机械设计方法概论

机械设计方法概论第一页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.1概述1、冲突的概念2、冲突的分类第二页，共四十七页，编辑于2023年，星期日1、冲突的概念

产品是多种功能的复合体，为了实现这些功能，产品要由具有相互关系的多个零部件组成。为了提高产品的市场竞争力，需要不断根据市场的潜在需求对产品进行改进设计。第三页，共四十七页，编辑于2023年，星期日1、冲突的概念当改变某个零部件的设计，即提高产品某方面的性能时，可能会影响到与这些被改进零部件相关联的零部件，结果可能使产品或系统的另一些方面的性能受到影响。如果这些影响是负面影响，则设计出现了冲突第四页，共四十七页，编辑于2023年，星期日1、冲突的概念例2—1飞机设计中，如果使其垂直的稳定器的面积加大一倍，将减少飞机振动幅值的50％，但这将导致飞机对阵风和阵雨的敏感，同时增加了飞机的质量。第五页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2、冲突的分类1）通常的分类2）TRIZ的分类第六页，共四十七页，编辑于2023年，星期日1）通常的分类自然定律冲突宇宙定律冲突个性冲突组织冲突文化冲突技术冲突物理冲突数学冲突冲突自然冲突社会冲突工程冲突第七页，共四十七页，编辑于2023年，星期日基于TRIZ的冲突分类冲突管理冲突物理冲突技术冲突第八页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.2物理冲突及其解决原理物理冲突的概念及类型所谓物理冲突是指为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特性，但同时出现了与该特性相反的特性。第九页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.2物理冲突及其解决原理1、物理冲突的概念及类型例：为了容易起飞，飞机机翼应有较大面积，但为了高速飞行，机翼应有较小的面积，这两种要求对于机翼设计就是物理冲突第十页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2、物理冲突的解决原理分离原理空间分离时间分离基于条件的分离整体与部分的分离第十一页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3技术冲突及其解决原理2.3.1技术冲突的概念技术冲突是指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。第十二页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3技术冲突及其解决原理技术冲突的描述1)一个子系统中引入一种有用功能后，导致另一个子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能。2)一有害功能导致另一个子系统有用功能的变化。3)有用功能的加强或有害功能的减少使另一个子系统或系统变得更加复杂。第十三页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3技术冲突及其解决原理冲突实例：波音公司改进737的设计时，需要将使用中的发动机改为功率更大的发动机。发动机功率越大，它工作时需要的空气就越多，发动机机罩的直径就必须增大。而机罩离地面的距离就会减少，但该距离的减少是设计所不允许的。第十四页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3技术冲突及其解决原理冲突实例：这里出现了一个技术冲突：既希望发动机吸入更多的空气，但是又不希望发动机机罩与地面的距离减少。第十五页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3技术冲突及其解决原理2.3.2技术冲突的一般化处理TRIZ理论提出用39个通用工程参数描述冲突。实际应用中，首先要把组成冲突的双方内部性能用该39个工程参数中的某2个来表示。目的是把实际工程设计中的冲突转化为一般的或类似标准的技术冲突。第十六页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3技术冲突及其解决原理39个通用工程参数第十七页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3技术冲突及其解决原理实例：用通用参数描述冲突法兰联接，从性能讲要求密封良好，需要多螺栓连接；从使用维护讲要求质量轻、易拆卸，需要少螺栓。第十八页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3技术冲突及其解决原理本例中的技术冲突描述如下：1）如果密封良好，则操作时间长，质量增加2）如果质量轻，则密封性变差3）如果操作时间短，则密封性变差第十九页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3技术冲突及其解决原理以39个参数描述，欲改进特性为：1）静止物体的质量2）可操作性3）装置的复杂性以上特性的改善将导致以下特性降低：1）结构稳定性2）可靠性第二十页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理40条发明创造原理第二十一页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．1分割原理1)将一个物体分成相互独立的部分。2)使物体分成容易组装及拆卸的部分。3)增加物体相互独立部分的程度。

第二十二页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．2分离(分开)原理1)将一个物体中的“干扰”部分分离出去。2)将物体中的关键部分挑选或分离出来。第二十三页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．3局部质量原理1)将物体或环境的均匀结构变成不均匀结构。2)使组成物体的不同部分完成不同的功能。3)使组成物体的每一部分都最大限度的发挥作用。第二十四页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．4不对称原理1)将物体形状由对称变为不对称。2)如果物体是不对称的，增加其不对称的程度。第二十五页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．5合并原理1)在空间上将相似的物体连接在一起，使其完成并行的操作。2)在时间上合并相似或相连的操作。第二十六页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．6多用性原理使一个物体能完成多项功能，可以减少原设计中完成这些功能多个物体的数量。第二十七页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．7嵌套原理1)将一个物体放在第二个物体中，将第二个物体放在第三个物体中，可这样再进行下去。2)使一个物体穿过另一个物体的空腔。第二十八页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．9预加反作用原理1)预先施加反作用。2)如果一物体处于或将处于受拉伸状态，预先增加压力第二十九页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．11预补偿原理采用预先准备好的应急措施补偿物体相对较低的可靠性。第三十页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．12等势性原理改变工作条件，使物体不需要被升起或降低。第三十一页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．13反向原理1)将一个问题中所规定的操作改为相反的操作。2)使物体中的运动部分静止，静止部分运动。3)使一个物体的位置倒置。第三十二页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理第三十三页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．26复制原理1)用简单、低廉的复制品代替复杂的、昂贵的、易碎的或不易操作的物体。2)用光学拷贝或图像代替物体本身，可以放大或缩小图像。3)如果已使用了可见光复制，那么可用红外线或紫外线代替。第三十四页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．26复制原理

第三十五页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．8质量补偿原理1)用另一个能产生提升力的物体补偿第一个物体的质量。2)通过与环境相互作用产生空气动力或液体动力的方法补偿第一个物体的质量。第三十六页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．11预补偿原理采用预先准备好的应急措施补偿物体相对较低的可靠性第三十七页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．14曲面化原理1）将直线或平面部分用曲线或曲面代替，立方体用球体代替2）采用辊、球和螺旋3）用旋转运动代替直线运动，采用离心力第三十八页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理No．17维数变化原理1）一维变二维、二维变三维等2）多层排列代替单层排列3）使物体倾斜或改变其方向4）使用给定表面的反面第三十九页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.3.3技术冲突的解决原理－－变有害为有益原理－－中介物质原理－－低成本、不耐用物体代替贵重、耐用物体原理－－气动与液压装置原理－－改变颜色原理……第四十页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.4利用冲突矩阵实现创新1.冲突矩阵Altshuller（阿利赫舒列尔）将描述技术冲突的39个通用工程参数与40条发明创造原理建立了对应关系，很好地解决了设计过程中选择发明原理的难题。冲突矩阵是一个40行40列的矩阵，如下页图所示第四十一页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.4利用冲突矩阵实现创新1.冲突矩阵第四十二页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.4利用冲突矩阵实现创新2.利用冲突矩阵实现创新例扳手的创新设计扳手在外力的作用下拧紧或松开一个六角螺栓或螺母。由于螺栓或螺母的受力集中到两条棱边，容易产生变形，而使螺栓或螺母的拧紧或松开困难第四十三页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.4利用冲突矩阵实现创新2.利用冲突矩阵实现创新第四十四页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.4利用冲突矩阵实现创新2.利用冲突矩阵实现创新首先从39个通用工程参数中选择能代表技术冲突的一对特性参数。1)质量提高的参数：物体产生的有害因素(No．31)，减少对螺栓／螺母棱边磨损。2)带来负面影响的参数：制造精度(No．29)，新的改进可能使制造困难。

第四十五页，共四十七页，编辑于2023年，星期日2.4利用冲突矩阵实现创新2.利用冲突