现代设计理论与方法-第7章反求工程设计ppt课件.ppt

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1、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第7章 反求工程设计张东编写篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.1 概述反求工程又称逆向工程（Reverse Engineering），它是一种以先进产品设备的实物、样件、软件或影像作为研究对象，应用产品设计方法学、系统工程学、计算机辅助技术的理论和方法进行系统分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的或更先进的产品的技术。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分

2、系统是一种得分类型的系统7.1.1 反求工程的特点反求工程是按照产品引进、消化、吸收与创新的思路，以“实物原理功能三维重构再设计”框架模型为工作过程。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.1.2 反求工程技术的应用 1、反求工程技术在新产品快速开发中已得到广泛应用，具体表现在以下几个方面：（1）在诸如飞机、汽车、摩托车、家用电器等产品开发中。（2）经常要对已有的构件做局部修改。（3）在缺乏二维设计图纸或者原始设计参数情况下，需要将实物零件转化为计算机表达的CAD模型。（4）某些大型设备，如航空发动机、汽轮机组等，经常因为

3、某一零部件的损坏而停止运行，通过反求工程手段，可以快速生产这些零部件的替代零件。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（5）一些特殊领域，如：艺术品、考古文物的复制，医学领域中人体骨骼、关节等的复制、假肢制造，特种服装、头盔的制造等，需要首先建立人体的几何模型，这些情况下都必须从实物模型出发得到CAD模型。（6）借助于工业CT技术，反求工程不仅可以产生物体的外部形状，而且可以快速发现、定位物体的内部缺陷，从而成为工业产品无损探伤的重要手段。（7）损坏或磨损零件的还原。（8）数字化模型的检测。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时

4、间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2反求工程技术实施步骤（1）反求分析反求分析是指对反求对象从功能、原理方案、零部件结构尺寸、材料性能、加工装配工艺等有全面深入的了解，明确其关键功能和关键技术，对设计中的特点和不足之处作出必要的评估。针对反求对象的不同形式实物、软件或影像，可采用不同的手段和方法。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（2）反求设计反求设计是在反求分析的基础上进行测绘仿制、变参数设计、适应性设计或开发性设计。（3）反求工程的商业化软件随着反求工程技术的发展，专用的反求设

5、计软件有很多，国外较具代表性的主要有美国EDS公司的基于四边域的Imageware Surfacer、美国Raindrop公司的基于三角域的Geomagic Studio、英国DELCAM 公司的CopyCAD、法国MDTV公司的Strim and Surface Reconstruction等。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.2 实物反求设计根据反求对象的不同，实物反求可分为三种：1整机反求反求对象是整台机器或设备。如一台发动机、一辆汽车、一架飞机、一台机床、成套设备中的某一设备等。2部件反求反求对象是组成机器的

6、部件。这类部件是由一组协同工作的零件所组成的独立装配的组合体。如机床的主轴箱、刀架等，发动机的连杆活塞组、机油泵等。3零件反求反求对象是组成机器的基本制造单元。如发动机中的曲轴、凸轮轴，机床主轴箱中的轴齿轮等零件。反求的零件一般也是产品中的关键零件。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.2.1 实物反求设计的特点（1）具有直观、形象的实物，有利于形象思维。（2）可对产品的功能、性能、材料等直接进行试验及分析，以获得详细的设计参数。（3）可对产品的尺寸直接进行测绘，以获得重要的尺寸参数。（4）缩短了设计周期，提高了产品的生

7、产起点与速度。（5）引进的产品就是新产品的检验标准，为新产品开发确定了明确的赶超目标。实物反求虽形象、直观，但引进产品时费用较大，因此要充分调研，确保引进项目的先进性与合理性。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.2.2 零件技术条件的反求1尺寸公差的确定在反求设计中，零件的公差是不能测量的，故尺寸公差只能通过反求设计来解决。2形位公差的确定零件的几何形状及位置精度对机械产品性能有很大的影响，一般零件都要求在零件图上标出形位公差。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一

8、种得分类型的系统3表面粗糙度值的确定通常机械零件的表面粗糙度值可用粗糙度仪较准确地测量出来，再根据零件的功能、实测值、加工方法，参照国家标准，选择出合理的表面粗糙度。4零件材料的确定零件材料的选择直接影响到零件的强度、刚度、寿命、可靠性等指标，故材料的选择是机械创新设计的重要问题。5热处理及表面处理的确定在确定零件热处理等技术要求时，一般应设法对实物有关这方面的原始技术条件（如硬度等）进行识别测定，在获得实测资料的基础上，合理选择。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.2.3 关键零件的反求设计 实物易于仿造，但其中必有

9、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，也是难点。在进行实物反求设计时，要找出这些关键零件。不同的机械设备，其关键零件也不同。要根据具体情况确定关键零件。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门知识和技术。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.2.4 机构系统的反求设计主要包括以下几方面：(1)功能不变，降低成本。(2)成本不变，增加功能。(3)增加一些成本以换

10、取更多的功能。(4)减少一些功能使成本更多地降低。(5)增加功能，降低成本。例如，大规模集成电路的研制成功，使计算机产品的功能越来越大，但其价格却在下降。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.3 软件反求设计与创新1软件反求设计的特点（1）软件反求设计的抽象性由于引进的技术软件不是实物性产品，可见性差，因此，软件反求设计的过程主要是处理抽象信息的过程。（2）软件反求设计的科学性从引进的技术软件中提取信息，经过科学的转换、分析与反求、去伪存真，由低级到高级，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。因此，软件反

11、求设计具有高度的科学性。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（3）软件反求设计的智力性由于软件反求设计过程主要是人的思维过程，是用逻辑思维分析引进的技术资料，最后返回到设计出新产品的形象思维。由抽象思维到形象思维的不断反复，全靠人的脑力进行。因此，软件反求设计具有高度的智力性。（4）软件反求设计的综合性由于软件反求设计要综合运用优化理论、相似理论、模糊理论、决策理论、预测理论、计算机技术等多学科的知识。因此，软件反求设计需集中各种专门人员共同工作，才能完成任务。（5）软件反求设计的创造性软件反求设计是在引进的技术软件基础上

12、的产品反求设计，不是原产品设计过程的重复，而是一种创造、创新的过程，是加快发展国民经济的重要手段。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2软件反求设计的一般过程（1）论证软件反求设计的必要性。（2）论证软件反求设计成功的可能性。（3）分析原理方案的可行性、技术条件的合理性。（4）分析零部件设计的正确性、可加工性。（5）分析整机的操作、维修的安全性和便利性。（6）分析整机综合性能的优劣。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.4 反求工程设计及实例7.4.

13、1 搅拌器的实物反求工程设计搅拌反应釜在石油、化工、医药等行业中应用十分广泛，其重要部件搅拌器叶片的结构形状和运转情况是影响釜内流体和决定能量消耗的重要因素。目前我国主要依靠进口和生产线全套引进，不但价格昂贵，且没有软件技术资料。因此研究国外先进的搅拌器结构和叶片形状，利用计算机反求技术设计高效节能的搅拌器，对发展我国搅拌技术具有重要的学术价值和重大的经济及社会效益。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 首先通过分析新型搅拌器叶片的结构和形状特征，利用三坐标测量仪对叶片形状进行扫描，并对扫描数据进行分析、处理；然后对搅拌器

14、叶片进行反求设计，最后确定出合理的模型完成反求设计任务。具体反求设计步骤如下：1分析实物原型图7-3所示的搅拌器叶片模型为通过反求工程得到的最终数字产品模型，其外形复杂、曲面变化较大且不规则。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图7-3搅拌器数字模型图篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统假设直接使用三坐标测量仪对无规则的叶片空间曲面进行数据采集，则难以实现叶片曲面的精确再现。通过研究分析可以发现整个几何形状是由叶片轮廓曲线及可变截面轮廓线来控制的，可以

15、通过变截面扫描物体的方法来创建搅拌器叶片的曲面模型。优点是采集的数据少，造型时几何模型表面光滑，有利于滤掉测量过程中产生的随机扰动和原始零件固有的缺陷。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2测量方法与步骤在测量前，先考虑如何建立搅拌器的坐标系，要对搅拌器进行哪几个方向的测量，并对测量仪测头在这几个方向要一一进行校验。特别是叶片在测量过程中，不可能一次装卡，测完所有数据，为保证在不同的坐标系中测量的数据能够进行整合，构成被测物体的统一数字模型，这就要求在不同的测量过程中，确立的坐标系能够互相统一起来。实测中取搅拌器上端面圆心

16、为坐标原点，XY平面与端面平齐，Z轴方向为圆柱轴向方向，这样由所采集数据建立搅拌器数字模型时，在CAD/CAM造型软件中得以统一。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统确定测量坐标系后，以所确定的坐标系为依托分别从XY、XZ、YZ三个方向进行叶片数据扫描采集。扫描方式为闭线扫描，测头从起始点的X、Y、Z坐标值开始，按预定步长（0.5 mm）进行扫描，回转一周到起始点，再按Z方向提升20 mm进行第二次扫描。所采集数据点如表7-1所示。序号XYZ12.74610.6972235.719222.77890.3449235.719

17、132.8436-0.0026235.7189表7-1 XY方向数据点篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3特征分析与建模（1）特征分析根据搅拌器的几何形状可知，搅拌器叶片的整体形状是由叶片的轮廓曲线和变截面线来控制的。为了反求模型能够完全还原本体特征，考虑到叶片与轴的联接方式较为特殊，所以在测量时，从XY、XZ两个方向以叶片的轮廓曲线和变截面线来采集样点，从YZ方向取叶片与轴过度面的轮廓曲线和变截面线来采集样点。在进行后期数据处理时，由于采用的坐标系是相同的，所以最后三个方向样点能够还原搅拌器的形体特征。篮球比赛是根据运

18、动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（2）数据采集据以上分析，搅拌器叶片的整体形状是由叶片的轮廓曲线和变截面线来控制的，数据的测量分三次进行。所测表面轮廓数据点及特征数据点如图7-4所示。（a）XY方向测量数据点 （b）XZ方向测量数据点 （c）YZ方向测量数据点图7-4 叶片表面轮廓数据点篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4数据合成与模式重建实测数据中含有异常数据点，要求对测量数据点进行编辑、过滤，整理杂乱的离散数据点，分析叶片表面轮廓数据点的关系。去除离散数据点

19、后将图7-4所示叶片三个方向数据进行合并形成叶片整体数据模型，并以前述所定义之坐标原点为中心将叶片数据模型进行圆周阵列，如图7-5所示。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图7-5 叶片测量数据合成与阵列篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 在CAD软件中将此搅拌器叶片数据模型进行投影并进行三维动态观察，确定出叶片的XY、XZ、YZ方向投影轮廓和叶片原始模型，从而完成搅拌器曲面整体造型。如图7-6、图7-7所示。图7-6 叶片模型 图7-7 搅拌器三维

20、模型篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统7.4.2 倒车灯开关的实物反求设计倒车灯开关装在汽车变速箱上，当变速器挂入倒车挡时，开关闭合，接通电路，点亮倒车灯。南京汽车电器厂根据产品配套要求进行倒车灯开关设计，有从日本引进的实物产品。图7-8 倒车灯开关原产品结构图1-顶杆 2-外壳 3-铜顶柱 4-密封圈 5-钢碗 6-小弹簧 7-顶圈 8-导电片 9-触点 10-接触片 11-回位弹簧 12-底座篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1原产品分析原产品

21、的结构如图7-8所示，其开关工作原理是：当把变速杆拨到倒档位置时，倒车灯开关中的顶杆1被压下，力经4、3、6、7、10传到回位弹簧11，当顶杆1的行程在1mm以内时，铜顶住3推动小弹簧6产生变形，弹簧力通过顶圈7作用在接触片10上，但此时回位弹簧11因预加载荷作用其弹簧力大于小弹簧6的弹簧力，故触点9保持闭合；篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统只有当顶杆1继续受压，其行程大于1mm后，小弹簧6产生的弹簧力大于回位弹簧11的预紧弹簧力，接触片10被推开，触电9分开。释放压力后，在回位弹簧11的作用下，顶杆1复位，触点9闭合

22、。从倒车灯开关工作原理得知，实现基本开闭功能的关键零件是两个弹簧，而弹簧的变形和力参数难以保证，而弹簧预紧力的大小有顶圈7的厚薄来控制，造成质量不稳定，装配工艺性差，倒车灯开关性能很难控制。为此，在进行反求设计时需改进开关结构。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2反求设计（1）设计目标1）不改变产品外形尺寸和安装尺寸，保证配套产品的要求。2）保证产品的开关功能，提高可靠性。希望装配后无需调整即能满足产品技术要求。开闭动作的寿命大于104次，且开关顶杆仍能自动复位而无轴向窜动。3）降低成本，提高经济效益。篮球比赛是根据运动

23、队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（2）功能分析 采用功能分析方法，对产品主要功能进行分析研究，按功能系统分解出各个功能部（零）件，根据产品技术要求或有关资料，对产品性能、结构、功能、特性等进行消化、吸收，掌握设计中需解决的关键问题。由功能分析可知，倒车灯开关中的通断电路是其基本功能，另外，保证复位和密封防油是实现其基本功能所必不可少的辅助功能。在反求设计时，必须保证这些功能的实现。各零件功能分析如表7-2所示，不难发现其中的小弹簧和回位弹簧是实现通断电路和保证复位功能的关键零件。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的

24、，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统表7-2 倒车灯开关零件功能分析表实实现现功功能能作作用用产产品功能品功能通断通断电电路路保保证证复位复位密封防油密封防油零件名称零件名称关关键键件件执执行件行件辅辅助件助件关关键键件件执执行件行件辅辅助件助件关关键键件件执执行件行件辅辅助件助件顶顶 杆杆外外 壳壳铜顶铜顶柱柱密封圈密封圈钢钢 碗碗小小弹弹簧簧顶顶 圈圈导电导电片片触触 点点接触片接触片回位回位弹弹簧簧底底 座座篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（3）方案的评价和选优为满足倒车灯开关的设计目标，必须解决原

25、产品质量不稳定和装配工艺性差的问题，故应重新确定结构方案。一般可拟出3种不同的结构方案，组织技术、质检、生产、财务等部门的专业技术人员，对3个方案进行评价，挑选出最佳方案。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图7-9 改进后倒车灯开关结构图1-顶杆 2-外壳 3-顶柱 4-密封圈 5-弹簧 6-垫片 7-导电片 8-触点 9-接触片 10-回位弹簧 11-底座篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 图7-9所示为经过综合评价后选出的最佳方案，其特点是：当

26、顶杆1不受力或受力较小、行程小于1mm时，接触片9在回位弹簧10的作用下，触点8保持闭合；当顶杆1受力压下大于1mm时，利用顶柱3的台肩面推开接触片9，触点8分开。这种结构通过零件装配尺寸链，实现按行程要求完成电路通断的基本功能，与原来那种依靠弹簧的变形量，且两弹簧的变形要满足顶杆的行程要求，来保证基本功能实现的结构完全不同。显然，该方案的结构在质量可靠性和装配工艺性方面要比原产品好。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3技术经济评价设计完成后，应评价改进后产品的生产能力、实用性和经济性，对其结构和零件加工也要进行经济分析

27、。表7-3是对改进后产品进行经济分析并与原产品相比较后得出的。从表中可见，改进后产品的经济性要优于原产品。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统表7-3 技术经济评价名称原产品改进后备 注产品零件数1211取消钢碗，大弹簧同时起支承作用顶柱材料铜Q235钢节省铜材，材料及加工费降低弹 簧小弹簧大弹簧成本略有增加，质量可靠性提高，寿命提高不同零件顶圈（尼龙注塑成型）垫片（环氧布板、冲压件）加工成本降低装配工艺性差好提高装配工效2倍篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分

28、类型的系统 7.4.3 压缩机曲轴的反求设计某厂引进日本三菱重工技术生产的S系列活塞式气体压缩机，6L30型活塞式气体压缩机是其中一种。随机提供平衡环，曲轴进行动平衡实验时，在曲轴轴颈处加装平衡环，动平衡实验结束后，取下平衡环，装上曲柄滑块机构。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1反求的关键技术根据活塞式气体压缩机的具体结构，在空间力系中对作用在曲轴上的力进行受力分析，计算出机器正常运转时机体支承曲轴处曲轴的受力，采取必要措施（加装平衡环）进行平衡。反求设计的关键技术为：计算机辅助分析，建立曲轴动平衡的数学模型，编制分析

29、计算程序，分析曲轴的动平衡方法，从而了解加装平衡环的原始意图，明确该方法的特点，并与传统的曲轴动平衡方法进行比较。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图7-10 6L30型活塞式气体压缩机运动简图 图7-11 曲柄实际尺寸篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2气体压缩机结构以6L30型活塞式气体压缩机为例。6L30型活塞式气体压缩机是立式双曲拐角度式压缩机，两曲拐夹角为180，每曲拐上布置3个活塞连杆组。6个活塞连杆组气缸中心线与水平线的夹角分别为：9

30、0、30、150、90、30、150。曲拐的外端各加一个与曲拐方向相反的平衡重，如图7-10所示。电动机以n=1450 r/min的转速带动曲轴运动。曲轴尺寸如图7-11所示。连杆结构如图7-12所示。连杆质量m(bc)=0.256 kg，连杆转动惯量J=0.001kgm2，活塞质量m(cc)=0.306 kg。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图7-12 连杆尺寸结构图篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3计算机辅助分析在空间力系中，对曲柄滑块机构

31、采用机构分析基本杆组法进行运动分析、受力分析。曲轴受力包括：6组曲柄滑块机构对曲轴的作用力，左、右两侧配重对曲轴的作用力，曲轴左右支承处的支反力、曲轴旋转一周，运动为一个周期。设式中，为平衡连杆、活塞惯性力所加配重的重径积；为曲轴运动的角速度。（7-1）篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统加一次配重，可以计算出间隔10，曲轴左右支承处支反力、。因左右支承处支反力、是相关的，同时考虑左、右支承反力，取函数：（7-2）每加一配重，有一组值。找出 值，使 的最大幅值最小，值即为所求。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少

32、来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 目标函数已建立，用试凑法，不断改变所加的平衡重的重径积，找出使目标函数最小的重径积，即为要求的值。求得：rot=367.91 N。加配重前后支承处支反力变化曲线，如图7-13所示。图7-13 加配重前后支承处反力变化曲线图篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4平衡曲轴的配重计算在前面计算中，考虑曲轴受力时，假设曲轴的质心在曲轴轴线上。而实际上曲轴形状复杂，曲轴曲拐处的质心并不在曲轴轴线上。6L30型活塞式气体压缩机曲轴结构形式，如图7-14所示。通过计算可得为

33、平衡曲轴本身而加配重的重径积为：(mr)2=0.018kgm篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图7-14 曲轴的结构篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统5平衡重的计算总配重重径积为平衡曲轴的配重和平衡连杆、活塞惯性力的配重两部分重径积之和。设总配重为mr，则 （7-3）6平衡环的计算曲轴动平衡采取的措施是加装平衡环。曲轴运动时，曲轴本身已由上述公式计算出的重径积 平衡。另一部分为平衡活塞连杆组惯性力平衡重，需用平衡环来平衡。即曲轴加配重后，本身并不平

34、衡，加平衡环使曲轴动平衡。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统设平衡环质量为，把平衡环套在曲柄销上，对曲轴列受力方程求解可得出平衡环质量=1.1451kg，根据曲柄销的具体尺寸及欲加平衡环内径、外径及长度。分析结果：需加平衡重产生的离心力为367.9N。平衡后，左支承处支反力最大值为86.4419N，左支承处水平支反力为-84.8212N（平衡前为-256.195N），是原先的33.1%。平衡后，右支承处支反力最大值为62.6388N，右支承处水平支反力为-61.4454（平衡前为-110.838N），是原先的55.43%

35、。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 7.4.4 反求工程在全自动装订机结构创新中的应用装订机是一种新型的自动化办公设备，具有无粉屑污染、噪声小、操作简单、环保等优点，在金融、海关、图书及档案等部门应用十分广泛。目前国内市场上的该类产品大多为半自动，个别产品虽然表面上是全自动的，但由于技术落后，仍达不到全自动的要求。日本生产的NB-108型全自动装订机采用巧妙的结构，实现了打孔装订动作的完全自动化，大大减轻了劳动强度，提高了工作效率。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统

36、是一种得分类型的系统但仍存在着一些有待改进的缺点，主要体现为：（1）经使用一段时间后，由于部分零件的疲劳损坏和结构设计的缺陷，影响力的传递效率和零部件运动位置的准确性，从而影响整个机器的正常工作；（2）铆头加热由于采用220伏电压供电，对用户的日常维护和技术人员的维修都产生了安全隐患。应用反求工程技术及方法，对全自动装订机工作原理和机构组成特点进行分析的同时，重点对以上两个环节实现结构创新，以改善机器性能。同时，创新后的新机器要满足以下的要求：（1）对待装订的纸张有足够的压紧力，上下翻帽一致，美观；（2）长期使用安全可靠。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比

37、赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1功能分析与原理方案反求通过对全自动装订机的分析，画出黑箱示意图，如图7-15所示。图7-15 全自动装订机黑箱示意图篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统通过对图中输入和输出的比较，得知全自动装订机的总功能为压铆纸张。根据系统的可分解性，可将总功能分解为相对独立的功能组成部分：分功能，二级分功能，功能元。功能元是可以方便地找出对应原理解的分功能，是组成功能的最基本部分。通过对全自动装订机的分析，反映总功能和分功能关系的功能树如图7-16所示。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少

38、来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图7-16 全自动装订机的功能树1-打孔电机2-滑块3-打孔钻头4-压纸臂5-切刀机构6-棘轮7-空间传动机构8-空间凸轮9-直线轴承10-拉线轮11-下铆头载体12-钢丝绳13-下铆头14-导向针15-上传动机构16-导管电机17-上铆头18-机架19-齿轮齿条20-进给电机篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2工作原理及结构组成分析依据全自动装订机的功能树，通过对原机器的测绘和部分内部结构的分析、琢磨，将实现各功能元的每个结构单元逐步细化，最后画出全自动装订

39、机的工作原理及结构示意图（见图7-17）。其工作原理为：进给电机20与齿轮联接，当进给电机轴转动时，通过齿轮齿条19驱动载有打孔电机1的滑块2向下直线运动，并将压纸壁4压下，压纸壁运动到最下端时，会将待装订的纸张压紧在工作台上。同时，打孔电机轴的旋转运动带动打孔钻头3旋转，在待装订的纸张上打出一个圆形的通孔。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统图7-17 全自动装订机工作原理及结构示意图篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统打孔电机向下运动的同时，导管电

40、机16启动，驱动压铆管向下伸出合适的长度，并套到装在下铆头13中的导向针14上。打孔电机打完孔向上退回的同时拨动切刀机构5将管切断。然后，空间凸轮8在电机的驱动下匀速转动，进而驱动两个联动机构传递运动。（a）空间凸轮转动同时，与它一起转动棘轮6通过空间传动机构7拉动钢丝绳12，钢丝绳再拉动拉线轮10，拉线轮转动使下铆头载体11一起转动，在空间凸轮旋转力带动下，下铆头载体通过直线轴承9做向上直线运动。同时，导向针将压铆管深入到打好的孔中。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（b）钢丝绳运动的同时，传动机构15带动上铆头17在

41、压纸臂中向前做直线运动。上铆头到达前端极限位置后，上下铆头同时加热压铆管上下端部，使其软化，并通过下铆头向上挤压完成压铆管上下端部翻帽，形成标准的端帽，装订完成。下铆头载体向下运动，退回初始位置，上铆头也退回初始位置，一次工作循环完成。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3关键环节的结构创新为了得到更理想的结构方案，实现结构创新，首先进行“发散”思维，采用移植、组合的方法，探寻实现功能元的各种可能解，再利用形态学矩阵表进行方案组合。下面只列出经筛选后铆头加热和下铆头载体的水平运动传递部件的功能元解，如表7-4所示。篮球比赛

42、是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统表7-4 全自动装订机系统解的形态学矩阵表功能元功能元的解12压铆子VI铆头加热加热棒陶瓷加热片功能VII下铆头载体的水平运动传递部件钢丝绳链条篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统由全自动装订机系统解的形态学矩阵表可以得到一种实现原功能的新方案，其特点是：（1）铆头加热采用陶瓷加热片，陶瓷加热片具有功率密度大，发热均匀，抗热冲击能力强，陶瓷片平直度高，与热敏电阻匹配性好；无需热电偶，温度控制准确；耐酸，耐碱，耐磨蚀；只需用3

43、6伏电压供电，使用安全，寿命长的特点。但是由于陶瓷加热片工艺精细，如果不能正确使用，极易折断或损坏，且相比加热棒的加热速度要慢一些。因此需要严格装配工艺和采取措施防止热量散发。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（2）下铆头载体的水平运动传递部件采用链条用链条作为传动元件，其优点是由于链条的刚度好，因此在长时间使用下变形小，传递力可靠，运动件的运动位置准确。但有时因为柔度不足，会产生不能复位的故障。需用相应措施来解决。两种方案的结构示意图分别见图7-18和图7-19。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负

44、的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（a）原方案 （b）新方案图7-18 铆头加热方式两种方案对比结构示意图（a）1-下铆头载体2-加热体3-下铆头4-加热棒5-扁螺母（b）1-下铆头载体2-加热体3-下铆头4-护罩盖5-陶瓷加热片6-加热体护罩篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（a）原方案（b）新方案图7-19 下铆头载体的水平运动传递部件两种方案对比结构示意图（a）1-拉线轮2-拉线介轮3-钢丝绳（b）1-链轮2-介轮3-链条4-连接销5-调节螺栓6-链条托架篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分

45、多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4创新结构的评价决策评价决策就是将创新后的结构与原结构对比，按照预先确定的评价目标或评价指标给予定量的评价,确定其优劣性。这里采用加权系数法进行评价,其步骤如下：（1）根据设计要求确定评价目标u=(u1,u2,u3,u4,u5,u6)（7-4）式中，u为目标向量；u1为工作效率；u2为工作质量；u3为可靠性；u4为使用维护；u5为加工制造；u6为价格。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（2）确定加权系数根据设计要求希望保证工作质量和机器的可靠性。加权系数向

46、量：g=g1 g2 g3 g4 g5 g6（7-5）式中，g为加权系数向量；g1=0.05；g2=0.3；g3=0.3；g4=0.1；g5=0.1；g6=0.15。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（3）评价决策为了给评价决策提供有效的依据,对采用新结构和原结构的两台机器分别进行试验,所得到的试验数据如表7-5和表7-6所示。由试验数据可以看出,采用了新结构方案的机器机械结构的可靠性是原结构机器的1.5倍；装订效果的理想率由原来的71%提高到了84%。据此,评定小组按10分制对全自动装订机的两种方案进行评分,评分结果列于

47、表7-7。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统表7-5 两种结构方案机器可靠性能对比采用原方案的机器采用新方案的机器连续装订未出现机械故障的次数826112165表7-6 两种结构方案机器工作质量对比（共记录8000次）装订效果采用原方案的机器采用新方案的机器理想56826717一般12041120差1114163篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统表7-7 对全自动装订机的评分结果评价目标方案原方案A106571010新方案B810101076将表7

48、-7数据写成两种方案的评分矩阵表达式：（7-6）篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（4）求各方案的有效值原方案A：NA=0.0510+0.36+0.35+0.17+0.110+0.1510=7 （7-7）新方案B：NB=0.058+0.310+0.310+0.110+0.17+0.156=9 （7-8）评价的结果是新方案有效值高。1反求工程技术在全自动装订机结构创新中的成功应用,也证明了反求工程作为重要的一种现代创新设计的理论和方法,在现代产品设计中的重要地位。2随着市场对产品设计要求的不断提高,反求工程必将在推动产品设计进程,提高产品市场竞争力中发挥越来越重要的作用。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统本章要点本章要点1.了解反求工程的设计理念，理解反求工程与传统正向设计方法的区别，领会反求工程的设计流程。2.了解反求工程技术的应用领域和商业化软件，掌握反求工程技术的应用步骤。3.熟悉实物反求和软件反求的设计特点，重点掌握实物反求的三种形式：整机反求、部件反求和零件反求。4.通过具体的反求工程设计实例形成反求设计的思维方式，领会利用反求技术进行新产品快速开发的核心技术。