某大學設計概論-期末總課件

設計概論本課程：產(chǎn)品設計中的理論及方法。----概念設計、形體設計到制造過程.主要內(nèi)容：

1．功能分析及產(chǎn)品構思設計

——產(chǎn)品的機構設計方法學；

2．機構的組合方法；

3．設計評價；

4．柔性制造系統(tǒng)的建模設計

——柔性系統(tǒng)中的求解算法。包括資源規(guī)劃、機床規(guī)劃、精良生產(chǎn)及并行工程

5.

模糊理論與模糊規(guī)劃

設計概論1第一章緒論

1.1設計概念

人類的社會活動：圍繞物質財富的創(chuàng)造和分配展開

1．狹義的設計概念：設計：將客觀需求轉化為滿足需求的技術系統(tǒng)活動。技術系統(tǒng)活動：產(chǎn)品創(chuàng)新設計或產(chǎn)品開發(fā)設計中的一切活動。

2．廣義設計概念：例1，設計是一種針對目標問題的求解活動；例2，設計是一種創(chuàng)造性的活動，創(chuàng)造前所未有的，新穎而有益的東西。第一章緒論2設計是“一種構思與計劃，以及把這種構思與計劃通過一定的手段轉為視覺化的活動過程”。涵蓋面更廣的概念：對發(fā)展過程的安排對發(fā)展過程進行的活動發(fā)展過程：發(fā)展方向、程序、細節(jié)、要達到的目標。3．創(chuàng)新是設計的靈魂設計目標——產(chǎn)品——贏得市場產(chǎn)品的競爭力：

——性能使用戶滿意；

——開發(fā)周期最短；

——成本最低；

——無污染或污染被降低到最低的限度?！皠?chuàng)新”的含義：A.原創(chuàng)新：建立新理論、新方法，發(fā)明新機構、新運動原理。B.新產(chǎn)品創(chuàng)新：非圓齒輪：凸輪與齒輪的組合；手機：新型手機=手機+電子記事本+……+網(wǎng)絡。設計是“一種構思與計劃，以及把這種構思與計劃31.2設計過程及產(chǎn)品的開發(fā)過程1.設計的四個過程階段：

——需求分析

——構思設計

——結構與精度設計

——制造過程設計2.現(xiàn)代產(chǎn)品制造的特點：

A.創(chuàng)造設計過程長，制造過程縮短；

B.由原來的滿足精度，經(jīng)久耐用的特點→現(xiàn)代的個性化、流行化的特征發(fā)展。3.現(xiàn)代產(chǎn)品設計的模式：反饋的閉環(huán)模式

1.2設計過程及產(chǎn)品的開發(fā)過程42.1功能概念及分析方法

2.2功能原理與運動規(guī)律之間的關系2.3運動規(guī)律與機構組合的關系2.4制定運動規(guī)律的原則和步驟

2.5創(chuàng)新技法2.6機構組合時的基本原則及影響因素

2.7按功能－結構矩陣設計運動簡圖

2.8.按機構的結構特性作機構組合

第二章功能分析與機構設計2.1功能概念及分析方法第二章功能分析與機構設計52.1功能概念及分析方法

產(chǎn)品設計的首要環(huán)節(jié)，將市場需求轉化為產(chǎn)品的抽象化性能1．功能概念：

體現(xiàn)在產(chǎn)品實體上的效用性能，包括：—效能、—用途、—作用、—目的2．功能定義的方法：

動詞+名詞：千斤頂—頂起+重物，電池—儲存+電能

定義功能需提取最本質的性能，有助于引導新的構思與產(chǎn)品3．功能分析法

（1）總功能確定：通過比較輸入與輸出之間的差別定義總功能（2）功能樹作功能分解：將功能分解為多個簡單功能元，通過對功能元的求解，得到機構，最后得到總功能的求解方案功能分解獲取→機構運動簡圖→機構控制簡圖（3）功能分解的方法—（目的—手段）

將產(chǎn)品性能的網(wǎng)絡結構按樹型結構展開進行功能分析2.1功能概念及分析方法（3）功能分解的方法—（目的—手62.2功能原理與運動規(guī)律之間的關系

板材送料機構都有三個操作：供料，取料與送料。但不同的機構，原理不同，結構也不同；原理相同，結構也不同；功能原理：推力摩擦吸力2.2功能原理與運動規(guī)律之間的關系7某大學設計概論-期末總課件8歸納：功能與運動規(guī)律之間的對應關系

A．功能與運動規(guī)律之間有對應關系，這個映射關系實現(xiàn)機構構思中由功能設計向運動規(guī)律設計的轉化。B．功能與運動規(guī)律之間為1∶n的關系，即：單對多的關系。歸納：功能與運動規(guī)律之間的對應關系9（2）直線往復運動的機構（水平）圖2-7往復運動的機構

（2）直線往復運動的機構（水平）圖2-7往復運動的機構10歸納：運動規(guī)律與機構之間的對應關系A．運動規(guī)律與機構之間存在對應關系，這種關系能實現(xiàn)由運動規(guī)律到機構設計的轉化。這種轉化實現(xiàn)了由設計構思到實體產(chǎn)品之間的聯(lián)接。B．運動規(guī)律與機構之間為1∶n的關系，即：單對多關系。歸納：運動規(guī)律與機構之間的對應關系112．功能原理、運動規(guī)律與機構綜合之間的關系（1）功能與運動規(guī)律之間存在著對應關系，運動規(guī)律與機構之間存在著對應關系；設計活動：從功能分析→運動規(guī)律分析→機構設計過程轉化的有序性、邏輯性（2）兩個1∶n（單對多）關系

對于機構設計，優(yōu)點：靈活性、多樣性、豐富多彩性，實現(xiàn)用戶對產(chǎn)品的個性化與求異的心里需求。缺點：不同的功能組合構成不同的機構和不同的運動規(guī)律構成不同的機構這兩層1：N的關系，構成設計的復雜性和分析評價的困難，各種因素難以把握，利弊難以平衡。

機構綜合中的結構類型選擇與機構組合是機構設計的關鍵點和難點。2．功能原理、運動規(guī)律與機構綜合之間的關系122.4制定運動規(guī)律的原則和步驟1．步驟

（1）功能分析

將用戶使用要求轉化為產(chǎn)品的一系列的有序操作動作（2）運動規(guī)律分析

將復雜運動按某一性能指標分解成若干個基本運行

（3）型選擇

a.原理類型：b.結構類型：（4）運動協(xié)調(diào)分析及協(xié)調(diào)設計能完成要求的操作動作，滿足使用性能；

動作協(xié)調(diào)，無碰撞、干涉、過程平穩(wěn)。2.4制定運動規(guī)律的原則和步驟132．制定運動規(guī)律的原則?．運動最簡原則及規(guī)律集最小原則

減少冗余環(huán)節(jié)規(guī)律集最小

運動規(guī)律為簡單運動II．結構最簡原則采用新機構、新技術采用簡單輪廓結構2．制定運動規(guī)律的原則142.5創(chuàng)新技法

1．分析綜合法（1）分析成熟產(chǎn)品：取簽上膠壓簽及貼簽貼簽瓶的輸入與輸出（2）提取特征機構，組合成設計機構2.5創(chuàng)新技法（1）分析成熟產(chǎn)品：152．思維擴展性在已有成熟產(chǎn)品的機構上作擴展設計，獲取新機構

思維擴展法有兩個特點：（1）將多種技術綜合應用；（2）在原有的機構上，根據(jù)產(chǎn)品的新要求，延續(xù)構思，創(chuàng)造出新機構。2.6機構組合時的基本原則及影響因素

1)結構最簡原則選取的基本機構，減小加工誤差與加工累積誤差對產(chǎn)品性能的影響。2）機械效益最大原則

2．思維擴展性思維擴展法有兩個特點：2）機械效益最大原則163）機構效率最大的原則

4）獲得較大的傳動角μ

原則

5）機構動力源因素動力源有多種形式：電能、電磁能、氣能、液壓、波能……

量能轉換形式———電動機、氣、液壓機構6）動載荷最小原則高速機構，力爭:平衡慣性力,平衡慣性力矩重載機構也要有平衡慣性力,平衡慣性力矩

措施是：①機構取對稱結構，重力矩自行平衡②機構最有利于重力平衡3）機構效率最大的原則4）獲得較大的傳動角μ原則5）172.7按功能－結構矩陣設計運動簡圖

一、設計原理與過程

1.原理功能—運動規(guī)律—機構之間存在的映射關系分解與組合完成矩陣的手段

2．功能－結構矩陣設計過程

1）功能分類，用圖形符號表示

2）作功能分解按關聯(lián)樹組成功能－結構矩陣；

3）作原型選擇，即：基本機構選擇；

4）組合成機構，并構造多個方案；

5）分析比較，選出最佳方案2.7按功能－結構矩陣設計運動簡圖18圖2-20關聯(lián)數(shù)圖圖2-20關聯(lián)數(shù)圖19二、示例設計一個鍛壓設備，它采用電動機作為動力源，要求鍛壓部件（鍛頭）作上下往復運動，鍛造出高精度的毛坯。（1）功能分解分析：電機旋轉，鍛壓頭上、下往復運動，機構應有：A.運動形式變換功能，將旋轉運動變?yōu)橹本€運動；B.驅動力放大功能

C.鍛壓頭作上、下往復運動方向變換的功能二、示例C.鍛壓頭作上、下往復運動20（2）建立功能－機構矩陣(343)（2）建立功能－機構矩陣(343)21（3）構造機構方案構造機構注意三項原則：

a.組合的可能性原則，相關點的運動要一致；

b.組合的有效性原則組合后運動不干涉，保證運動范圍，滿足運動精度要求；c.構件的輪廓應有可加工性。

（4）分析比較，確定最佳方案結論：依據(jù)設計要求，選出方案A（3）構造機構方案22圖2-21運動簡圖篩選方案圖2-21運動簡圖篩選方案232.8.按機構的結構特性作機構組合1.單自由度機構中構件數(shù)與運動副的配置1）不同運動符的構件類型及構件數(shù)代號二極桿：一個構件上有兩個鉸接點；三極桿：一個構件上有三個鉸接點；四級桿：一個構件上有四個鉸接點；若：：二極桿的構件數(shù)：三極桿的構件數(shù)：四極桿的構件數(shù)

……

：n極桿的構件數(shù)

N：機構的總件數(shù)2.8.按機構的結構特性作機構組合242）單自由度機構中不同運動副的構件的配置（2-5）四桿機構：只有一種配置方案；；六桿機構：有兩種配置方案:

有效配置案一種，構成兩種運動鏈即為：瓦特鏈

斯蒂芬鏈2）單自由度機構中不同運動副的構件的配置（2-5）四桿機25八桿機構：具有三種配置方案構成16種運動鏈圖

圖2-22六桿機構的運動鏈圖八桿機構：具有三種配置方案圖2-22六桿機構的運動鏈圖26圖2-23八桿機構的運動鏈圖圖2-23八桿機構的運動鏈圖272．運動鏈圖及機構的生成法運動鏈圖：去掉機構中構件的工程（功能）含義，只保留構件之間的聯(lián)接關系，所構成的連接結構圖稱為運動鏈圖。例4.按步行機構的軌跡，用6桿機構設計步行機構

圖2-24步行機構軌跡圖2．運動鏈圖及機構的生成法圖2-24步行機構軌跡圖28圖2-25瓦特鏈的倒置機構圖2-26斯蒂芬鏈鏈的倒置機構4圖2-25瓦特鏈的倒置機構圖2-26斯蒂芬鏈鏈的倒置機構29圖2-27選出的步行機構

圖2-28機構變異3．基本結構變異

（1）轉動副變異成移動副

演化原理：構件桿長變?yōu)闀r，構件：轉動副——移動副。

圖2-27選出的步行機構圖2-28機構變異3．基30（2）低副變異為高副變異原理：變異前、后各構件之間的拓撲關系保持不變。二極桿——高副配合面圖2-29機構變異（4桿機構的低副變高副）（2）低副變異為高副圖2-29機構變異（4桿機構的低副變高314.瓦特鏈的代換過程

圖2-30瓦特鏈的低副變高副4.瓦特鏈的代換過程圖2-30瓦特鏈的低副變高副325.斯蒂芬鏈的代換過程

圖2-31斯蒂芬鏈的低副變高副5.斯蒂芬鏈的代換過程圖2-31斯蒂芬鏈的低副變高副33第三章機構的組合方式

3.1機構的組合方法分類

1.機構的組合類別

2.以連接特征的分類類別

3.2機構的組合模式

1．串聯(lián)組合模式

2．并聯(lián)組合模式

3．反饋組合模式

4．運載機構

5．時序組合機構第三章機構的組合方式343.1機構的組合方法機構的組合類別與分類的特征有關有兩種分類方法：

A.以幾何特征分類

B.以連接特征分類

1.以幾何特征分類：

多桿機構、凸輪機構、齒輪機構…….圖3-1組合機構3.1機構的組合方法圖3-1組合機構35圖3-2串聯(lián)組合機構2．以連接特征為主的分類主要以兩個或多個基本機構組合時的連接方式為特征：

串聯(lián)、并聯(lián)、反饋、運載、時序組合（順序控制）圖3-2串聯(lián)組合機構2．以連接特征為主的分類363.2機構的組合模式

1．串聯(lián)組合模式

2．并聯(lián)組合模式

3．反饋組合模式

4．運載機構

5．時序組合機構1．串聯(lián)組合模式1）固結式串聯(lián)：前一機構輸出桿與后一機構的輸入桿為公共桿。3.2機構的組合模式372）軌跡點串聯(lián)：前一輸出機構通過連桿上的一點將運動傳給后一輸入機構。圖3-3軌跡點串聯(lián)2）軌跡點串聯(lián)：圖3-3軌跡點串聯(lián)382．并聯(lián)組合模式1）以差動輪系為基礎機構的并聯(lián)機構圖3-4差動輪系的并聯(lián)機構2．并聯(lián)組合模式圖3-4差動輪系的并聯(lián)機構39圖3-5差動齒輪并聯(lián)組合機構2）以差動齒輪為基礎機構并聯(lián)組合機構圖3-5差動齒輪并聯(lián)組合機構2）以差動齒輪為基礎機構并聯(lián)組合403）摩擦輪為基礎機構的并聯(lián)組合機構圖3-6摩擦輪的并聯(lián)組合機構4）十字滑架為基礎機構的并聯(lián)組合機構圖3-7十字滑架的并聯(lián)組合3）摩擦輪為基礎機構的并聯(lián)組合機構圖3-6摩擦輪的并聯(lián)組合413．反饋組合模式反饋組合：輸出通過一個機構又返回給輸入，聯(lián)接輸出與輸入的機構是反饋構件。1）齒輪副與搖桿機構為反饋構件的機構3．反饋組合模式42圖3-8齒輪副與搖桿機構為反饋構件的機構圖3-8齒輪副與搖桿機構為反饋構件的機構432）凸輪副為反饋構件的機構圖3-9凸輪副為反饋構件機構

2）凸輪副為反饋構件的機構圖3-9凸輪副為反饋構件機構443）齒輪副與摩擦輪為反饋構件的反饋機構圖3-10齒輪副與摩擦輪為反饋件的機構3）齒輪副與摩擦輪為反饋構件的反饋機構圖3-10齒輪副與摩擦454．運載機構運載機構：后一個機構的運動是在前一個機構運動的基礎上疊加而成。組合結構按層次疊加。圖3-11電動飛馬運載機構4．運載機構圖3-11電動飛馬運載機構46圖3-12機器手運載機構4．運載機構圖3-13電扇運載機構圖3-12機器手運載機構4．運載機構圖3-13電扇運載機構475．時序組合機構按各個構件的操作運動的時間順序依次連接各個組成元件，因此，前一機構的運動總是被累加到后一構件的運動上去。同時，后一構件的啟動由前一機構的運動決定。實質上它是一種實現(xiàn)順序控制的機構。連接：操作時間順序運動：前者運動累加到后者運動之上后者的啟動由前者的運動來決定5．時序組合機構48圖3-14時序組合機構

圖3-14時序組合機構49設計評價：是一種反饋設計的方法設計構思階段多中選優(yōu)選出最佳方案形體設計過程與工藝規(guī)劃同步進行，剔除設計缺陷，使設計對制造完善。評價方法按其基本原理可分為三類：簡單評價法、實驗評價法、數(shù)學評價法簡單評價法：數(shù)據(jù)作統(tǒng)計—量化—比較排列—選出對首數(shù)學評價法：某種算法—不確定量量化—邏輯推理—結論技術-矩陣法、模糊評價法、層次分析評價法第四章設計評價方法設計評價：是一種反饋設計的方法第四章設計評價方法50內(nèi)容：4.1評價目標及目標權值4.2簡單評價法

4.3評分法4.4技術--經(jīng)濟評價法

4.5模糊評價法

4.1評價目標及目標權值1.評價目標：目標評價依據(jù)（評價準則）

技術目標經(jīng)濟目標生產(chǎn)率目標社會評價目標

2.目標權值目標權值重要系數(shù)gi（加權系數(shù)）gi<1Σgi=1目標權值（1）等權值法（2）老手法（3）加權系數(shù)法

內(nèi)容：目標權值51（1）等權值法：各項目標的權值均相等，即有：例如1：n=4（1）等權值法：各項目標的權值均相等，即有：例如1：n=52（2）老手法又稱為經(jīng)驗法應用統(tǒng)計學的數(shù)學期望值確定目標權值的方法。（3）加權系數(shù)===判別矩陣法j=1,2,…n（4-3）（4-4）（4-5）（2）老手法又稱為經(jīng)驗法（3）加權系數(shù)===判別矩陣法j=153某大學設計概論-期末總課件543.評價目標樹3.評價目標樹554.2簡單評價法

1.點評價法方案ABC評價目標

滿足功能要求+++

成本在規(guī)定范圍內(nèi)--++

加工裝配可行+?+

使用維護方便+--+

滿足人機學要求--++

總評+?++5+

4.2簡單評價法方案滿足功能要求562.名次計分法（1）得分（n，n-1，……，1），計算總分；（2）排序；對首為最佳方案；（3）一致性檢驗（c≥0.70，c=1最好）（4-6）（4-7）2.名次計分法（4-6）（4-7）574.3評分法評分法：用分值作為衡量方案優(yōu)劣的尺度，對方案進行定量評價。多評價目標單目標評分總目標的總分

評分分制概念：1）分制：10分制（10，8，……

，2）

5分制（5,4，3，……，1）2）評分曲線3）總分計算法

總分計算

分值相加法分值連乘法均值法相對值法有效值法

4.3評分法多評價目標582）評分曲線3）總分計算法2）評分曲線3）總分計算法59某大學設計概論-期末總課件602.若總分按有效值法計算，則有：（1）獲取權值矩陣、評分矩陣；

（2）兩矩陣相乘得到有效值矩陣；3.有效值法平分法的評價過程4.總分按排序，選出隊首元素為評價結果。2.若總分按有效值法計算，則有：61某大學設計概論-期末總課件62例如3：有A、B、C三種電池，主要性能與成本如下表所示，試評價出最好的電池。例如3：有A、B、C三種電池，主要性能與成本如下表所示，試評63解：（1）提取評價目標及權值系數(shù)，用目標樹表示解：（1）提取評價目標及權值系數(shù)，用目標樹表示64（2）確定分制，做評分曲線（2）確定分制，做評分曲線65（3）計分，并獲取評分矩陣評價目標u=[成本，電壓，壽命]權值矩陣G=[0.20.30.5]（3）計分，并獲取評分矩陣66評分矩陣（4）計算有效矩陣（5）結論：電池A有效值最高，電池A最好評分矩陣（4）計算有效矩陣（5）結論：電池A有效值最高674.4技術--經(jīng)濟評價法1.技術評價（4-12）2.經(jīng)濟評價（4-13）4.4技術--經(jīng)濟評價法（4-12）2.經(jīng)濟評價（4-1683.技術--經(jīng)濟綜合評價用計算法或作圖法綜合技術值及經(jīng)濟值，實現(xiàn)技術—經(jīng)濟綜合評價3.技術--經(jīng)濟綜合評價69例2：軸承座托架的結構方案評價德國德律風根公司：對大型電機系列設計軸承座托架三種結構方案：方案I：托架直接焊接在電機機座上方案2和3：托架分別為獨立的焊接構件及鑄件，用螺釘聯(lián)接于電機機座上。例2：軸承座托架的結構方案評價70某大學設計概論-期末總課件71軸承座托架的結構方案評價1.技術目標評價1）提取評價目標，構建評價目標樹；{性能，制造，使用}2）權值分配{0.60，0.25，0.15}3）獲取目標項的值a.選取評分法，取10分的分制；b.按統(tǒng)計評語計算分值；計算加權分值；c.總分計算4）合成技術目標的評價結果Wt={0.500.390.77}2.經(jīng)濟目標評價理想成本80元實際成本：方案1方案2方案3106100174經(jīng)濟目標評價結果Wc={0.750.800.46}3.綜合評價W={0.610.560.60}軸承座托架的結構方案評價72某大學設計概論-期末總課件73某大學設計概論-期末總課件74某大學設計概論-期末總課件75某大學設計概論-期末總課件76某大學設計概論-期末總課件77某大學設計概論-期末總課件78（1）抽取評價目標，并進行加權分配

（1）抽取評價目標，并進行加權分配79（2）初評，從10種方案中篩選出4種方案

（2）初評，從10種方案中篩選出4種方案80（3）模糊決策的過程

評價目標集Y={y1,y2,y3,y4,y5}

評價集X={優(yōu)，中，差}

加權系數(shù)矩陣A={0.120.080.330.220.25}b.

用統(tǒng)計法求得4種方案的模糊評價隸屬度矩陣

（3）模糊決策的過程81C.模糊運算，獲取決策矩陣

C.模糊運算，獲取決策矩陣82d.歸一化處理

e.最優(yōu)方案：B4優(yōu)劣排序：B4B3B2B1d.歸一化處理e.最優(yōu)方案：B4優(yōu)83第五章柔性制造系統(tǒng)的建模設計

5.1柔性制造系統(tǒng)的結構及主要內(nèi)容

5.2資源規(guī)劃模型

5.3機床布局模型

5.4調(diào)度模型

5.5精良生產(chǎn)

5.6并行工程5.1柔性制造系統(tǒng)的結構及主要內(nèi)容

1.柔性制造系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)是通過計算機控制把制造設備、制造過程及其加工操作集成到一個完整的系統(tǒng)中，實現(xiàn)從毛坯到成品的全過程的自動化系統(tǒng)。

2.柔性制造系統(tǒng)的結構

柔性制造系統(tǒng)結構分為三層，第一層是以人為核心的組織與控制系統(tǒng)，第二層是計算機控制與管理系統(tǒng)，第三層是自動化加工、裝配、輸送系統(tǒng)。某大學設計概論-期末總課件84某大學設計概論-期末總課件853.柔性制造系統(tǒng)的特征

1）具有更高的自動化程度。

2）柔性制造系統(tǒng)所占用的機床比傳統(tǒng)的加工系統(tǒng)少，柔性制造系統(tǒng)通過信息流與系統(tǒng)規(guī)劃模塊能合理的組織加工單元。

3）柔性制造系統(tǒng)的一次上料后的加工時間比傳統(tǒng)的加工系統(tǒng)長，裝夾次數(shù)比傳統(tǒng)的加工系統(tǒng)少。

4）柔性制造系統(tǒng)中的機床的布局取決于物料搬運系統(tǒng)的類型。4.柔性制造系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容

1）資源需求問題：主要確定生產(chǎn)資源的最佳占用量與配比2）資源布局問題：主要涉及如何在有限的空間使生產(chǎn)設備的布局最佳3）材料流的問題：材料流的優(yōu)化問題，實現(xiàn)效率高、成本低、可靠性好的供應4）緩沖容量問題：確定緩沖器的安放地點和容量值5.柔性制造系統(tǒng)的建模方法

柔性制造系統(tǒng)的核心是獲取實時組織的過程規(guī)劃系統(tǒng)。通過柔性系統(tǒng)，使產(chǎn)品迅速由設計變?yōu)閷嶓w物品。主要建模方法有：1）規(guī)劃論建模方法2）排隊論建模3）人工智能建模3.柔性制造系統(tǒng)的特征865.2資源規(guī)劃模型概念：資源規(guī)劃就是依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模確定生產(chǎn)系統(tǒng)中各類設備的臺、套數(shù)。簡單模型：

式中：μ—實際生產(chǎn)率m—運行周數(shù)th—

每周工作時間

η—線效率Tc—生產(chǎn)節(jié)拍ts—工作總時間

ηm—平均效率tw—實際工作時間tt—輔助工作時間5.2資源規(guī)劃模型式中：μ—實際生產(chǎn)率875.3機床布局模型

機床布局——輸送鏈，有四種方式：直線單行、圓形單行、直線雙行和直線多行5.3機床布局模型88某大學設計概論-期末總課件895.3機床布局模型機床布局的目標：以輸送費用為最小確定機床的分布與布局；模型：1）單行機床排列；a.機床沿一條線排列；b.機床的朝向一致。c.參數(shù)：ncijfij5.3機床布局模型90d.單行機床布局模型：i=1,2…,nj=i+1,…,ni=1,2…,n-1d.單行機床布局模型：i=1,2…,nj=912)多行機床等面積布局

a.機床布局方式2)多行機床等面積布局922）多行機床等面積布局

b.多行等面積機床布局模型：i=1,2…,n-1i=1,2…,ni=1,2…,n2）多行機床等面積布局

b.多行等面積機床布局模型933）多行機床不等面積布局

a.機床布局3）多行機床不等面積布局943）b.多行不等面積機床布局模型：3）b.多行不等面積機床布局模型：955.4調(diào)度模型

零件在機床中的傳送方式單向雙向1.單機床上的多道工序的調(diào)度模型1）不附加任何條件的調(diào)度：調(diào)度規(guī)則：工序時間短的向前排，工序號123456工序時間長的向后排；加工時間471623調(diào)度結果：（3，5，6，1，4，2）

某大學設計概論-期末總課件962）附加交貨期限的調(diào)度：

調(diào)度規(guī)則：交貨時間短的向前排，交貨時間長的向后排。工序號

123456加工時間

112513交貨日期

6381493

調(diào)度結果：（6，2，1，3，5，4）某大學設計概論-期末總課件972.雙機床單向調(diào)動有若干道工序，都在兩臺機床（M1、M2）上加工，順序相同，先M1后M2，調(diào)動的結果是得到最大的流通時間為最小的調(diào)度序列。調(diào)度結果：（465312）2.雙機床單向調(diào)動調(diào)度結果：983.三機床單向調(diào)度1)方法：三機床單向調(diào)度轉變?yōu)殡p機床的單向調(diào)度若滿足條件：第二臺機床上的加工時間不大于第一臺機床或第三臺機床上的加工時間；2)

步驟：1）用第一臺機床與第三臺機床上的加工時間分別加上第二臺機床上的加工時間，構造虛擬機床；

2）按雙機床單向調(diào)度。

3）校核進度是否出現(xiàn)明顯的延誤。3.三機床單向調(diào)度993）三機床單向調(diào)度示例：有n道工序，在三機床上加工，單向，M1，

M2

，M3，調(diào)度排序。3）三機床單向調(diào)度示例：有n道工序，在三機床上加工，單向，1004）進度表：

1）M1按調(diào)度序列累加M1的時間；

2）M2按調(diào)度序列累加M1+M2的時間；

3）M3按調(diào)度序列以M1+M2+M3比較與累加時間。4）進度表：1015.5精良生產(chǎn)1.精良生產(chǎn)的產(chǎn)生原因和原理

一戰(zhàn)以后，大批量生產(chǎn)方式代替單件生產(chǎn)。一輛汽車耗用成本僅為單件的1/3。二戰(zhàn)以后，日本經(jīng)濟蕭條，用一種新的生產(chǎn)方式來與大批量生產(chǎn)抗衡，在汽車的車身制造的換模技術上，發(fā)明快速的移動式上模與撤模技術，產(chǎn)生精良生產(chǎn)

5.5精良生產(chǎn)一戰(zhàn)以后，大批量生產(chǎn)方式代替單件生1022.精良生產(chǎn)對浪費的定義（1）修復次品是浪費；（2）過量生產(chǎn)是浪費；（3）加工過程中的浪費；（4）庫存是費；（5）搬運的浪費；（6）動作的浪費；（7）窩工是浪費。3.精良生產(chǎn)的運行模式精良生產(chǎn)運行：拉取模式、準時制原則與看板反饋控制1）拉取模式精良生產(chǎn)的基本思想：杜絕浪費。精良生產(chǎn)的組織管理——實施拉取模式，定單——生產(chǎn)后道工序——前道工序2.精良生產(chǎn)對浪費的定義1032）準時生產(chǎn)制強調(diào)準時性，力爭準時供貨，庫存為零。五準原則：在準確的時間、準確的地點提供準確的數(shù)量與質量的物品—給準確需要的人3）看板看板：信息傳遞的模板——信息流——推動生產(chǎn)信息載體：卡片網(wǎng)絡與顯示屏看板的作用分為5類：生產(chǎn)看板供應看板采購看板轉包看板及輔助看板。2）準時生產(chǎn)制1044.看板控制系統(tǒng)4.看板控制系統(tǒng)105看板的控制類別（1）單看板系統(tǒng)看板的控制類別106（2）雙看板控制系統(tǒng)（2）雙看板控制系統(tǒng)107（3）半雙看板系統(tǒng)（3）半雙看板系統(tǒng)108（4）看板的接受區(qū)a.看板系統(tǒng)接受是前置工序（4）看板的接受區(qū)a.看板系統(tǒng)接受是前置工109b.看板接受是倉庫b.看板接受是倉庫110c.看板接受是銷售商c.看板接受是銷售商1116.最優(yōu)的看板數(shù)6.最優(yōu)的看板數(shù)1127.看板系統(tǒng)的柔性調(diào)動在流程中運行的看板數(shù)取等量運行：即相鄰接兩個工序間的看板數(shù)相等。倘若不等，就需要柔性調(diào)動：插入操作刪除操作若前一過程的看板數(shù)小于當前的看板數(shù)：作插入操作，新增差額看板若前一過程的看板數(shù)大于當前的看板數(shù)，作刪除操作，去掉多余的看板7.看板系統(tǒng)的柔性調(diào)動1135.6并工程1.并行工程的產(chǎn)生并行工程的概念60年代曾被Abermathy教授（美國）提出。在80年代并行工程又被重新提出來。

1986年，美國總統(tǒng)防務咨詢委員會向美國總統(tǒng)報告：“武器系統(tǒng)的開發(fā)周期太長，生產(chǎn)成本過高，常常滿足不了需求”。5.6并工程1142.并行工程的定義并行工程（concurrentengineering）又稱之為同期工程（simuetaneousengineering），主要強調(diào)多過程，多任務同時進行。1988年10月，美國防御分析研究所在第一屆并行工程研究會議中提出的定義是：并行工程是集成地、并行地設計產(chǎn)品及其相關的各種過程（包括制造過程及支持過程）的系統(tǒng)方法，這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設計一開始就考慮整個生命周期中從概念到產(chǎn)品報廢處理的所有因素，包括質量、成本、進度計劃和用戶要求。2.并行工程的定義1153.并行工程的運行模式

a.傳統(tǒng)的串行工程3.并行工程的運行模式116b.并行運行模式b.并行運行模式117第六章模糊集合的基本概念與模糊關系6.1模糊集的若干基本概念6.2模糊集運算的基本性質6.3模糊的集的代數(shù)運算6.4模糊關系第六章模糊集合的基本概念與模糊關系6.1模糊集的若118模糊集設X為空間，空間中的點或元素以來表示，即:6.1模糊集的若干基本概念模糊集A是一個集合，是由隸屬度來表示元素是否所屬于模糊集A的特征。即：這樣的函數(shù)，若：

總有：

M稱為隸屬度空間

:表示x屬于模糊集A的程度或等級

M:{0，1}

A:通常意義下的集合

值靠近1，則表示x屬于A的程度高，靠近0，則表示x屬于A的程度低，

模糊集6.1模糊集的若干基本概念模糊集A是一個集合，是由119的示意圖6.1的示意圖6.1120模糊集相等有兩個模糊集A、B，所有的x當

有：

與

分別是模糊集A、B的隸屬度函數(shù)

記為A=B其中：對應為數(shù)學關系式表示為：模糊集相等有：與分別是模糊集A、B的隸屬度函數(shù)記121空集所謂模糊集A是空集，就是指對有即有：記作模糊集的包含關系模糊集的包含關系是指在模糊集A、B中，若A是被包含于B的子集，表示對于有:記為：即有：空集有即有：記作模糊集的包含關系模糊集的包含關系是指在模糊122圖6.2圖6.2123模糊集的補集模糊集A的補集，定義為對于有:A的補集:記作:即有:模糊集的并集隸屬度函數(shù)可表示為：模糊集A、B的并集，定義為包含模糊集A、B兩者在內(nèi)的最小的模糊集。記為設

即有：模糊集的補集模糊集A的補集，定義為對于有:A的補集:記作:即124模糊集的交集模糊集A、B的交集記作，

定義被A，B兩者包含之內(nèi)最大的模糊集設:則其隸屬度函數(shù)可表示為：

模糊集的交集模糊集A、B的交集記作，定義被A，B兩者125圖6.4模糊集的并集、交集與代數(shù)集圖6.3補集圖6.4模糊集的并集、交集與代數(shù)集圖6.3補集126（1）（2）

則

（3）

則（4）（5）6.2模糊集運算的基本性質（1）（2）則（3）則（4）（5）6.2模糊集運127（6）（7）（8）（6）（7）（8）128（9）（10）（11）（12）(德·莫爾甘定律)

（9）（10）（11）（12）(德·莫爾甘定律)1296.3模糊的集的代數(shù)運算代數(shù)積模糊集的代數(shù)積，記為AB，其隸屬度函數(shù)可定義:代數(shù)和模糊集A，B的代數(shù)和，記為

其隸屬度函數(shù)定義：代數(shù)和用代數(shù)和用補的來定義：6.3模糊的集的代數(shù)運算代數(shù)積代數(shù)和其隸屬度函數(shù)定義：代數(shù)130圖6.5模糊集A，B的絕對差絕對差模糊集A，B的絕對差，以表示:可定義如下：圖6.5模糊集A，B的絕對差絕對差模糊集A，B的絕對差，以1316.4模糊關系

在直積空間它以隸屬度函數(shù)若中的模糊關系R，就是在中的模糊關系稱為X上的模糊關系.則把模糊關系來表示特征的模糊集R6.4模糊關系它以隸屬度函數(shù)若中的模糊關系R，就是在中的132

中的n元模糊集R

更一般地在直積空間就是用n元隸屬度函數(shù)來表示的模糊集R其中：例1設x,y為汽車，則“x比y好”這種關系就是模糊關系例2設x,y指人，則“x和y相象”這種關系也是模糊關系設:若X是指實數(shù)軸,則“x比y大得多”

隸屬度函數(shù):

中的n元模糊集R更一般地在直積空間就是用n元隸屬133模糊關系的合成設

為中的模糊關系，則的合成，還是中的模糊關系，

記為:

簡寫:

模糊關系的合成設為中的模糊關系，則的合成，還是中的模糊關系134例4設R為

的模糊關系

:隸屬度函數(shù):合成模糊關系:

合成隸屬度函數(shù):例4設R為的模糊關系:隸屬度函數(shù):合成模糊關135模糊關系的基本性質：性質1模糊關系的合成滿足結合律

性質2性質3

若有

模糊關系的基本性質：性質1模糊關系的合成滿足結合律性質2136性質4性質5性質4性質5137第七章模糊矩陣7.1模糊矩陣7.2模糊矩陣的運算7.3模糊矩陣的基本公式第七章模糊矩陣7.1模糊矩陣1387.1模糊矩陣設X×Y中的模糊關系為R,能用m×n矩陣表示:圖8.1模糊關系的矩陣表示

7.1模糊矩陣設X×Y中的模糊關系為R,能用m×n矩陣表示139圖7.2模糊關系的矩陣圖7.3布爾矩陣例1模糊矩陣的例子{蘋果，球，……，四棱錐}7個對象,用模糊矩陣表示的的“相似”關系圖7.2模糊關系的矩陣圖7.3布爾矩陣例1模糊矩陣的例140模糊矩陣表示:

簡記:

7.2模糊矩陣的運算：

（1）相等：記作:

模糊矩陣表示:簡記:7.2模糊矩陣的運算：（1）相141模糊矩陣:

（2）包含：（3）模糊矩陣的和:模糊矩陣C稱為A與B的和的表示:例2模糊矩陣:（2）包含：（3）模糊矩陣的和:模糊矩陣C稱為142模糊矩陣A與B的直積C表示為：

（4）模糊矩陣的直積例3:模糊矩陣A與B的直積C表示為：（4）模糊矩陣的直積例3:143而直積

(5)余模糊矩陣：模糊矩陣

例4

設而直積(5)余模糊矩陣：模糊矩陣例4設144（6）模糊矩陣積：模糊矩陣則:例5

設（6）模糊矩陣積：則:例5設145同樣地由此可知，一般來說稱A與B可換。在特殊情況下當若A、B可換，有：(7)轉置模糊矩陣

模糊矩陣例6

若設轉置模糊矩陣轉置模糊矩陣同樣地由此可知，一般來說稱A與B可換。在特殊情況下當若A、146（8）單位模糊矩陣

(9)零模糊矩陣：

（10）全稱模糊矩陣：

（8）單位模糊矩陣(9)零模糊矩陣：（10）全稱模糊矩陣1477.3模糊矩陣的基本公式（1）對于一切模糊矩陣A，有（2）

（自反律）（3）若（反對稱律）（4）若

則（傳遞律）（5）（6）（7）（冪等律）7.3模糊矩陣的基本公式（1）對于一切模糊矩陣A，有（2）148（8）

（交換律）

（結合律）（9）（10）

（吸收律）（分配律）（11）（對合律）（12）（德·莫爾甘定律）（13）（8）（交換律）（結合律）（9）（10）（吸收149（14）（15）一般地（互補律不成立)設有：布爾矩陣（14）（15）一般地（互補律不成立)設有：布爾矩陣150模糊矩陣，設（16）一般地，（17）（18）（19）（20）模糊矩陣，設（16）一般地，（17）（18）（19）151（21）（22）關于轉置矩陣有（23）

（24）

（25）（21）（22）關于轉置矩陣有（23）（24）152第八章模糊線性規(guī)劃8．1模糊環(huán)境中的線性規(guī)劃8．2基本模型與方法8.3模糊資源型問題的容差法第八章模糊線性規(guī)劃8．1模糊環(huán)境中的線性規(guī)劃8．2基153

自1970年，Zadeh和Bellman提出模糊決策的概念之后,形成模糊優(yōu)化的研究領域。該領域中較為成熟的是模糊線性規(guī)劃。8．1模糊環(huán)境中的線性規(guī)劃目標-資源型線性規(guī)劃問題描述（清晰）：其中:A資源約束矩陣，b資源擁有量向量和c代價系數(shù)向量在現(xiàn)有資源條件下獲取某項目標的最大值,即:在現(xiàn)有資源條件下以小投入換取最大的效益.自1970年，Zadeh和Bellman提出模糊決策154模糊線性規(guī)劃優(yōu)化模型的類型：類型Ⅰ:清晰系數(shù)型1)模糊資源型——僅僅資源約束是模糊的2)模糊目標-資源型模糊線性規(guī)劃優(yōu)化模型的類型：1)模糊資源型——僅僅資源約束155類型Ⅱ:模糊系數(shù)型1)右端項系數(shù)模糊型

—資源擁有量是模糊數(shù)2)目標函數(shù)系數(shù)模糊型3)資源約束模糊型

—資源約束矩陣和資源擁有量都是模糊4)系數(shù)全模糊型

—所有系數(shù)矩陣和向量都是模糊類型Ⅱ:模糊系數(shù)型1)右端項系數(shù)模糊型2)目標函數(shù)系數(shù)模糊156類型Ⅲ:非精確系數(shù)型1）右端項非精確型——為非精確的為非精確的2)目標函數(shù)系數(shù)非精確型——3）資源約束非精確型——是非精確的4）系數(shù)全部非精確型——是非精確的類型Ⅲ:非精確系數(shù)型1）右端項非精確型——為非精確的為非精1578．2基本模型與方法對稱模型1970年，Bellmant和Zadeh提出：模糊環(huán)境中的決策可看作模糊約束和模糊目標函數(shù)的交集。例1

設目標函數(shù)“x盡可能大于10”目標的隸屬度函數(shù)約束條件“x應在11附近”，則隸屬度函數(shù)8．2基本模型與方法對稱模型1970年，Bellmant158決策的隸屬度函數(shù)為目標與約束兩個隸屬度函數(shù)的交圖8.1對稱模型解的區(qū)域決策的隸屬度函數(shù)為目標與約束兩個隸屬度函數(shù)的交圖8.1對1598.3模糊資源型問題的容差法模糊資源型的模糊線性規(guī)劃問題描述為：例2

設某公司生產(chǎn)2種產(chǎn)品A與B;質量:產(chǎn)品A制造精度>產(chǎn)品B制造精度，外形:產(chǎn)品A尺寸<產(chǎn)品B尺寸，獲利:產(chǎn)品A0.40元/件產(chǎn)品B0.30元/件制作時間:產(chǎn)品B需要1小時,

產(chǎn)品A所需要的勞動時間是產(chǎn)品的B的兩倍，資源:材料:每天生產(chǎn)400件產(chǎn)品

勞動力:每天500個勞動小時假設:該公司生產(chǎn)的所有產(chǎn)品都可以銷售出去，管理者希望制訂一個能獲得最大利潤的生產(chǎn)計劃。8.3模糊資源型問題的容差法模糊資源型的模糊線性規(guī)劃問題描述160線性規(guī)劃模型:線性規(guī)劃的圖解法圖8.2生產(chǎn)計劃的圖解法線性規(guī)劃模型:線性規(guī)劃的圖解法圖8.2生產(chǎn)計劃的圖解法161某大學設計概論-期末總課件162設計概論本課程：產(chǎn)品設計中的理論及方法。----概念設計、形體設計到制造過程.主要內(nèi)容：

1．功能分析及產(chǎn)品構思設計

——產(chǎn)品的機構設計方法學；

2．機構的組合方法；

3．設計評價；

4．柔性制造系統(tǒng)的建模設計

——柔性系統(tǒng)中的求解算法。包括資源規(guī)劃、機床規(guī)劃、精良生產(chǎn)及并行工程

5.

模糊理論與模糊規(guī)劃

設計概論163第一章緒論

1.1設計概念

人類的社會活動：圍繞物質財富的創(chuàng)造和分配展開

1．狹義的設計概念：設計：將客觀需求轉化為滿足需求的技術系統(tǒng)活動。技術系統(tǒng)活動：產(chǎn)品創(chuàng)新設計或產(chǎn)品開發(fā)設計中的一切活動。

2．廣義設計概念：例1，設計是一種針對目標問題的求解活動；例2，設計是一種創(chuàng)造性的活動，創(chuàng)造前所未有的，新穎而有益的東西。第一章緒論164設計是“一種構思與計劃，以及把這種構思與計劃通過一定的手段轉為視覺化的活動過程”。涵蓋面更廣的概念：對發(fā)展過程的安排對發(fā)展過程進行的活動發(fā)展過程：發(fā)展方向、程序、細節(jié)、要達到的目標。3．創(chuàng)新是設計的靈魂設計目標——產(chǎn)品——贏得市場產(chǎn)品的競爭力：

——性能使用戶滿意；

——開發(fā)周期最短；

——成本最低；

——無污染或污染被降低到最低的限度?！皠?chuàng)新”的含義：A.原創(chuàng)新：建立新理論、新方法，發(fā)明新機構、新運動原理。B.新產(chǎn)品創(chuàng)新：非圓齒輪：凸輪與齒輪的組合；手機：新型手機=手機+電子記事本+……+網(wǎng)絡。設計是“一種構思與計劃，以及把這種構思與計劃1651.2設計過程及產(chǎn)品的開發(fā)過程1.設計的四個過程階段：

——需求分析

——構思設計

——結構與精度設計

——制造過程設計2.現(xiàn)代產(chǎn)品制造的特點：

A.創(chuàng)造設計過程長，制造過程縮短；

B.由原來的滿足精度，經(jīng)久耐用的特點→現(xiàn)代的個性化、流行化的特征發(fā)展。3.現(xiàn)代產(chǎn)品設計的模式：反饋的閉環(huán)模式

1.2設計過程及產(chǎn)品的開發(fā)過程1662.1功能概念及分析方法

2.2功能原理與運動規(guī)律之間的關系2.3運動規(guī)律與機構組合的關系2.4制定運動規(guī)律的原則和步驟

2.5創(chuàng)新技法2.6機構組合時的基本原則及影響因素

2.7按功能－結構矩陣設計運動簡圖

2.8.按機構的結構特性作機構組合

第二章功能分析與機構設計2.1功能概念及分析方法第二章功能分析與機構設計1672.1功能概念及分析方法

產(chǎn)品設計的首要環(huán)節(jié)，將市場需求轉化為產(chǎn)品的抽象化性能1．功能概念：

體現(xiàn)在產(chǎn)品實體上的效用性能，包括：—效能、—用途、—作用、—目的2．功能定義的方法：

動詞+名詞：千斤頂—頂起+重物，電池—儲存+電能

定義功能需提取最本質的性能，有助于引導新的構思與產(chǎn)品3．功能分析法

（1）總功能確定：通過比較輸入與輸出之間的差別定義總功能（2）功能樹作功能分解：將功能分解為多個簡單功能元，通過對功能元的求解，得到機構，最后得到總功能的求解方案功能分解獲取→機構運動簡圖→機構控制簡圖（3）功能分解的方法—（目的—手段）

將產(chǎn)品性能的網(wǎng)絡結構按樹型結構展開進行功能分析2.1功能概念及分析方法（3）功能分解的方法—（目的—手1682.2功能原理與運動規(guī)律之間的關系

板材送料機構都有三個操作：供料，取料與送料。但不同的機構，原理不同，結構也不同；原理相同，結構也不同；功能原理：推力摩擦吸力2.2功能原理與運動規(guī)律之間的關系169某大學設計概論-期末總課件170歸納：功能與運動規(guī)律之間的對應關系

A．功能與運動規(guī)律之間有對應關系，這個映射關系實現(xiàn)機構構思中由功能設計向運動規(guī)律設計的轉化。B．功能與運動規(guī)律之間為1∶n的關系，即：單對多的關系。歸納：功能與運動規(guī)律之間的對應關系171（2）直線往復運動的機構（水平）圖2-7往復運動的機構

（2）直線往復運動的機構（水平）圖2-7往復運動的機構172歸納：運動規(guī)律與機構之間的對應關系A．運動規(guī)律與機構之間存在對應關系，這種關系能實現(xiàn)由運動規(guī)律到機構設計的轉化。這種轉化實現(xiàn)了由設計構思到實體產(chǎn)品之間的聯(lián)接。B．運動規(guī)律與機構之間為1∶n的關系，即：單對多關系。歸納：運動規(guī)律與機構之間的對應關系1732．功能原理、運動規(guī)律與機構綜合之間的關系（1）功能與運動規(guī)律之間存在著對應關系，運動規(guī)律與機構之間存在著對應關系；設計活動：從功能分析→運動規(guī)律分析→機構設計過程轉化的有序性、邏輯性（2）兩個1∶n（單對多）關系

對于機構設計，優(yōu)點：靈活性、多樣性、豐富多彩性，實現(xiàn)用戶對產(chǎn)品的個性化與求異的心里需求。缺點：不同的功能組合構成不同的機構和不同的運動規(guī)律構成不同的機構這兩層1：N的關系，構成設計的復雜性和分析評價的困難，各種因素難以把握，利弊難以平衡。

機構綜合中的結構類型選擇與機構組合是機構設計的關鍵點和難點。2．功能原理、運動規(guī)律與機構綜合之間的關系1742.4制定運動規(guī)律的原則和步驟1．步驟

（1）功能分析

將用戶使用要求轉化為產(chǎn)品的一系列的有序操作動作（2）運動規(guī)律分析

將復雜運動按某一性能指標分解成若干個基本運行

（3）型選擇

a.原理類型：b.結構類型：（4）運動協(xié)調(diào)分析及協(xié)調(diào)設計能完成要求的操作動作，滿足使用性能；

動作協(xié)調(diào)，無碰撞、干涉、過程平穩(wěn)。2.4制定運動規(guī)律的原則和步驟1752．制定運動規(guī)律的原則?．運動最簡原則及規(guī)律集最小原則

減少冗余環(huán)節(jié)規(guī)律集最小

運動規(guī)律為簡單運動II．結構最簡原則采用新機構、新技術采用簡單輪廓結構2．制定運動規(guī)律的原則1762.5創(chuàng)新技法

1．分析綜合法（1）分析成熟產(chǎn)品：取簽上膠壓簽及貼簽貼簽瓶的輸入與輸出（2）提取特征機構，組合成設計機構2.5創(chuàng)新技法（1）分析成熟產(chǎn)品：1772．思維擴展性在已有成熟產(chǎn)品的機構上作擴展設計，獲取新機構

思維擴展法有兩個特點：（1）將多種技術綜合應用；（2）在原有的機構上，根據(jù)產(chǎn)品的新要求，延續(xù)構思，創(chuàng)造出新機構。2.6機構組合時的基本原則及影響因素

1)結構最簡原則選取的基本機構，減小加工誤差與加工累積誤差對產(chǎn)品性能的影響。2）機械效益最大原則

2．思維擴展性思維擴展法有兩個特點：2）機械效益最大原則1783）機構效率最大的原則

4）獲得較大的傳動角μ

原則

5）機構動力源因素動力源有多種形式：電能、電磁能、氣能、液壓、波能……

量能轉換形式———電動機、氣、液壓機構6）動載荷最小原則高速機構，力爭:平衡慣性力,平衡慣性力矩重載機構也要有平衡慣性力,平衡慣性力矩

措施是：①機構取對稱結構，重力矩自行平衡②機構最有利于重力平衡3）機構效率最大的原則4）獲得較大的傳動角μ原則5）1792.7按功能－結構矩陣設計運動簡圖

一、設計原理與過程

1.原理功能—運動規(guī)律—機構之間存在的映射關系分解與組合完成矩陣的手段

2．功能－結構矩陣設計過程

1）功能分類，用圖形符號表示

2）作功能分解按關聯(lián)樹組成功能－結構矩陣；

3）作原型選擇，即：基本機構選擇；

4）組合成機構，并構造多個方案；

5）分析比較，選出最佳方案2.7按功能－結構矩陣設計運動簡圖180圖2-20關聯(lián)數(shù)圖圖2-20關聯(lián)數(shù)圖181二、示例設計一個鍛壓設備，它采用電動機作為動力源，要求鍛壓部件（鍛頭）作上下往復運動，鍛造出高精度的毛坯。（1）功能分解分析：電機旋轉，鍛壓頭上、下往復運動，機構應有：A.運動形式變換功能，將旋轉運動變?yōu)橹本€運動；B.驅動力放大功能

C.鍛壓頭作上、下往復運動方向變換的功能二、示例C.鍛壓頭作上、下往復運動182（2）建立功能－機構矩陣(343)（2）建立功能－機構矩陣(343)183（3）構造機構方案構造機構注意三項原則：

a.組合的可能性原則，相關點的運動要一致；

b.組合的有效性原則組合后運動不干涉，保證運動范圍，滿足運動精度要求；c.構件的輪廓應有可加工性。

（4）分析比較，確定最佳方案結論：依據(jù)設計要求，選出方案A（3）構造機構方案184圖2-21運動簡圖篩選方案圖2-21運動簡圖篩選方案1852.8.按機構的結構特性作機構組合1.單自由度機構中構件數(shù)與運動副的配置1）不同運動符的構件類型及構件數(shù)代號二極桿：一個構件上有兩個鉸接點；三極桿：一個構件上有三個鉸接點；四級桿：一個構件上有四個鉸接點；若：：二極桿的構件數(shù)：三極桿的構件數(shù)：四極桿的構件數(shù)

……

：n極桿的構件數(shù)

N：機構的總件數(shù)2.8.按機構的結構特性作機構組合1862）單自由度機構中不同運動副的構件的配置（2-5）四桿機構：只有一種配置方案；；六桿機構：有兩種配置方案:

有效配置案一種，構成兩種運動鏈即為：瓦特鏈

斯蒂芬鏈2）單自由度機構中不同運動副的構件的配置（2-5）四桿機187八桿機構：具有三種配置方案構成16種運動鏈圖

圖2-22六桿機構的運動鏈圖八桿機構：具有三種配置方案圖2-22六桿機構的運動鏈圖188圖2-23八桿機構的運動鏈圖圖2-23八桿機構的運動鏈圖1892．運動鏈圖及機構的生成法運動鏈圖：去掉機構中構件的工程（功能）含義，只保留構件之間的聯(lián)接關系，所構成的連接結構圖稱為運動鏈圖。例4.按步行機構的軌跡，用6桿機構設計步行機構

圖2-24步行機構軌跡圖2．運動鏈圖及機構的生成法圖2-24步行機構軌跡圖190圖2-25瓦特鏈的倒置機構圖2-26斯蒂芬鏈鏈的倒置機構4圖2-25瓦特鏈的倒置機構圖2-26斯蒂芬鏈鏈的倒置機構191圖2-27選出的步行機構

圖2-28機構變異3．基本結構變異

（1）轉動副變異成移動副

演化原理：構件桿長變?yōu)闀r，構件：轉動副——移動副。

圖2-27選出的步行機構圖2-28機構變異3．基192（2）低副變異為高副變異原理：變異前、后各構件之間的拓撲關系保持不變。二極桿——高副配合面圖2-29機構變異（4桿機構的低副變高副）（2）低副變異為高副圖2-29機構變異（4桿機構的低副變高1934.瓦特鏈的代換過程

圖2-30瓦特鏈的低副變高副4.瓦特鏈的代換過程圖2-30瓦特鏈的低副變高副1945.斯蒂芬鏈的代換過程

圖2-31斯蒂芬鏈的低副變高副5.斯蒂芬鏈的代換過程圖2-31斯蒂芬鏈的低副變高副195第三章機構的組合方式

3.1機構的組合方法分類

1.機構的組合類別

2.以連接特征的分類類別

3.2機構的組合模式

1．串聯(lián)組合模式

2．并聯(lián)組合模式

3．反饋組合模式

4．運載機構

5．時序組合機構第三章機構的組合方式1963.1機構的組合方法機構的組合類別與分類的特征有關有兩種分類方法：