要满足设计计划中要求的机械功能,设计者必须找出相应的机构及与机构相组合的结构来满足这些功能。一般来说,用一个机构无法满足一个功能的要求。例如:要求一个工作台能进行往复直线运动,这样一个往复直线运动功能看似简单,但要满足这一功能不仅需要使工作台能作向前移动的传动机构,还要使工作台前移到一定位置后能作往后移动的反向传动机构,为了使工作台作直线移动,还必须有直线导向机构。因此,工作台往复直线移动功能的实现,就必须有传动机构、反向机构、导向机构。
为了使功能与机构一一对应,一般都需要将功能进行分解,分成若干分功能,例如上述工作台的直线往复运动功能,必须将其分为向前移动功能、反向移动功能、导向功能,才能使这些分功能与机构一一对应。将这些满足往复直线运动功能的机构通过合理的配置和组合,加上机构组合必须的工作台和底座,便成为一个往复直线运动结构。因此,功能、机构、结构三者的关系顺序是:功能→机构→结构。
但是设计者要构思满足功能的机构和结构,不是一次便能成功,要反复考虑用这样的机构及结构来满足此功能是否是最合适的,优缺点是什么?体积、结构配置是否有问题?与其他功能机构是否干涉?电机或其他驱动动力源摆在哪儿?有没有其他更合适的机构和结构?
在构思满足第1个功能的机构和结构完毕,并用草图方式绘出之后,再构思满足第2个功能的机构。此时,将构思出来的机构和结构与第1个功能的机构和结构相组合、配置,看看第1个和第2个功能机构及结构中有没有矛盾干涉之处,是否协调,必要时修改第1、2功能的机构及结构。第3、4,…功能的机构、结构也与第1、2功能的机构同样构思,最后组合成满足设计计划要求的机械设备。
由上述可见,满足每一个功能的机构和结构的构思,不是一次便能成功的,要经过多次反复,不断修改、不断完善的过程,如图1.2-1所示。
在功能→机构→结构的构思过程中,最初可以从示意图开始,再逐步以真实的具体机构和具体结构细化,并进行构思阶段的草案图绘制。
在草案图阶段,最初从功能→机构开始,随着构思的深入,再从机构→结构,并在功能→机构→结构的反复修改、构思中确定草案图,这与图1.1-2所示的草案图阶段的工作流程是一致的。(www.xing528.com)
在计划图阶段,随着构思和机构、结构的进一步具体化,功能→机构→结构的构思逐步完善,考虑的尺寸关系、工艺方法、材料、组装、拆卸、维修保养等限制关系也更全面具体,最后确定出最终的计划图,这一过程与图1.1-5的计划图阶段工作流程也是一致的。草案图和计划图的构思过程与工作流程的对应关系如图1.2-2所示。
图1.2-1 设计构思过程
图1.2-2 设计构思与工作流程的对应关系
a)构思的发展过程 b)草案图、计划图阶段的工作流程
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