機(jī)械設(shè)計(jì)方法概論

機(jī)械設(shè)計(jì)方法概論第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1概述1、沖突的概念2、沖突的分類第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1、沖突的概念

產(chǎn)品是多種功能的復(fù)合體，為了實(shí)現(xiàn)這些功能，產(chǎn)品要由具有相互關(guān)系的多個零部件組成。為了提高產(chǎn)品的市場競爭力，需要不斷根據(jù)市場的潛在需求對產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1、沖突的概念當(dāng)改變某個零部件的設(shè)計(jì)，即提高產(chǎn)品某方面的性能時，可能會影響到與這些被改進(jìn)零部件相關(guān)聯(lián)的零部件，結(jié)果可能使產(chǎn)品或系統(tǒng)的另一些方面的性能受到影響。如果這些影響是負(fù)面影響，則設(shè)計(jì)出現(xiàn)了沖突第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1、沖突的概念例2—1飛機(jī)設(shè)計(jì)中，如果使其垂直的穩(wěn)定器的面積加大一倍，將減少飛機(jī)振動幅值的50％，但這將導(dǎo)致飛機(jī)對陣風(fēng)和陣雨的敏感，同時增加了飛機(jī)的質(zhì)量。第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2、沖突的分類1）通常的分類2）TRIZ的分類第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1）通常的分類自然定律沖突宇宙定律沖突個性沖突組織沖突文化沖突技術(shù)沖突物理沖突數(shù)學(xué)沖突沖突自然沖突社會沖突工程沖突第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月基于TRIZ的沖突分類沖突管理沖突物理沖突技術(shù)沖突第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2物理沖突及其解決原理物理沖突的概念及類型所謂物理沖突是指為了實(shí)現(xiàn)某種功能，一個子系統(tǒng)或元件應(yīng)具有一種特性，但同時出現(xiàn)了與該特性相反的特性。第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2物理沖突及其解決原理1、物理沖突的概念及類型例：為了容易起飛，飛機(jī)機(jī)翼應(yīng)有較大面積，但為了高速飛行，機(jī)翼應(yīng)有較小的面積，這兩種要求對于機(jī)翼設(shè)計(jì)就是物理沖突第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2、物理沖突的解決原理分離原理空間分離時間分離基于條件的分離整體與部分的分離第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3技術(shù)沖突及其解決原理2.3.1技術(shù)沖突的概念技術(shù)沖突是指一個作用同時導(dǎo)致有用及有害兩種結(jié)果，也可指有用作用的引入或有害效應(yīng)的消除導(dǎo)致一個或幾個子系統(tǒng)或系統(tǒng)變壞。技術(shù)沖突常表現(xiàn)為一個系統(tǒng)中兩個子系統(tǒng)之間的沖突。第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3技術(shù)沖突及其解決原理技術(shù)沖突的描述1)一個子系統(tǒng)中引入一種有用功能后，導(dǎo)致另一個子系統(tǒng)產(chǎn)生一種有害功能，或加強(qiáng)了已存在的一種有害功能。2)一有害功能導(dǎo)致另一個子系統(tǒng)有用功能的變化。3)有用功能的加強(qiáng)或有害功能的減少使另一個子系統(tǒng)或系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3技術(shù)沖突及其解決原理沖突實(shí)例：波音公司改進(jìn)737的設(shè)計(jì)時，需要將使用中的發(fā)動機(jī)改為功率更大的發(fā)動機(jī)。發(fā)動機(jī)功率越大，它工作時需要的空氣就越多，發(fā)動機(jī)機(jī)罩的直徑就必須增大。而機(jī)罩離地面的距離就會減少，但該距離的減少是設(shè)計(jì)所不允許的。第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3技術(shù)沖突及其解決原理沖突實(shí)例：這里出現(xiàn)了一個技術(shù)沖突：既希望發(fā)動機(jī)吸入更多的空氣，但是又不希望發(fā)動機(jī)機(jī)罩與地面的距離減少。第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3技術(shù)沖突及其解決原理2.3.2技術(shù)沖突的一般化處理TRIZ理論提出用39個通用工程參數(shù)描述沖突。實(shí)際應(yīng)用中，首先要把組成沖突的雙方內(nèi)部性能用該39個工程參數(shù)中的某2個來表示。目的是把實(shí)際工程設(shè)計(jì)中的沖突轉(zhuǎn)化為一般的或類似標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)沖突。第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3技術(shù)沖突及其解決原理39個通用工程參數(shù)第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3技術(shù)沖突及其解決原理實(shí)例：用通用參數(shù)描述沖突法蘭聯(lián)接，從性能講要求密封良好，需要多螺栓連接；從使用維護(hù)講要求質(zhì)量輕、易拆卸，需要少螺栓。第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3技術(shù)沖突及其解決原理本例中的技術(shù)沖突描述如下：1）如果密封良好，則操作時間長，質(zhì)量增加2）如果質(zhì)量輕，則密封性變差3）如果操作時間短，則密封性變差第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3技術(shù)沖突及其解決原理以39個參數(shù)描述，欲改進(jìn)特性為：1）靜止物體的質(zhì)量2）可操作性3）裝置的復(fù)雜性以上特性的改善將導(dǎo)致以下特性降低：1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性2）可靠性第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理40條發(fā)明創(chuàng)造原理第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．1分割原理1)將一個物體分成相互獨(dú)立的部分。2)使物體分成容易組裝及拆卸的部分。3)增加物體相互獨(dú)立部分的程度。

第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．2分離(分開)原理1)將一個物體中的“干擾”部分分離出去。2)將物體中的關(guān)鍵部分挑選或分離出來。第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．3局部質(zhì)量原理1)將物體或環(huán)境的均勻結(jié)構(gòu)變成不均勻結(jié)構(gòu)。2)使組成物體的不同部分完成不同的功能。3)使組成物體的每一部分都最大限度的發(fā)揮作用。第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．4不對稱原理1)將物體形狀由對稱變?yōu)椴粚ΨQ。2)如果物體是不對稱的，增加其不對稱的程度。第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．5合并原理1)在空間上將相似的物體連接在一起，使其完成并行的操作。2)在時間上合并相似或相連的操作。第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．6多用性原理使一個物體能完成多項(xiàng)功能，可以減少原設(shè)計(jì)中完成這些功能多個物體的數(shù)量。第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．7嵌套原理1)將一個物體放在第二個物體中，將第二個物體放在第三個物體中，可這樣再進(jìn)行下去。2)使一個物體穿過另一個物體的空腔。第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．9預(yù)加反作用原理1)預(yù)先施加反作用。2)如果一物體處于或?qū)⑻幱谑芾鞝顟B(tài)，預(yù)先增加壓力第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．11預(yù)補(bǔ)償原理采用預(yù)先準(zhǔn)備好的應(yīng)急措施補(bǔ)償物體相對較低的可靠性。第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．12等勢性原理改變工作條件，使物體不需要被升起或降低。第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．13反向原理1)將一個問題中所規(guī)定的操作改為相反的操作。2)使物體中的運(yùn)動部分靜止，靜止部分運(yùn)動。3)使一個物體的位置倒置。第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．26復(fù)制原理1)用簡單、低廉的復(fù)制品代替復(fù)雜的、昂貴的、易碎的或不易操作的物體。2)用光學(xué)拷貝或圖像代替物體本身，可以放大或縮小圖像。3)如果已使用了可見光復(fù)制，那么可用紅外線或紫外線代替。第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．26復(fù)制原理

第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．8質(zhì)量補(bǔ)償原理1)用另一個能產(chǎn)生提升力的物體補(bǔ)償?shù)谝粋€物體的質(zhì)量。2)通過與環(huán)境相互作用產(chǎn)生空氣動力或液體動力的方法補(bǔ)償?shù)谝粋€物體的質(zhì)量。第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．11預(yù)補(bǔ)償原理采用預(yù)先準(zhǔn)備好的應(yīng)急措施補(bǔ)償物體相對較低的可靠性第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．14曲面化原理1）將直線或平面部分用曲線或曲面代替，立方體用球體代替2）采用輥、球和螺旋3）用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動代替直線運(yùn)動，采用離心力第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理No．17維數(shù)變化原理1）一維變二維、二維變?nèi)S等2）多層排列代替單層排列3）使物體傾斜或改變其方向4）使用給定表面的反面第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3技術(shù)沖突的解決原理－－變有害為有益原理－－中介物質(zhì)原理－－低成本、不耐用物體代替貴重、耐用物體原理－－氣動與液壓裝置原理－－改變顏色原理……第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4利用沖突矩陣實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新1.沖突矩陣Altshuller（阿利赫舒列爾）將描述技術(shù)沖突的39個通用工程參數(shù)與40條發(fā)明創(chuàng)造原理建立了對應(yīng)關(guān)系，很好地解決了設(shè)計(jì)過程中選擇發(fā)明原理的難題。沖突矩陣是一個40行40列的矩陣，如下頁圖所示第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4利用沖突矩陣實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新1.沖突矩陣第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4利用沖突矩陣實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新2.利用沖突矩陣實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新例扳手的創(chuàng)新設(shè)計(jì)扳手在外力的作用下擰緊或松開一個六角螺栓或螺母。由于螺栓或螺母的受力集中到兩條棱邊，容易產(chǎn)生變形，而使螺栓或螺母的擰緊或松開困難第43頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4利用沖突矩陣實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新2.利用沖突矩陣實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新第44頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4利用沖突矩陣實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新2.利用沖突矩陣實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新首先從39個通用工程參數(shù)中選擇能代表技術(shù)沖突的一對特性參數(shù)。1)質(zhì)量提高的參數(shù)：物體產(chǎn)生的有害因素(No．31)，減少對螺栓／螺母棱邊磨損。2)帶來負(fù)面影響的參數(shù)：制造精度(No．29)，新的改進(jìn)可能使制造困難。

第45頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4利用沖突矩陣實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新2.利用沖