设计原理方案求解

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册上》第709页（1061字）

(1)分功能(功能元)求解

分功能求解是求得设计原理方案的基础。只有完成分功能的求解，才有可能按照功能结构综合出设计的原理方案。分功能求解的一般过程是：根据分功能的要求，寻找实现该功能的作用原理，然后将它们组合成作用结构，并且进一步具体化。

作用原理包含为实现一个分功能所需的物理效应及结构特征标志。例如在轴—毂之间传递转矩这一分功能，可采用摩擦作用这一物理效应，加上过盈配合结构特征，构成分功能的一种原理解。根据不同的物理效应和结构特征标志，同一分功能可以由多种作用原理来实现，例如，为实现上述轴—毂之间传递转矩的分功能，还可以采用夹紧联接(同一物理效应、不同特征结构标志)或花键、平键、无键联接(不同物理效应、不同的结构特征标志)来实现。

分功能的求解要求具备丰富的知识和经验，善于调查研究，富有创新精神，目前，已有针对不同的分功能而编制成的设计解法目录可供应用。

(2)设计原理方案的形态学矩阵及求解法

根据各分功能的不同原理解，可以建立起如表3．1－3所示的形态学矩阵。设各分功能的解法分别为n₁，n₂，……n_m个，则理论上的最大可能组合方案数为n₁n₂……n_m个。形态学矩阵组成的方案数目往往很大，一般需经过筛选。初步筛选的步骤为：1．剔除对设计要求、约束条件明显不符的解法，如成本高、效率低、加工困难、污染严重等。2．检查相容性(分功能解之间必须相容，否则不能组合)。3．优先选用主要分功能的较佳解，由该解出发，选择与其相容的其它分功能的解。

表3．1－3 设计原理方案的形态学矩阵

在初步选出的若干原理方案中，进行技术、经济评价，确定一二个设计原理方案，以供进一步进行技术设计。

表3．1－4给出可变电阻器的设计原理方案形态学矩阵，图3．1—6所示为设计方案系统化设计的步骤框图。

表3．1－4 可变电阻器的设计原理方案形态学矩阵

图3．1－6 设计方案的系统化设计步骤