成本）和75%的产品总成本。
Back
机器运动方案的设计 过程
1. 机械运动方案(机械运动简图)设计就是按机械的工作过程 和动作要求设计出若干机构组成的机构运动系统的运动简 图。
2. 机械运动方案(机械运动简图)的设计过程，是一个复杂的 创造性思维过程。设计者不仅需要掌握深入的机械设计理 论和方法，而且要具备丰富的实践经验，尤其需要创造技 法，充分发挥创造力，使机械运动方案设计达到创新的高 度。
3. 两子系统论-挪威科技大学的Bassam A Hussein提出将机电一体化系统划 分为物理系统与控制系统两大子系统。物理系统包括各种驱动装置、执 行机构、传感器等；控制系统包括软、硬件。
针对机电运动产品，我们的观点：
模块化自 相似结构
Back
机器设计过程
据统计，机器方案设计阶段仅占整个产品开 发过程总成本的25%，但却决定了50%的产 品特征（包括产品的性能、可制造性和生产
例如，设计一四工位专用机床，其总功能可以分解成如下几个工艺动作： 1)安置工件的工作台要求进行间歇转动 n2 r/min； 2)装置刀具的主轴箱能实行静止、快进、进给、快退的工艺动作； 3)刀具以 n1 r/min 转动来切削工件。
Back
同一种功能可选用不同的工作原理
机械推拉 原理
摩擦传动 原理
机械运动简图设计
内 容 提 要
基本概念
功能分析
功能求解
机构创新方法
工作原理设计和工艺动作设计
内 执行机构的协调设计和运动循环图
容 机构选型
提 要
机械运动方案的构思与拟定
机械运动方案的评价
机械运动简图
概述
现代机器的组成 机器设计过程 机器运动方案的设计过程
本 章 教 案
现代机器的组成
产 品 层 次
机 构 学 层 次
机构 组合
市场
需求
提 取 总功能 ( 设计任务 )
分 解
由运动实现的功能 (运动子系统设计任务)
与运动实现无关的功能 (非运动子系统设计任务)
分解与综合： 工艺动作构思
产品功能结构图
功能元 ( 运动 )
专
用
逻辑关系
模
块
抽象
进化Leabharlann 机械运动功能结构图运动行为 (工艺动作 )
Back
功能分解过程的运动功能表示
例如，四工位专用机床，其总功能分解成如下几个工艺动作： 1)安置工件的工作台要求进行间歇转动 n2 r/min； 2)装置刀具的主轴箱能实行静止、快进、进给、快退的工艺动作； 3)刀具以 n1 r/min 转动来切削工件。
图示为四工位专用机床的运动转换功能图。 它描述了原动机(电动机)至执行构件、刀具、工作台、主轴箱之间的运动转换功能。 中间矩形框内表示传动机构、执行机构的运动转换基本功能图，末端平行四边形框 内表示执行构件的运动形式。 该机床由两个原动机通过两条传动链来实现执行构件的预期运动。
气吸原理
齿轮加工方法
铣齿
单件生产 拉齿
大批量 精加工
插齿
批量生产 滚齿
批量生产
绘图仪
小型绘图场合
大型绘图场合
如转动转换成移动等，可采用推拉原理、摩擦传动原理或流体传动原理
分纸功能可采用三种工作原理
1)削纸原理：把纹版从库中逐张削出，可采用具有直线移动的凸轮机 构或凸轮-连杆滑块机构。
2)吸纸原理：把纹版从库中逐张吸出，送至递纸位置。可采用气泵、 气路、吸头和连杆机构。
Back
机械功能分析 需求表
在这些功能中，要分清 主功能(核心功能)、次 功能，运动相关的功能、 运动无关的功能
Back
功能分解
功能分解过程
同一种功能可选用不同的工作原理
工作原理的构思
本 功能扩展—产品创新的有效途径
章 教
功能分解过程的运动功能表示
案
功能分解过程
机器功能多种多样，我们研究其中需要采用机械运动的方式实现的功能。 功能分解过程：把总功能分解成一系列相对独立的工艺动作，以此作为功能元， 然后用树状功能图来描述。
2. 直接模仿行不通，则进一步往深 层次分析：衣服洗干净的机理是 什么—衣物和脏被分离
3. 寻求衣物和脏物分离的方法—物 理法(超声波)、化学法(利用洗衣 粉)等
4. 在此基础上，寻求实现该洗衣机 理的技术方法(化学法—洗衣粉+ 漂洗)
Back
功能扩展—产品创新的有效途径
产品创新除了寻求新的工作原理及其实现方式之外，还可以 通过产品功能的扩展来达到。
机械运动简图的绘制
机电产品运动简图
控制系统
Back
机械的总功能
总功能的确立 机械功能分析需求表
本 章 教 案
总功能的确立
设计者接受任务-明确功用-写出任务书 1. 搜集有关技术资料、设计需求和用户要求； 2. 列出机械功能分析需求表； 3. 对列出的功能要求，作综合分析研究。
功能分析是设计的前提和基础—选择机械的工作原理—构思 出工艺动作过程—确定机构型式—拟定机械的运动方案
第九~十一章 机械运动 方案创新设计
目录
第 九
内容提要
－ 十
基本要求 基本概念
一 本章教案
章
概述
机 械
机械的总功能
运
功能分解
动
机构选型
方
机械运动循环图设计
案 创 新
用形态学矩阵选择运动方案 机构尺度综合及机械运动简图
设
机械传动系统方案设计
计
基本要求
基本了解机械运动方案设计的概念、过程 基本了解机构创新的方法 结合课程设计，进行机械运动方案的拟定和
现代机器的组成
几种观点
1. 五块论-德国Drmstadt大学的Rolf Isermann提出机电一体化系统是由控制 功能、动力功能、传感检测功能、操作功能、结构功能等五大功能模块 组成。将机电一体化系统通俗地类比于人的大脑、内脏、五官、四肢及 躯体。
2. 三环论-丹麦理工大学的Jacob Baur等人提出机械、电子、软件三个相关 圆环，以此表示机电一体化系统的组成和相互关联。三环论
通
运动行为逻辑关系
用 模
( 工艺动作配合时序
)
块
映射 结构元 (广义机构)
空间 组合
机电运动方案
( 机械运动示意图
)
完善
丰富 完善 进化
时序 组合
机械运动循环图 (运动循环关系 )
尺度 综合
机械运动方案的设计 流程包括：
功能分析求解
各机构的型数综合 机械运动示意图的选 定
各机构尺度综合 根据功能要求对机械 运动示意图进行分析 评价
3)摩擦分纸原理：利用摩擦力把纹版从库中逐张分离出来。可采用具 有压紧摩擦力并使纹版向前推移的机构。
Back
工作原理的构思
实现同一机器功能有不同的工作原理。
如何寻找合适的工作原理往往决定了产品的创新性、性能和 市场竞争力，从根本上决定了设计的成败与否。
例如洗衣机的工作原理的设计：
1. 模仿人洗衣的动作，寻求可能的 解决方案(揉搓、刷擦、捶打)