機械優(yōu)化設(shè)計第3章

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)教案首頁課程名稱機械設(shè)計學(xué)任課教師李玉柱第三章機械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計計劃學(xué)時3教學(xué)目的和要求：使學(xué)生了解機械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計工作特點和工作內(nèi)容；弄清楚功能原理的基本類型；基本掌握各種類型功能原理的求解思路；了解創(chuàng)造性思維活動的四大特性，初步具備一定的創(chuàng)造能力。重點：功能原理的基本類型和各種類型功能原理的求解思路，尤其是工藝功能的求解思路。難點：工藝功能的求解思路。思考題：產(chǎn)品更新?lián)Q代的三個途徑是什么？舉例說明。各種類型功能原理的求解思路是什么？根據(jù)不同類型的功能原理的求解思路，分別舉出2-3個例子。創(chuàng)造性思維活動的特性有哪些？請試提出一些有創(chuàng)意的產(chǎn)品。第三章機械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計【教材自然節(jié)在課時中的分配】：第一、二節(jié)和第三、第四節(jié)的一部分作為1課時；第三、四節(jié)的一部分和第五節(jié)作為1課時；第六、七、八節(jié)作為1課時。首先復(fù)習(xí)幾個概念：1、設(shè)計的目的滿足人類不斷增長的物質(zhì)、文化需求。我們的責(zé)任能提出創(chuàng)新構(gòu)思，并能盡快地將其轉(zhuǎn)化為有競爭力的產(chǎn)品。3、影響產(chǎn)品競爭力的三個關(guān)鍵設(shè)計環(huán)節(jié)：功能原理設(shè)計、實用化設(shè)計、商品化設(shè)計功能原理設(shè)計就是針對產(chǎn)品的主要功能提出一些原理性的構(gòu)思。功能原理新穎性實用化設(shè)計的核心是使產(chǎn)品具有優(yōu)良的“性能”，從實用的角度使產(chǎn)品“好用”。技術(shù)性能先進性商品化設(shè)計是產(chǎn)品進入市場前的精心打扮。就是要使產(chǎn)品入眼、“迷人”。從本章開始，我們的教學(xué)活動就圍繞著“怎樣才能設(shè)計出具有市場競爭力的產(chǎn)品”這一中心議題展開。今天，我們講第一個關(guān)鍵設(shè)計環(huán)節(jié)：機械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計第一節(jié)基本概念功能指某一機器所具有的轉(zhuǎn)化能量、運動或其它物理量的特征。(見教材第30頁)它與人們常用的“功用”、“用途”、“性能”、“能力”等概念既有聯(lián)系又有區(qū)別。以電動機為例：（P30）功能是產(chǎn)品的核心和本質(zhì)?！邦櫩唾徺I的不是產(chǎn)品本身，而是產(chǎn)品的所具有的功能”，人們使用的也正是產(chǎn)品的功能。至于所購買的產(chǎn)品采用何種原理、結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)所要求的功能并不重要，它只不過是形式而已。功能原理設(shè)計機械產(chǎn)品設(shè)計的最初階段，就是要針對產(chǎn)品所應(yīng)具有的功能進行原理性的設(shè)計構(gòu)思，提出設(shè)計方案。這種針對功能的原理性設(shè)計，簡稱為“功能原理設(shè)計”。例如：要設(shè)計一臺點鈔機，先要構(gòu)思將鈔票逐張分離的工作原理。書上第26頁給出了“將鈔票逐張分離”的功能原理設(shè)計的構(gòu)思示意圖。圖1、推刮圖2、摩擦圖3、離心力圖4、重力圖5、粘力圖6、氣吹圖7、氣吸圖8、靜電顯然，進行原理性的設(shè)計構(gòu)思時首先要考慮應(yīng)用某種“物理效應(yīng)”（如圖中的摩擦、離心力、氣吹、氣吸、靜電等），然后利用某種“作用原理”（如圖中的摩擦輪、轉(zhuǎn)動架、氣嘴等），最后達(dá)到實現(xiàn)“功能目標(biāo)”的結(jié)果。“功能原理設(shè)計”的重點是提出創(chuàng)新構(gòu)思。（在此階段思維的特點：發(fā)散）在黑板上寫：功能原理設(shè)計：提出創(chuàng)新構(gòu)思思維特點：發(fā)散在這個階段“思維應(yīng)盡量發(fā)散”，力求提出較多的解決問題的方案，供比較優(yōu)選。對構(gòu)件的具體結(jié)構(gòu)、材料、和制造工藝等則不一定要有成熟的考慮，因此常只需要用簡圖或示意圖來表示所構(gòu)思的內(nèi)容。功能原理設(shè)計是對產(chǎn)品的成敗起決定性作用的工作。一個好的功能原理設(shè)計應(yīng)該既有創(chuàng)新構(gòu)思，又應(yīng)同時考慮其市場競爭潛力，因為脫離市場需求的盲目創(chuàng)新是沒有意義的。例如：一次成像照相機---自動照相機-----數(shù)碼照相機又如：發(fā)網(wǎng)-----發(fā)膠機器更新?lián)Q代的三個途徑一是改進工作原理如原來的機械表，利用的是內(nèi)部的游絲擺動；而后則利用石英振蕩器控制電磁擺，制成機電結(jié)合的石英電子表；而現(xiàn)在人們更多使用的是液晶顯示的純電子表。這每一次改進都是工作原理的改進。而每一次改進都使得鐘表的性能向前邁進了一大步?？梢赃@樣說：機械表無論在技術(shù)上如何改進，其走時的精確性始終不可能與石英電子表和使用液晶顯示的純電子表相媲美。這是工作原理改革最典型的成功例子。二是通過改進工藝、結(jié)構(gòu)、材料，提高技術(shù)性能如1984年23屆洛杉磯奧運會上自行車比賽的冠軍得主使用的自行車，比一般的自行車窄1/3；后輪采用全封閉，使得自行車的運動阻力大大減小；材料選用航天飛機上使用的材料（碳纖維和鈦合金），比一般賽車輕，使其在比賽中出盡了風(fēng)頭。三是增加輔助功能使其更適應(yīng)消費者的心理如洗衣機的基本功能是去污，加上輔助功能甩干、再加上控制系統(tǒng)成為自動洗衣機；手表的基本功能是計時，加上輔助功能，防水、防震、防磁、夜光、定時、報時等贏得更多的消費者。這三個途徑，對于產(chǎn)品的市場競爭力的影響幾乎有同等重要的意義。但第一種途徑（即改進工作原理）在實現(xiàn)時的困難要比后兩種大得多。但如同開發(fā)性設(shè)計一樣，他極具挑戰(zhàn)性，總是充滿著創(chuàng)造活力和無限的商機，如晶體管取代電子管，中小規(guī)模集成電路取代晶體管，大、超大規(guī)模的集成電路取代中小規(guī)模集成電路，這每一步前進都使得計算機的體積大大縮小，成本大大降低，直至現(xiàn)在計算機已成為不少家庭和個人的必備工具，他帶來的效益是不可估量的。所以我們應(yīng)注重工作原理的改革，要有搞出具有自主知識產(chǎn)權(quán)，具有核心競爭力的產(chǎn)品的雄心壯志。一般地講，我們剛參加工作，到了企業(yè)，可能做的更多的設(shè)計工作是后兩種，我們不妨多在提高產(chǎn)品的性能，增加功能、降低成本、使用方便上下功夫，逐步提高我們的設(shè)計能力。功能原理設(shè)計的工作特點和工作內(nèi)容工作特點用一種新的物理效應(yīng)代替舊的物理效應(yīng)，使機器的工作原理發(fā)生根本的變化。引入某種新技術(shù)（新材料、新工藝........）,首先要有新想法、新構(gòu)思。使機器品質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化。任務(wù)和主要工作內(nèi)容任務(wù)：針對某一確定的“功能目標(biāo)”尋求一些“物理效應(yīng)”并借助某些“作用原理”來求得一些實現(xiàn)該功能目標(biāo)的“解法原理”。例如：開發(fā)玉米聯(lián)合收獲機工作內(nèi)容：構(gòu)思能實現(xiàn)功能目標(biāo)的新的解法原理。方法步驟：1、明確功能目標(biāo)2、進行創(chuàng)新構(gòu)思3、提出解法原理4、進行模擬實驗、技術(shù)分析、驗證原理的可行性5、修改、完善、提高6、選擇較優(yōu)方案以微型小麥聯(lián)合收割機為例功能原理的發(fā)展歷史及其基本類型【本節(jié)課講述完功能原理的分類后，直接講述第四節(jié)的內(nèi)容，這樣銜接連貫，條理性突出，將工藝功能原理部分（下劃線部分）放到第五節(jié)一起將，以增強內(nèi)容的完整性】功能原理設(shè)計的兩個特點：無任何定法可循是多解問題功能原理的基本類型機械產(chǎn)品的功能原理五花八門，但歸根結(jié)底分兩大類：動作功能——以實現(xiàn)動作為目的的功能工藝功能——以完成對對象物的加工為目的的功能動作功能又分簡單動作功能——完成一次性的簡單動作復(fù)雜動作功能——能實現(xiàn)連續(xù)傳動的復(fù)雜動作若動作功能和工藝功能是靠純機械或主要靠機械完成的功能，稱之為純機械的功能原理。若動作功能和工藝功能是綜合運用了機、電、光、磁、熱、化……等各種“廣義物理效應(yīng)”來實現(xiàn)的，則稱之為“綜合技術(shù)功能”。關(guān)鍵技術(shù)功能——某個企業(yè)或部門獨有的技術(shù)，還暫時不被其他人掌握，對企業(yè)來講是具有自主創(chuàng)新、擁有核心競爭力的技術(shù)，在競爭中有其特殊地位，所以稱之為關(guān)鍵技術(shù)功能。如現(xiàn)在的秸稈、牧草打捆機械中的“打結(jié)器”，就屬于關(guān)鍵技術(shù)功能，計算機中的CPU芯片就是關(guān)鍵技術(shù)功能。我國現(xiàn)在生產(chǎn)的打捆機中的“打結(jié)器”多數(shù)還是采用國外進口的。簡單動作功能動作類關(guān)鍵技術(shù)功能復(fù)雜動作功能功能類型綜合技術(shù)功能（廣義物理效應(yīng)）工藝類工藝功能（純機械）第四節(jié)兩種動作功能及其相對應(yīng)的求解思路1）簡單動作功能的求解思路——幾何形體組合法簡單動作功能是由兩個或兩個以上的具有特殊幾何形狀的構(gòu)件組成，利用它們形體上的特征，可以實現(xiàn)相互運動或鎖合的動作。鋼筆的筆帽和筆桿的鎖合現(xiàn)場演示圓珠筆的雙動按鈕帶實物演示鎖的打開、鎖合……開關(guān)的通斷用教室的開關(guān)演示這些均是典型的簡單動作功能簡單動作功能要求方便快捷、安全可靠，像按鈕、開關(guān)、拉鏈、筆帽，各種閥門的通斷，水龍頭、門的插銷、門舌式開關(guān)、各種膨脹式螺栓等都是我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見的簡單動作功能的例子。2）復(fù)雜動作功能的求解思路——基本機構(gòu)組合法復(fù)雜動作功能是連續(xù)傳動，可以利用已有的基本機構(gòu)來實現(xiàn)。已有很成熟的理論和經(jīng)驗，比起“簡單動作功能”的設(shè)計來要容易一些?；緳C構(gòu)在機械原理課程中已介紹得很多了。在現(xiàn)有的各種機器中，絕大多數(shù)的傳動結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)都屬于這一類。已有的基本機構(gòu)包括：齒輪、凸輪、連桿、螺旋、槽輪、棘輪、鏈輪等。這些基本機構(gòu)能實現(xiàn)各種運動要求，如連續(xù)運動和間歇、運動位置和軌跡、平面運動和空間運動、位移、速度和加速度等，而將這些基本機構(gòu)組合起來成為組合機構(gòu)，就會更加擴大其傳動和運動的性能。以上兩種動作功能都屬于純機械的功能，均是“以形體來實現(xiàn)功能”。第五節(jié)工藝功能及其對應(yīng)的求解思路——物—場分析法【此處注意與上節(jié)課的銜接，不要有疏漏；從第三節(jié)的功能原理分類部分引入，詳細(xì)講解工藝功能的概念及原理】所謂工藝功能就是以完成對對象的加工為目的的功能。工藝類機器是對被加工對象（某種物料）實施某種加工工藝的裝置，其中必定有一個工作頭，用這個工作頭去完成對工作對象的加工處理。犁地要用犁對土壤進行加工，屬于典型的工藝功能。犁頭的工作面是一種復(fù)雜的空間曲面（形狀），它能把土壤切開、抬起、翻過來扣在犁溝邊上（動作），并且有碎土的作用。工藝方法不同，機器的結(jié)構(gòu)和形式及其工作頭的形狀就會發(fā)生很大變化。舉例：鋼板的切割手工鋼鋸切割工作頭：鋸條場：力場切削力裁板機切割工作頭：裁板刃口場：力場剪切力電弧焊切割工作頭：焊條場：電場電弧放電數(shù)控火焰切割機，氣割切割工作頭：割炬場：溫度場、速度場數(shù)控等離子切割機工作頭：高溫空氣等離子束場：電場、等離子場數(shù)控激光切割機工作頭：高能激光頭場：溫度場高能激光數(shù)控電火花線切割機工作頭：工具電極場：電場等離子場(電火花+電介液)數(shù)控水刀切割機工作頭：寶石噴嘴場：力場、速度場所謂“超高壓數(shù)控萬能水切割機”，又稱“水刀”，是世界上最新的冷切割工藝裝置，又稱“冷態(tài)切割”新技術(shù)。它是九十年代初期才發(fā)展起來的高新技術(shù).“超高壓數(shù)控萬能水切割機”是以水為介質(zhì)，利用高壓水射流技術(shù)使水在這瞬間成為無堅不摧的利刃，切割溫度在60度以下。“水刀切割”切縫小、切割精度高、光潔度高、自動切割、節(jié)能、環(huán)保、不產(chǎn)生熱變形和熱影響，不改變被切割物質(zhì)的物理和化學(xué)性能，特別對于新型的復(fù)合材料、易燃易爆物質(zhì)及環(huán)境，更為穩(wěn)定、安全、可靠。所以“水刀”所能切割的材料種類廣泛，如：布、紙、皮革、各種纖維、塑料、有色金屬、黑色金屬、復(fù)合材料、石材、陶瓷、玻璃、木材、各種建材、炸藥、核原料等應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。綜上所述，我們可以看出：工作頭和作用場是它完成工藝功能的兩個主要因素。知道了工藝功能的兩個要素，人們開始研究工藝功能的求解思路，最主要的就是物-場分析法。最早提出物場分析法的是前蘇聯(lián)發(fā)明家Altshuller阿奇舒勒，（1926~1998），他酷愛發(fā)明，14歲時獲得首個專利證書：水下呼吸器，15歲時發(fā)明了用碳化物作為噴氣動力的船，再如水下排雷裝置，船載火箭引擎，潛水艇逃生方法等，多項發(fā)明被列為軍事機密，在研究了近20萬項專利之后，指出其中有1500對技術(shù)矛盾可以用更簡單的基本原理來解決，并在1979年發(fā)表了一本《創(chuàng)造是一門精密的科學(xué)》這本書，在這本書中論述了物場分析法的原理，他在書中寫道，你可以等待100年來獲得頓悟，也可以利用這個原理在15分鐘內(nèi)解決問題，這個基本原理就是物場分析法“物—場分析法”（S-field）。其模型圖是：FS1S2在任何一個小的技術(shù)系統(tǒng)中，至少要有一個主體（S1），一個客體（S2）。圖中的F為S1與S2之間的作用場。S1和S2在系統(tǒng)中缺少一個就不能發(fā)生技術(shù)作用。S1——主體，對客體發(fā)生作用的物體，如工作頭或工具S2——客體，被加工的物體F——作用場，廣義地指S1向S2作用時發(fā)生的力、運動、電、磁、光、熱等作用場。什么是物，什么是場？物體是一群物質(zhì)的聚集。某個物理量在空間的一個區(qū)域內(nèi)的分布稱為場，場是一種特殊物質(zhì)，看不見摸不著，但它確實存在，場具有能量、動量和質(zhì)量，能傳遞實物間的相互作用。場可分為三類：1.標(biāo)量場假如一個空間中的每一點的屬性都可以以一個標(biāo)量來代表的話，那么這個場就是一個標(biāo)量場。比如溫度場，勢場。【0，1維】2.矢量場假如一個空間中的每一點的屬性都可以以一個向量來代表的話，那么這個場就是一個矢量場。風(fēng)場、電場、磁場、電磁場、力場、流速場?！?，3維】3.張量場假如一個空間中的每一點的屬性都可以以一個張量來代表的話，那么這個場就是一個張量場。最常見的張量場有廣義相對論的應(yīng)力能張量場?！径嗑S】場與物體的兩種時空結(jié)構(gòu)，從場的角度看，時空是連續(xù)的，從物體、粒子的角度看，時空是間斷的。但是一切場中都包含物體，一切物體中都包含場，二者對立統(tǒng)一、相互轉(zhuǎn)化。用“物——場分析法”求解工藝功能的基本形式是：已知客體S2，尋求合理的F和S1。如，為了完成修剪草坪的任務(wù)，該如何構(gòu)思剪草機的工作原理呢？在這個問題里，S2是草地上的草，剩下的問題就是尋找合適的F和S1了。首先尋找可能被利用的F并加以分析比較：拉力——可以拉斷草，但無法控制被拉斷的草的高度，無法使草地整齊。割斷力——像農(nóng)夫割麥一樣，需要握住草的上部才能割斷。剪斷力——一利用剪刀刃合攏，可以剪斷。顯然，人們常常選擇剪斷力作為理想的F，當(dāng)然S1就只能是剪刀了。將剪刀做成像理發(fā)推子那樣，就是傳統(tǒng)的剪草機的解法原理。此外，人們還可以通過“完善、增加、變換”的方法來改進原來不夠滿意的工藝功能原理的解法。下邊分別介紹：1．完善原設(shè)計中有時出現(xiàn)缺少F或S1的情況并因此而造成功能不良的后果。應(yīng)該通過補全F或S1的措施來使S—Field模式完善化。例如制造平板玻璃的方法，以前一直采用“垂直引上法”(見圖3—24)。這種方法是把半流體的玻璃從熔池中不斷向上引，開始時通過軋輥控制厚度，以后邊向上引邊凝固。這種方法制造出的玻璃表面總是有波紋并且厚度不勻。如果用S—Field分析法來分析，可以看出，在整個工藝過程中，玻璃S2在凝固前大部分時間中缺少F和S1(重力無積極效果，不看作為F)。近年來出現(xiàn)了一種新工藝；讓液態(tài)玻璃飄浮在低熔點金屬的液面上，邊向前流動邊凝固。這樣制成的平板玻璃不但厚薄均勻，而且沒有波紋．這就是“浮法”制造平面玻璃的功能原理解法。顯然，浮法工藝是補充了低熔點合金的液面作為S1，又利用該合金液體的表面張力作為一種特殊的力場F、既浮起了玻璃又使玻璃表面保持水平、光滑、均勻。2．增加一個最小技術(shù)系統(tǒng)至少應(yīng)具有S1、S2和F，但有時還應(yīng)輔以S1′和F′．才能更好地完成希望實現(xiàn)的功能。FS1S2FS’1例如．在金屬切削過程中，鋼工件是S2，刀具是S1，切削力是F，如果加入另一種物質(zhì)S1′(切削液)，切削工藝過程就會變得更好，工件的表面粗糙度會降低．切削速度也能提高，S1′的存在實際上還附加了另一種物理場F′。這就是分子吸附膜，這層分子膜使得刀具和工件表面之間的摩擦得到改善，同時還起冷卻作用。于是．S—F模式變?yōu)槿鐖D3—25所示。這種模式在很多工藝功能中幾乎都可以采用并會取得好的效果。3.變換對已有工藝功能解法中的Sl和F進行分析后，常?？梢园l(fā)現(xiàn)它們并非是不可替換的，有時通過變換可能會產(chǎn)生意想不到的好效果。例如前面提到過的剪草機原理．是否有別的東西可以代替剪切力F和剪刀Sl呢?雜技演員在舞臺上用鞭子可以把報紙抽斷，這提示人們，即使不用刀，用軟的物體也可以切斷某些物體，只要有足夠高速度就行。于是一種新型的割草機就產(chǎn)生了。它的原理特別簡單(見圖3-26)。用一根高速旋轉(zhuǎn)的尼龍線(直徑約2mm)，就可以又快又好地來修剪草地了。這時，Sl是一條尼龍線，F(xiàn)則是高速抽打的“抽擊力”。這種變換產(chǎn)生了更為理想的效果。人們也許立刻就會聯(lián)想到用高壓水噴射可以切割木材、鋼板、布料…—總之通過變換提高功能效果的例子是時有可見的。由于作為Sl的工作頭和起媒介作用的F的變換是有很大自由度的，因此工藝功能是一種最具靈活性的功能。同學(xué)們,人類生活在這個世界上，就注定要改造這個世界，工藝功能是改造這個世界的主要手段。因此對工藝功能的研究，對我們有著重要的意義?，F(xiàn)在人類已經(jīng)開始學(xué)會利用各種廣義的物理效應(yīng)。這就為工藝功能提供了更多的可利用的“場”，就有可能創(chuàng)造出更多更好的工藝功能來。第六節(jié)關(guān)鍵技術(shù)功能、綜合技術(shù)功能及其對應(yīng)的的求解思路關(guān)鍵技術(shù)功能的求解思路——技術(shù)矛盾分析法利用常規(guī)技術(shù)設(shè)計制造的產(chǎn)品，它們的技術(shù)性能只能達(dá)到—般水平。隨著市場競爭的加劇，幾乎所有的企業(yè)都在設(shè)法提高自己產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)，于是出現(xiàn)了對關(guān)鍵技術(shù)的研究．并由此而出現(xiàn)了各種KnowHow(技術(shù)訣竅)?，F(xiàn)在幾乎可以這樣說，沒有關(guān)鍵技術(shù)和KnowHow的產(chǎn)品，在激烈的競爭中難以建立起競爭優(yōu)勢，也就難以在市場上得到一席之地。同樣對于現(xiàn)代設(shè)計人員來說，不懂得關(guān)鍵技術(shù)功能也就等于不懂得現(xiàn)代設(shè)計。產(chǎn)品中的關(guān)鍵技術(shù)主要與以下幾個方面有關(guān)：1)材料：例如高強度、高耐磨性、特殊的潤滑油、特殊輕質(zhì)材料(例如復(fù)合材料)、特殊物理性能要求等。2)制造工藝：高精度、小的表面粗糙度、高的熱處理要求……。例如在汽車制造中的2mm工程，要保證汽車外殼所有縫隙都小于2mm，美國就把它作為一個重大的關(guān)鍵技術(shù)難題組織攻關(guān)，高的制造水平將直接影響產(chǎn)品性能的技術(shù)指標(biāo)．例如免維護性和使用壽命等技術(shù)性能的提高。3)設(shè)計：通過設(shè)計實現(xiàn)持珠的功能原理，尤其是實現(xiàn)以前從未有人實現(xiàn)過的功能或是比別人已經(jīng)實現(xiàn)的功能更好的功能水平。在設(shè)計中出現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)功能，往往是采用一般的技術(shù)措施難以解決的。在這時可以采用“技術(shù)矛盾分析法”。具體的講就是找出關(guān)鍵技術(shù)功能的矛盾所在，然后全力去尋求解決矛盾的思路。關(guān)鍵技術(shù)功能的特點：由于特殊的工作條件(約束)或特殊的使用要求，用常規(guī)技術(shù)或已有技術(shù)難以達(dá)到的技術(shù)難點，或是別人目前尚難以實現(xiàn)的技術(shù)高度，總的來說它的技術(shù)要求高，而解決的方法也往往是出奇制勝。關(guān)鍵技求功能的求解思路是技術(shù)矛盾分析法。例如：隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，以及西部大開發(fā)退耕還草戰(zhàn)略的實施，牧草種植面積越來越大，飼草收割和打捆機械的需求也越來越多；其次，稻麥秸桿的回收也同樣需要大量的打捆機械。盡管市場有需求，但目前國內(nèi)的打捆機市場仍然是國外產(chǎn)品唱“主角”。打結(jié)器和齒輪箱的質(zhì)量和可靠性問題是打捆機生產(chǎn)企業(yè)需要解決的難點，國產(chǎn)打捆機大都卡在了這兩處“瓶頸”上。我國目前生產(chǎn)的較成熟的打捆機主要是圓捆機，方捆機主要依賴進口。由于國內(nèi)生產(chǎn)的圓捆機所打草捆的緊實度較差，用于打捆牧草掉葉較多，因此多用于稻麥秸桿的回收；2001年進口的方捆機主要來自美國、意大利、德國、伊朗和韓國等國。二、綜合技術(shù)功能的求解思路——物理效應(yīng)引入法這種方法適合于綜合技術(shù)功能的求解。這里所指的物理效應(yīng)是一種廣義的概念。這里的物理效應(yīng)是廣義的，不僅包括機械的，還包括電、光、磁、液、氣、熱、聲、化…….現(xiàn)在的機電一體化技術(shù)就是在機械產(chǎn)品中引入了微電子技術(shù)的產(chǎn)物，是綜合技術(shù)功能的成功范例。例如：九陽全自動家用豆?jié){機就是采用微電腦控制，預(yù)熱、打漿、慮漿、煮漿、延時熬煮全自動完成，可在十幾分鐘內(nèi)做出新鮮香濃的熟豆?jié){。本機運用“文火熬煮技術(shù)”，豆?jié){通過“大火煮熟、文火熬香”科學(xué)熬煮后，熬得透，喝著香。同時，豆?jié){的均質(zhì)和乳化效果更好，豐富的營養(yǎng)更利于人體吸收。防溢電極用于檢測豆?jié){沸騰，防止豆?jié){溢出。溫度傳感器用于檢測水溫，當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定溫度時機器開始打漿。本機工作程序1、加熱通電后電熱器開始全功率加熱，約8分鐘后，水溫達(dá)到打漿設(shè)定溫度。2、打漿當(dāng)水溫達(dá)到設(shè)定溫度是電機開始工作，電機帶動刀片高速打漿，打漿共4次，每次打斗15秒左右，間隔15秒。3、煮漿打漿結(jié)束后，電熱器繼續(xù)加熱至豆?jié){第一次沸騰。4、防溢延煮豆?jié){第一次沸騰后，本機防溢加熱功能自動啟動，進入延煮過程。電熱器間歇加熱，使豆?jié){反復(fù)煮沸，充分煮熟。防溢延煮6分50秒左右工作結(jié)束。5、斷電報警工作結(jié)束后，電熱器、電機等部件自動斷電，機器發(fā)出聲光報警，提示豆?jié){已做好。此時拔下電源插頭后，即可準(zhǔn)備飲用豆?jié){。上述過程均采用微電腦自動控制，用時十幾分鐘，用電不足0.2度，醇香可口的熟豆?jié){即制作完成。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新材料、新的物理效應(yīng)還會不斷產(chǎn)生，綜合技術(shù)功能必然會被大量采用，會給人們帶來許許多多意想不到的新產(chǎn)品。這是值得慶幸的事。但是我們也應(yīng)該明了，綜合技術(shù)功能并不能全部代替純機械的動作功能和工藝功能，因為有許多場合純機械的動作功能和工藝功能還是十分簡單可靠的，沒有必要用更復(fù)雜的廣義的物理效應(yīng)去代替它。具體的物理效應(yīng)書上44頁給出了一個表，“物理效應(yīng)查閱表”，我們可以在產(chǎn)品設(shè)計時參考查對。以上我們講了五種類型的功能原理的基本求解思路，為大家提供了可供參考的基本技法。但應(yīng)注意，解決功能原理問題是綜合的，而綜合問題的解決是“有法而無定法”。這就為我們進行創(chuàng)造性思維，進行創(chuàng)造性設(shè)計留下了無限遐想的空間。我們應(yīng)該首先打下堅實的知識基礎(chǔ)，平時多留心現(xiàn)實生活中的優(yōu)秀的設(shè)計范例，多做基礎(chǔ)設(shè)計訓(xùn)練，在正確的設(shè)計思路指引下，不斷提高設(shè)計水平。功能原理設(shè)計的工作要點功能原理設(shè)計是在創(chuàng)意確定之后，進一步去實現(xiàn)創(chuàng)意階段所提出的功能目標(biāo)。因此它的工作重點是構(gòu)思和創(chuàng)造，以及隨后的原理驗證和表達(dá)。功能原理設(shè)計是一個創(chuàng)新過程，但這種創(chuàng)新決不能像求解數(shù)學(xué)難題那樣只是冥思苦想，而應(yīng)該做一些扎扎實實的實際工作，考慮一些必須注意的問題。主要可以歸結(jié)為以下一些工作要點。1．明確所要設(shè)計的任務(wù)的功能目標(biāo)由顧客或領(lǐng)導(dǎo)部門提出的最初的設(shè)計任務(wù)往往是籠統(tǒng)的，在很多細(xì)節(jié)上是不明確、不具體的。設(shè)汁者必須親自通過調(diào)查分析，確定合理、明確的功能目標(biāo)。2、調(diào)查、分析、已有的解法原理3、進行創(chuàng)新構(gòu)思、尋求最合理的解法原理4、初步預(yù)想實用化的可能性5．認(rèn)真進行原理性試驗6評價、對比、決策在選擇技術(shù)方向的決策中，實際上不存在方法，只有像象棋大師那樣，洞察力、梢密地分析比較、超人的預(yù)測能力，最后通過直覺判斷，作出天才的決策。不過任何天才的決策成功率也不可能是l00％?？傊?，決定產(chǎn)品方向和技術(shù)方向的決策是一個非常重要．又是非常困難的問題，千萬不要輕信那些草率的決策，它將帶來災(zāi)難性的后果。必須要根據(jù)實驗的結(jié)果進行評價和對比，從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面的對比結(jié)果來做出決策。決策是一項最困難的工作，即使現(xiàn)在有各種各樣的決策理論．但是仍然不可能對一個產(chǎn)品的技術(shù)方向作出絕對正確的決策。設(shè)計工作過程中，有兩項重大決策問題：—是在創(chuàng)意階段，這是決定產(chǎn)品方向的決策。要能判斷5年或10年以后市場所需要的產(chǎn)品。二是在構(gòu)思階段，這是決定產(chǎn)品的技術(shù)方向的決策。一個產(chǎn)品可能有兩個以上的技術(shù)方向，在未來的發(fā)展中有可能出現(xiàn)完全不同的命運。第八節(jié)功能原理設(shè)計的創(chuàng)新性問題中國人大常委會副委員長成思危在一次亞洲經(jīng)濟專題論壇上講的一席話，得到了專題論壇嘉賓的熱烈呼應(yīng)。他認(rèn)為，新的世紀(jì)將面臨兩項挑戰(zhàn)，這就是知識差距和財富差距。他認(rèn)為，知識經(jīng)濟的特點之一，就是知識成本將在產(chǎn)品及服務(wù)的成本中占據(jù)越來越大的部分，如中國生產(chǎn)的DVD機，每臺批發(fā)價40美元，其中專利費就占到21．3美元。有人說，在知識經(jīng)濟時代，一些國家將成為頭腦國家，他們創(chuàng)造并出口知識，而另一些國家則會成為軀干國家，只能引進并使用知識。如果我們不想成為只有軀干而沒有頭腦的國家，就必須提高創(chuàng)新能力，大力發(fā)展教育，因為經(jīng)濟能保證我們的今天，科技能保證我們的明天，只有教育才能保證我們的未來。那些自己沒有設(shè)計能力，靠抄襲別人款式或偷工減料以次充好的企業(yè)，即便是價格再低，最終會支撐不住收尾。唯有勇于攀登新技術(shù)、掌握新技術(shù)的企業(yè)，路才能越走越寬?！皠?chuàng)新是一個民族進步的靈魂”，在激烈的世界性經(jīng)濟競爭中，產(chǎn)品在市場上的競爭力，很大程度取決于企業(yè)的創(chuàng)新能力，很多大企業(yè)都把創(chuàng)新精神作為企業(yè)文化的核心，鼓勵全體員工投入創(chuàng)新運動。一個設(shè)計人員是否有較高的創(chuàng)造性素質(zhì)，在很大程度上決定了他工作中的創(chuàng)造性效果。研究證明：有很高智商的人不一定有很高的創(chuàng)造性，而只有一般智商的人卻常常表現(xiàn)出很高的創(chuàng)造才能。功能原理設(shè)計就