机械创新作业 (31)

《机械创新设计》结课论文课程名称《机械创新设计》院（系、部、中心）机械工程学院专业机械设计制造及其自动化班级流体（卓越）111姓名赵金柱学号 201110637 题目反求设计及其应用起止日期 2013-3-5~2013-4-5任课教师王育荣反求设计及其应用摘要：本文主要论述了反求设计的概念、过程、研究特点、分析特点以及发展趋势和应用，反求工程技术是近几年迅速发展起来的一门新兴学科，从广义讲，反求工程可分为：实物反求、软件反求和影像反求三大类。

在机械领域中，反求工程应用主要集中在实物反求，即按照现有零件的实物，利用3D测量系统获取数字化信息，再通过CAD技术重新构造实物CAD模型的过程。

反求工程技术已成为联系新产品开发过程中各种先进技术的纽带，并成为实现新产品快速开发的重要技术手段。

关键词：反求设计创新技术正文：1、反求设计的概念反求设计是对已有的产品或技术进行分析研究，掌握其工作原理、零部件的设计参数、结构、尺寸、材料、关键技术等指标，再根据现代设计理论与方法，对原产品进行仿造设计、改进设计或创新设计的过程，称为反求设计。

反求设计已成为世界各国反战科学技术、开发新产品的重要设计方法之一。

反求设计一般有三种形式：仿造设计，即完全按照引进的产品进行创新设计，制造的产品与引进的产品相同；改进设计，即在对原产品分析研究的基础上，进行局部的改造设计，其性能与特征基本与原产品相同，但局部性能有所改善；创新设计，即以原产品为基础，充分运用创新的设计思维与创新技法，设计、制造出优于原产品的新产品。

反求设计属于从有到有的创新，即借助已有的产品、图样、影像等已存在的可感官的实物，创新出更先进、更完美的产品。

先求出主要尺寸间的大小相对关系，与已知的参照物对比,求出几个绝对尺寸,推算其他尺寸。

材料和工艺等都需通过试制和试验才能解决。

在以上充分分析的基础上,才能进行不同的反求设计。

2、反求设计的过程2.1、实物反求设计的一般过程①准备工作。

广泛了解国内外同类产品的结构、性能、产品的技术水平、生产水平、管理水平和发展趋势,以确定是否具备引进价值。

根据反求工程设计的项目分析、产品水平、市场预测、用户要求、展前景和经济效益写出可行性分析报告。

在收集的技术资料中,结构说明书、维修手册、标准资料是最重要的。

②功能分析。

对实物进行功能分析找出相应的功能载体和工作原理。

③实物性能测试。

包括整机性能、运转性能、动态特性、寿命、可靠性等。

测试时要把实际测试与理论计算结合起来。

实物分解。

分解工作必须保证能恢复原样。

不可拆连接一般不分解,尽量不解剖或少解剖。

一般先拍照并绘制外廓图,注明总体尺寸、安装尺寸和运动极限尺寸等,然后将机器分解成各个部件。

拆卸前画出装配结构示意图,在拆卸过程中不断修正,注意零件的作用和相互关系。

再将部件分解为零件,归类记数,编号保管。

④实物分解。

分解工作必须保证能恢复原样。

不可拆连接一般不分解,尽量不解剖或少解剖。

一般先拍照并绘制外廓图,注明总体尺寸、安装尺寸和运动极限尺寸等,然后将机器分解成各个部件。

拆卸前画出装配结构示意图,在拆卸过程中不断修正,注意零件的作用和相互关系。

再将部件分解为零件,归类记数,编号保管。

⑤测绘零件。

完成零件工作图、部件装配图和机器总装图。

2.2、软件反求工程设计的一般进程①准备工作。

与实物反求设计相似。

②反求原理方案。

分析引进的软件资料分析其成品的工作可靠性和能否达到技术要求。

原理方案的科学性、技术和经济方面的可行性、生产率的合理性和先进性、使用维护的方便性、零部件的加工与装配的工艺性、外观造型的艺术性等都要考虑。

③反求结构方案。

分析资料探求其结构要素的新颖性,新材料、新工艺的特点,先进技术的应用及如何创造性地满足结构设计原理如:等强度原理、合理力流原理、变形协调原理、力平衡原理、任务分配原理、自补偿原理及稳定性原理等。

2.3、影像反求设计的一般进程①准备工作。

与实物反求设计相似。

②确定基本尺寸。

根据影像形成原理分析确定影像中能反映的各种尺寸。

影像多数为透视图,在掌握透视变换和透视投影的基础上,根据影像资料做出透视图,从而初定产品的外形尺寸、部件尺寸和一切能观察到的尺寸和外部特征。

③功能原理分析。

根据外部尺寸和结构特征,分析产品的功能原理、总体布局、性能参数、传动控制方案等初步确定功能载体和工作原理。

④结构分析。

根据技术人员的知识和经验,确定具体结构。

观察图片等影像资料分辨材料,进行强度、刚度、稳定性等的分析计算。

作出反求方案设计,进行评审。

⑤技术设计。

根据评审方案,完成技术设计。

3、不同反求对象的分析特点①实物反求。

实物是指原产品的实际设备和零部件。

实物反求的对象最具体,具有较好的分析条件。

实物反求时,先对有关产品进行外观分析和性能试验。

在功能分析、原理方案分析的基础上,按部件、组件、零件分解及测量,求得零件的材料、结构、形状、尺寸和零件之间的装配关系,分析零件的加工工艺和精度要求。

通过全面反求,掌握原产品的关键技术,改进其存在的问题。

②软件反求。

软件指产品图纸、技术资料文件、产品样本及说明书等。

通过软件反求,一般可知产品的功能、原理方案和结构组成。

若有零件图,则可详细了解零件的材料、尺寸和精度。

有些情况下,只有进行零件的性能计算和模拟试验才能确定某些因素。

③影像反求。

根据图片、影视画面等影像资料,进行产品反求,称为影像反求。

通过影像资料得到的设计信息量最少,反求难度最大,要求设计者具有较丰富的设计实践经验。

影像反求,首先要根据产品的工作要求,分析其功能和原理方案。

影像反求时产品结构和材料的分析往往要根据其外部已知信息,参照功能和工作原理进行推理。

为了得到较准确的形体尺寸需要采用透视图原理,求出各尺寸之间的比例,然后用参照物对比法确定待求尺寸,参照物可以是已知尺寸的人、物或景。

4、反求设计中的计算机辅助技术在反求设计中应用计算机辅助技术可以大大减少人工劳动,有效缩短设计和制造周期。

尤其是将自动测量、重构CAD模型、自动成型和数控加工结合起来,用于三维实体造型的设计与反求,更能够体现现代化设计和加工技术的优越性。

①三维实体的数据测取与处理。

为反求三维实体的物理模型,经常采用的仪器设备是三坐标测量仪、坐标扫描仪、激光扫描仪或3D数字仪等。

通过测取实物表面的形状和尺寸数据,将实体的物理模型转化为数字数据,再将这些数据交由数字处理系统,利用计算机辅助技术,通过对数据的编辑、处理及修补,就能方便地在计算机中建立三维实体的CAD几何模型,并允许对所获得的CAD几何模型进行适当的修改。

②三维实体的再造。

计算机辅助技术允许利用已获得的三维实体CAD几何模型,通过对数据进行刀具轨迹编辑,自动生成NC轨迹,交由NC机床实行数控机械加工。

若生成的是STL文件,则可将信号输入到快速自动成型机,进行原型制造。

事实上,在计算机、三坐标测量仪、数控加工及成型设备之间建立网络连接,数据与信号的传输就更快捷、更迅速。

5、反求工程的研究特点及趋势在进行反求工程分析过程中,除了要求设计人员具有基础理论和有关专业理论知识外,还需掌握优化设计、绿色设计、工业造型、人机工程学等现代设计理论和方法,同时还要求能及时跟踪国际上相关产品的技术发展动向,准确地把握该类产品在设计和生产制造中的关键技术,以期对研究对象始终能给予全面的了解和把握。

反求工程是一门开拓性、综合性和实用性很强的技术。

国内外已有大量成功的经验可以学习和借鉴,但目前还很少有这方面的系统论著,多数散于各行业的案例或设计资料中,另外很多国内外研究单位和企业也不愿将其反求技术公开,这无疑会给此项技术的发展和推广带来一定的因难。

但应该看到反求工程技术是一门新兴交叉学科的分支,正如各种高新技术的发展规律一样,技术与其解密技术是相互发展促进的。

就当前科技发展的现状而言,解密技术是一薄弱环节,而反求技术作为解密技术的重要组成部分,正是适应这一形势而产生的。

6、反求设计的应用与实例目前，反求设计主要运用于机械设备和技术资料的改进与创新。

机械零件的反求设计是部件反求的组成部分，而部件反求设计的内容又是整机反求设计中的内容。

因此，机械设备的反求设计过程具有一般性。

按技术资料进行反求设计的目的是为了探索和破译其技术秘密，再经过吸收、创新，达到快速生产发展的目的。

基于经过反求设计能够快速创新出新产品的特点，很多国家都加大了对反求工程的重视。

世界各国经过反求设计进行创新的实例很多。

日本的SONY公司从美国在军事领域中应用的晶体管专利技术后，进行反求设计，将其反求结果用于民用，开发出晶体管收音机，并迅速占领了国际市场，获得了显著的经济益.我国的高速列车就是引入日本子弹头机车的技术后，对其进行反求设计，进行了局部的改进与创新。

在2007年的运行过程中，列车时速已经达到了250Km/h，在很大程度上缩短了运行时间。

我国在20世纪80年代引进了西方国家的垂直振动压路机技术。

仿造后发现该机的非震动部件和驾驶室震动过大，操作条件差，影响了仿造机的推广使用。

通过对机械振动的反求设计，科技人员提出了用水平震动代替垂直震动，创新设计出了新型压路机。

这种压路机不仅防止了垂直震动带来的不良问题，而且滚轮不脱离地面，静载荷得到充分运用，压实均匀。

日本的钢铁公司从国外引进高炉、连铸、热轧、冷轧等钢铁技术，极大钢铁公司联合组成了反求工程研究机构。

经过消化、吸收、改造和完善，建立了世界一流水平的钢铁工业。

在反工程的基础上，创新设计出国产转炉，并向英、美等国家出口，使日本一跃成为世界钢铁大国。

结束语：重视反求工程研究的国家很多，韩国的兴起也与开展反求工程研究有关。

在科学技术飞速发展的今天，任何一个国家的科学技术都不能全部领先世界，也难以永远领先世界。

因此，开展反求工程研究是掌握先进科学技术的重要途径，也是发展民族经济的捷径。

消化、综合先进的技术，采众家之长，进行创新设计，开发出具有本国特色的新产品；最后完成从技术引进到技术输出的过程，创造出更大的经济效益。

这一过程是反求工程中最重要的环节，也是利用反求工程进行创新设计的最后结果阶段。

在反求设计中，最重要的是创新，没有创新就不会发展。

通过反求设计，企业可以节省大量资金，同时也可以提高自身科研水平，特别是对机器中关键零件的反求，这是反求的重点，也是难点。

对机器中关键零件的反求成功，技术上就会有突破，就会有创新。

我国作为一个发展中国家，科学技术相对落后。

投入大量资金去研究发达国家已推向市场的产品或技术是完全没有必要的。

这不仅浪费资金，也拖延发展经济的时间。

从技术和资金方面考虑，引进发达国家先进的科学技术或产品，然后进行反求设计，仿造或创新设计出更新的产品，才是发展中国家发展国民经济的最佳道路。

特别是在知识经济的时代，反求工程在科技发展中的地位更为重要。