机械创新设计(第八章).ppt

2021/9/12 * 3．材料的工艺分析 材料的工艺分析是指材料的成形方法。铸造、锻压、挤压、烧结、焊接、机加工以及热处理等是最常见的工艺。反求时,可酌情处理。 4．材料的硬度分析 可通过硬度计测定材料的表面硬度,并根据硬度或表面处理的厚度判别材料的表面处理方法。硬化层约为0.15~0.3mm。高频淬火。硬化层约为0.2~1.5mm。渗碳淬火硬化层约为0.8~1.5mm。碳氮共渗硬化层约为0.5~0.8mm。详细情况可查阅有关手册。 通过对材料的分析,结合我国国产材料的具体性能,选择合适的代用品。 例:对进口汽车发动机活塞销的材料与工艺进行反求 2021/9/12 * 图8-5a所示的活塞销材料为20Cr。其内外孔表面均进行了渗碳淬火,外表面的渗碳层厚为0.8mm,硬度为60HRC。内表面的渗碳层厚为0.3mm。活塞销的内表面无机加工痕迹,说明该活塞销是冷挤压成形的。活塞销的内表面中部有环状痕迹,说明是由上下两个冲头同时挤压成形的。图8-5b所示为挤压加工活塞销示意图。 2021/9/12 * 该活塞的加工艺过程如下: 冷挤压成型—渗碳—淬火—低温回火—磨削加工—成品 六、关键零件的反求设计与创新 任何机器中都会有一些关键零件,是生产商要控制的技术。这些零件是反求的重点,也是难点、高速机械中的轴承、重型减速器中的齿轮等都是反求设计中的关键零件。 七、机构系统的反求与创新 根据工作要求设计出机构系统的简图,然后选择材料,根据强度、刚度、制造工艺等要求进行结构设计,画出总装图、零件图,这一过程为正设计,而根据已有的设备,画出其机构系统的运动简图,对其进行运动分析、动力分析及性能分析,并根据分析结果改进机构系统的运动简图,称之为反设计,机构系统的反求是反求设计中的重要创新手段。 2021/9/12 * 一般情况下,产品的反求设计策略有: 1）功能不变,降低成本。 2）增加功能,降低成本。 3）增加功能,成本不变。 4）减少功能,降低更多的成本。 5）增加功能,增加成本。 以油田抽油机为例说明机构系统的反求设计。 如 图为20世纪50年代前苏联的油田抽油机机构运动简图。 图示为受力分析示意图。既然连杆在一个运动循环中都受拉力,如果用柔性构件代替原来的刚性构件,取消油梁和驴头,则可创新设计出图8-7所示的采用绳索滑轮式的无游梁抽油机机构简图。 2021/9/12 * 2021/9/12 * 美国Jerden公司创新设计出的低矮型抽油机即属这一类型。无游梁式抽油机具有结构简单、重量轻、成本低、调节冲程方便等优点。 图示为无游梁式抽油机机构简图,图8-8为其结构简图。 2021/9/12 * 2021/9/12 * 第三节 已知技术资料的反求与创新设计 常把引进的机械设备等实物叫作硬件引进,与产品生产有关的技术图样、产品样本、专利文献、影视图片、设计说明书、操作说明书、操作说明、维修手册等技术文件的引进称为软件引进。 一、技术资料反求设计的特点 技术资料反求设计的特点。 （1）技术资料反求设计的抽象性 引进的技术资料不是实物,可见性差,不如实物形象直观。因此,技术资料反求设计的过程是一个处理抽象信息的过程。 （2）技术资料反求设计的智力性 按技术资料反求设计的过程是用逻辑思维分析技术资料,最后返回到设计出新产品的形象思维。具有高度的智力性。 2021/9/12 * （3）技术资料反求设计的科学性 从技术资料的各种信息载体中提取信号,经过科学的分析和反求,去仿存真,由低级到高级。逐步破译出反求对象的技术秘密,从而得到接近客观的真值。 （4）要综合运用相似理论、优化理论、模糊理论、决策理论、预测理论、计算机技术等多学科的知识。 （5）技术资料反求设计的创造性 本身就是一种创造、创新的过程 二、技术资料反求设计的一般过程 1）论证对引进技术资料进行反求设计的必要性。 2）根据引进技术资料,论证进行反求设计成功的可能性。 3）分析原理方案的可行性、技术条件的合理性。 4）分析零、部件设计的正确性、可加工性。 5）分析整机的操作、维修是否安全与方便。 6）分析整机综合性能的优劣。 以下介绍几种常用的软件反求设计方法。 2021/9/12 * 三、图片资料的反求设计 （1）图片资料反求设计的关键技术 对图片等资料进行分析是最主要的关键技术:主要有透视变换原理与技术、透视投影原理与技术、阴影、色彩与三维信息等技术。 （2）图片资料反求设计的步骤 1）收集影像资料。 2）根据影像资料进行原理方案分析,结构分析。 3）原理方案的反求设计与评估。 4）技术设计的反求设计。