《设计方法学》复习重点

第一章

1、设计的动力和本质

设计的动力是需求。

设计的本质是革新和创造。

2、产品的核心和本质

产品的核心是设计，本质是制造。

3、功能与结构的关系，功能观点的优越性。

结构是功能的载体，即功能要通过具体的结构来实现。本质与形式的关系。功能是“本质”，结构是“形式”。

优越性：使人从对机械的“结构思考”转为对它的“功能思考”，从而做到不受现有结构形式的束缚，不断探索新原理、新结构，形成新的设计构思，提出创新性方案。

第二章

1、主要功能、辅助功能、控制功能

辅助功能：起支持和保证的功能。

控制功能；支撑、连接功能等。

第三章

1、功能的概念

“功能”是指某一机器或装置所具有的能转化能量、运动或其他物理量的特性。

2、工作原理的概念

物理效应+作用原理。

3、功能原理设计的概念（包括两个方面）

机械产品设计的最初环节，是先要针对该产品的主要功能提出一些原理性的构思。这种针对主要功能的原理性设计，可以简称为“功能原理设计”。

包括两个方面：

（1）功能分析——由总功能分解为分功能，最后做出功能结构图的过程。

（2）工作原理设计——确定实现功能的工作原理。

4、黑箱图（什么是，为什么叫，怎样画？）

任何一个技术系统都有输入和输出，把技术系统看成一个黑箱，其输入用物料流M、信息流S和能量流E来描述；其输出用相应的M’，S’和E’来描述

这种图示方法只是描述了从技术系统外部观察到的“功能特点”，而其内部结构是未知的，是需设计者进行具体构思和设计的。所以称之为黑箱，当其内部结构功能原理已明确之后即为白箱了。

5、什么是功能树，为什么要进行功能分解，功能分解的思路。

（1）功能树，用于表示总功能的分解情况。

（2）通过总功能分解可以分析得到和确定所要设计的产品的具体功能，也就是将抽象的总功能具体化为各个分功能，从而便于总功能的实现。

（3）功能分解思路：

1) 机器按照动力、执行、传动、控制、链接与支撑五大功能模块划分。（机床）

2) 按照解决问题的因果关系或手段、目的关系来分解。（平口钳，为了夹紧工

件，必须施加压力）

3) 先考虑基本功能的分解，再考虑辅助功能的分解。

4) 按照工作过程分解。（汽水瓶灌装自动机）

6、功能的基本类型，各种功能的求解思路

（1）两种动作功能

a.简单动作功能：是由两个或者两个以上的具有特殊几何形状的构件组成，利用他们形体上的特征，可以实现相互运动或锁合的动作。几何形体组合法。

b.复杂动作功能：常采用基本机构为主。基本机构组合法

（2）工艺功能：工作头的形状、运动方式和作用场是完成工艺功能的三个主要因素。这里工作头和工作对象时对

立统一，通过场产生相互作用。物场分析法

（3）关键技术功能：由于特殊的工作条件或特殊的工作要求，常用的技术或已有的技术难以达到的技术难点，或是别人目前尚难以实现的技术高度，总的来说它的技术要求高，而解决方法也往往是出奇制胜的。技术矛盾分析法（4）综合技术功能：某些特定的条件下，采用广义物理效应，有可实现比纯机械方法更好的动作或工艺功能。物理效应引入法

7、物场分析法

（1）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，否则不能发生技术作用。

（2）S1主体，是对客体发出作用的物体，也就是工作头 S2客体，就是被加工的物体，也就是工艺动作的对象物体

F场，广义的指S1向S2作用时发出的力、运动、电磁、热等一切作用（3）F、S1搜寻——完善——增加——变换

第四章

1、机构所能实现的功能，选择机构实现功能的原则和范围

（1）机构所能实现的功能：利用机构实现运动形式或运动规律变换的动作功能。利用机构实现开关、联锁和检测等功能动作。利用机构实现程序控制或手动控制的功能。

（2）原则：首先是要完成设计时提出的功能目标，还要考虑到工作可靠、运行安全、操作方便、制造和运行的经济性等等。

（3）范围：功率性的机械运动形式或规律的变换功能。固定轨迹或简单可调的轨迹功能。

在特定条件下能优质的实现开关、联锁和检测等功能。简单固定程序或可变程序的控制功能。

2、传动机构包括哪些，主要的传动类型和机械传动类型

（1）机构类型

齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、楔块机构、棘轮机构、槽轮机构、摩擦轮机构、挠性件机构、弹性件机构、液气动机构、电气机构。

（2）传动类型：

运动速度或力的大小规律的要求。运动形式或传力方式的变换。

（3）机械传动类型：

通过啮合方式（齿轮、涡轮蜗杆、链传动）

通过摩擦方式（摩擦轮、摩擦时无级变速器、滑轮）利用楔块原理（螺旋传动）

3、选择机构类型和拟定机构运动简图应该注意的几个问题：

（1）使机构最简单，传动链最短。（这样不仅可以减少制造和装配困难，减轻质量，缩小尺寸，降低成本，而且还可以减少机构的累积运动误差，提高机器的效率和工作可靠性。）

（2）使机构部具备有利的传力条件。（许多机构要克服阻力工作，各个构件都要传力，在载荷一定的条件下完成同样的动作要求，不同形式，尺寸的机构和运动副中构件受力不同，动力消耗也不同。）

（3）使机构有尽可能好的动力性能。（在高速机构中，为了使动载荷最小，选用机构时要尽可能考虑其对称性。）（4）使机器操纵方便，调整容易，安全耐用。（在拟定机器运动方案时适当的加入一些开，停，离合，正反转等装置，可以使操纵方便，调整容易）

4、机械系统运动方案设计是指什么（两方面）

机械产品的功能原理设计完成后，得到一个功能结构图，图中列出了完成这个机械产品总功能的各个分功能和他们之间的相互关系，根据机构所能实现的功能的原理就可以分析这些分功能中哪些适合用机械功能来实现；按传动机构的原理分。

析这些功能是属于传动类型还是属于执行类型，再根据选择机构的原则，从已有的机构中选择出能完成这些分功能的最佳机构。 A、根据分功能，挑选几个机构组合起来实现该功能

B、当各个机械分功能均已选好机构后，决定怎样将分散的机构组合成一个协调的整体。

总而言之，即包括功能原理的分解和最佳机构的选择两个方面。

第五章

1、设计要求是产品设计、制造、检验和鉴定的依据。

了解社会需求、量化设计要求、拟定设计任务、进行功能原理设计、实用化设计和商品化设计、制造和销售。2、总体设计的基本任务和主要内容

基本任务：

总体设计包括功能设计和结构设计两部分，还需要考虑所设计的机械系统与其工作对象的关系，与操作者的关系，与相连接的系统的关系，与运行管理系统的关系以及与环境的关系。总体设计要确定对设计各部分的空间约束、工作能力约束及其他约束条件，并确定各部分的构成及连接关系。

主要内容：

1) 确定功能原理方案 2) 确定机器的总参数 3) 确定总体设计指导思想 4) 确定机械系统运动方案并拟定运动简图 5) 机器总体布局 6) 机械驱动系统设计 7) 控制系统设计 8) 人机学设计 9) 附属装置设计 10) 产品造型设计 11) 产品故障分析与对策 12) 绘制全部装配图及零件施工图 13) 编写全部设计技术文件 14) 编制易损件，产品包装及运输要求

3、产品的总体参数有哪些

（1）机械设备的理论生产率Q （2）功率参数（3）质量参数（4）总体机构参数

4、传动系统的类型（单流、分流、汇流传动的概念、特点、适用场合）

（1）单流传动：指原动机所输出的能量顺序经过每一级传动件的传动形式。传动级数越多，传动效率越低，多用于小功率，段传动链的机器。

（2）分流传动：指原动机所输出的能量由多个分支传动到各执行机构的传动形式，有利于灵活安排传动路线，提高传动效率，减小传动装置的尺寸，适合于执行构件较多的机器。

（3）汇流传动：指原动机所输出的能量经多条传动路线的传动后汇聚于执行机构。为低速重载，大功率机器配置多台中小功率的动力源，以减小传动装置尺寸，提高传动效率。

（4）混流传动：既有分流又有汇流传动。

5、机械传动链的类型（区分内联传动链，外联传动链，各自设计应保证什么）

（1）外联传动链：联系动力源与执行机构的传动链，如主轴到分配轴主要应保证满足运动速度和功率的要求（2）内联传动链：复合运动之间的内部联系，如分配轴到各执行机构之间的传动链主要应保证满足精确的传动比要求。

第六章

1、结构设计的内容

结构设计的主要任务是在原理方案设计与总体设计的基础上，确定机械装置的具体结构与参数。机械结构设计需要确定结构的组成及其装配关系，确定所有零件的材料、热处理方式、形状、尺寸及精度，所确定的结构不但要保证功能实现的可能想，而且要保证功能实现的可靠性，使得机械装置在工作中具有足够的工作能力和必要的工作性能。

2、零件的主要功能

承担载荷，传递运动和动力，以保证机械装置实现正确的运动规律和运动轨迹。 1) 传递运动和动力 2) 承受载荷 3) 成形 4) 其他功能

3、结构设计的基本原则（具体含义）；结构设计的原理

1) 明确：功能明确、原理明确、工作状态明确

2) 简单：零件数量少，专用零件数量少，零部件种类少，形状简单，被加工表面少，工序少，装配关系简单。

3) 安全可靠：直接安全技术，间接安全技术，提示性安全技术。

原理： 1)等强原理2) 变形协调原理 3) 任务分配原理 4) 自助原理 5) 稳定性原理

4、提高静强度、静刚度的设计方法

（1）静强度：

1) 采用合理的截面 2) 载荷分流 3) 载荷均布 4) 改善轴系支撑结构

5) 充分发挥材料特性 6) 合理强化

（2）静刚度：

1) 采用桁架结构 2) 合理布置支撑 3) 合理布置隔板与肋板

（3）疲劳强度：

1) 缓解应力集中 2) 避免应力集中源的聚集 3) 降低应力幅

（4）接触疲劳强度与刚度：

1) 增大综合曲率半径 2) 增加接触元素数量3) 用低副代替高副 4) 通过预紧提高接触刚度

5、误差的分类，提高精度的设计方法（重点，有利于减少原始误差的设计方法，误差传递规律）

（1）误差分类：原始误差、原理误差、工作误差、回程误差

（2）方法：

1）有利于减少原始误差的设计措施：

（应保证结构功能的前提下尽量减少其公称尺寸，减小精度约束范围；对要求精度较高的尺寸应减少其组成元素数量，尽量使其可以直接得到；当某尺寸不可避免的由多元素组成时，可对组成该尺寸的的元素设置一个可调整的尺寸环，以便在装配工序中根据实际需要，通过调整这个尺寸实现对作用尺寸的）

2）补偿系统误差

3）误差均化

4）利用误差传递规律：合理的分配各级传动比，合理的选择各级传动精度，为多级传动的最后一级选择较大的传动比，则可使前面各级产生的误差对最后的运动输出基本不起作用，只要为最后一级传动零件选择较高的精度，即可提高整个传动系统的传动精度。

5）合理配置精度

6）选择较好的近似机构

7）采用有利于施工的结构

8）阿贝原则

9）减少回程误差