《现代设计方法》课件第4章.ppt

4.3.4结构反求设计应遵循的原理

1．等强度原理

等强度原理指使各个零件的各个部位具有同等使用寿命。

2．力平衡原理

力平衡原理指传递力以及力矩时而伴生的无用力，在无用力产生处将其平衡掉，不让其传递到其它部位。3．合理力流原理

力传递轨迹形成的力线汇聚在一起就是“力流”。力流不会在连续物体上突然中断，它会到处穿过，也可以封闭起来。力流的固有特性是倾向于沿最短路线传递，在最短路线的附近力流就密集，形成高应力区，没有力流穿过的部位实际上并不受力，所消耗的材料也就是多余的。因此，应尽可能沿力流最短路线来设计零件的结构形状。

4．变型协调原理

变型协调原理是指使联接的相邻零件在外载荷作用下的变型方向相同，并且尽可能减少相对变型。5．任务分配原理

任务分配原理是指根据功能要求，确定载体应承担的任务，应从占有空间、重要性、简单、可靠、经济性等方面来分析，优先考虑采用一个零件担负多种功能。但当零件的一种或多种功能已经达到极限状态，不能再承担其它功能时，应采用分担功能（因为结构过于复杂，难于加工和装配），使各个零件各得其所，物尽其用，从而提高工作能力。6．自补偿原理

通过巧妙地选择系统元件及其在系统中的配置，以实现加强功能或避免失效的相互支持作用，称为自补偿。在正常情况下（例如额定载荷），自补偿有加强、减载和平衡的功能。在紧急情况下（例如超载），自补偿有保护和救援的功能。

在自补偿结构中，所要求的总效应是由初始效应和辅助效应共同产生的。初始效应保证必要的初始状态可靠，辅助效应是从决定功能的主要参数（例如圆周力、扭矩等）或由它产生的辅助参数（例如斜齿轮的轴向力、离心力、热膨胀力等）得到的，辅助效应还可以从辅助的力流分配以及由它产生的应力形式和应力分布的变化得到。7．稳定性原理

从力学角度看，物体的平衡有稳定平衡、随遇平衡、不稳定平衡状态三种形式。当物体受干扰偏离原位后，在干扰去除后就应能自动复位，因此，结构设计中要考虑稳定性问题。 4.4实物反求设计法

4.4.1概述

实物反求设计是以选定的产品实物为对象，通过对其功能原理、结构原理、尺寸参数、材料、包装、使用性能等进行分析、测绘、研究、再设计，进而研制开发出新的产品，是一个认识产品→再现产品→创造产品的过程。在实物反求前，先要对大量同类产品进行全面分析，取长补短，综合比较选定对象。在反求过程中，不要以造出原型为最终目标，而要以一为范、触类旁通、举一反三，关键是要从中受到启发，获得各种创造性、创新性的设计思想。根据反求对象范围和工作量大小的不同，可把实物反求分为三种。

（1）整机反求。反求对象可以是产品的全部，即整台机器，例如机床、汽车，也可以是成套设备中的重要设备，例如汽车装配生产线上的焊接机器人。整机反求的工作量一般较大。

（2）分系统或部件反求。反求对象是组成产品或机器的重点关键部件，例如机床的主轴箱，加工中心的刀库系统和数控系统。

（3）零件反求。反求对象是产品或机器中的某个零件。该零件在产品中起关键作用，成本高，易损耗。实物反求具有如下特点：

（1）物化了的对象直观、形象，有利于形象思维。

（2）可通过直接测量获得产品的结构尺寸和参数，通过分析和试验获得其功能、性能、材料特性以及其它相关设计参数。

（3）能获得相关标准。

实物反求的缺点是工作量大，费用高。4.4.2实物反求设计的内容及过程图4－2实物反求设计的过程1．反求准备

（1）组建设计小组，制定项目设计研究计划。

（2）广泛收集国内外同类产品设计、制造、使用以及研究、技术发展方面的资料，预测未来发展前景和趋势。

（3）通过分析比较，开展可行性研究，对反求项目做出科学的评价。

（4）搜集反求对象尽可能详细的技术文件并加以消化。

（5）搜集有关产品实物分解、测量、绘图等方面的技术、方法、手段、标准等，做好测绘前的技术准备。

（6）备全测量所用的各种工具以及仪器设备，搭建测绘实验平台。2．反求对象的功能、性能及技术状态分析

（1）明确反求对象的主要功能、辅助功能等。

（2）测试样机的工作性能，包括整机性能参数、运转性能、动力性能、寿命及可靠性等。对测试所得数据进行分析与必要的理论计算。3．样机分解

（1）详细分析样机的整体结构，搞清具体构造。

（2）对样机进行拍照，测量总体结构尺寸、安装尺寸、主要执行部件的运动尺寸等，绘制整体外形轮廓图、结构装配示意图。

（3）按照样机总体构造将其分解为分系统或部件，记录下整个样机和各部件的组成、对应、位置、联接、传动链及装配关系，分析各个部件的作用。

（4）将部件分解为零件，