3.7 案例在线视频

各位同学 大家好

今天我们继续学习

概念设计部分的内容

经过前面几节的学习

我们给大家讲述了

功能分析方法的基本步骤

今天呢 我们

结合一个具体的实例 我们来看一下

概念设计的这样的一种分析方法

首先 我们来看一下

这样的一个设计要求

这要求呢 大家可以看到

它是要求我们设计一个

方便用户停车的

家用停车装置

那么这个设计任务呢 来自于

机械创新设计大赛的一个主题

针对于我们现在目前的老旧小区

停车难的问题

然后呢

我们来设计一种方便家用

停车的这样一种装置

那么它的适用范围

我们可以看到是老旧小区大厦

医院路边

等现有停车位上

或者说绿化带和人行道上

第三个我们来看它具体的方案呢

它说是利用停车位

或者是绿化带等地方的上方空间

制造出一个停车位

那么针对于

我们现在的老旧小区来说

没有专用的这样的一些地下车库

所以呢

我们需要利用停车位或者绿化带 上

上方的这样一些空间来制造出停车位

那具体的要求呢

是结构要尽量的简单

经济实用

适用范围要广

安全系数高

噪音要低

好 那接下来我们来看

我们如何来进行

这样一个设计任务的

功能原理分析

那么在前面我们讲过

功能分析方法

它一共有五个步骤

我们在

这个地方简单的回顾一下

功能分析方法的第一步

是我们要确定它的总功能

确定总功能的方法是

黑箱法或者设计问题它的抽象化

那么在这个地方我们可以看到 利用

这样的两种方法

我们可以确定

待设计的机械系统的总功能

它的第二步是

当我们确定了总功能之后

由于总功能比较复杂

所以我们需要

把复杂的总功能进行分功能的划分

划分出来的分功能之后

那接下来就进入到了

我们的第三个步骤就是分功能的求解

也就是对于我们划分出来的分功能

我们要寻找恰当的解法来实现它

当所有的分功能

都选择好对应的实现方法之后

那接下来就进入到了我们第四个阶段

就是原理解的组合

通过原理解的组合

采用形态学矩阵方法

我们就可以得到

我们可能的解决方案

也就是我们的备用的

或者备选的设计方案

由于备选或备用的设计方案

有多个

所以接下来

就进入到了我们的第五个阶段

设计方案的评价与决策

从我们备选的设计方案当中

去选择一个最优的设计方案

那么我们所采用的方法是

运用综合评价方法

我们常用到的方法是层次分析法

和模糊综合评判的方法

那接下来呢

我们针对这样一个小区停车装置

具体的设计任务

我们来看一下

功能分析的全过程

首先第一个我们要进行总功能的确定

对于总功能的确定来说

在这里我们采用的是黑箱法

利用黑箱法来

确定它的总功能的时候

首先我们先要把黑箱给它画出来

在黑箱当中我们写出停车装置

对于这样的一个小区停车装置来说

我们知道它的输入物料流

应该是待停放的车辆

对它的能量流来说

就是我们停车所需要的它的能量

那么对于它的信息流来说

这里面涉及到一些启停的信号

那么在这个黑箱图当中大家可以看到

对于它的能量流和信息流

我们在这个地方呢

仅仅用能量和信号

这样的两个词来进行表示

所以在这地方

我需要给大家去澄清一下

就是对于工艺类型的机器来说

我们应该去抓住它的主要流

也就是它的物料流来进行分析

因此呢 对于它的能量流和信息流

我们可以不做过多的展开

也就是我们要

把工艺类型机器的物料流

它的输入和输出要进行完整的表达

通过他的输入和输出的关系

我们就很容易能够确定

停车装置的它的总功能

它的总功能就是要把汽车

安全举升到空间的某一位置

并保证装置的稳定和安全

好 那接下来我们来看

确定了总功能之后

我们就要进行总功能的分解

总功能的分解

我们在前面给大家讲到过

我们可以采取很多的原则

我们可以用因果关系

我们可以考虑工艺动作的顺序关系

我们也可以考虑

按照机器的组成来进行划分

那么在这个地方我们可以看到

我们对于

汽车的停车装置来说

我们是按照它的机器组成

来进行划分的

我们分别从它的驱动

它的执行

它的辅助功能等等来进行展开的

通过一级分功能

然后再进行二级分功能的划分

也就是我们如何实现的驱动

可以通过能量的转换

能量的传递与分配

我们还划分出来了

它的停放与回位等等

这样的一些分功能

所以按照机器的组成

我们把确定的总功能进行了划分

把分功能之间的对应关系

通过功能树的形式

也做了表达

那接下来我们划分完了分功能之后

第三步我们就要进行分功能的求解

分功能的求解

我们可以利用解法目录的方法来求

对每一个分功能

我们去选择对应的实现方式之后

那么我们就可以建立出来

我们在这里看到的形态学的矩阵

对于每一个分功能我们可以选择的

备选方案数量是不一样的

那么根据形态学的矩阵

我们就可以进入到我们的第四个阶段

就是原理解的组合

那么

根据上面的这样一个形态学矩阵

我们可以看到它的总方案的

个数N

我们可以看到是259200个

这是一个非常非常庞大的

这样一个数量

所以在前边我们也曾经给大家去讲过

对于形态学矩阵

所获得的这样些方案来说

我们不可能逐个的进行

方案的评价与决策

因为这需要太多的

这样一些数据的处理

所以呢 在这里面我们来看一下

我们如何来处理呢

我们从能量转换的这样一个角度上来说

我们可以看到我们可以采取电动机

也可以采取其它的这样一种方式

但是我们考虑到

具体的应用场合来说

那么由于停车装置是安装在小区当中

所以它对于工作环境来说

是有一定的要求的

那考虑到电动机的对环境的影响

以及考虑电动机的它的规格

我们最终选择电动机

作为能量的转换装置

那么 对于能量的传递来说

我们可以用皮带传动

我们也可以用齿轮传动

同时呢

我们还可以用链传动的方式来实现

对于皮带传动来说

它可以实现长距离的这样一个传送

但是呢皮带传动

由于它具有打滑的这样一个特性

因此呢它的传动比不精确

对于齿轮传动来说

它的传动比是比较精确的

而对于链传统来说

它同样可以保证较为准确的传动比

并且呢 它也可以传递较大的功率

那么因此在这种情况下我们选择

齿轮传动和链传动来作为能量

传递的分功能的备选方案

对皮带传动来说

由于存在着传动比不精确的问题

所以我们把它剔除掉

对于停放与回位这样一个分功能来说

我们可以采用连杆机构

连杆机构我们知道它是一个

低幅的这样一个机构

所以它的磨损是比较小的

那么如果我们要采用丝杠螺母机构

它同样可以实现

停放与回位的这样一个功能

那么 并且呢

对于丝杠螺母机构来说

它还具有一个比较好的特性

就是自锁的特性

在机械原理当中我们学过

那么对于具有自锁特性的

这样一个机构来说

在我们现在的小区停车装置当中

它可以起到一个安全保护的

这样一个作用

那么 因此我们在这里面

我们就可以选择连杆机构

和丝杠螺母机构作为我们的备选方案

同样我们可以看到对于它的启动

以及对它的支撑

来说

我们也通过相关的分析之后

我们得到了对应的解决方案

那么我们就可以对形态学矩阵当中

所获得的259200个方案进行简化

所以 那接下来呢

我们来看一下方案的选择

也就是我们提到方案的评价与决策

在方案的评价与决策当中

我们主要针对三个具体的方案

来进行分析

首先 第一个方案呢

我们可以看到

我们采用的是

电动机械式单柱停车装置

对应分功能的编号

大家可以看一下

我们在括号当中已经给大家做了标注

在这样的一个方案当中

我们的电动机来提供动力

它底板起到一个支撑稳定的作用

它主要包括了移动装置

升降装置

角度的张开装置

和伸出装置这样几部分

对于这样的一种方案来说

我们可以看到它是可以移动的

所以它可以节约空间

适用于

很多的车辆类型

那么第二种方案呢

我们可以看到是电动式的

双柱固定支撑停车机械装置

那么这个装置呢 大家可以看到

右侧的这个图

那么这个图呢是比较简单的

它是由两根固定在地面上的立柱支撑

停车板呢

用于停放车辆

当需要停放车辆的时候呢

停车板下来

车辆停放到合适的位置之后

停车板通过电机拖动链传动

从而呢使支撑板上升

车上升到一定位置之后

停车板平行移动

移动到所要的这样一个位置上

那么这样一个装置呢

它结构是比较简单的

并且可以保证同步的上升

所以呢 它也具有比较大的优势

那么接下来我们再来看一下

第三个方案

方案三的是一个电动式的

双柱同时启停机械停车装置

从右侧的图当中我们可以看到

它是一个大悬臂的这样一个结构

那么这样的一种结构呢

我们可以看到

它是采用电机驱动

它可以保证车辆在入库的过程当中

是保持平行的

它通过螺栓与地面的连接

对工作环境没有特殊的要求

因此呢 我们可以看到

方案三也具有

相应的优势

那接下来呢

我们对三个方案做一个比较

首先我们可以看到方案一

方案一呢 它的创新性

还是比较好的

它呢可以同时解决

停车难的问题以及侧方停车的问题

但是呢

在这个方案当中我们可以看到

大尺寸的丝杠螺母

它的制造是比较复杂的

那么 因此呢

它的稳定性相对来说就要差一些

那么对于方案二来说

结构本身比较简单

但是在这里面 我们可以看到

它的制造过程是比较复杂的

那另外一个呢

车辆在平移的过程当中

也不太容易实现

所以它的制造和维护的成本比较高

对于方案三来说

它的结构是比较简单的

那么我们采用的

改良平行四边形机构

它可以利用草坪上方的空间

而且呢

不耽误下方空间的使用

那么因此呢

我们综合上述的这样一个分析呢

我们最终选择了方案三

从上述的案例分析当中

我们可以看到

对于功能分析方法来说

在确定设计方案的时候需要经过

总功能的确定 分功能的划分

分功能的求解

原理解的组合

方案的评价与决策这样的五个步骤

好

那今天的内容我们就讲到这