機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)培訓(xùn)課件

第二章機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)第一頁(yè)，共86頁(yè)。本章內(nèi)容：1.機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的基本步驟(bùzhòu)和形成的技術(shù)文件；2.設(shè)計(jì)任務(wù)的形成與確定；3.機(jī)械系統(tǒng)的功能描述、功能分解與求解；4.機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和求解；5.機(jī)械系統(tǒng)方案的評(píng)價(jià)原則和方法；6.機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案和總體布局設(shè)計(jì)；7.機(jī)械系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)和總體設(shè)計(jì)圖要求。本章重點(diǎn)：1.機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的技術(shù)文件(wénjiàn)；2.機(jī)械系統(tǒng)的功能分解與求解；3.機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和求解；本章(běnzhānɡ)難點(diǎn)：1.機(jī)械系統(tǒng)的功能分解與求解；2.機(jī)械系統(tǒng)的方案求解（形態(tài)學(xué)矩陣）；3.機(jī)械系統(tǒng)方案的評(píng)價(jià)方法（模糊評(píng)價(jià)法）。第二頁(yè)，共86頁(yè)。

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一個(gè)環(huán)節(jié)是總體設(shè)計(jì)，它是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)性能，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，外觀造型等具有決定性意義。在總體設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)逐步形成下列技術(shù)文件：系統(tǒng)(xìtǒng)工作原理簡(jiǎn)圖；主要部件的工作原理圖；方案評(píng)價(jià)報(bào)告；總體設(shè)計(jì)報(bào)告；系統(tǒng)(xìtǒng)總體布置圖。1.系統(tǒng)的原理方案的構(gòu)思2.結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)3.總體布局與環(huán)境設(shè)計(jì)4.主要參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)的確定5.總體方案的評(píng)價(jià)與決策機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：第三頁(yè)，共86頁(yè)。一、設(shè)計(jì)(shèjì)任務(wù)的形成與確定1.設(shè)計(jì)(shèjì)任務(wù)的類型（1）開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)“零”

“原型”的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)（2）適應(yīng)性設(shè)計(jì)在原理方案基本保持不變的前提下，對(duì)產(chǎn)品作局部的變更或設(shè)計(jì)一個(gè)新部件，使產(chǎn)品在質(zhì)和量方面更能滿足使用要求。（3）變型設(shè)計(jì)在工作原理和功能結(jié)構(gòu)都不變的情況下，變更現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)配置和尺寸，使之適應(yīng)于更多的量的要求。創(chuàng)新(chuàngxīn)課堂作業(yè)：對(duì)于三種設(shè)計(jì)任務(wù)的類型舉例說(shuō)明。第四頁(yè)，共86頁(yè)。在所有的機(jī)械設(shè)計(jì)中75％的機(jī)械是已經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)的，有樣機(jī)可供參考，有25％的機(jī)械是未曾設(shè)計(jì)過(guò)的，無(wú)樣機(jī)參考。從有無(wú)樣機(jī)可供參考的角度，機(jī)械設(shè)計(jì)可分為三類：開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)和仿型設(shè)計(jì)。1.開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)（NewProductDesign）在工作原理、結(jié)構(gòu)等完全未知的情況下，應(yīng)用(yìngyòng)成熟的科學(xué)技術(shù)或經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明是可行的新技術(shù)，設(shè)計(jì)過(guò)去沒(méi)有過(guò)的新型機(jī)械。這是一種完全創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。世界上第一臺(tái)電話的設(shè)計(jì)就屬于完全創(chuàng)新設(shè)計(jì)。2.變型設(shè)計(jì)（ImprovingDesign）有同類產(chǎn)品可供參考，原理和結(jié)構(gòu)完全已知。原理不變，為適應(yīng)用(yìngyòng)戶某些新的要求，或克服產(chǎn)品市場(chǎng)調(diào)查所反映的缺點(diǎn)，所進(jìn)行的發(fā)展性設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或造型設(shè)計(jì)方面有創(chuàng)新，可獲得實(shí)用新型專利或外觀設(shè)計(jì)專利。第五頁(yè)，共86頁(yè)。例2-1更換普通自行車的傳動(dòng)系統(tǒng)，并改變部分結(jié)構(gòu)后開(kāi)發(fā)的變速賽車；發(fā)動(dòng)機(jī)作四缸、六缸、直列、V形等改型設(shè)計(jì)。多數(shù)產(chǎn)品屬于變型設(shè)計(jì)。隨著技術(shù)水平的提高和市場(chǎng)需求的變化，應(yīng)掌握產(chǎn)品生命周期的特征，適時(shí)地對(duì)老產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)。3.仿型設(shè)計(jì)（SelectingDesign）它是指有同類產(chǎn)品可供參考，原理和結(jié)構(gòu)完全或部分已知。原理、結(jié)構(gòu)和性能(xìngnéng)一般不變，只作工藝性變化，以適應(yīng)本企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)和技術(shù)裝備要求。通常采用反求設(shè)計(jì)（ReverseDesign）方法。第六頁(yè)，共86頁(yè)。2.設(shè)計(jì)任務(wù)的來(lái)源（1）指令性設(shè)計(jì)任務(wù)（政府和軍隊(duì)等部門(mén)下達(dá)的）（2）來(lái)自市場(chǎng)的設(shè)計(jì)任務(wù)（用戶根據(jù)自己的需要(xūyào)提出的）（3）考慮前瞻的預(yù)研設(shè)計(jì)任務(wù)（根據(jù)市場(chǎng)的發(fā)展動(dòng)向）3.擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（1）擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的一般原則“詳細(xì)而明確(míngquè)，合理而先進(jìn)”詳細(xì)：針對(duì)具體設(shè)計(jì)項(xiàng)目盡可能列出全部設(shè)計(jì)要求，特別是不要遺漏重要的設(shè)計(jì)要求。明確：對(duì)設(shè)計(jì)要求盡可能定量化。合理：對(duì)設(shè)計(jì)要求提得適度，實(shí)事求是(shíshìqiúshì)。先進(jìn)：與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，在產(chǎn)品功能、技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面都有先進(jìn)性。第七頁(yè)，共86頁(yè)。（3）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的格式“明細(xì)表或合同書(shū)”等方式表達(dá)（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求對(duì)整機(jī)而言，通用的主要要求如下：產(chǎn)品功能要求；（V=F/C）

適應(yīng)性要求；（產(chǎn)品的適應(yīng)范圍）性能要求；（產(chǎn)品的技術(shù)特征）生產(chǎn)能力要求；（產(chǎn)品的重要技術(shù)指標(biāo)）制造工藝要求；可靠性要求；使用壽命要求；人機(jī)工程要求；安全性要求第八頁(yè)，共86頁(yè)。編號(hào)名稱微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)單位起止時(shí)間主要設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)費(fèi)用設(shè)計(jì)要求1功能主要功能:洗滌臟衣服;輔助功能:毛衣物上的毛絨過(guò)濾等。2適應(yīng)性洗滌對(duì)象:普通衣物;毛毯、牛仔服；羊毛、絲綢等。入口水壓：0.1~0.6MPa環(huán)境：遠(yuǎn)離熱源、振動(dòng)等，要有水源、電源3性能動(dòng)力：額定輸入功率400W左右。外形尺寸：小于550mmX550mmX900mm整機(jī)質(zhì)量：小于30kg4洗滌能力額定洗滌、脫水容量：3.8kg（干衣）5可靠度整機(jī)可靠度要求達(dá)到99.9%以上。6使用壽命一次性使用壽命5年，多次性維修使用壽命10年7經(jīng)濟(jì)成本700元左右（含材料、設(shè)計(jì)、制作加工、管理費(fèi)用）8人機(jī)工程操作方便（面板式操作，全自動(dòng)控制洗滌過(guò)程，可簡(jiǎn)單編程）；顯示清晰；造型美觀9安全性保證人身、設(shè)備安全（漏電保護(hù)功能、洗滌過(guò)程異常時(shí)的自動(dòng)報(bào)警功能等）第九頁(yè)，共86頁(yè)。作業(yè)(zuòyè)查閱有關(guān)書(shū)籍或利用網(wǎng)上資源，自己交上一份有關(guān)某機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，手寫(xiě)或打印(dǎyìn)都可以！不允許(yǔnxǔ)有重復(fù)！下周二（9月7日）上課前交上來(lái)！第十頁(yè)，共86頁(yè)。任務(wù)(rènwu)功能(gōngnéng)綜合原理(yuánlǐ)綜合構(gòu)型綜合確定方案功能分析功能分解功能分類創(chuàng)新技法形態(tài)矩陣沖突矩陣解法目錄資源利用機(jī)構(gòu)構(gòu)型結(jié)構(gòu)構(gòu)型方案評(píng)價(jià)技術(shù)沖突解決原理（TRIZ理論）第十一頁(yè)，共86頁(yè)。二、機(jī)械系統(tǒng)的功能(gōngnéng)及指標(biāo)分解系統(tǒng)的總功能主功能－物料的輸入、轉(zhuǎn)換與輸出功能（物料流）動(dòng)力功能－能量傳遞與變換功能（能量流）控制功能－信息傳遞與控制功能（信息流）結(jié)構(gòu)功能主功能－直接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目的，表明了系統(tǒng)的主要特征和功能；動(dòng)力功能－為系統(tǒng)提供必要的能量；控制功能－包括信息檢測(cè)、處理和控制，是使系統(tǒng)正常運(yùn)行，達(dá)到精確、可靠、節(jié)能、協(xié)調(diào)所必需的；結(jié)構(gòu)功能－系統(tǒng)各要素組合起來(lái)，進(jìn)行空間配置、形成一個(gè)統(tǒng)一的整體(zhěngtǐ)，并保證系統(tǒng)工作中的強(qiáng)度和剛度。1.系統(tǒng)功能(gōngnéng)的描述第十二頁(yè)，共86頁(yè)。動(dòng)力功能主功能(洗滌衣物)(污)衣物凈水洗滌劑(凈)衣物臟水動(dòng)力功能控制功能驅(qū)動(dòng)能損耗能洗滌方式輸入洗滌過(guò)程顯示結(jié)構(gòu)第十三頁(yè)，共86頁(yè)。2.系統(tǒng)的原理方案總體(zǒngtǐ)分析例1：制造一個(gè)零件采用切削加工；采用擠壓成型；采用激光燒結(jié)快速成型

切削機(jī)床壓力加工機(jī)床激光快速成型設(shè)備例2：洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)采用搓洗采用振洗波輪式的洗衣機(jī)振動(dòng)式的洗衣機(jī)在分析或設(shè)計(jì)一個(gè)現(xiàn)代(xiàndài)機(jī)械系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)該從主功能著手。第十四頁(yè)，共86頁(yè)。例3：螺紋(luówén)加工機(jī)的總體原理方案分析第十五頁(yè)，共86頁(yè)。3.功能(gōngnéng)分解與功能(gōngnéng)樹(shù)一般情況下，機(jī)械系統(tǒng)都比較復(fù)雜，此時(shí)滿足總功能的系統(tǒng)方案如何確定？可按系統(tǒng)工程分解(fēnjiě)性原理進(jìn)行功能分解(fēnjiě)，建立功能結(jié)構(gòu)圖即功能樹(shù)，化繁為簡(jiǎn)。功能樹(shù)起于總功能，末端為功能元。前級(jí)功能是后級(jí)功能的目的功能，后級(jí)功能是前級(jí)功能的手段(shǒuduàn)功能。同一層次的功能元組合起來(lái)，應(yīng)能滿足上一層功能的要求，最后合成的整體功能應(yīng)能滿足系統(tǒng)的要求?？偣δ芤患?jí)分功能1一級(jí)分功能2……二級(jí)分功能1二級(jí)分功能2…………功能元2…………功能元1功能元：組成總功能或分功能的具有確切功能的基本單元。第十六頁(yè)，共86頁(yè)。第十七頁(yè)，共86頁(yè)。4.功能(gōngnéng)求解分功能求解的基本思路可以簡(jiǎn)明(jiǎnmíng)地表達(dá)為：功能→工作原理→功能載體分功能的求解就是尋求完成分功能的技術(shù)實(shí)體——功能載體。求解的過(guò)程是從基礎(chǔ)科學(xué)研究揭示的一般科學(xué)原理開(kāi)始，經(jīng)過(guò)應(yīng)用研究探明具體的技術(shù)原理，然后尋求實(shí)現(xiàn)該技術(shù)原理的技術(shù)手段和主要結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，把科學(xué)原理、技術(shù)原理一起稱作工作原理。負(fù)壓效應(yīng)（壓力與容積的關(guān)系；流速與壓力的關(guān)系）慣性力效應(yīng)毛細(xì)管效應(yīng)波紋管水泵；柱塞泵；文丘里喉管離心泵熱管（用于人造衛(wèi)星和凍土層輸油管保溫等）輸送液體第十八頁(yè)，共86頁(yè)。第十九頁(yè)，共86頁(yè)。第二十頁(yè)，共86頁(yè)。作業(yè)(zuòyè)(1)查閱有關(guān)書(shū)籍或利用網(wǎng)上資源(zīyuán)，自己交上一份有關(guān)某機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，手寫(xiě)或打印都可以！(2)對(duì)該機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行功能分析。不允許(yǔnxǔ)有重復(fù)！下周二（9月7日）上課前交上來(lái)！第二十一頁(yè)，共86頁(yè)。三、機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)總功能若干子功能或功能元形成若干個(gè)總體方案方案設(shè)計(jì)的過(guò)程實(shí)際上就是對(duì)子功能方案進(jìn)行方案綜合的過(guò)程1.形態(tài)學(xué)矩陣(jǔzhèn)形態(tài)學(xué)矩陣法：一種系統(tǒng)搜索和程式化求解的分功能組合求解方法。因素：指構(gòu)成機(jī)械產(chǎn)品總功能的各個(gè)分功能。形態(tài)：相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)各分功能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和技術(shù)手段。例如：分功能：間歇運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)形態(tài)：棘輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)、槽輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)、間歇凸輪機(jī)構(gòu)(jīgòu)第二十二頁(yè)，共86頁(yè)。形態(tài)學(xué)矩陣：在形態(tài)學(xué)中，將各子系統(tǒng)的目標(biāo)（功能）及基本可能實(shí)現(xiàn)的辦法（可以是物理(wùlǐ)效應(yīng)、作用原理或功能載體）列入一個(gè)矩陣形式的表中，這個(gè)表就稱為～，也稱模幅箱圖。第二十三頁(yè)，共86頁(yè)。2.總體方案求解(qiújiě)（1）求解(qiújiě)原則相容性鑒別功能結(jié)構(gòu)中的能量流、物料流及信息流能否不受干擾地連續(xù)流過(guò)？功能元的原理方案在幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)上是否有矛盾？計(jì)算機(jī)完成從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益較好的角度，初選幾個(gè)較有希望的方案。要考慮設(shè)計(jì)要求及附加要求。不僅針對(duì)某項(xiàng)具體功能元，還要兼顧到全局及其他相關(guān)的功能元，最好能將幾個(gè)功能元用同一類原理實(shí)現(xiàn)，使原理方案簡(jiǎn)化。對(duì)于關(guān)鍵性的功能元，應(yīng)多考慮采用創(chuàng)造性方法解決。第二十四頁(yè)，共86頁(yè)。例1：?jiǎn)胃紫匆聶C(jī)的總體方案設(shè)計(jì)(shèjì)功能分解功能求解列形態(tài)學(xué)矩陣并進(jìn)行方案綜合理論上可組合出4×4×3＝48種方案方案1：A1+B1+C1

一種最原始的洗衣機(jī)方案2：A1+B1+C2

最簡(jiǎn)單的普及型單缸洗衣機(jī)方案3：A2+B3+C1

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的熱脹增壓式洗衣機(jī)方案4：A1+B2+C2

利用電磁振蕩原理分離臟物的洗衣機(jī)方案5：A1+B4+C2

超聲波洗衣機(jī)的設(shè)想第二十五頁(yè)，共86頁(yè)。例2：挖掘機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)(shèjì)其主要功能有，取物(包括傳動(dòng)、取物)和運(yùn)物(包括傳動(dòng)、移位)，可建立其形態(tài)學(xué)矩陣如表所示，可能(kěnéng)的組合方案數(shù)為N＝6×5×4×4×3＝1440A3＋B4＋C3＋D2＋E1—→履帶式挖掘機(jī)A5＋B5＋C2＋D4＋E2—→液壓輪胎式挖掘機(jī)第二十六頁(yè)，共86頁(yè)。對(duì)于復(fù)雜機(jī)械，若采用一個(gè)形態(tài)學(xué)矩陣表示整個(gè)系統(tǒng)功能的解法，則該矩陣將過(guò)于(guòyú)龐大，此時(shí)可先建立各分功能的形態(tài)學(xué)矩陣，分別考慮局部的設(shè)計(jì)方案，然后再綜合為整體方案。（2）功能(gōngnéng)集成如何將求解所得的功能載體進(jìn)行集成？最主要的工作：接口設(shè)計(jì)功能集成需要考慮各功能載體(zàitǐ)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上的關(guān)聯(lián)與控制信息上的關(guān)系兩個(gè)方面，是一個(gè)充分考慮如何確定合理的整體布局形式，采用恰當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)和支承結(jié)構(gòu)，檢測(cè)控制硬件、信息處理方法等的過(guò)程。第二十七頁(yè)，共86頁(yè)。例如：傳統(tǒng)的雙桶洗衣機(jī)的脫水及洗滌分別由兩套機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)（在設(shè)計(jì)較完善時(shí)，脫水運(yùn)動(dòng)與洗滌運(yùn)動(dòng)之間不發(fā)生動(dòng)力學(xué)的相互影響）；全自動(dòng)微電腦控制單桶洗衣機(jī)只采用一個(gè)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)脫水與洗滌（兩者不是(bùshi)同時(shí)進(jìn)行的，則產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)）。例如：數(shù)控車床在做差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)，為復(fù)現(xiàn)(fùxiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡，要求各運(yùn)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)（關(guān)聯(lián)表現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)學(xué)上）；機(jī)器人手臂各關(guān)節(jié)之間不僅有運(yùn)動(dòng)學(xué)的關(guān)聯(lián)，也有動(dòng)力學(xué)的關(guān)聯(lián)。第二十八頁(yè)，共86頁(yè)。四、機(jī)械系統(tǒng)方案(fāngàn)的評(píng)價(jià)1.方案評(píng)價(jià)的概念評(píng)價(jià)：指在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的各方案進(jìn)行比較和評(píng)定，由此確定各方案的價(jià)值，判斷其優(yōu)劣，以使篩選(shāixuǎn)出最佳設(shè)計(jì)方案。對(duì)于每一個(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題，一般都會(huì)有許多不同的解決方案。從這種意義上說(shuō)，設(shè)計(jì)是一種發(fā)散－收斂，搜索－篩選(shāixuǎn)的過(guò)程。解決這種多解的問(wèn)題，其通常的邏輯步驟為：分析－綜合－評(píng)價(jià)－決策這里“方案”的意義是廣泛(guǎngfàn)的，可以有多種形式，如原理方案、結(jié)構(gòu)方案、造型方案等，從其載體上看，可以是零、部件或總成圖紙，也可以是模型、樣機(jī)、產(chǎn)品，等等。一般來(lái)說(shuō)，評(píng)價(jià)中所指的“方案”，其實(shí)質(zhì)是指對(duì)設(shè)計(jì)中所遇問(wèn)題的解答。不論其是實(shí)體的形態(tài)(如樣機(jī)、產(chǎn)品、模型)，還是構(gòu)想的形態(tài)，這些方案都可以作為評(píng)價(jià)的對(duì)象。第二十九頁(yè)，共86頁(yè)。⑴客觀性原則包括參與人員的客觀性和評(píng)價(jià)資料的客觀性。評(píng)價(jià)的客觀性、有效性和合理性必須充分保證；評(píng)價(jià)方法要合理和可靠等。⑵可比性原則要求被評(píng)價(jià)的各方案的基本功能、基本屬性具有可比性，能建立共同的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。⑶合理性原則確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)尺度（標(biāo)準(zhǔn)）應(yīng)合乎邏輯，能正確反映評(píng)價(jià)目的。⑷整體性原則（全面(quánmiàn)性原則）評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)盡量全面(quánmiàn)，能綜合反映系統(tǒng)的整體指標(biāo)；注意區(qū)分各指標(biāo)對(duì)整體性能影響的重要程度。為使評(píng)價(jià)盡可能減少偏差和避免失誤，必須遵循以下原則：第三十頁(yè)，共86頁(yè)。2.評(píng)價(jià)目標(biāo)(mùbiāo)（評(píng)價(jià)準(zhǔn)則）確定目標(biāo)作為評(píng)價(jià)依據(jù)對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)給予定性或定量的評(píng)價(jià)技術(shù)評(píng)價(jià)目標(biāo)：評(píng)價(jià)方案在技術(shù)上的適用性、先進(jìn)性和完善性。如：工作性能指標(biāo)、可靠性、安全性、宜人性、可維護(hù)性等等經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)目標(biāo)：評(píng)價(jià)方案的經(jīng)濟(jì)性。如：方案的投入產(chǎn)出比、性能價(jià)格比、成本與利潤(rùn)、資金占用、競(jìng)爭(zhēng)潛力、市場(chǎng)潛力等等社會(huì)評(píng)價(jià)目標(biāo)：評(píng)價(jià)方案實(shí)施后產(chǎn)生的社會(huì)效益和環(huán)境影響。如：對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、市場(chǎng)前景、生態(tài)環(huán)境的影響，對(duì)人們生活方式的影響、對(duì)人們身心健康的影響，對(duì)生產(chǎn)的安全性、環(huán)境變化的適應(yīng)性、資源及能源的利用狀況等方面。內(nèi)容目的通過(guò)對(duì)可行的候選方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等方面的評(píng)定，提出方案的評(píng)價(jià)意見(jiàn)，為決策者最后確定設(shè)計(jì)方案提供信息和依據(jù)。第三十一頁(yè)，共86頁(yè)。審美評(píng)價(jià)：如造型風(fēng)格、形態(tài)、色彩、時(shí)代性、創(chuàng)造性、傳達(dá)性、審美價(jià)值、心理效果(xiàoguǒ)等等。方法定量評(píng)價(jià)時(shí)，需根據(jù)各目標(biāo)的重要程度設(shè)置加權(quán)系數(shù)，它是反映目標(biāo)重要程度的量化系數(shù)。由經(jīng)驗(yàn)確定或采用強(qiáng)制判定法（ForcedDesion），簡(jiǎn)稱FD）計(jì)算。FD法操作時(shí)將評(píng)價(jià)目標(biāo)和比較目標(biāo)分別列于判別表的縱、橫坐標(biāo)。根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)的重要程度兩兩加以比較并在相應(yīng)格中給出評(píng)分。兩目標(biāo)同等重要各給2分；某項(xiàng)比另一項(xiàng)重要分別給3分和1分；基本項(xiàng)比另一項(xiàng)重要得多則分別給4分和0分?！髟u(píng)價(jià)目標(biāo)的總分——評(píng)價(jià)目標(biāo)數(shù)第三十二頁(yè)，共86頁(yè)。

比較目標(biāo)評(píng)價(jià)目標(biāo)耗水量外觀壽命維修性洗凈度價(jià)格耗水量外觀壽命維修性洗凈度價(jià)格0.020.080.170.170.250.31×100004×21033×100143210×44331×44443×1510101519例：確定洗衣機(jī)的評(píng)價(jià)目標(biāo)的加權(quán)系數(shù)。已知：洗衣機(jī)六個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)的重要程度順序?yàn)閮r(jià)格、洗凈度、維修性、壽命、外觀、耗水量（其中(qízhōng)維修性與壽命同等重要）。第三十三頁(yè)，共86頁(yè)。目標(biāo)樹(shù)是分析表達(dá)(biǎodá)評(píng)價(jià)目標(biāo)的一種有效手段。用系統(tǒng)分析的方法對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行分解并圖示，將總目標(biāo)化為便于定性或定量評(píng)價(jià)的目標(biāo)元，從而形成目標(biāo)樹(shù)。第三十四頁(yè)，共86頁(yè)。3.模糊(móhu)評(píng)價(jià)法模糊(móhu)評(píng)價(jià)：利用集合和模糊(móhu)數(shù)學(xué)將模糊(móhu)信息數(shù)值化以進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的方法。（1）隸屬度隸屬度：表示某方案對(duì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的從屬程度，用0～1之間的實(shí)數(shù)表達(dá)。確定隸屬度用統(tǒng)計(jì)法或隸屬函數(shù)法。（2）模糊評(píng)價(jià)對(duì)于多個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)的方案，先分別求各評(píng)價(jià)目標(biāo)的隸屬度，考慮加權(quán)系數(shù)，根據(jù)模糊矩陣的合成規(guī)律求得綜合模糊評(píng)價(jià)的隸屬度，再通過(guò)比較求得最佳方案。序號(hào)評(píng)價(jià)頻數(shù)相對(duì)頻數(shù)12345很好好較好不太好不好1153100.050.750.150.050第三十五頁(yè)，共86頁(yè)。（2）某方案對(duì)n個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)的模糊評(píng)價(jià)隸屬度矩陣（3）加權(quán)系數(shù)矩陣（1）取評(píng)價(jià)目標(biāo)集取評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集步驟第三十六頁(yè)，共86頁(yè)。取小取大法（4）綜合模糊評(píng)價(jià)隸屬度矩陣乘加法（5）方案選優(yōu)方案比較時(shí)，計(jì)算每個(gè)候選方案的優(yōu)先度，數(shù)值高者為優(yōu)，設(shè)計(jì)方案的優(yōu)先度按下式計(jì)算：優(yōu)先度的計(jì)算：應(yīng)當(dāng)將方案歸屬于每個(gè)等級(jí)的隸屬度與該等級(jí)的分?jǐn)?shù)相乘，然后所有項(xiàng)相加。第三十七頁(yè)，共86頁(yè)。例：某廠在開(kāi)發(fā)一種新產(chǎn)品(chǎnpǐn)時(shí)，總體設(shè)計(jì)時(shí)選定了A1、A2兩個(gè)候選方案。為了確定選擇哪個(gè)方案，組織了一個(gè)由10位專家組成的評(píng)價(jià)小組，用模糊評(píng)價(jià)法對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。（1）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)尺度三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)：產(chǎn)品性能P1、可靠度P2、使用方便性P3評(píng)價(jià)尺度向量（2）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)加權(quán)系數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)P1、P2、P3的相對(duì)重要度之比6:3:1，則加權(quán)系數(shù)矩陣（3）構(gòu)造評(píng)價(jià)方案A1、A2的隸屬度矩陣專家組就評(píng)價(jià)方案在指定的評(píng)價(jià)目標(biāo)下應(yīng)歸屬哪個(gè)等級(jí)問(wèn)題進(jìn)行了投票，投票結(jié)果見(jiàn)表。第三十八頁(yè)，共86頁(yè)。方案1和2對(duì)3個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)的模糊評(píng)價(jià)隸屬度矩陣R是3行4列矩陣，其元素為第三十九頁(yè)，共86頁(yè)。（4）計(jì)算評(píng)價(jià)方案的綜合模糊評(píng)價(jià)隸屬度矩陣（5）計(jì)算評(píng)價(jià)方案的綜合得分（優(yōu)先度）并選優(yōu)要計(jì)算綜合得分，應(yīng)當(dāng)將方案歸屬于每個(gè)等級(jí)的隸屬度與該等級(jí)的分?jǐn)?shù)相乘，然后所有項(xiàng)相加。結(jié)論：方案A1的評(píng)價(jià)(píngjià)比方案A2略高一些。第四十頁(yè)，共86頁(yè)。作業(yè)1：某廠在開(kāi)發(fā)一種洗衣機(jī)時(shí)，總體設(shè)計(jì)時(shí)選定了A1、A2兩個(gè)候選方案。為了確定選擇哪個(gè)方案，組織了一個(gè)由10位專家組成的評(píng)價(jià)小組(xiǎozǔ)，用模糊評(píng)價(jià)法對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。六個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)：價(jià)格(jiàgé)、洗凈度、維修性、壽命、外觀、耗水量評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為4個(gè)等級(jí)：0.9，0.7，0.5，0.3第四十一頁(yè)，共86頁(yè)。（1）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)(zhǐbiāo)及評(píng)價(jià)尺度評(píng)價(jià)尺度向量（2）確定(quèdìng)評(píng)價(jià)指標(biāo)加權(quán)系數(shù)加權(quán)系數(shù)矩陣第四十二頁(yè)，共86頁(yè)。（3）構(gòu)造評(píng)價(jià)(píngjià)方案A1、A2的隸屬度矩陣（4）計(jì)算評(píng)價(jià)方案的綜合模糊評(píng)價(jià)隸屬度矩陣第四十三頁(yè)，共86頁(yè)。（5）計(jì)算評(píng)價(jià)方案的綜合得分(défēn)（優(yōu)先度）并選優(yōu)要計(jì)算(jìsuàn)綜合得分，應(yīng)當(dāng)將方案歸屬于每個(gè)等級(jí)的隸屬度與該等級(jí)的分?jǐn)?shù)相乘，然后所有項(xiàng)相加。結(jié)論：方案(fāngàn)A2的評(píng)價(jià)比方案(fāngàn)A1略高一些。第四十四頁(yè)，共86頁(yè)。作業(yè)2：在某機(jī)器設(shè)計(jì)中，有兩種備選方案，為了確定選擇(xuǎnzé)哪個(gè)方案，組織了一個(gè)由20位專家組成的評(píng)價(jià)小組用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。已知：1)評(píng)價(jià)指標(biāo)：產(chǎn)品性能（B1）、可靠性（B2）、使用方便性（B3）、制造成本（B4）、使用成本（B5）；每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為優(yōu)、良、中等、較差、很差5個(gè)等級(jí)：0.9，0.7，0.5，0.3，0.1；2)評(píng)價(jià)指標(biāo)B1、B2、B3、B4、B5的權(quán)分別為：0.25、0.2、0.2、0.2、0.15；3)投票結(jié)果如下表所示：第四十五頁(yè)，共86頁(yè)。評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)（A方案）評(píng)價(jià)等級(jí)（B方案）優(yōu)良中等較差很差優(yōu)良中等較差很差B110442086420B210424084422B38442284422B48444064442B58642064460每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為優(yōu)、良、中等、較差、很差5個(gè)等級(jí)(děngjí)：0.9、0.7、0.5、0.3、0.1評(píng)價(jià)指標(biāo)B1、B2、B3、B4、B5的權(quán)分別為：0.25、0.2、0.2、0.2、0.15第四十六頁(yè)，共86頁(yè)。（4）計(jì)算評(píng)價(jià)方案的綜合模糊評(píng)價(jià)隸屬度矩陣（2）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)加權(quán)系數(shù)（1）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)尺度（3）構(gòu)造評(píng)價(jià)方案A、B的隸屬度矩陣第四十七頁(yè)，共86頁(yè)。（5）計(jì)算(jìsuàn)評(píng)價(jià)方案的綜合得分（優(yōu)先度）并選優(yōu)要計(jì)算綜合得分，應(yīng)當(dāng)將方案(fāngàn)歸屬于每個(gè)等級(jí)的隸屬度與該等級(jí)的分?jǐn)?shù)相乘，然后所有項(xiàng)相加。結(jié)論(jiélùn)：方案A的評(píng)價(jià)比方案B略高一些。第四十八頁(yè)，共86頁(yè)。五、機(jī)械系統(tǒng)的總體布局設(shè)計(jì)(shèjì)及主要參數(shù)確定1.結(jié)構(gòu)方案(fāngàn)與總體布局設(shè)計(jì)（2）總體布局設(shè)計(jì)(shèjì)（1）結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的主要工作是確定功能載體的組合方式。原則運(yùn)動(dòng)學(xué)原則基面合一原則最短傳動(dòng)鏈原則保證安全性原則簡(jiǎn)單化原則任務(wù)確定系統(tǒng)各主要部件之間相對(duì)應(yīng)的位置關(guān)系以及它們之間所需要的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。內(nèi)容機(jī)械的大致工藝路線機(jī)型特征，外形尺寸主要組成部件及其相對(duì)位置、尺寸第四十九頁(yè)，共86頁(yè)。有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)有利于物料流的暢通有利于安裝、使用與維修應(yīng)注意到整體的平衡性有效避免干涉在進(jìn)行總體布局時(shí)，應(yīng)注意以下基本問(wèn)題：按主要工作機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置，可分為前置式、中置式、后置式等按主要工作機(jī)構(gòu)的空間位置，可分為平面式、空間式等按主要工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，可分為回轉(zhuǎn)式、直線式、振動(dòng)式等按機(jī)架或機(jī)殼的形式，可分為整體式、組合式等總體布局的基本形式：第五十頁(yè)，共86頁(yè)。例1：洗衣機(jī)的總體布局第五十一頁(yè)，共86頁(yè)。例2：數(shù)控機(jī)床(shùkònɡjīchuánɡ)的總體布局（1）采用框架式對(duì)稱結(jié)構(gòu)(jiégòu)（2）采用無(wú)懸伸工作臺(tái)結(jié)構(gòu)(jiégòu)（3）采用熱源和振動(dòng)源隔離布局（4）采用雙八面體全封閉框架結(jié)構(gòu)(jiégòu)第五十二頁(yè)，共86頁(yè)。第五十三頁(yè)，共86頁(yè)。第五十四頁(yè)，共86頁(yè)。并聯(lián)（虛擬(xūnǐ)軸）數(shù)控機(jī)床第五十五頁(yè)，共86頁(yè)。并聯(lián)（虛擬軸）加工(jiāgōng)中心第五十六頁(yè)，共86頁(yè)。并聯(lián)（虛擬軸）加工(jiāgōng)中心XBCYZ第五十七頁(yè)，共86頁(yè)。MOV45并聯(lián)（虛擬軸）加工(jiāgōng)中心第五十八頁(yè)，共86頁(yè)。MOV46并聯(lián)(bìnglián)數(shù)控機(jī)床第五十九頁(yè)，共86頁(yè)。機(jī)械系統(tǒng)的總體布局設(shè)計(jì)(shèjì)！1.機(jī)械化生產(chǎn)線的布置機(jī)械化生產(chǎn)線是按產(chǎn)品工藝(gōngyì)過(guò)程，主要機(jī)械設(shè)備和輔助設(shè)備用運(yùn)輸和中間存貯設(shè)備等連接起來(lái)，組成獨(dú)立控制和連續(xù)生產(chǎn)的系統(tǒng)。2.生產(chǎn)作業(yè)機(jī)械(jīxiè)的總體布置生產(chǎn)作業(yè)機(jī)械是指完成作業(yè)操作的單體機(jī)械。第六十頁(yè)，共86頁(yè)。主要(zhǔyào)工藝設(shè)備各種軋機(jī)，鍛壓機(jī)，自動(dòng)沖壓機(jī)，擠壓機(jī)，金屬成型機(jī)金屬切削自動(dòng)機(jī)，加工中心機(jī)床(jīchuáng)，組合機(jī)床(jīchuáng)化工過(guò)程設(shè)備：反應(yīng)釜、蒸發(fā)器輔助(fǔzhù)工藝裝置剪切機(jī)，卷取機(jī)，矯直機(jī)，轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)裝置，夾持裝置原料分選，篩分裝置，去皮、切塊、榨汁機(jī)清洗、冷卻裝置，排屑、排渣裝置物料貯運(yùn)裝置各種起重機(jī)，輥道，鏈板式或皮帶式傳料機(jī)液、氣壓力輸送管道裝置，推床、推桿裝置物料存貯裝置：料倉(cāng)、料斗，堆垛機(jī)，垛板臺(tái)上下料裝置：各種上料機(jī)、機(jī)械手控制裝置檢測(cè)裝置：產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備故障尋查和診斷環(huán)境監(jiān)視檢測(cè)裝置，各種傳感器信號(hào)處理裝置：數(shù)據(jù)處理、報(bào)警、反饋儀器控制裝置：速度，、壓力控制器第六十一頁(yè)，共86頁(yè)。在機(jī)械化工藝流程中，存在各種分散(fēnsàn)的作業(yè)，需要解決協(xié)調(diào)連接的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械是以循環(huán)的移動(dòng)作業(yè)動(dòng)作來(lái)處理工件的，可以采用連續(xù)工藝方法進(jìn)行(jìnxíng)作業(yè)，如連續(xù)軋制、連續(xù)澆鑄，化工過(guò)程等。作業(yè)動(dòng)作是在工件連續(xù)運(yùn)行中進(jìn)行(jìnxíng)的，如飛剪、飛鋸等第六十二頁(yè)，共86頁(yè)。但是在機(jī)械加工、裝配作業(yè)和手工操作等生產(chǎn)流程中，大多是斷續(xù)的工藝方法，流程是間歇的，因此在移動(dòng)停止時(shí)需要定位及吸收慣性動(dòng)能(dòngnéng)，則可用步進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。第六十三頁(yè)，共86頁(yè)。移動(dòng)作業(yè)(zuòyè)（Transferoperation）：是使工件向處理方向移近。移動(dòng)方式：直進(jìn)式（line）和旋轉(zhuǎn)式（rotary）第六十四頁(yè)，共86頁(yè)。2.生產(chǎn)作業(yè)機(jī)械的總體布置(bùzhì)生產(chǎn)作業(yè)機(jī)械是指完成作業(yè)操作的單體機(jī)械。作業(yè)操作（workoperation）是指包括滾軋、擠壓、拉拔、剪切、彎曲、包裝等多種生產(chǎn)作業(yè)，實(shí)際工作的部件為工作頭（工作構(gòu)件），作業(yè)進(jìn)行的場(chǎng)所就是工位，是工件停止時(shí)接受作業(yè)的位置。如多工位自動(dòng)機(jī)。移動(dòng)式的生產(chǎn)作業(yè)機(jī)械如挖掘機(jī)、裝載機(jī)等可完成多種作業(yè)，但工位是不確定的，沒(méi)有(méiyǒu)工位的概念，而有不同的工序。第六十五頁(yè)，共86頁(yè)。機(jī)械(jīxiè)總體布置示例例1：輪式裝載機(jī)第六十六頁(yè)，共86頁(yè)。例2：軋鋼機(jī)第六十七頁(yè)，共86頁(yè)。第六十八頁(yè)，共86頁(yè)。第六十九頁(yè)，共86頁(yè)。例3：粒狀巧克力糖包裝機(jī)總體布局第七十頁(yè)，共86頁(yè)。第七十一頁(yè)，共86頁(yè)。第七十二頁(yè)，共86頁(yè)。2.機(jī)械系統(tǒng)的主要(zhǔyào)技術(shù)參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)參數(shù)基本反映出系統(tǒng)的概貌與特征的一些項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)指設(shè)