但有時(shí)還應(yīng)輔以還應(yīng)輔以S1和和F，才能更好地完成希望實(shí)現(xiàn)的功能。，才能更好地完成希望實(shí)現(xiàn)的功能。 FS1S2FS1變形的S-Field 模式51鋁帶坯電磁

16、鑄軋52 3變換變換 對已有工藝功能解法中的對已有工藝功能解法中的S1和和F進(jìn)行分析后，常常進(jìn)行分析后，常常可以發(fā)現(xiàn)它們并非是不可替換的。有時(shí)通過變換可能可以發(fā)現(xiàn)它們并非是不可替換的。有時(shí)通過變換可能會(huì)產(chǎn)生意想不到的好效果。會(huì)產(chǎn)生意想不到的好效果。割草機(jī)53用高壓水噴射可以切割木材、鋼板、布料用高壓水噴射可以切割木材、鋼板、布料 。利用各種廣義的物理效應(yīng)利用各種廣義的物理效應(yīng)54焊接：氣焊、電焊、摩擦攪拌焊、超聲波焊請舉出一種通過利用場的完善、增加或改變而改善機(jī)器工藝功能的例子。55第六節(jié)第六節(jié) 關(guān)鍵技術(shù)功能、綜合技術(shù)功能及其求解思路關(guān)鍵技術(shù)功能、綜合技術(shù)功能及其求解思路56 1)材料：例如高

17、強(qiáng)度、高耐磨性、特殊的潤滑油、材料：例如高強(qiáng)度、高耐磨性、特殊的潤滑油、特殊輕質(zhì)材料特殊輕質(zhì)材料(例如復(fù)合材料例如復(fù)合材料)、特殊物理性能要求等。、特殊物理性能要求等。 2)制造工藝：高精度、小的表面粗糙度、高的熱處制造工藝：高精度、小的表面粗糙度、高的熱處理要求理要求。 3)設(shè)計(jì)：通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)特殊的功能原理，尤其是實(shí)設(shè)計(jì)：通過設(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)過的功能或是比別人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)以前從未有人實(shí)現(xiàn)過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。的功能更好的功能水平。一、關(guān)鍵技術(shù)功能一、關(guān)鍵技術(shù)功能57存儲(chǔ)技術(shù):穿孔紙帶、磁盤、磁帶機(jī)、 閃存、硬盤、微硬盤、光盤585N左

18、右左右50N左右左右關(guān)鍵技術(shù)的求解思路：關(guān)鍵技術(shù)的求解思路： “技術(shù)矛盾分析法技術(shù)矛盾分析法”關(guān)鍵技術(shù)功能（機(jī)電控制人工假手59解決思路：解決思路：在傳動(dòng)路線上再串接在傳動(dòng)路線上再串接一套減速比一套減速比i210的的減速裝置，然后通過減速裝置，然后通過兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的切換開關(guān)兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的切換開關(guān)來操作來操作60 從不同的角度分析技術(shù)矛盾，則可從不同的角度分析技術(shù)矛盾，則可以得到不同的分析結(jié)果，并可導(dǎo)出另一以得到不同的分析結(jié)果，并可導(dǎo)出另一些解法。些解法。 61 用常規(guī)技術(shù)或已有技術(shù)難以達(dá)到的技術(shù)難用常規(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、總點(diǎn)，或是別人目前尚難以實(shí)現(xiàn)的技

19、術(shù)高度、總的來說它的技術(shù)要求高，而解決的方法也往往的來說它的技術(shù)要求高，而解決的方法也往往是出奇制勝。是出奇制勝。解決關(guān)鍵技術(shù)功能的特點(diǎn)解決關(guān)鍵技術(shù)功能的特點(diǎn)62二、綜合技術(shù)功能二、綜合技術(shù)功能1、動(dòng)作功能、動(dòng)作功能63帶有畫筆的驅(qū)動(dòng)頭相當(dāng)帶有畫筆的驅(qū)動(dòng)頭相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，它靠于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，它靠定子表面上的磁極的磁定子表面上的磁極的磁力的作用而運(yùn)動(dòng)，同時(shí)力的作用而運(yùn)動(dòng)，同時(shí)利用磁力使其能懸掛在利用磁力使其能懸掛在“天花板天花板”上。上。為了使驅(qū)動(dòng)頭在天花板為了使驅(qū)動(dòng)頭在天花板上高速移動(dòng)時(shí)阻力小，上高速移動(dòng)時(shí)阻力小，還應(yīng)用了氣浮導(dǎo)軌的原還應(yīng)用了氣浮導(dǎo)軌的原理理高速平面電機(jī)式自動(dòng)繪圖機(jī)高速平面

20、電機(jī)式自動(dòng)繪圖機(jī)直線電機(jī)普通電機(jī)步進(jìn)電機(jī)642、工藝功能：、工藝功能：非機(jī)械的工作頭非機(jī)械的工作頭連桿頭的爆炸切斷工藝65綜合技術(shù)功能的特點(diǎn)綜合技術(shù)功能的特點(diǎn)在某些特定的條件下、采用廣義物理效應(yīng)。在某些特定的條件下、采用廣義物理效應(yīng)。66綜合技術(shù)功能的求解思路綜合技術(shù)功能的求解思路物理效應(yīng)引入法物理效應(yīng)引入法67 在人工臟器的設(shè)計(jì)中，需要一種微型液體泵來幫助體液循環(huán)。在人工臟器的設(shè)計(jì)中，需要一種微型液體泵來幫助體液循環(huán)。以前這種泵都是用微型電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)微型機(jī)械泵來工作的。由于存以前這種泵都是用微型電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)微型機(jī)械泵來工作的。由于存在磨損等機(jī)械問題，效果不理想。有一位生物醫(yī)學(xué)專家想出了用在磨損等

21、機(jī)械問題，效果不理想。有一位生物醫(yī)學(xué)專家想出了用金屬的熱膨脹效應(yīng)來做體液泵，效果很理想。金屬的熱膨脹效應(yīng)來做體液泵，效果很理想。 用石英晶體振蕩器控制的電磁擺來代替機(jī)械游絲擺制成的石用石英晶體振蕩器控制的電磁擺來代替機(jī)械游絲擺制成的石英電子鐘表，也是運(yùn)用物理效應(yīng)引入法的很典型的例子。英電子鐘表，也是運(yùn)用物理效應(yīng)引入法的很典型的例子。 在潤滑油中添加某些成分，就有可能使這種油在高壓或電場在潤滑油中添加某些成分，就有可能使這種油在高壓或電場中產(chǎn)生特殊的性能中產(chǎn)生特殊的性能(如粘性變大等如粘性變大等)。在機(jī)械傳動(dòng)中已經(jīng)在利用這。在機(jī)械傳動(dòng)中已經(jīng)在利用這些新效應(yīng)。些新效應(yīng)。 近年出現(xiàn)的近年出現(xiàn)的 “機(jī)

22、電一體化機(jī)電一體化”或或“機(jī)械電子學(xué)機(jī)械電子學(xué)”，就是引入，就是引入微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)物，它是物理效應(yīng)引入法中一個(gè)較微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)物，它是物理效應(yīng)引入法中一個(gè)較突出的成功的例子。突出的成功的例子。68第七節(jié)第七節(jié) 功能原理設(shè)計(jì)的工作要點(diǎn)功能原理設(shè)計(jì)的工作要點(diǎn) How can I?69701明確所要設(shè)計(jì)的任務(wù)的功能目標(biāo)，提出具體問題明確所要設(shè)計(jì)的任務(wù)的功能目標(biāo)，提出具體問題 肌電假手肌電假手手指應(yīng)能實(shí)現(xiàn)手指應(yīng)能實(shí)現(xiàn)0.5rad0.5rads s的抓握運(yùn)動(dòng)速度，以模仿人的抓握運(yùn)動(dòng)速度，以模仿人手的真實(shí)運(yùn)動(dòng)。手的真實(shí)運(yùn)動(dòng)。手指觸物后，應(yīng)能產(chǎn)生手指觸物后，應(yīng)能產(chǎn)生50N50N左右的

23、捏緊力，以滿足實(shí)左右的捏緊力，以滿足實(shí)際工作的需要。際工作的需要。所用微型電動(dòng)機(jī)需在假手掌心中放置，故其外徑應(yīng)所用微型電動(dòng)機(jī)需在假手掌心中放置，故其外徑應(yīng)不大于不大于20mm20mm。傳動(dòng)機(jī)械的效率應(yīng)足夠高，以保證充電電池至少能傳動(dòng)機(jī)械的效率應(yīng)足夠高，以保證充電電池至少能工作工作1 1天天。71手的結(jié)構(gòu)大腦控制假手德國OTTO BOCK公司產(chǎn)品2調(diào)查、分析已有的解法原理，供設(shè)計(jì)時(shí)參考調(diào)查、分析已有的解法原理，供設(shè)計(jì)時(shí)參考 牽引式假手723進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思、尋求更合理的解法原理進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思、尋求更合理的解法原理 設(shè)計(jì)者應(yīng)該有一個(gè)信念：現(xiàn)有的產(chǎn)品決不是設(shè)計(jì)者應(yīng)該有一個(gè)信念：現(xiàn)有的產(chǎn)品決不是頂峰，肯定還

24、會(huì)有更好的設(shè)計(jì)出現(xiàn)。要爭取由自頂峰，肯定還會(huì)有更好的設(shè)計(jì)出現(xiàn)。要爭取由自己推出新一代的創(chuàng)新產(chǎn)品。己推出新一代的創(chuàng)新產(chǎn)品。 設(shè)計(jì)者應(yīng)重視基本科學(xué)知識(shí)的積累，避免陷設(shè)計(jì)者應(yīng)重視基本科學(xué)知識(shí)的積累，避免陷入一些違反基本科學(xué)原理的入一些違反基本科學(xué)原理的“錯(cuò)覺錯(cuò)覺”。例如，有。例如，有人設(shè)計(jì)了一種機(jī)械式的人設(shè)計(jì)了一種機(jī)械式的“功率增大器功率增大器”，認(rèn)為能，認(rèn)為能把小功率輸入變?yōu)榇蠊β瘦敵?，他采用了一種特把小功率輸入變?yōu)榇蠊β瘦敵觯捎昧艘环N特殊的行星齒輪傳動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)他的理想。當(dāng)然，殊的行星齒輪傳動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)他的理想。當(dāng)然，他所作的原理設(shè)計(jì)中存在著基本力學(xué)知識(shí)上的錯(cuò)他所作的原理設(shè)計(jì)中存在著基本力學(xué)

25、知識(shí)上的錯(cuò)誤。誤。734初步預(yù)想實(shí)用化的可能性初步預(yù)想實(shí)用化的可能性大量例子說明一個(gè)好的原理構(gòu)思最后不能成為產(chǎn)品。大量例子說明一個(gè)好的原理構(gòu)思最后不能成為產(chǎn)品。在專利文獻(xiàn)中有大量的專利都沒有能夠成為有用的技在專利文獻(xiàn)中有大量的專利都沒有能夠成為有用的技術(shù)。其中部分的原因就是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)、材料和工藝問題術(shù)。其中部分的原因就是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)、材料和工藝問題無法得到合理的解決。這充分說明創(chuàng)新構(gòu)思時(shí)要粗略無法得到合理的解決。這充分說明創(chuàng)新構(gòu)思時(shí)要粗略考慮一些主要的結(jié)構(gòu)工藝問題?？紤]一些主要的結(jié)構(gòu)工藝問題。745認(rèn)真進(jìn)行原理性試驗(yàn)認(rèn)真進(jìn)行原理性試驗(yàn) 這是功能原理設(shè)計(jì)階段的最后一步，也是最重要這是功能原理設(shè)計(jì)階段的

26、最后一步，也是最重要的一步。在進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思時(shí)，盡管反復(fù)檢驗(yàn)過他的一步。在進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思時(shí)，盡管反復(fù)檢驗(yàn)過他的發(fā)明原理。但是實(shí)際做一下試驗(yàn)，往往會(huì)出現(xiàn)的發(fā)明原理。但是實(shí)際做一下試驗(yàn)，往往會(huì)出現(xiàn)意想不到的問題。意想不到的問題。 例如在假手的原理試驗(yàn)時(shí)，發(fā)生手指捏緊后的例如在假手的原理試驗(yàn)時(shí)，發(fā)生手指捏緊后的反彈松脫現(xiàn)象，令人百思不得其解，不知是何原反彈松脫現(xiàn)象，令人百思不得其解，不知是何原因。后來才弄清楚，這是在切換時(shí)有一瞬間出現(xiàn)因。后來才弄清楚，這是在切換時(shí)有一瞬間出現(xiàn)了兩個(gè)離合器同時(shí)處于脫開的狀態(tài)。使得手指失了兩個(gè)離合器同時(shí)處于脫開的狀態(tài)。使得手指失控，造成反彈松脫。找到了原因，才采取了相應(yīng)控，

27、造成反彈松脫。找到了原因，才采取了相應(yīng)的措施，解決了上述反彈問題。的措施，解決了上述反彈問題。756評價(jià)、對比、決策評價(jià)、對比、決策 必須要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行評價(jià)和對比，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方必須要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行評價(jià)和對比，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的對比結(jié)果來做出決策。面的對比結(jié)果來做出決策。 設(shè)計(jì)工作過程中，有兩項(xiàng)重大決策問題：設(shè)計(jì)工作過程中，有兩項(xiàng)重大決策問題： 一是在創(chuàng)意階段，這是決定產(chǎn)品方向的決策。要能判斷一是在創(chuàng)意階段，這是決定產(chǎn)品方向的決策。要能判斷5年或年或10年以后市場所需要的產(chǎn)品年以后市場所需要的產(chǎn)品 二是在構(gòu)思階段，這是決定產(chǎn)品的技術(shù)方向的決策。二是在構(gòu)思階段，這是決定產(chǎn)品的技術(shù)方

28、向的決策。個(gè)產(chǎn)品個(gè)產(chǎn)品可能有兩個(gè)以上的技術(shù)方向，在未來的發(fā)展中有可能出現(xiàn)完全不可能有兩個(gè)以上的技術(shù)方向，在未來的發(fā)展中有可能出現(xiàn)完全不同的命運(yùn)。同的命運(yùn)。 例如，不久以前，人們提出了一種創(chuàng)意，就是壁掛式電視，例如，不久以前，人們提出了一種創(chuàng)意，就是壁掛式電視，沒有人懷疑這種創(chuàng)意的合理性，于是各大公司都花大量的人力、沒有人懷疑這種創(chuàng)意的合理性，于是各大公司都花大量的人力、物力投入研究、試制。但是隨后出現(xiàn)的功能原理設(shè)計(jì)中，就出現(xiàn)物力投入研究、試制。但是隨后出現(xiàn)的功能原理設(shè)計(jì)中，就出現(xiàn)了技術(shù)方向的問題，是用液晶技術(shù)，還是用固體發(fā)光技術(shù)，了技術(shù)方向的問題，是用液晶技術(shù)，還是用固體發(fā)光技術(shù)，76 又例如

29、，目前市場上的噴墨打印技術(shù)，也存在兩個(gè)技術(shù)方向又例如，目前市場上的噴墨打印技術(shù)，也存在兩個(gè)技術(shù)方向的選擇，現(xiàn)在兩個(gè)方向的選擇，現(xiàn)在兩個(gè)方向(汽化噴墨和壓電噴墨汽化噴墨和壓電噴墨)正在激烈競爭，正在激烈競爭，最后的勝利將由市場作出判決，只有市場才是決定勝負(fù)的唯一最后的勝利將由市場作出判決，只有市場才是決定勝負(fù)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 因此，在選擇技術(shù)方向的決策中，實(shí)際上不存在方法，只有因此，在選擇技術(shù)方向的決策中，實(shí)際上不存在方法，只有像象棋大師那樣，用深刻的洞察力、精密地分析比較、超人的像象棋大師那樣，用深刻的洞察力、精密地分析比較、超人的預(yù)測能力，最后通過直覺判斷，作出天才的決策。不過任何天預(yù)測能

30、力，最后通過直覺判斷，作出天才的決策。不過任何天才的決策成功率也不可能是才的決策成功率也不可能是100。 總之，決定產(chǎn)品方向和技術(shù)方向的決策是一個(gè)非常重要?？傊?，決定產(chǎn)品方向和技術(shù)方向的決策是一個(gè)非常重要。又是非常困難的問題，千萬不要輕信那些草率的決策，它將帶又是非常困難的問題，千萬不要輕信那些草率的決策，它將帶來災(zāi)難性的后果。來災(zāi)難性的后果。77山核桃采摘的自動(dòng)化解決方案傳統(tǒng)方式問題改進(jìn)提高與完善78ASME 設(shè)計(jì)任務(wù)/2008年設(shè)計(jì)競賽79輪椅設(shè)計(jì)v上下樓梯輪椅v多功能輪椅v釣魚輪椅坐在輪椅上釣魚 自從上次釣魚把腿摔傷后，一直沒有釣過魚，整天的躺在床上對

31、于一個(gè)不甘寂寞的人來說，心里是什么滋味是可想而知的我懷戀那清山綠水，我向往那和熙的風(fēng)兒，我忘不了那提竿一瞬間的興奮，我更留戀那浮漂有力的一頓！ 整天的曲卷在病床上心情變得很壞，脾氣也大了，飯也吃不進(jìn)去，仿佛被關(guān)進(jìn)了囚籠與世隔絕一般。老伴為此也受了不少的窩囊氣，我也知道我對不起她，可就是到時(shí)候控制不住自己，常常的發(fā)一些連自己也不知道的邪火，讓我自己都感覺莫名其妙。前些天，由于自己行動(dòng)不便，很久沒有到老漁翁來了，我就哀求我的女兒打開老漁翁網(wǎng)，求她給我念一些新發(fā)表的帖子，我有什么樣的想法告訴她給我跟貼，可是她有她的事情，我也不能總是依賴她，心里也是很苦悶的。女兒到底是女兒，她看出了我內(nèi)心的苦悶與無奈

32、，不知道從哪里弄來了一臺(tái)筆記本讓我打發(fā)無聊的時(shí)間，并許諾方便時(shí)安排我去釣一次魚（特別強(qiáng)調(diào)就是一次，否則一次也沒有?。?，我心里這個(gè)高興啊，簡直就是就是什么詞語也無法形容的了，我一個(gè)勁的點(diǎn)著我的大腦袋，激動(dòng)的嘴角都裂到耳朵根上了！我忙不迭的告訴老伴，快把我的魚具包拿來，其實(shí)包里的東西都是現(xiàn)成的，可是心理的因素促使我拿起心愛的釣竿愛不釋手的仔細(xì)擦拭著，撫摩著，回憶著。 我仿佛又坐在了清山綠水間，和熙的微風(fēng)吹拂著我的臉面，也蕩漾著碧水的波浪，枝頭的鳥兒在放聲歌唱仿佛是為我重返大自然而歡呼著。 老伴在一旁欣慰的看著我，她的眼里閃動(dòng)著晶瑩的淚花。多少天了，我憂她亦憂，我樂她還憂，我的臉就象我們家里的晴雨表，一會(huì)兒陽光燦爛，一會(huì)兒烏云翻滾，甚至電閃雷鳴。我凝望著我的老伴，什么也沒說，可是我的心里知道她就是我的世界，就是我的全部！ 女兒沒有食言。 星期六上午，女兒和我的醫(yī)生取得聯(lián)系后，經(jīng)醫(yī)生同意我坐上女兒帶來的車出發(fā)了。讓我沒有想到的是，女兒在買來一大包魚餌的同時(shí)還帶來了一架輪椅車，老伴一個(gè)勁的夸女兒的心細(xì)，想的周到。到了池邊，眾人扶我下車坐到輪椅上來到了水邊、我堅(jiān)持著要自己調(diào)餌自己打竿?？粗⒉ㄊ幯某厮惺苤鴾嘏年柟?，聆聽著鳥兒的啼鳴，欣賞著花草綠樹。我貪婪的呼吸著這清新的空氣，整個(gè)的身心仿佛融化在著美妙的世界里。