自动化机械设备创新原理设计

自动化设备原理方案的创新设计：

    一个新机械设备产品开发的全过程通常需要经过产品规划、方案设计、详细设计和施改进设计等几个主要阶段。其中，方案设计中的原理方案设计是整个设计的首要环节，也是最重要的环节，因为原理方案的拟定从质的方面决定了整个设计的水平，它是实现自动化设备产品创新和品质飞跃的关键。

原理方案设计的内容及创造性在机械设备设计中的重要作用：

与服装设计、装潢设计、园林设计等不同，机械设备设计所要实现的功能目标必须借助机械产品工艺动作的完成而得以实现。因此.构思机械产品的工艺动作和工艺动作实现功能目标的机理--工作原理是机械设计的首要任务.也是整个机械设计工作展开的革础。机械设计中把确定产品工作原理的设计称为原理机械设备方案设计。

    机械设备原理方案设计的一个重要特点是:方案的解具有多解性，即实现同一功能目标可以采用各种不同的工作原理。例如，要实现将一住纸张逐一分开这一功能日标，设计者可以应用力学原理.设计一个作往复直线运动的推杆将纸张逐一从纸张往层上面推开;可以应用摩擦原理.设计一只旋转的摩擦轮将纸从纸张登层上逐一“擦开爪可以利用重力使物体下落的工作原理，设计一个可使纸叠倾斜的限位装置，使纸张逐一自然脱开;可以利用离心惯性力产生的原理，将纸叠旋转，利用纸张旋转产生的离心惯性力将纸张逐一抛开:可以利用气体在竹道中形成负压或正压的原理将纸张吸住娜开或逐一将纸张吹开;还可以利用静电吸引的原理，使纸桩最上层的纸张带电后被带电的工作板吸住后移开，等等。总之.针对一个需要实现的功能目标，设计者可以综合运用如朴电、光电、电磁等各种物理效应以及力学、机械、电工等基础学科揭示的一般科学原理和应用研究领域中广泛应用的如射流、激光、超声波等各种技术原理，形成实现机械设备产品功能目标的工作原理和相应的工艺动作。因此，原理方案设计的基本内容可以简单概括为:针对机械产品的某一功能目标，综合运用各种物理效应、科学原理和技术原理.寻找能实现产品功能的工作原理及其相应的工艺动作。

    机械设备原理方案设计中采用的工作原理不同，所设计出来的机械设备产品具有的工艺动作不一样，则机械产品的性能、结构及经济性也不相同。例如.欲在圆柱形工件表面加工出螺纹.如果采用车削加工的工作原理.所设计的机床应具有夹紧工件、旋转工件、刀具对准工件轴线沿轴线方向按一定速度运动的工艺动作;如果采用板牙套丝的工作原理，设计出来的机床应具有夹紧工件、板牙中心轴线对准工件轴线加压后，或使刀具不动工件转动.或使工件不动刀具转动的工艺动作;如果采用搓丝的工作原理，设计出来的机床应具有按一定位姿进送工件并让搓丝板压紧_〔件作平移运动的工艺动作。显然，上述三种方案由于采用的工作原理不同，工艺动作不同，方案所采用的机构不同，机床的结构也必然不同。车丝加工效率低.螺纹梢度难以控制;搓丝加工效率最高，且具有较高的加工精度。事实上，即使采用相同的工作原理也可以拟定出完全不同的工艺动作，产生出完全不同的机械结构方案。例如.齿轮加工如果采用展成加T.的工作原理.可以利用插刀插齿，也可以利用滚刀滚齿。插齿相对滚齿的工作效率低，但可以加工出梢度更高的齿轮。从上面的分析可以看出:针对同一功能目标，不同的设计者往往可能构思出完全不同的工作原理方案。由于工作原理不同，产品的工艺动作不同，产品的结构必然不同，产品的性能与经济性也大不相同。因此，寻找功能全、经济性好、安全可靠，在一定条件下和一段时期内相对较满意或“最佳’的创造性原理方案解成为很多有远大目标的机械设备生产厂家和设计师迫求的目标。

在传统的原理方案设计中，纯机械式的工作原理应用十分广泛。因为.在很多机械产品设计中.按纯机械式的工作原理设计出来的产品表现出性能稳定、工作可靠的特性。此外，设计者在构思方案的其体内容时往往对自己所学专业的知识比较熟悉.相关的技术资料比较丰富.创新相对较为容易。随着科学技术的飞速发展，人们发现:在某些场合采用纯机械式以外的其他工作原理，综合运用机、光、电、磁、热、化等各种物理效应来构思方案可以收到全新的、更理想的设计效果。例如:在清洗回收玻瑞瓶的方案设计中，采用化学液浸泡、高压水冲洗、超声波去污比用刷子作机械运动去清洗的效果更好;在小型元件(如无线电元件、仪表元件)、粒料(如味精粉、洗衣粉、食盐和糖拉)的供料方案中，采用电磁振动的工作原理供料，不仅产品的结构简单、质量轻、供料速度易于调节、物料运送平稳，而且能耗更小。又例如，机械式的钟表用纵摘机构和物理摆的工作原理来控制钟表的走时精度，钟表的结构不仅复杂，而且实现高精度的报时十分闲难，设计师创造性地将石英晶体振荡的工作原理引人钟表控时精度的设计中.用石英晶体振荡具有十分稳定的频率来控制电磁摆摆动的频率，从而控制指针运动的步进频率.制成了机电结合的石英钟表，钟表的结构得到简化，钟表体积缩小，报时精度相对机械式钟表得到很大提高。以后，设计师又