簡(jiǎn)談功能分析設(shè)計(jì)法的變體式車(chē)輪設(shè)計(jì)

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《簡(jiǎn)談功能分析設(shè)計(jì)法的變體式車(chē)輪設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、簡(jiǎn)談功能分析設(shè)計(jì)法的變體式車(chē)輪設(shè)計(jì)變體式車(chē)輪具有高機(jī)動(dòng)性和高通過(guò)性的特點(diǎn),與普通車(chē)輪有良好的互換性,大致結(jié)構(gòu)尺寸變化不大。變體式車(chē)輪這類(lèi)復(fù)雜的功能系統(tǒng),集多種功能于一體,要求在有限的時(shí)間、空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)輪式狀態(tài)和履帶式狀態(tài)轉(zhuǎn)換,設(shè)計(jì)者很難設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足要求的結(jié)構(gòu)。目前,國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有類(lèi)似變體式車(chē)輪的研究,因此對(duì)于變體式車(chē)輪的設(shè)計(jì)可參考的資料十分有限。本文將基于功能分析設(shè)計(jì)法,對(duì)變體式車(chē)輪進(jìn)行功能分析、求解、評(píng)價(jià),并提出一種切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。  1功能分析設(shè)計(jì)法  功能分析設(shè)計(jì)法是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域非常重要的一部分,其思路是分析系統(tǒng)的輸入和輸出分別是什么,通過(guò)黑箱法來(lái)確定該技術(shù)系統(tǒng)的總功能。然后將

2、總功能逐級(jí)剖析,直到分功能和功能元都至少有一種實(shí)體解答方案與之對(duì)應(yīng)。將這些解進(jìn)行組合便可以得到不同的設(shè)計(jì)方案,最后通過(guò)評(píng)價(jià)和決策得到最佳方案。  2基于功能分析法的變體輪設(shè)計(jì)  2.1總功能分析  總功能分析需在明確設(shè)計(jì)任務(wù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。黑箱法是工程設(shè)計(jì)中常用的方法,利用對(duì)未知系統(tǒng)的外部觀測(cè),分析該系統(tǒng)與環(huán)境之間的輸入和輸出,通過(guò)輸入和輸出的轉(zhuǎn)換關(guān)系確定系統(tǒng)的功能特性,進(jìn)一步尋求實(shí)現(xiàn)該功能、特性所需具備的工作原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu)?! ≡趹?zhàn)場(chǎng)前線以及沙灘、泥濘崎嶇、冰雪等不良路面,現(xiàn)有輪式或履帶式運(yùn)輸裝備就會(huì)暴露出自身缺點(diǎn)。輪式裝備行駛速度快、機(jī)動(dòng)性強(qiáng),但適應(yīng)地形的能力差,在惡劣道路環(huán)境下容易

3、拋錨趴窩。隨著部隊(duì)向縱深推進(jìn),履帶式裝備雖然越障性能好但機(jī)動(dòng)性差、行駛速度慢、對(duì)路面破壞性大,嚴(yán)重影響部隊(duì)行進(jìn)速度。本文希望研究一種新型的輪履復(fù)合變體式車(chē)輪,該車(chē)輪可以與普通車(chē)輪互換直接應(yīng)用于我軍后勤運(yùn)輸車(chē)。在戰(zhàn)術(shù)保障區(qū)域內(nèi),車(chē)輛以輪式快速平順地行進(jìn);在惡劣路面以及戰(zhàn)斗區(qū)域,變體式車(chē)輪通過(guò)自身機(jī)構(gòu)伸展為角度可控的三角履帶,可大大提高保障效率和靈活性。變體式車(chē)輪總功能就是通過(guò)車(chē)輪可重構(gòu)技術(shù),實(shí)現(xiàn)輪式和履帶式兩種狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換,并且在兩者狀態(tài)下都可以平穩(wěn)行進(jìn)  2.2總功能分解  現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)往往是多種技術(shù)系統(tǒng)的綜合,設(shè)計(jì)者難以直觀地提出符合要求的設(shè)計(jì)方案。技術(shù)系統(tǒng)是有層次的,可以逐層分解

4、:總功能→分功能→功能元。功能元是技術(shù)系統(tǒng)可劃分的最小單元,往往可以在現(xiàn)有的系統(tǒng)中找到滿(mǎn)足其要求的機(jī)構(gòu)。功能分解可用功能樹(shù)的形式來(lái)表達(dá),對(duì)總功能進(jìn)行分解。一方面,變體式車(chē)輪如何像普通車(chē)輪那樣可以不斷行進(jìn);另一方面,變體式車(chē)輪如何展開(kāi)成履帶式狀態(tài),這其中便涉及到變體式車(chē)輪的變形方式。通過(guò)一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)可以使得變體式車(chē)輪在輪式狀態(tài)和履帶式狀態(tài)之間順利轉(zhuǎn)換。功能結(jié)構(gòu)圖可以使技術(shù)系統(tǒng)由黑箱變?yōu)榛蚁?,甚至白箱,從而得出整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的實(shí)體解答方案。要使變體式車(chē)輪能夠在驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)下行進(jìn),需要合理地設(shè)計(jì)變體式車(chē)輪內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)。輪式狀態(tài)在展開(kāi)成履帶式狀態(tài)的過(guò)程中,變形履帶的變形方式

5、尤為重要,因此要合理地設(shè)計(jì)變形履帶的結(jié)構(gòu)。  2.3功能元求解  通過(guò)對(duì)系統(tǒng)總功能的分解,可以大致了解系統(tǒng)的功能原理,這就是分功能或是功能元求解的問(wèn)題。德國(guó)R科勒教授,把實(shí)現(xiàn)分功能或功能元的解定義為原理解法,并且指出原理解法是物理作用及作用件的函數(shù):原理解法=f(物理作用,作用件)?! ∫苿?dòng)機(jī)構(gòu)的車(chē)輪構(gòu)造、類(lèi)型及功能繁多,包括輪胎式、履帶式、步履式、軌道式、組合式、變體式等。大致可分為兩類(lèi):一類(lèi)是具有高機(jī)動(dòng)性的適用于平地高速行駛的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu);另外一類(lèi)是具有高通過(guò)性、越障能力較強(qiáng)的適用于復(fù)雜路面的履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)。為了綜合兩類(lèi)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了大量的研究,內(nèi)部電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿

6、機(jī)構(gòu)將橡膠履帶撐開(kāi),車(chē)輪變成類(lèi)三角履帶,能夠輕松地爬樓梯,行走于碎石、沙土路面。  本文利用形態(tài)分析法中的形態(tài)學(xué)矩陣對(duì)功能元求解。形態(tài)學(xué)矩陣X軸為功能元的解,Y軸為功能元,不同功能元的不同解法隨機(jī)組合即可得到一種設(shè)計(jì)方案。根據(jù)功能元的功能需要,本文廣泛查閱各類(lèi)移動(dòng)機(jī)構(gòu)資料來(lái)尋找符合要求的局部解??赡芙M合的方案數(shù)有N=23334=216種?! ±碚撋戏桨附M合數(shù)N為216,在眾多方案中,由定性到定量進(jìn)行優(yōu)選,有些方案不符合設(shè)計(jì)要求或各分功能的解不相容,這些應(yīng)該刪去。定性地選出幾個(gè)可行方案,并進(jìn)行原理性試驗(yàn)、評(píng)價(jià)和決策,從中選出符合功能目標(biāo)的最佳原理方案。本文綜合考慮列取以下5種可行的方案:

7、  Ⅰ:A1+B1+C2+D1+E1; ?、?A1+B2+C1+D2+E2; ?、?A2+B2+C1+D3+E3; ?、?A2+B3+C2+D3+E4; ?、?A2+B3+C3+D2+E4?! ?.4評(píng)價(jià)與決策  機(jī)械設(shè)計(jì)一個(gè)顯著特點(diǎn)就是多解性,同一功能往往會(huì)有多種方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)者要根據(jù)需要提出盡可能多的方案,然后從中選出最優(yōu)解方案,這就涉及到評(píng)價(jià)與決策?! ?1)外行星輪傳動(dòng)、內(nèi)行星輪傳動(dòng)都可以實(shí)現(xiàn)變體式車(chē)輪的行進(jìn),但后者結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)

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