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1、第三章第三章 原理方案的创新设计原理方案的创新设计概述概述机械创新设计常用的方法机械创新设计常用的方法机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计方案的评价方法方案的评价方法机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版概述概述一个新产品开发的全过程通常需要经过：1）产品规划、2）方案设计、3）详细设计、4）改进设计等几个主要阶段。其中，方案设计中的原理方案设计是整个设计的首要环节，也是最重要的环节，因为原理方案的拟定从质的方面决定了整个设计的水平，它是实现产品创新和品质飞跃的关键。方案设计方案设计:是机械设计中把确定产品工作原理的设计称为方案设计。机械制造机械创新设计机械制造机
2、械创新设计0303模版模版概述概述方案的解具有多解性方案的解具有多解性，即实现同一功能目标可以采用不同的工作原理。例如，要实现将一叠纸张逐一分开这一功能目标，设计者可以应用力学原理；也可以应用摩擦原理；可以利用重力使物体下落的原理；可以利用离心惯性力产生的原理；可以利用气体在管道中形成负压或正压的原理；还可以利用静电吸引的原理等等。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版概述概述实现的目实现的目标标使用的原理使用的原理实现的过程实现的过程将一叠纸将一叠纸张逐一张逐一分开分开力学原理力学原理往复直线运动的打推杆，将纸张叠层上逐一从纸张往复直线运动的打推杆，将纸张叠层上逐一从纸张叠
3、层上推开叠层上推开摩擦原理摩擦原理旋转的摩擦轮，将纸从纸张叠层上逐一旋转的摩擦轮，将纸从纸张叠层上逐一“擦开擦开”重力原理重力原理纸叠倾斜的限位装置，使纸张逐一自然脱开纸叠倾斜的限位装置，使纸张逐一自然脱开离心惯性力原离心惯性力原理理纸张旋转产生的离心力，将纸张逐抛开纸张旋转产生的离心力，将纸张逐抛开气体在管道中气体在管道中形成负压或形成负压或正压的原理正压的原理将纸张吸住挪开或逐一将纸吹开将纸张吸住挪开或逐一将纸吹开静电吸引的原静电吸引的原理理纸张叠最上层的纸张带电后，被带电了工作板吸住纸张叠最上层的纸张带电后，被带电了工作板吸住后移开后移开机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模
4、版模版概述概述机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版概述概述结论：原理方案设计中采用的工作原理不同，所设计出来的机械产品具有的工艺动作不同，则机械产品的性能、结构及经济性也不同。目标：功能齐全、经济性好、安全可靠，在一定条件下和一段时间内相对较满意或“最佳”的创造性原理方案解。在传统的原理方案中，纯机械式的工作原理应用十分广泛。在日益激烈的市场竞争中，产品的原理方案设计的创造性往往决定了产品的生命力，其工作原理的先进性往往成为市场竞争最有力的武器。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版概述概述创造性在设计中的作用：创造性在设计中的作用：a、所设计出来的机械产
5、品可具有多种原理、工艺动作不同，则机械产品的性能、结构及经济性也不相同。b、原理方案设计是一个极富创造性的构思过程。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法机械创新设计常用的方法1、部分常用的几种创新设计方法、部分常用的几种创新设计方法1、部分常用的几种创新设计方法、部分常用的几种创新设计方法机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法机械创新设计常用的方法学会：1、如何运用创造原理来激发创新思维，2、如何寻找引发创新联想的机会和条件，3、如何将机械设计与创新方法结合起来，4、如何具体运用创新技法来探求机械创新设计中的原理
6、方案解。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）智暴法举例智暴法举例 美国北部冬季输电线事故。电力公司决定采用智暴法来解决这个问题。会上有人提出设计一种专用电线扫雪机；有人提出用电热来化解冰雪；也有人提出用振荡技术来清除积雪。其中有人提出一个几乎十分可笑的方案：乘直升飞机去扫除电线上的积雪。一位工程师听到这个想法后，思维受到激励，马上提出利用直升飞机螺旋桨产生的高速气流扇落积雪的方案。方案提出后，顿时又引起其他与会者的联想，进一步提出制造专用的“除雪飞机”“特殊扇雪螺旋桨”等创意。会后，公司组织专家对各种设想进行论证，最
7、终选择了用改进直升飞机扇雪的方案。于是一种专门用于清除电线上积雪的小电线上积雪的小型直升飞机型直升飞机就这样诞生了。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）类比法举例类比法举例自行车涨闸结构如图b所示，1、2为制动片，3为闸壳，4为制动凸轮。当闸壳按图示方向转动，驱动制动凸轮“刹车”时，摩擦片1在摩擦力的作用下将进一步贴紧闸壳，而摩擦片2在摩擦力的作用下将与凸轮的推力对抗，力图使摩擦片与闸壳分离，因此，这种涨闸结构制动效果不好。仿效带式制动器将摩擦片做成一片（如c图），则在相同制动情况下，整个摩擦片将紧贴闸壳，使自行车的
8、制动性能大大提高。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）形态分析法举例形态分析法举例 形态分析法又称为方格法、棋盘法或形态综形态分析法又称为方格法、棋盘法或形态综合法。合法。 形态分析方法的具体过程：形态分析方法的具体过程：因素分析，就是确定创造对象的构成因素、因素分析，就是确定创造对象的构成因素、形态分析，即按照因素的功能属性，尽可能多形态分析，即按照因素的功能属性，尽可能多地列出满足功能要求的各种技术手
9、段（即形态）、地列出满足功能要求的各种技术手段（即形态）、方案综合，包括方案形成与方案优选。方案综合，包括方案形成与方案优选。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）例：挖掘机设计方案：例：挖掘机设计方案：功能因素有五个，包括动力、移动、挖掘功能因素有五个，包括动力、移动、挖掘和分别给移动、挖掘动力传递。列出能满和分别给移动、挖掘动力传递。列出能满足上述五个功能因素可采用的措施（形态）足上述五个功能因素可采用的措施（形态），组成挖掘机设计方案的形态学矩阵见下，组成挖掘机设计方案的形态学矩阵见下表所示。表所示。机械制造机械
10、创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）根据上表进行组合可得根据上表进行组合可得6x5x4x4x3=1440种设种设计方案。其中，根据选优比较采用计方案。其中，根据选优比较采用a1b5c3d4e2组合得到履带式挖掘机；采用组合得到履带式挖掘机；采用a5b5c2d4e2 组合得到液压轮胎式挖掘组合得到液压轮胎式挖掘机。由于上述两种挖掘机方案具有合理的结构机。由于上述两种挖掘机方案具有合理的结构形式和对特殊情况的适应能力，已
11、在挖掘机的形式和对特殊情况的适应能力，已在挖掘机的生产制造中被广泛地采用。生产制造中被广泛地采用。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）例如，在研究新型单缸洗衣机的设计方案时可例如，在研究新型单缸洗衣机的设计方案时可以作如下分析：洗衣机必须具有盛装衣物、分以作如下分析：洗衣机必须具有盛装衣物、分离污物、控制洗涤三个功能因素。功能二因素离污物、控制洗涤三个功能因素。功能二因素中中“分离污物分离污物”是最关键的功能因素，在考虑是最关键的功能因素，在考虑如何将污物从衣物中如何将污物从衣物中“分离分离”时，应从各个技时，应从各
12、个技术领域去深入思考，采用可能应用的一切技术术领域去深入思考，采用可能应用的一切技术措施，包括现有的和先进的，甚至暂时没有但措施，包括现有的和先进的，甚至暂时没有但有可能通过努力而实现的。有可能通过努力而实现的。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例） 进行组合，可得进行组合，可得4x4x3=48种方案，其中：种方案，其中：a1+b1+c1是最原始的洗衣机；是最原始的洗衣机；a2+b3+c1是种是种简单的热胀
13、增压式洗衣机，其工作原理是用热简单的热胀增压式洗衣机，其工作原理是用热水加洗涤剂，用于摇的方式使水加洗涤剂，用于摇的方式使 洗涤桶旋转增压，洗涤桶旋转增压，达到分离衣物上污物的目的；达到分离衣物上污物的目的；a1+b2+c2是一是一种新型的，用电磁振荡除去衣物上污物的洗衣种新型的，用电磁振荡除去衣物上污物的洗衣机；机；a1+b4+c2是一种应用超声波除去衣物上是一种应用超声波除去衣物上的污物的洗衣机。的污物的洗衣机。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例） 输入输出法举例输入输出法举例输入输出法又称“黑匣”或“黑箱”分析
14、法，如图所示。在没有获得方案的具体内容前，把方案内容用一个黑匣来描述，黑匣的一侧是设计方案的已知条件，即输入内容；另一侧是方案要达到的，即输出内容。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）下面以天黑时路灯自动启动照明装置为例，说明运用黑匣分析法进行方案构思的步骤与过程。根据产品的用途确定输入与输出的内容。对于本例而言，天黑了是已知条件，因此其输入内容是“天黑了”。而启动照明是产品的目的，故输出内容是“启动照明
15、”。黑匣建立好以后，便可以从输入与输出端两个方向去构思黑匣内的具体内容。从输入端“天黑了”可以联想到天黑后带来的一系列因果关系，这时思维尽可能地发散，构想出来的越多越好。从输出端“启动照明”直接联想出接通电源。根据黑匣中构思出来的第一层内容进行第二层方案内容的构思。丰富第一层内容的细节和深层次的内容。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）约束条件:1.可靠实现开启功能2.易于大批量生产和制造机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械制造机械创新
16、设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）设问探求原理设问探求原理举例：搓丝工作原理，如图所示。举例：搓丝工作原理，如图所示。一般加工螺钉都用车削或用丝搬加工，生产效率低。采用滚压方法对螺纹进行搓丝加工，效率得到大大提高，特别适用标准件工厂采用。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）功能分析法例：纸币分离工作原理，如图示。要设计一台纸币点钞机实现自动点
17、检钞票的总功能，可以构见将一叠纸币按图所示的方法逐一分离后计数的工作原理；也可以采用将一叠纸币不分离而使每叠纸币适当地错位来计数的工作原理；还可以用量度一叠纸币的总厚度或总质量的工作原理而每种工作原理又可以采取不同的手段，综合运用机、声、光、电磁、热、化等各种“物理效应”去实现。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）(7)功能元求解将总功能分解为功能元的目的是为了便于找到实现功能元的功能载体。设计功能载体是
18、完成原理方案的重要设计环节。功能载体是具有可以完成某一功能属性的物体。物体的属性是多方面的，人们可以在一定条件下利用物体的某种属性来完成某些特定的功能。物体的属性包括物理属性、化学属性、运动特性、几何特性、机械特性等。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）例如，利用一对渐开线齿轮瞬时传动比恒定的特性，可以实现定传动比传动的功能；利用一对齿轮的齿廓与包容这对齿轮的机壳间容积的变化这一特性，可制成齿轮泵或齿轮马达，实现泵或马达的功能。因此，功能元求解的关键是在科学原理的基础上寻找尽可能多的功能载体。机械制造机械创新设计机械
19、制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）建立功能载体知识库成为近年来世界各国的设计师研究的重要工作内容之一。以下简单介绍几种知识库的形式。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）1）苏联学者建立的物理效应和现象库。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）2）日本一些企业建立的功能载体词典。该词典把本专业常用功能编为词典的条目，使用时按关键词检索。下图是以“伸缩”为关键词的词条。机械制造机械创新设计机
20、械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）设计目录。设计目录是一种设计信息库。它把设计过程中的大量信息有规律地加以分类、排列和存储，以便于设计者查找和调用。在计算机辅助自动化设计的专家系统和智能系统中，科学、完备的设计信息资料是解决问题的重要基本条件。设计目录不同于一般手册和资料，它是密切结合设计过程和需要而编制的，范围十分广泛，如解法目录、原理目录、对象目录每种目录的目的明确，提供信息面广、内容清晰、条理性强、提取方便。机械制造机
21、械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版部分物理功能元的解法目录机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械一次增力功能元的解法目录。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械二次增力功能元的解法目录机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械运动形式变化解法目录。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303
22、模版模版机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）（8）系统原理解当功能元的解法求出后，将各功能元的解合理地组合起来成为一个整体，便形成实现系统总功能的原理解。系统原理解可以用功能元解法形态学矩阵求出。以系统的功能元为行，各功能元的相应解法为列，构成形态学矩阵。将各功能元的不同解法进行组合可以形成多个系统原理解，即得到多个原理设计方案。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）在组合过程中应当注意：（1）组合在一起的各功能元的解应具有相容性，即各功能元
23、的解在几何学、运动学、能量流、物理流和信息流上分析是相互协调的，不相互干扰，不相互矛盾，否则形成的方案应予以剔除；（2）组合的方案从技术和经济效益上衡量具有先进性、合理性和经济性。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）例设计一手动装订书籍的打孔机。设计要求：）操作手柄作旋转运动；）打孔针作直线往复运动；）构件数尽量少；）省力。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）解）确定总功能：打孔。）总功能分解：输入转动变为输出往复直线运动；力增大。）四杆机
24、构最简单，查解法目录表寻求解法，取表中、四个解法。）增力查表，取肘杆机构。）组合得四种原理方案解见下图。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）例设计某化工厂用双杆搅拌机。解1）功能分析得功能结构图。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）在功能元解法目录表中查出降速解法、回转摆动的功能元解法和双杆同摆的解法，将功能元及其解法（功能载体
25、）组成分功能形态矩阵如下：机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）取三种功能的各一种解法组合可得共种方案。根据工厂的使用条件比较恶劣，且摩擦传动体积太大，故从中方案中选用齿轮啮合传动或链传动得和两种方案如下图所示。其中第一种方案结构紧凑；第二种方案可实现远距离传动，成本较低。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机械创新设计常用的方法（机械创新设计常用的方法（举例举例）双杆搅拌器原理方案机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计机电一体化:是
26、电子技术向传统机械工程渗透相互融合的产物，是一门融机械技术、微电子技术、信息技术等多种技术为一体的新兴学科。其实质是一种机械技术的创新。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计机械系统按其运动是否具有可控制性可控制性可以分为两大类：刚性机械系统刚性机械系统和柔性机械系统柔性机械系统。刚性机械系统是指由机械装置与电气装置独立组合，只有简单的开、关、正反转、停止等控制要求的机械系统。柔性机械系统通常指那些需借助传感器或控制电路，通过计算机按位置、位移、速度、压力、温度等实施智能化控制的机械系统。典型的如数控机床、机器人都属于这类机械系
27、统。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计下图示出了机械系统的演变过程：图为典型的刚性机械系统；机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计图为改进的刚性机械系统，其特点是以电子控制的调速电动机取代了机械变速装置；机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计图由于采用了伺服电动机和伺服控制系统，实现了机械系统运动的可控性，使系统成为了柔性机械系统；机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体
28、化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计图为直接驱动式的柔性机械系统，由于该系统中省去了传动机构，大大提高了系统的运动精度，其应用日益广泛。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计1、机电一体化技术的发展对机械设计的创新：、机电一体化技术的发展对机械设计的创新：增加了产品的新功能。增加了产品的新功能。由于机电有机的结合、相互补充，开创了机械产品一些新的应用领域，研发出大批新的机电产品。例如：传真机、复印机、打印机、CT机、工业机器人等等，可以预言，随着机电一体化技术的进一步发展，会有更多、更新、更先进的机电产品出现在市场上。结构更
29、简单。结构更简单。例如：电脑缝纫机比传统的机械机可减少机械零件约350个；一台插齿机如果省去传动部分可减少30的零部件。加工精度更高。加工精度更高。由于机电一体化设备使用零件少，因此运动的累积误差小，加上系统中使用计算机误差校正和补偿系统，可以达到单纯机械加工方法难以达到的加工精度。例如：在大型铣、镗床中安装感应同步器数显设备，可使机床的加工精度从0.06mm/1000mm提高到0.02mm/1000mm。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计使工艺过程柔性化。使工艺过程柔性化。采用由微机控制的机电一体化设备组成的工艺系统，只需
30、要改变计算机程序就能迅速地改变设备的加工能力和工艺流程，从而能迅速适应市场对产品的多方面的简单要求。操作、维修更方便。操作、维修更方便。由机电一体化设备组成的机械系统的运动规律、工艺过程、工艺参数均可以通过程序控制来实现和调整，从而很容易实现各机械设备运动的相互协调配合和实现机械加工的全部自动化，使机械设备的操作更加简便，同时由于可以通过控制程序来改变工作方式和运动过程，因此，设备的调整、维修也十分方便。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计2、机电一体化产品的方案创新设计方法：、机电一体化产品的方案创新设计方法：机电一体化系统
31、的最基本的特征是给机械增添了“头脑”计算机信息处理与控制系统。从系统分析的观点看，机电一体化系统是由许多联系各子系统的条件接口将各子系统联接在一起，实现物质、能量和信息流的传递与交换，是机械、电子和信息等功能各异的技术融合为一体的综合系统。其综合性能的好坏除了各子系统和接口的创新外，在很大程度上取决于机电一体化系统的方案的创造性。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计机电互补法机电互补法也可以称为替代法。其方法的特点是利用通用
32、或专用电子部件取代电子部件取代传统机械产品中复杂的机械部件机械部件或某些功能子系统，以提高产品的质量或弥补其性能的不足。结合法结合法也称融合法。它是将组成产品的机、电部分创造性地结合在一起，使之融合为一体，成为一个专用或通用的功能部件的方法。例如：激光打印机中的激光扫描镜，就是将电动机的转轴与扫描镜的转轴完全融合为一体形成一个专用产品的例子。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计组合法组合法这种方法采用组合创造原理将结合法制成的功能部件子系统、功能模块，像积木一样组合在一起，形成一个机电一体化产品。例如：将伺服电动机轴与传动机构
33、、编码器、检测控制元件和控制电路板组成一个机电一体化的机器人关节运动功关节运动功能部件能部件，将若干功能部件再进行组合可形成机器人的腰、肩、肘、腕的各个运动关节。变换各种关节的组合形式便可形成不同用途的工业机器人。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计3、举例（、举例（老式机床等机械机电一体创新改造设计）主要方法有两种：一是以微机为中心，设计相应的控制部件，这种方法需要重新设计控制系统，设计比较复杂；一种方法是选用国内标准化的微机控制系统，如单板机、单片机、驱动电源、步进电机及相应的控制程序组成开环控制。这种方法简单，价格也低廉
34、。其控制过程一般是由单板机或单片机按加工程序进行补插运算，每完成一次补插，就执行一次延时程序，完成一次进给，并由延时程序控制进给速度。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计例如例如：车床上的手动转位刀架改成自动转位刀架。下图（螺旋转位刀架）中，1电动机、2安全离合器、3蜗轮蜗杆、4内装信号盒、5刀架、6螺母、7端齿盘机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计例如例如：下图（槽轮转位刀架）中，1电动机、2销钉盘、十字槽轮刀架机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计030
35、3模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计例如例如：端面棘轮转位刀架，电动机蜗轮蜗杆棘轮下端齿盘上端齿盘刀架上凸轮下凸轮棘轮机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版机电一体化系统的创新设计机电一体化系统的创新设计例如例如：电磁转位刀架，电动机蜗轮蜗杆刀架下线圈上线圈机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法为了获得技术上可行，性能上先进，经济上合理，能可靠地实现用户要求的新方案、新产品，必须对创造出来的各种方案进行评价。评价不仅是对方案的科学分析和总结，也是对方案的改进和完善。广义上讲，评价是产品开发必要的优化过程。机械
36、制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法1、评价目标、评价目标评价目标即评价准则。产品和技术方案的评价目标包含三方面的内容：技术评价技术评价，通常包括产品的工作性能指标、加工装配工艺性、使用维护性、技术的先进性等内容。经济评价经济评价，主要包括成本、利润、投资回收期等内容。社会评价社会评价，一般包括方案实施的社会影响、市场效应、节能、环保、可持续发展等内容。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法例如，对某洗衣机进行评价共选出个评价目标。这个评价目标依次是价格、洗净度、价格、洗净度、寿命、维修性、耗水量和外观。
37、寿命、维修性、耗水量和外观。将上述评价目标列于判别表的纵、横两栏中，然后根据其重要程度一一对应地进行比较。如果两目标同等重要，则在判别表中为这两项目标各记分；如果某一项目标比另一项重要得多，则最重要的记分，另一项记分然后求出每项目标的全部得分i，用ii/计算每项目标的加权系数。记分和加权系数的计算结果见表机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法为了对各评价目标的重要程度有比较清晰的认识，可以把评价目标看成一个系统，依据系统可以分解的原则，把产品的总目标分解为一级、二级
38、等子目标，形成目标分析的倒置树状结构，称为评价目标树。洗衣机的评价目标树如下图。图中性能、经济性、社会性为一级子目标，洗净度、寿命、维洗净度、寿命、维修性、价格、耗水量、外观为二级子目标修性、价格、耗水量、外观为二级子目标。因为这些目标为目标树的最后分枝，也称目标元。每个目标的旁边或下面的数字为各子目标的加权系数，各子目标加权系数之和必等于上级子目标的加权系数。同一级子目标的全部加权系数之和必为。通过目标树的分析，使人对总目标、各子目标的重要程度一目了然，使用起来非常方便。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法洗衣机的评价目标树机械制造机械创新设计
39、机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法2、评价方法、评价方法 工程上用于方案评价的评价方法有很多，有淘汰法、各项评分法、技术经济评价法、综合评价法、价值工程评价法、模糊评价法等。评分法评分法评分法是用分值大小作为衡量方案优劣的尺度，用分值对方案进行定量评价的一种方法。对于多个评价目标的系统，应先对各目标分别评分，经加权计算求得总分后再进行评价。理想评分值可设为10分（或5分），评分标准可参考表。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法012345678910不能用、差、较差、勉强可用、可用、中、良、较好、好、优、理想对于具体
40、产品，若能根据实际工作情况作出具体的评分标准，评分操作起来则较为方便。01234567 8910不能用差较差勉强可用可用中良较好好优理想机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法评分法举例评分法举例用评分法对三种汽车发动机a、b、c进行性能比较。三种发动机性能及加权系数。性能燃油消耗 /g/ (kw.h)单位功率质量 /(kg/ kw)寿命 /km加权系数0.50.20.3a3402.4120b2802.2100c2201.980机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法2、评价方法、评价方法 工程上用于方案评
41、价的评价方法有很多，有淘汰法、各项计分法、技术经济评价法、综合评价法、价值工程评价法、模糊评价法等。 评分法评分法评分法是用分值大小作为衡量方案优劣的尺度，用分值对方案进行定量评价的一种方法。对于多个评价目标的系统，应先对各目标分别评分，经加权计算求得总分后再进行评价。理想评分值可设为10分（或5分），评分标准可参考表。机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法评价过程如下：评价过程如下：1）确定评价目标r=燃料消耗，单位功率质量，寿命2）确定各评价目标的加权系数g=(g1,g2,g3)=(0.5,0.2,0.3)3）确定评价标准根据发动机的工作要求制
42、定出发动机的特性参数评价分值表机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法评分 分值特性参数燃料消耗单位功率质量寿命（x1000）04003.52013803.33023603.14033402.96043202. 78053002.510062802.312072602.114082401.920092201. 7300102001.5500机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版方案的评价方法方案的评价方法4）对三种发动机按评价根据表进行评分得出评分值矩阵5)求各方案的总分，并进行比较，分值高者为优。发动机a的总分为：0.5x3+0.2x5.5+0.3x6=4.4发动机b的总分为：0.5x6+0.2x6.5+0.3x5=5.8发动机c的总分为：0.5x9+0.2x8+0.3x4=7.3机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版本章结束本章结束机械制造机械创新设计机械制造机械创新设计0303模版模版
