寻找原理解的解题思路

我们通过前述产品功能分析，已经系统地掌握了关于产品的总功能、分功能、功能元、基本功能结构以及反映它们之间关系的功能结构图。这种功能关系明确说明了产品从输入到输出的内部转换效能。那么，怎样才能实现这些功能呢？这就是关于功能的求解问题。

但在寻求实现功能的作用原理解法之前，首先必须理清求解思路。

在任何产品系统中，各种功能都只有通过以科学原理为基础的技术效应来实现，例如：机械工程中，产品的功能主要依据物理学原理和物理技术效应来实现的；在化工、制药、冶炼、电镀、润滑、防腐、化学热处理等部门，都离不开化学原理和化学技术效应；而在生命科学、环境保护和各种仿生技术系统中，都离不开生物学原理和生物学技术效应。可见，一切产品都是某种科学原理及其技术效应与某种功能载体相结合的产物。因此，可借助数学函数的形式将功能原理解表达为

功能原理解=f（科学原理及其技术效应、功能载体）换言之，功能原理解是通过科学原理及其技术效应和功能载体来确定的。据此，寻求原理解的完整过程应该是：设计者首先须从寻求实现产品功能的各种科学原理开始；其次，是把已经选定的科学原理应用于特定的技术目的，形成所需要的技术原理（或技术效应）；最后，才是寻找实现该技术原理的功能载体。因此，可将功能求解的基本思路表述为

进行功能分析-寻求科学原理与技术效应-寻找功能载体

【案例5-11】转矩过载保护装置的求解思路

设计一个转矩过载保护装置，要求当输入转矩超过一定值后，该装置能够自动切断。图5-25为转矩过载保护装置的求解思路。寻求原理方案的构思过程如下：(www.xing528.com)

图5-25 转矩过载保护装置的求解思路

1）寻求工作原理。在功能分析的前提下，首先提出了三种不同的工作原理：一是使最大输出力小于剪切力；二是使最大输出力小于滑动摩擦力；三是使最大输出力小于滚动摩擦力。

2）寻求技术原理（技术模型）。与工作原理相对应的三项技术原理分别为：一是利用剪切强度原理进行过载保护；二是利用滑动摩擦原理进行过载保护；三是利用滚动摩擦原理进行过载保护。

3）寻找功能载体，并构成初步方案。与实现技术原理相对应的三项功能载体分别为：一是在输入轴与输出轴之间装置一个圆柱销，通过该圆柱销的抗剪强度进行过载保护；二是在输入轴与输出轴之间装置一对滑动摩擦盘，通过该摩擦盘的最大滑动摩擦力矩进行过载保护；三是在输入轴与输出轴之间装置一对滚动摩擦盘，通过该摩擦盘的最大滚动摩擦力矩进行过载保护。

初步方案还可以发展出多种原理解法：如利用摩擦原理的功能载体，可以通过改变摩擦盘的数目（如单盘、双盘、多盘）、摩擦盘的形状（如平面、锥面）以及结合面的不同材料等。