已知機械設備中的反求與創(chuàng)新設計

　　● 具有形象直觀的實物，有利于形象思維；

　　● 可對產品或設備的性能、材料等項內容直接進行測試與分析，以獲得詳細的設計 資料；

　　● 可對產品或設備的尺寸直接進行測試與分析，以獲得重要的尺寸設計資料；

　　● 目的是反求仿制時，縮短了設計周期，提高了產品的生產起點與速度；

　　● 仿制產品與引進產品有可比性，有利于提高產品的質量；

　　● 在仿制的基礎上加以改進和創(chuàng)新，為開發(fā)新產品提供了有利條件。

　?。?）機械設備反求設計的過程

　　機械設備反求設計一般要經(jīng)歷圖所示的流程。

　　圖 機械設備反求設計流程圖

　?。?）零部件測繪前的準備和設備的分解原則

　　在進行測繪之前，應備齊、讀懂有關資料，為反求設計做前期準備工作，如產品說明書、維修手冊、同類產品樣本及產品廣告等。還要收集與測繪有關的資料，如機器的裝配與分解方法，零件的公差及測量，典型零件（齒輪、軸承、螺紋、花鍵、彈簧等）的畫法，標準件的有關資料，制圖及國家標準等資料。

　　在進行零部件的測繪之前，首先要明確待反求設備中各零部件的功能。這是測繪過程中進行分析的*的內容。

　　測繪之前，要對樣機進行分解，以便進行尺寸測量。分解實物時要注意以下原則：

　?、僮裱?ldquo;能恢復原機”的原則進行拆機。也就是說，拆完后能按原樣裝配。

　　②分解的零部件按機器的組成進行編號，并有專人保管。

　?、鄄鸷蟛灰讖臀坏牧慵ㄈ缬螛?、度盤等部件）、過盈配合的零件或有些特殊的組件可不進行分解。

　?、芊纸膺^程中要有分解記錄。要特別注意記錄那些難拆的零件和有裝拆技巧的零件的分解過程，以減少恢復原機的困難。

　?。?）測繪的一般方法

　　被測零件的形狀千差萬別，但按其在機械中所起的作用可分為連接、緊固零件、傳動零件、密封件和箱殼類零件等。在測繪時要標明是否為標準件。

　　測繪時要基本按比例畫出零件草圖，然后標注測量尺寸。尺寸的測量對實物反求至關重要。在進行尺寸測量時要注意以下問題：

　?、龠x擇測量基準。機械零件有兩種尺寸，即表示零件基本形體相對位置的定位尺寸和表示零件基本形體大小的形狀尺寸，定位尺寸確定后才能確定形體尺寸。一般可選擇零件的底面、端面、中心線、軸線或對稱面為尺寸基準。

　?、陉P鍵零件的尺寸要進行多次測量，取其干均值為測量尺寸。

　　③對配合尺寸、定位尺寸等功能性尺寸要測量到小數(shù)點后三位數(shù)字，沒有公差的非功能性尺寸，僅測量到小數(shù)點后一位數(shù)字到小數(shù)點后三位數(shù)字即可，沒有公差的非功能性尺寸，僅測量到小數(shù)點后一位數(shù)字即可。

　?、軌呜至烤哂袕碗s形面的零件時（如汽輪機葉片、凸輪廓線等），要邊測量、邊畫放大圖，以檢查測量中出現(xiàn)的問題，及時修正測量結果。

　?、萦行┎荒苤苯訙y量到的尺寸，要根據(jù)產品性能、技術要求、工作范圍等條件，通過分析計算求出來。

　?。?）實測尺寸數(shù)據(jù)的處理

　　實測尺寸不等于原設計尺寸，需要從實測尺寸推論出原設計尺寸。假設所測的零件尺寸均為合格的尺寸，實測值一定是圖樣上規(guī)定的公差范圍內的，其計算公式為：

　　實測值＝基本尺寸±制造誤差±測量誤差

　　式中，制造誤差與測量誤差之和，必定小于或等于給定的公差，故實測值應在zui大極限尺寸和zui小極限尺寸之間。又根據(jù)概率統(tǒng)計原理，零件尺寸的制造誤差與測量誤差的概率分布服從正態(tài)分布規(guī)律，尺寸誤差位于公差中值的概率zui大，這是處理實測數(shù)據(jù)的基礎。

　　對于有些國家的英制產品，也可參照上述方法處理。

　　對于一些重要的配合尺寸，還要把實測尺寸分解為基本尺寸和公差值。

　?。?）公差的反求設計與創(chuàng)新

　　機械零件的尺寸公差確定的優(yōu)劣，直接影響部件的裝配和整機的工作性能。反求設計中，因為零件的公差是不能測量的，尺寸公差只能通過反求設計來解決。 ．

　?。?）機械零件材料的反求設計與創(chuàng)新

　　機械零件材料的選擇與熱處理方法直接影響到零件的強度、剛度、壽命、可靠性等指標，材料的選擇是機械設計中的重要問題。

　?、俨牧系某煞址治觯菏侵复_定材料中的化學成分。在對材料的整體、局部1表面進行定性分析或定量分析時，可通過火花鑒別法、音質判別法、原子發(fā)射光譜分析法、紅外光譜分析法、化學成分分析法、微探針分析法等手段對材料的表面進行定性分析或定量分析。

　?、诓牧系慕M織結構分析：是指材料的宏觀組織結構和微觀組織結構。進行材料的宏觀組織結構分析時，可用放大鏡觀察材料的晶粒大小、淬火硬層的分布、縮孔的缺陷等情況。利用顯微鏡可觀察材料的微觀組織結構。

　　③材料的工藝分析：是指材料的成型方法，鑄造、鍛壓、擠壓、燒結、焊接、機加工以及熱處理等是zui常見的工藝。反求時，可酌情處理。

　?、懿牧系挠捕确治觯嚎赏ㄟ^硬度計測定材料的表面硬度，并根據(jù)硬度或表面處理的厚度判別材料的表面處理方法。

　　（8）關鍵零件的反求設計與創(chuàng)新

　　因為機械是可見的實物，容易仿造，所以任何機器中都會有一些關鍵零件，也就是生產商要控制的技術。這些零件是反求的重點，也是難點。在進行反求設計時，要找出這些關鍵零件。如發(fā)動機中的凸輪軸、紡織機械中的打緯凸輪、高速機械中的軸承、重型減速器中的齒輪等都是反求設計中的關鍵零件。特別是高速凸輪的反求，要把實測的凸輪廓線坐標值擬合為若干段光滑曲線，而且要利其運動規(guī)律相一致，難度很大。因此，發(fā)動機廠家都把凸輪作為發(fā)動機的壟斷技術。對機械中關鍵零件的反求成功，技術上就有突破，就會有創(chuàng)新。不同的機械設備，其關鍵零件不同。關鍵零件的確定，要視具體情況。一般情況下，關鍵零件的反求都需要較深的專門知識和技術。

　?。?）機構系統(tǒng)的反求與創(chuàng)新

　　根據(jù)工作要求設計出機構系統(tǒng)的簡圖，然后選擇材料，根據(jù)強度、剛度、制造工藝等要求進行結構設計，畫出總裝圖、零件圖，這一過程為正設計。而根據(jù)已有的設備，畫出其機構系統(tǒng)的運動簡圖，對其進行運動分析、動力分析及性能分析，并根據(jù)分析結果改進機構系統(tǒng)的運動簡圖，稱之為反設計。機構系統(tǒng)的反求設計就屬此類。它是反求設計中的重要創(chuàng)新手段。

　　進行機構系統(tǒng)的反求時，要注意產品的設計策略反求。一般情況下，可借助價值工程中提高價值的5個基本途徑作為產品的反求設計策略有：

　?、俟δ懿蛔?，降低成本；

　?、谠黾庸δ?，降低成本；

　　③增加功能，成本不變；

　?、軠p少功能，降低更多的成本；

　?、菰黾庸δ埽黾映杀?。

　　其中第二條zui為理想，但有困難，只有依賴新技術、新材料、新工藝的突破。例如，大規(guī)模的集成電路的研制成功，計算機產品的功能越來越強大，而價格卻在下降。

　　機械設備等具體實物的反求設計是目前世界各國廣泛采用的吸取別國先進經(jīng)驗的方法，我國起步較晚。因此，在進行某一產品的反求設計時，要廣范收集國內外同類產品的設計生產、使用等方面的資料，進行分析對比，找出其優(yōu)點和不足之處，取優(yōu)去劣，寫出進行反求設計的可行性報告，再開始工作。