机械设计学作业

问：功能原理设计的几种思路是什么？查阅资料各举一个本教才以外的例子，图文并茂说明之。答：功能原理一共有五种求解思路，它们分别是：几何形体组合法、基本机构组合法、物－场分析法、技术矛盾分析法、物理效应引入法。不同的求解思路用以解决不同的功能类型。功能的基本类型可以分为“动作功能”和“工艺功能”，动作功能又可以分为“简单动作功能”和“复杂动作功能”，而这两种基本功能可能同时又是“综合技术功能”和“关键技术功能”。其中，简单动作功能可用几何形体组合法构思，复杂动作功能用基本机构组合法进行构思，关键技术功能运用技术矛盾分析法，综合技术功能用物理效应引入法构思，工艺功能用物—场分析法（s-Field法）构思。一.几何形体组合法在运用几何形体组合法时，首先要明确“功能目标”，然后针对功能目标，对几个构件上的几何形体进行构思。实例：套筒扳手在工程上，对于螺纹连接件的装拆是一件很频繁的事情，对于拧转地位十分狭小或凹陷很深处的螺栓或螺母，一般的扳手很难拧转，如果拧转螺母或螺栓的型号很多，就需要用到多种尺寸的扳手，往往很麻烦，这时如果运用套筒扳手就相当方便，只要换上不同的的套筒就可以轻松拧转螺母，必要时还可以加长手柄以增大力矩，方便拆卸比较紧的螺丝。二．基本机构组合法“复杂动作功能”的设计求解思路是基本机构组合法。即将各种基本机构组合起来，实现发展动作功能。实例：液体包装机由机构3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程；刨头左行时，刨刀不切削，称空回程。此刨床采用有急回作用的导杆机构。刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。它就是由一个四杆机构组合而成。三.物—场分析法（s-Field法）物—场分析法（s-Field法）可以作为求解工艺功能很有效的思路。这个方法的基础是对“最小技术系统”的理解和分析：在任何一个最小技术系统中，至少有一个主体（S1）,一个客体（S2）和一个场（F），三者缺一不可。S1通过F作用于S2，实例：线切割线切割的工作原理如下图所示。绕在运丝筒4上的电极丝1沿着运丝筒的回转方向以一定的速度移动，装在机床工作台上的工件3由工作台按预定控制轨迹相对与电极丝做成型运动。脉冲电源的一极接在工件上，另一极接电极丝。在工件与电极丝之间总是保持一定的放电间隙且喷洒工作液，电极之间的火花放电蚀出一定的缝隙，连续不断的脉冲放电就切出了所需形状和尺寸的工件。其中，电极丝为S1，工件为S2，电场就是F。四.技术矛盾分析法关键技术的求解思路是技术矛盾分析法。无论何种关键技术，往往都是在某种特殊条件的约束下难以实现的技术难点，其中期望达到的较高要求和约束条件，就形成一对技术矛盾。O2AO4xys6s3Xs6CBYs6234567n2FrYFr针对技术矛盾，设计者提出各种想法，以提出解决原理。这就是关键技术功能的原理解法的一般规律。技术矛盾分析法的作用并不是直接给出解法，而是帮助人们找出可能解决问题的途径。实例：穿针器穿针器是一种新型实用的将线穿过针眼的机械。它由机体、顶线片、曲杆按键、拉簧构成。使用时将要穿的针放在机体的放针孔内。将线放在机体的放线槽内，用手按动曲杆按键，顶线片便带着线穿过针眼。该设计就是基于老年人或眼睛不好的人做针线活时穿针困难这个矛盾构思出来的。结构简单，使用方便，为个人或家庭提供了适用穿针工具。五.物理效应引入法综合技术功能的求解思路是物理效应引入法。这里所指的物理效应是一种广义的概念。机构学本身包含了运动学、力学方面的各种物理效应，但除此之外，还有更多的物理效应（如热胀冷缩、电磁效应、光电效应、流体效应等）可以在求解中引入。实例：磁悬浮列车磁悬浮列车利用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。磁悬浮列车的最高速度可以达每小时500公里以上，比高铁的最快速度350公里/小时高了150公里/小时。