机械创新设计 教学课件 ppt 作者 徐起贺 第八章　机械产品的反求设计与创新

第八章　机械产品的反求设计与创新第一节　反求设计技术概述第二节　已知实物的反求设计与创新第三节　已知技术资料的反求设计与创新第四节　计算机辅助反求设计第五节　电动机减速器的反求设计第一节　反求设计技术概述一、反求设计在科技进步中的重要作用　　当今世界科学技术的发展日新月异，产品的科技含量越来越高，世界已经进入了知识经济时代。由于各国科学技术发展的不平衡，经济发展速度的差距很大。一些发达国家在计算机技术、微电子技术、人工智能技术、生命科学技术、信息 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 技术、 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 科学技术、空间科学技术、制造工程技术等领域处于领先地位。把发达国家的先进科技成果加以引进、消化吸收、改进提高，再进行创新设计，进而发展自己的新技术，是发展本国经济的捷径，这一过程称为反求工程。据统计，各国70%以上的技术都来自外国，通过反求工程掌握这些先进技术是十分必要的,而在反求的基础上进行工程设计，起点高，更容易得到创新的产品。二、反求设计是创新设计的重要方法第一节　反求设计技术概述　　反求设计是对先进的产品或技术进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 研究，掌握其功能原理、零部件的设计参数、材料、结构、尺寸、关键技术等指标，再根据现代设计理论与方法，对原产品进行仿造设计、改进设计或创新设计。因为一个先进成熟的产品凝聚着原创者长期的研究、探索和实践，要理解和吃透原创者的技术和思想，在某种程度上比自己创造难度还要大,因此,反求设计绝不是简单的仿造。反求设计强调在剖析先进产品时，要吃透原设计，找出原设计中的“绝招”、“诀窍”和关键技术，尤其是要找出原设计中的缺陷，然后进行再设计时突破原设计的局限，在较高的起点上，以较短的时间设计出竞争力更强的新产品,因此,反求设计已成为世界各国发展科学技术、开发新产品的重要设计方法之一。三、反求设计的基本过程第一节　反求设计技术概述　　基于引进技术的反求设计一般要经历以下过程：(1)应用过程　在生产实践中逐步熟悉产品或设备的操作、使用与维修，使其在生产技术中发挥作用；然后，再结合软件资料，进一步了解它的结构、生产工艺、技术性能，尤其是要发现产品、设备的不足之处，做到“知其然”。(2)消化过程　对引进产品、设备的设计原理、结构、材料、制造工艺、生产管理方法等进行深入研究，用现代设计理论、设计方法及测试手段对其性能进行计算测定，了解其材料配方、工艺流程、技术标准、质量控制、安全保护等技术条件，特别要找出它的关键技术及不足之处产生的根源，做到“知其所以然”。第一节　反求设计技术概述(3)创新设计过程　在第二个过程的基础，再进行原理 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计、技术设计等，但关键是要结合本国国情，博采众家之长，有所创新，开发设计出具有本国特色的新产品，并力争达到国际先进水平，实现技术从输入到输出的转化，创造出更大的经济效益。第二节　已知实物的反求设计与创新一、实物反求设计的种类及特点1.实物反求设计的种类1)整机的反求。2)部件的反求。3)零件的反求。2.实物反求设计的特点1)具有直观形象的实物存在，有利于进行形象思维。2)可对产品的功能、性能、材料、尺寸等直接进行测试与分析，以获得反求产品详细的设计资料。3)仿制产品与引进产品具有可比性，有利于提高产品质量。4)在仿制的基础上加以改进和创新，为开发新产品提供了有利条件。第二节　已知实物的反求设计与创新二、实物反求设计的一般过程　　图8⁃1所示为实物反求设计的一般流程图。图8-1　实物反求设计一般流程图第二节　已知实物的反求设计与创新三、实物反求的准备过程1.决策准备1)广泛收集国内外同类产品的设计、使用、实验、研究和生产技术等方面的资料，通过分析比较，了解同类产品及其主要部件的结构、性能参数、技术水平、生产水平和发展趋势。2)进行可行性分析研究，写出可行性研究 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。3)在可行性分析的基础上进行项目评价工作,其主要内容包括：反求工程设计的项目分析；产品水平；市场预测；技术发展的可能性；经济效益。2.思想和组织准备3.技术准备第二节　已知实物的反求设计与创新1)收集反求对象的原始资料，主要包括产品说明书、维修维护手册、各类产品样本、维修配件目录、产品年鉴、广告、产品性能标签、产品证明书。2)收集有关分解、测量、制图等方面的方法、资料和标准，主要包括：机器的分解与装配方法；零件尺寸及公差的测量方法；制图及校核方法；标准资料；典型零件的测绘方法；标准件和外购件的说明书及有关资料；与样机相近的同类产品的有关资料。四、实物的功能分析和性能分析1.实物的功能分析2.实物的性能测试五、零部件的测绘与分析1.实物的分解第二节　已知实物的反求设计与创新1)遵循能恢复原机的原则，即拆完后能按原样装配起来。2)分解的零部件按机器的组成进行编号，并有专人保管。3)拆后不易调整复位的零件、过盈配合的零件和一些不可拆连接，一般不进行分4)分解过程中要做好分解记录，特别要注意记录难拆的零件和有装拆技巧的零件的分解过程，以减少恢复原机的困难。1)拍照并绘制外轮廓图，并在其上标注相应的尺寸。2)将机器分解成各部件。3)将各部件分解成零件。2.测绘的一般方法1)必须正确使用测量仪器、工具。第二节　已知实物的反求设计与创新2)测量零件上的一般尺寸时，应将所测尺寸数值按标准化数列进行圆整。3)对于零件标准化的结构，应将测得的数值按标准取为标准值。4)对具有配合关系的零件，其配合表面的基本尺寸应取得一致，并按公差配合标准查出偏差值予以标注。5)测量具有复杂形面的零件时，要边测量边画放大图，以检查测量中出现的问题，及时修正测量结果。6)对于零件上磨损或损坏部分的结构形状和尺寸，应参考与其相邻的零件形状和相应尺寸或有关技术资料给予确定。7)有些不能直接测量得到的尺寸，要根据产品性能、技术要求、工作范围等条件，通过分析计算求出来。3.实测尺寸数据的处理第二节　已知实物的反求设计与创新六、零件技术条件的反求　　零件技术条件的确定，直接影响零件的制造、部件的装配和整机的工作性能。1.尺寸公差的确定2.形位公差的确定1)确定同一要素上的形位公差值时，形状公差值应小于位置公差值。2)圆柱类零件的形状公差值，一般情况下应小于其尺寸公差值。3)形位公差值与尺寸公差值相适应。4)形位公差值与表面粗糙度值相适应。第二节　已知实物的反求设计与创新5)选择形位公差时，应对各种加工方法出现的误差范围有一个大致的了解，以便根据零件加工及装夹情况提出不同的形位公差要求。6)参照验证过的实例，采用与现场生产的同类型产品图样或测绘样图进行对比的方法来选择形位公差。3.表面粗糙度值的确定4.零件材料的确定1)材料的成分分析：材料的成分分析是指确定材料中的化学成分，可通过一些相应手段对材料的整体、局部、表面进行定性或定量分析。2)材料的组织结构分析：材料的组织结构是指材料的宏观组织结构和微观组织结构。第二节　已知实物的反求设计与创新3)材料的工艺分析：材料的工艺分析是指材料的成形方法，最常见的工艺有铸造、锻压、挤压、烧结、焊接、机加工以及热处理等。5.材料的硬度分析七、关键零件的反求设计实物易于仿造，但其中必有一些关键零件，也就是生产商要控制的技术，这些关键零件是反求的重点和难点。在进行实物反求设计时，要根据具体情况找出这些关键零件，如发动机中的活塞和凸轮轴、汽车主减速器中的锥齿轮等都是反求设计中的关键零件。对机械中的关键零件的反求成功，技术上就会有突破、就会有创新。一般情况下，关键零件的反求都需要较深的专业知识和技术。第二节　已知实物的反求设计与创新八、机构系统的反求设计机构系统的反求设计通常是根据已有的设备，画出机构系统的运动简图，对其进行运动分析、动力分析及性能分析，再根据分析结果改进机构系统的运动简图，它是反求设计中的重要创新手段。进行机构系统的反求设计时，要注意产品的设计策略反求。第三节　已知技术资料的反求设计与创新一、技术资料反求设计的特点(1)抽象性　由于引进的技术资料不是产品实物，可见性差，不如实物形象直观，因此，已知技术资料反求的过程是一个处理抽象信息的过程。(2)智力性　已知技术资料反求的过程是利用逻辑思维分析技术资料到设计出新产品的形象思维过程，全靠人的脑力劳动，具有高度的智力性。(3)科学性　从引进的技术资料中提取信息，经过科学的分析和反求，去伪存真，从低级到高级，逐步破译出反求对象的技术奥秘，从而获取接近客观的真值，具有高度的科学性。(4)综合性　技术资料的反求设计要综合运用多学科知识，要集中多种专业人才协同工作，才能完成任务。第三节　已知技术资料的反求设计与创新(5)创造性　各种技术资料都是为宣传、介绍、推广、使用技术成果服务的。二、技术资料反求设计的方法1.图片资料的反求设计1)收集影像资料。2)根据影像资料进行原理方案分析，结构分析。3)原理方案和技术设计的反求设计。4)技术性能与经济性的评估。2.专利文献的反求设计1)根据说明书摘要，判断专利技术的新颖性、实用性。2)对照附图阅读说明书，并根据权利要求书判断专利的关键技术。第三节　已知技术资料的反求设计与创新3)结合国情，分析专利技术产品化的可能性。4)研究专利技术持有者的思维方法，以此为基础进行原理方案的反求设计。5)在原理方案反求设计的基础上，提出改进方案，完成创新设计。图8-2　带传动实验台的基本组成形式1—驱动电动机　2—主动带轮3—传动带　4—从动电动机　5—从动带轮第四节　计算机辅助反求设计一、计算机辅助实物反求设计　　计算机辅助实物反求首先要对实物零件进行参数、形体测量，然后根据测量数据通过计算机重构出实物的CAD模型。对于影像资料，则可利用摄像机将照片中的图像信息输入计算机，经过一定处理变换得到立体的图像和尺寸，从而反求出其形体和CAD模型。根据测量数据形成的CAD模型，在分析的基础上形成数控加工代码，通过数控机床加工出立体实物，或输入激光分层实体制造设备，利用堆积成形的原理，快速形成三维实体零件。1.数据测量2.数据处理3.数据输出第四节　计算机辅助反求设计1)建立CAD模型：通过曲面拟合、曲面重构、三维建模建立相应的CAD几何模2)产生NC轨迹：对有关数据进行刀具轨迹编辑，产生NC轨迹，进行机械加工。图8-3　健身器的形体反求a)健身器扫描数据点云　b)重构曲面线框图c)重构曲面光照图　d)重构曲面NC加工轨迹第四节　计算机辅助反求设计二、反求设计与快速成型技术　　快速成型（RapidPrototyping，简称为RP）技术是一种基于离散堆积成型思想的新型成型技术，是集计算机、数控、激光和新材料等最新技术而发展起来的先进的产品研究与开发技术。图8-4　快速成型过程第四节　计算机辅助反求设计1)由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型。2)将三维模型沿一定方向(通常为Z方向)离散成一系列有序的二维层片即为分层。3)根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码。4)成型机制造一系列层片并自动将它们联接起来，得到三维物理实体。图8-5　反求设计与RP技术第五节　电动机减速器的反求设计一、原产品的分析　　反求对象为德国某公司AF系列电动机减速器，有装配简图一张及图上所示部分参数。1.设计特点分析1)电动机通过三级斜齿轮减速，输出较低转速和较大转矩，电动机减速器装置在生产中有较广泛的应用。2)结构紧凑①采用锥形转子电动机，停车时能自动制动，不必用制动器。②齿轮全部采用硬齿面20CrNiMo钢渗碳淬火，传递载荷大。③齿轮与轴之间采用过盈配合，减少轴向固定元件。第五节　电动机减速器的反求设计3)按系列产品设计，有5种基座号，中心距见表8-1，中心距公比Фa=1.25(R10系列)；每种中心距的传动比i=9~180，有23种传动比，传动比公比Фi=1.12(R20系列)，能适应较宽的工作范围。表8-1　AF系列电动机减速器中心距2.存在问题1)参数不甚合理，很多主要参数包括中心距都未采用优先数，三级齿轮强度不匹配。2)系列产品中模块化设计特点不够突出。第五节　电动机减速器的反求设计3)若想使硬齿面齿轮广泛用于我国，还需探索更适合中小企业工厂水平的加工工艺。二、反求设计图8-6　减速器传动图第五节　电动机减速器的反求设计1.优化参数(1)针对使用需要和我国标准，确定齿轮减速器的工作范围和参数。表8-2　新减速器系列中心距(2)以三级齿轮传动接触强度等强度为目标，进行参数优化设计，承载能力比原设计提高20%。2.模块化系列设计(1)减速器的模块设计第五节　电动机减速器的反求设计图8-7　减速器的功能及功能模块(2)模块化的传动装置系列第五节　电动机减速器的反求设计表8-3　传动装置的形态学矩阵第五节　电动机减速器的反求设计图8-8　传动装置的几种基本结构a)减速器　b)电动机减速器　c)带转向系统的减速器　d)带转向系统的电动机减速器3.硬齿面齿轮工艺的探索4.建立传动系统模块的计算机辅助管理系统