第十九章机械系统设计综述 《机械设计基础》教案(机电专业60学时) 集中考虑机械的输入输出关系,分析了解它的功能结构。如图所示 (2)把总功能分解为局部功能、制定功能结构 由纸箱粘封机的总功能很容易得岀所需的局部功能为:以适当的长度展开卷绕在滚筒或鼓轮 上的自粘胶带;在纸箱上粘封胶带和切断胶带;纸箱连续运动;因为纸箱貝有棱柱形,粘封胶带 将具有“U"型形状。 纸箱粘封作业线以及与功能结构有关的局部功能分别如下图所示 输入的能量驱动带的退卷、刀的运动、带的压紧(粘封)和纸箱的运动等每个局部功能。同 样,输入的信号用于控制带的退卷、刀的切断行程、粘封的压力和延续时间、带的继续运动速度 等每个局部功能。 3、方案综合 (1)求出每个局部功能的可能解答 同一功能可能由不同的解答,为了得到各种可能的解答,可以采取:1)在具体情况下使用 系统研究的方法,即使用作为的分类示意图的方法;2)在本身的局部功能内寻找解答。 构思设计纸箱粘封机必须考虑:是连续还是间断实现自粘胶带从鼓轮上退卷;施力点如何保 证胶带从鼓轮上退卷,而且能够合理地落在不同地地方;始端,中部,未端,始端和中部、始端 和末端,中部和末端;自粘胶带地自动切断和合理布置切断刀地位置;移动退卷力地作用点等问 题。分析系统示意图如图表所示 采用分类系统示意图的系统研究方法得到的一些可能解答如图所示。 自粘胶带切断刀的运动方式和切断方式均可变化。刀的运动方式有:平动、转动、摆动。切 断方式有:自由切断、用刀切断和用剪刀剪断。如图所示。刀具也可以固定不动,但胶带必须运 如图所示表示切断刀的平动、转动、摆动以及固定不动时带的运动情况。 344
第十九章 机械系统设计综述 《机械设计基础》教案（机电专业 60 学时） 344 集中考虑机械的输入输出关系，分析了解它的功能结构。如图所示。 （2）把总功能分解为局部功能、制定功能结构 由纸箱粘封机的总功能很容易得出所需的局部功能为：以适当的长度展开卷绕在滚筒或鼓轮 上的自粘胶带；在纸箱上粘封胶带和切断胶带；纸箱连续运动；因为纸箱具有棱柱形，粘封胶带 将具有“U”型形状。 纸箱粘封作业线以及与功能结构有关的局部功能分别如下图所示。 输入的能量驱动带的退卷、刀的运动、带的压紧（粘封）和纸箱的运动等每个局部功能。同 样，输入的信号用于控制带的退卷、刀的切断行程、粘封的压力和延续时间、带的继续运动速度 等每个局部功能。 3、方案综合 （1）求出每个局部功能的可能解答 同一功能可能由不同的解答，为了得到各种可能的解答，可以采取：1）在具体情况下使用 系统研究的方法，即使用作为的分类示意图的方法；2）在本身的局部功能内寻找解答。 构思设计纸箱粘封机必须考虑：是连续还是间断实现自粘胶带从鼓轮上退卷；施力点如何保 证胶带从鼓轮上退卷，而且能够合理地落在不同地地方；始端，中部，末端，始端和中部、始端 和末端，中部和末端；自粘胶带地自动切断和合理布置切断刀地位置；移动退卷力地作用点等问 题。分析系统示意图如图表所示。 采用分类系统示意图的系统研究方法得到的一些可能解答如图所示。 自粘胶带切断刀的运动方式和切断方式均可变化。刀的运动方式有：平动、转动、摆动。切 断方式有：自由切断、用刀切断和用剪刀剪断。如图所示。刀具也可以固定不动，但胶带必须运 动。 如图所示表示切断刀的平动、转动、摆动以及固定不动时带的运动情况
第十九章机械系统设计综述 《机械设计基础》教案(机电专业60学时) 实现自粘胶带压紧(粘封)纸箱有如下方式:用移动的滚子、用楔形块、用移动的压模块, 如图所示 分析上述三种粘封(压紧)方式的可能性,很容易作出结论:按照设计任务(不尺寸的纸箱 胶带从纸箱上面和下面交替粘封或仅从上面连续粘封)提出要求,使用可移动的滚子最有希望成 功。采用分类示意图,即采用系统研究求解的方法,可以得到:1)滚子数可以不同(一个、二 个或更多);2)滚孑的运动可以不同(有附加驱动的和没有附加驱动的);3)滚子装在曲柄上, 曲柄之间可以是刚性或弹性联系,也可以没有任何联系等集中可能的方案,如图所示 对于四种局部功能,必须以确保纸箱运动为条件,寻求合适的可能解答。纸箱运动以力或者 以形状保证。此时,纸箱的底部或侧边为工作面,在驱动部分和传动部分间,以形状联接或者以 力(接合面的摩擦力)联接而传递。传送带装在纸箱的下面或侧面连续运动。如果传动机构在完 成粘封一个纸箱之后,必须返回接受新的纸箱,此时运动是不连续的。综上所述,用分类示意图 的研究方法求解,有可能得到大量的设计方案,效果明显。 几种可能的方案如图所示。 图a为以力联接传送纸箱的情况。由于纸箱的自重产生的重力作业在自粘胶带上,实现纸箱 的粘封。自重也产生足够的摩擦力,使纸箱以带速运动。传送带安放在纸箱下面,纸箱连续运动, 而在驱动滚轮和传送带之间以力联接;图b为以形状联接传送纸箱,传送带安放在两侧,被传送 纸箱连续运动,驱动滚轮和传送带之间以摩擦力联接;图c为传送纸箱不连续运动,传送装置和 纸箱之间以摩擦力联接,带有齿条的传送装置安放在两侧,当齿轮正反向转动时,带动齿条往复 移动,回程齿条向两边分开,获得新纸箱后又重复向前移动 (2)制作模幅箱,列出构思解法得到的可能方案 把机械产品的各个局部功能和单元作为“列”,而把它们的各种解答作为“行”即可得到模 幅箱。纸箱粘封机的模幅箱如表所示。该表仅选择四种需要考虑的局部功能,就可以得到256中
第十九章 机械系统设计综述 《机械设计基础》教案（机电专业 60 学时） 345 实现自粘胶带压紧（粘封）纸箱有如下方式：用移动的滚子、用楔形块、用移动的压模块， 如图所示。 分析上述三种粘封（压紧）方式的可能性，很容易作出结论：按照设计任务（不尺寸的纸箱， 胶带从纸箱上面和下面交替粘封或仅从上面连续粘封）提出要求，使用可移动的滚子最有希望成 功。采用分类示意图，即采用系统研究求解的方法，可以得到：1）滚子数可以不同（一个、二 个或更多）；2）滚子的运动可以不同（有附加驱动的和没有附加驱动的）；3）滚子装在曲柄上， 曲柄之间可以是刚性或弹性联系，也可以没有任何联系等集中可能的方案，如图所示。 对于四种局部功能，必须以确保纸箱运动为条件，寻求合适的可能解答。纸箱运动以力或者 以形状保证。此时，纸箱的底部或侧边为工作面，在驱动部分和传动部分间，以形状联接或者以 力（接合面的摩擦力）联接而传递。传送带装在纸箱的下面或侧面连续运动。如果传动机构在完 成粘封一个纸箱之后，必须返回接受新的纸箱，此时运动是不连续的。综上所述，用分类示意图 的研究方法求解，有可能得到大量的设计方案，效果明显。 几种可能的方案如图所示。 图 a 为以力联接传送纸箱的情况。由于纸箱的自重产生的重力作业在自粘胶带上，实现纸箱 的粘封。自重也产生足够的摩擦力，使纸箱以带速运动。传送带安放在纸箱下面，纸箱连续运动， 而在驱动滚轮和传送带之间以力联接；图 b 为以形状联接传送纸箱，传送带安放在两侧，被传送 纸箱连续运动，驱动滚轮和传送带之间以摩擦力联接；图 c 为传送纸箱不连续运动，传送装置和 纸箱之间以摩擦力联接，带有齿条的传送装置安放在两侧，当齿轮正反向转动时，带动齿条往复 移动，回程齿条向两边分开，获得新纸箱后又重复向前移动。 （2）制作模幅箱，列出构思解法得到的可能方案 把机械产品的各个局部功能和单元作为“列”，而把它们的各种解答作为“行”即可得到模 幅箱。纸箱粘封机的模幅箱如表所示。该表仅选择四种需要考虑的局部功能，就可以得到 256 中
第十九章机械系统设计综述 《机械设计基础》教案(机电专业60学时) 不同粘封机的可能方案。表中列出仅变化—个功能得到的六种不同可能方案,若对问题展开研究 将会得到更多的不同设计方案 功能 力作用在末力作用在中 1|或战轮退卷和力力作用在未端滞|力的作用点在中部|端,带可断运|部和未端 的作用位置 带间断运动 长度上切断/:不动胶带/自由切断,用刀切自由切断,用 2/自粘胶带在所需自由切断用刀切 断,刀平动 刀切断,刀摆等等 3|带在纸箱上的压 两个滚子无附加两个滚子有附加驱 紧粘封 驱动滚子控制杆动曲柄之间弹性/一个滚子,有 附加驱动 等等 之间没有联系 系 纸箱连续运动在|运动不连续、纸箱和|连续运动,传 纸箱和传送装置|传送装置之间以力|送装置和纸箱 4|纸箱运动的保证之间以形状联接,联接,传送装置安放之间以形状联等等 传送装置安放在在两侧由齿条和齿接,传送装置 下面 轮啮合实现传送|安放在两侧 注:模幅箱中几种可能的方案 方案1:11-2.1-3.1-41方案2:11-22-31-41方案3:11-2.3-3.1-41 方案4:1.2-2.1-3.1-41方案5:1.2-2.2-3.1-41方案6:1.2-2.3-3.1-41 4、评价与决策 为了减少评价时间,保证必要的评价准确性,一般推荐使用“技术经济评价法"。(后续课程 《技术经济学》将会介绍) 通过技术经济评价,可选取最优的构思设计方案。在上面所说的六种方案中,可以认为方案 6(12-2.3-31-41)为较好的方案。此后就可以绘制功能结构图,然后进行产品的结构设计 和生产设计,绘制总体设计装配图和零部件图,编制技术文件。 346
第十九章 机械系统设计综述 《机械设计基础》教案（机电专业 60 学时） 346 不同粘封机的可能方案。表中列出仅变化一个功能得到的六种不同可能方案，若对问题展开研究 将会得到更多的不同设计方案。 功能 可能的解答 1 2 3 4 1 自粘胶带从滚筒 或鼓轮退卷和力 的作用位置 力作用在末端，带 连续运动 力的作用点在中部 和末端，带连续运动 力作用在末 端，带间断运 动 力作用在中 部和末端， 带间断运动 2 自粘胶带在所需 长度上切断 自由切断，用刀切 断，刀不动、胶带 运动 自由切断，用刀切 断，刀平动 自由切断，用 刀切断，刀摆 动 等等 3 带在纸箱上的压 紧粘封 两个滚子，无附加 驱动，滚子控制杆 之间没有联系 两个滚子，有附加驱 动，曲柄之间弹性联 系 一个滚子，有 附加驱动 等等 4 纸箱运动的保证 纸箱连续运动，在 纸箱和传送装置 之间以形状联接， 传送装置安放在 下面 运动不连续、纸箱和 传送装置之间以力 联接，传送装置安放 在两侧，由齿条和齿 轮啮合实现传送 连续运动，传 送装置和纸箱 之间以形状联 接，传送装置 安放在两侧 等等 注：模幅箱中几种可能的方案 方案 1：1.1－2.1－3.1－4.1 方案 2：1.1－2.2－3.1－4.1 方案 3：1.1－2.3－3.1－4.1 方案 4：1.2－2.1－3.1－4.1 方案 5：1.2－2.2－3.1－4.1 方案 6：1.2－2.3－3.1－4.1 4、评价与决策 为了减少评价时间，保证必要的评价准确性，一般推荐使用“技术经济评价法”。（后续课程 《技术经济学》将会介绍） 通过技术经济评价，可选取最优的构思设计方案。在上面所说的六种方案中，可以认为方案 6（1.2－2.3－3.1－4.1）为较好的方案。此后就可以绘制功能结构图，然后进行产品的结构设计 和生产设计，绘制总体设计装配图和零部件图，编制技术文件