工程师培训-产品设计

第三部分产品设计主讲:王立军新产品的设计与评价1、简述一般新产品设计的程序过程？先进行产品可行性分析，写出可行性报告，接着是概念性设计，形成初步方案。然后进一步多方面详细分析，由于功能得出产品系统的总功能，接着提出总功能，多种设计方案写出设计任务书，明确产品名称、型号、用途、使用范畴，定出基本设计参数、主要设计指标，产品工作原理、制造精度及检测，包装及运输，在优化基础上进行总体布局设计，确定总装配结构图和零部件图。2、市场调查中对同行调查之内容：•a）、竞争对手初步分析•b）、对手技术水平•c）、对手生产能力•d）、目前经营市场情况与方法•e）、同行市场占有率3、设计任务书包括哪些内容？•a）产品名称、型号•b）设计基本依据•c）产品用途及其使用范围•d）设计参数和主要技术指标•e）总部局和主要部件结构•f）产品主要工作原理•g）产品对机械、电器、液压、气动等设计要求及其它接口要求。•h）产品精度及精度指标•i）外购件和供货要求•j）装箱、包装、运输要求•k）标准化、通用化、系列化情况•l）性能、寿命、成本分析比较•m）产品设计到成品进入市场之周期估算等。4、设计结构三原则•a）明确性：包括机构功能明确，工作原理明确，使用工况明确及应力状态明确。•b）简单性：零件数目少，加工工序少，成本少。•c）安全可靠性：结构安全性好，产品功能安全性好，运行安全、工作安全，环境安全要好。5、设计评价三目标：•a）技术评价目标——方案可行性和先进性，工作性能指标的可靠性，使用维护的安全性等。•b）经济评价目标——经济效益、成本、利润、投资成本和收益。•c）社会评价目标——对社会带来效益与影响，是否符合政策和纪律道德，是否有利于环境资源合理开发和能源需求等。6、评价具体方法和适用场合及优缺点•a）经济评价法：适用于方案数量较少，内容比较简单的场合•b）数学分析法：方案较多，涉及面广，问题多的场合•c）试验评价法：适用于重要方案或一般评价不够有把握的场合。•优缺点：•a）、（和a对应）：简单，省时，但比较粗略，准确性稍差，对评价人素质要求高。•b）、（和b对应）：评价校准确，但费时、费成本•c）、（和c对应）：评价准确可靠，但时间长，花费成本高。机械设计的基本要素1、机械设计基本要素有哪些？有：材料、强度、挠度、刚性、稳定性、摩擦磨损、润滑，形状与尺寸、表面加工、体积与重量，温度、腐蚀、振动、噪声，实用性与安全，维修与寿命，成本和价格等。2、机械零件设计中最基本的计算是什么？计算的理论根据是什么？•最基本的计算是静强度计算。•理论根据是第一、第二、第三、第四强度理论和莫尔强度理论。•分别有各自公式计算。•对有刚度要求不高只用静强度加安全系数计算•对有冲击的零件，只用静强度加动载系数计算•只有特殊的对刚度有要求的才进行刚度计算。3、机械结构工艺性有哪些内容和要求？•内容：所设计的机械产品工艺性有：材料选择、毛坯生产选择、机械加工程序，热处理工艺安排，机械产品的装配，操作维修等。•结构工艺性要求：满足产品功能前提下，形状尽量简单，零件数量尽量少，加工面尽量少，要方便，装配能顺利且保证质量，材料选择合理，总成本越低越好，具体要求可分：•a）可加工性：指零件选择最适宜的加工方式：如切削加工、铸造、锻造、冲压、焊接等，每种方式还要细分。总之使零件能顺利、廉价的制造出来。如书上切削加工中增加工艺装卡面等。一轴加工三个不同尺寸孔保证保证同轴度、箱体配合表面表面尽量选在外表面等，使不能加工的或不便加工的零件能顺利加工出来。•b）可装配性：零件经装配后，才成机构或机器，所以零件应具备可装配性。如书上3.2-4，同轴度要求，3.2-5、3.2-6，保证顺利装配、拆卸和维修。见图3.2-7，3.2-8，3.2-9，有利提高装配效率，3.2-10，3.2-11，3.2-12，有利进行密封。•c）可包装、运输型：设计尺寸时就注意使包装后尺寸在运输可通过尺寸内，以免产品运不出去。4、什么是产品的可靠性？可靠性评价有哪些指标？•产品在整个使用期间能保持质量指标的能力，这个特性即是产品的可靠性。可靠性评价指标是可靠度。（100个产品在使用、在规定时间内，已有12个产品损坏或丧失即可靠度=0.88=88%）失效概率即刚才事例中12%，平均寿命及失效率（产品累计工作时间和故障次数之比）……100121005、确定可靠性关键件和重要件的原则•a）会引起人员伤亡，财产严重损失财产的机件。•b）价格昂贵的机件•c）它会引起系统故障的机件•d）增加维修费和备件数的机件•e）难采购和新工艺制品机件•f）特殊处理、防护的机件6、古典摩擦定律主要内容及其不完全正确之处？•P82（1）（2）（3）（4）（5）•不完全正确参考P83（1）（2）（3）（4）7、减少机械摩擦和磨损的主要措施？•P83、P84上部8、减少机械振动的原则措施有哪些？•减少机械振动的原则一是“防”二是“降”•防止振动措施：P84下部（1）（2）（3）•降低振动措施：P85上部（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）9、简述标准化的意义•标准化后，设计者不用设计，只从有关手册中直接选用，省去设计时间，标准化以后，使机件品种数量减少，便于集中生产、质量稳定，降低成本，便于维修。10、齿轮传动特点及适用范围•齿轮传动是机械传动中最主要的一种传动，其传动特点有:•a）效率高•b）结构紧凑•c）工作可靠、寿命长•d）传动比稳定•e）制造和安装精度高，成本较大。•f）不宜远距离传动11、轴类零件在结构设计上满足哪些条件？•a）轴和装在轴上零件应有准确的位置•b）应有足够的强度和刚度•c）轴上零件便于装拆或调整•d）轴应有良好的制造工艺性•12.滚珠丝杠副主要应用哪些场合？用于精密和数控机床，测试机械、仪器传动，调整螺旋、车辆、飞机上传动和传力螺旋。•13.带传动有哪些类型？平带传动、V带传动、多楔带传动、同步带传动•14.螺栓组防松方法有哪些？•摩擦防松（3.3-17a）加弹簧垫圈•机械防松（3.3-17b）将螺栓和螺母用开口销销住成一体。•破坏螺纹防松（3.3-17c）可点焊、可冲点破坏螺帽和螺栓头部螺纹。•15.销的主要功能包括哪些方面？销的主要功能：a.用于固定零件间相对位置，称定位销，在组合加工和装配时应用。b.用于联接，称联接销。c.用于安全装置中过载剪断元件，称安全销。16.指出离合器的种类及适用范围a.牙嵌离合器适合于一般机械的分离和接合的装置。b.圆盘摩擦离合器，分单盘和多盘单盘摩擦离合器传力较小，有过载保护功能；多盘摩擦离合器有一定减振和吸收冲击能量功能。c.电磁离合器电磁离合器适合于自动控制中应用。17.箱体机架设计一般要求有哪些？a.可靠性：满足强度、刚度、振动稳定性、疲劳强度、热变形要求。b.实用性：在精度、表面粗糙度、尺寸和形位公差等保证使用性能和寿命。c.工艺性：用于铸造或焊接，减少防止铸造、焊接缺陷，便于加工装配调试。d.经济性：减轻重量，降低成本，注意外观造型。18.说出齿轮、丝杆、皮带传动各自优点（特点）齿轮传动：效率高，结构紧凑，工作可靠寿命长，传动比稳定，使用广泛。丝杠传动：结构简单，运转平稳，反向自锁，适合进给机构。皮带传动：结构简单，传动平稳，能减振，适合大距离传动，造价低，便于维护，有过载保护作用，适宜电机和工作机器之间的传动以及输送物料的传送带应用。19.简述一般传动齿轮的设计方法和步骤：a.按齿轮的工作条件，选定齿轮传动形式：开式、半开式、封闭式b.按不同形式选用不同设计计算，开式（半开式）按齿面抗磨损和齿根抗折断两准则进行计算，闭式按齿面接触疲劳强度进行计算。c.选择合适的齿轮材料，由工作情况决定安全系数，由强度计算决定齿轮的模数或中心距，再由传动比由齿轮几何计算公式算出齿轮各部尺寸。20.传动齿轮设计时，如何决定齿轮结构参数？见机械设计齿轮强度设计计算部分。21.传动轴设计时，首先应考虑和解决哪些主要问题？只受扭矩而不受弯矩的作用的轴是传动轴，设计时应考虑：a.轴和轴上零件有准确的轴向上和周向上位置；b.轴有足够的强度和刚度；c.轴上零件应便于装拆和调整；d.轴有良好的工艺加工性能。22.普通丝杆和滚珠丝杠传动各自优点和应用场合见本书P93表3.3-4中特点和应用。23.简述非同步传动带选用一般程序见机械设计带传动这一章24.采用滚珠丝杠于垂直传动时，应注意什么问题？应采用什么措施去解决？摩擦阻力小，不易自锁，当用于垂直传动时，由于连接件的自重逼使丝母在丝杠上向下运动，为了防止自动下滑应设置防下滑装置。25.标准化减速器按传动和结构特点分类有哪五种？选用时主要考虑哪些要求？a.齿轮减速器特点：效率高，工作耐久，维护方便，有单级、二级、多级，应用较广b.蜗杆减速器特点：效率不高，但结构紧凑尺寸相对小，工作平稳，噪音小，单级应用较多，获大传动比。c.行星齿轮减速器d.摆线针轮减速器e.谐波齿轮减速器c、d、e特点：可获得大传动比，结构紧凑，但制造较难，精度高，装配和维修也较难，成本高，重量减轻。26.机械无级调速器结构主要有哪四种？它们调速原理是什么？27.两件联接常用哪些型式和方法？常用螺纹联接，销联接，键联接，过盈联接28.什么是离合器？其主要功能和设计要求是什么？在同一轴上，有主动件和从动件，他们需要有控的分离和结合时，可以在中间设立一个装置来完成这个功能，该装置称为离合器。它的功能除了离和合以外，还可以进行换向和变速等工作，，有的还有节能、吸收冲击能，减振、速度超越等功能。设计的基本要求是：接合平稳，分离彻底，结构简单，重量轻、尺寸小，工作安全，操作方便，耐磨，寿命长。29.什么是制动器？对制动器的基本要求是什么？使运转中的机器迅速减速（一般是切断动力源）并停止保持静态的装置称制动器。保证机器安全和人身安全的必须装置。对其基本要求是：制动可靠，操作灵活，散热良好，结构紧凑，便于装配和维修。