吸尘器的方案设计

武汉工业学院

吸尘器的方案设计

院（系） 机械工程学院

专业名称 机械工程

课程名称 现代设计法 学生姓名 朱 勇

学生学号 ********** 指导教师 王继焕

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吸尘器的方案设计

摘要

设计方法学是以系统论的观点研究产品的设计程序、设计规律和设计中的思维与工作方法的一门综合性科学。它的研究目的是总结设计的规律性，启发设计人员的创造性，在给定条件下，实现高效、优质的设计。本文以吸尘器为例，用设计方法学的功能分析方法对其进行方案设计，先将其复杂的系统的总功能分化为简单的功能元，再对每个功能元求解，然后进行组合得到系统多种总方案，然后对多种方案进行方案评价决策，逐步优化。

关键词：设计方法学；吸尘器；功能分析法；方案评价

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一．功能分析法设计步骤和各个阶段的方法

功能分析设计的步骤和各个阶段所用的方法见下图表：

明确任务 黑箱法 总功能 功能设计阶段功能树 功能元 方案设计阶段功能分析设计师发散-收敛的过程。从功能分析入手。通过创新构思探求多种方案，然后经技术经济评价，优选得到最佳的方案。

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创造性方法解目录 功能元解 形态学矩阵 功能原理解 评价法 最佳功能原理解 二．绘制技术系统的框图

目标：寻找总功能的转化关系

振动热量噪声 能量（驱动） 能量（力和速度等） 物料（灰） 物料（装入尘袋的灰） 吸尘器 信号 信号 其他温度湿度 三.总共能的分解

①总功能分解的依据：一般吸尘器的内部结构比较复杂，一般吸尘器包括五个部分：动力部分：电机和调速器；过滤系统：尘袋，前过滤片和后过滤片；功能性部分：收放线机构，尘满指示，按钮或者滑动开关；保护措施：真空度过高保护，抗干扰保护，过热保护和防静电保护；附件：手柄和软管，接管，地刷，扁吸，圆刷，床单刷，沙发吸，挂钩，背带。其技术过程通常是：原动机（电源）→传动→控制

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图1-1 挖掘机技术系统与环境 →执行。

②总功能进行分解，将总功能分解为一级、二级分功能，二级分功能若还找不到解，还可以以接着往下分解，直到找到相应的原理解为止，如图3.1所示

③寻找原理解法和原理解组合

找到各功能元的解，然后用形态学矩阵法对功能元的解进行组合，可得到设计方案的多种解，见表3.1

表3.1 功能元 1 a b c d e f g h i

功能元载体 2 尘杯 无软管 吸嘴式 外齿轮传动 皮带传动 阐瓦传动 齿轮式 卧式 5

3 水 液轮 链传动 片式制动 液压-齿轮 手持式 4 圆锥形制动 杆式 过滤 连接 吸取 回转 能量转换 能量传递与分配 制动 变速 行走 尘袋 软管 刷类 内齿轮传动 电源 齿轮箱 带式制动 液压式 立式 从表中可知：

组合方案数=3*2*2*3*1*3*4*3*4=5184 方案一：立式刷类吸尘器

（a1+b2+c1+d1+e1+f1+g1+h2+i1）

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方案二：卧式吸嘴式吸尘器

（a3+b1+c2+d3+e1+f1+g4+h1+i2）

四.方案评价

通过设计对功率的要求可知，在能量传递与分配的工程中，采用链传动和皮带传动是不能相容的，应去掉。 故组合方案=3*2*2*3*1*2*4*3*4=3456.

对各方案评价目标逐项作粗略评价。用行（+）、不行（-）、信息不足（？）3种符号表示，最后总评决策，如表4.1所示

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表4.1 点评价表

评价目标 方案 满足功能要求 成本在规定的范围内 加工装配可行 使用维护方便 满足人机功能学 总评

一 + + + - + + + + + 二 + + + + + 5+ 得出方案二较好。

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