喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 學(xué)院 機(jī)電學(xué)院 班級 機(jī)械12-1班 學(xué)生姓名 李燕 學(xué)號 3102207219 課題名稱 便攜式動物手術(shù)床的設(shè)計 起止時間 年 月 日—— 年 月 日（共14 周） 指導(dǎo)教師 孟煒 職稱 講師 課題內(nèi)容 設(shè)計一種手術(shù)床。具體要求如下： 1、 能夠沿兩個方向（縱向和橫向）進(jìn)行折疊； 2、 體積和重量盡量小，便于攜帶； 3、 展開放置時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定； 4、 要求完成CAD圖紙和三維圖。 擬定工作進(jìn)度（以周為單位） 第1周-第2周 確定總體設(shè)計方案，畫出手術(shù)床機(jī)構(gòu)簡圖； 第3周-第8周 畫手術(shù)床詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖，畫出手術(shù)床總體構(gòu)架的裝配圖和零件圖； 第9周-第10周 利用Solidworks軟件繪制三維圖，完成三維裝配圖； 第11周-第14周 撰寫設(shè)計說明書，整理材料，準(zhǔn)備答辯。 主要參考文獻(xiàn) 1. 天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院.便攜式手術(shù)臺關(guān)鍵技術(shù). 2008. 2. 胡名璽,高萬玉,張彥軍.杜振杰.輕便型野戰(zhàn)手術(shù)床結(jié)構(gòu)設(shè)計研究.機(jī)械設(shè)計與制造.2009.(9). 3. 杜振杰,胡名璽,孫秋明.便攜式手術(shù)床床體輕量化設(shè)計與試驗研究.機(jī)械設(shè)計.2007.24(8). 4. 姜祖高,周逸鈞,蔣亞達(dá),馬春曦,劉春華,張承斌,余維濤,魏教華,文新建.便攜式組合野戰(zhàn)手術(shù)床的研制.醫(yī)療衛(wèi)生裝備.2005.26(4). 5. 李笑雷.關(guān)于手術(shù)床床體強(qiáng)度的探討.中國傷殘醫(yī)學(xué).2011.19(5). 任務(wù)下達(dá)人（簽字） 年 月 日 任務(wù)接受人意見 任務(wù)接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。 2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。 3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。 便攜式動物手術(shù)床的設(shè)計 設(shè)計說明書 學(xué)生姓名 學(xué) 號 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 指導(dǎo)教師 日 期 2012.05 xx大學(xué)教務(wù)處制 目 錄 前 言 1 1便攜式動物手術(shù)臺方案設(shè)計 1 1.1手術(shù)床尺寸參數(shù)的確定 1 1.2手術(shù)臺調(diào)節(jié)范圍 1 1.3手術(shù)臺承載能力 1 1.4手術(shù)臺整體重量 1 2便攜式動物手術(shù)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 2.1推拉式結(jié)構(gòu)的設(shè)計 2 2.1.1大直徑手扶管件的設(shè)計 2 2.1.2小直徑手扶管件的設(shè)計 2 2.1.3定位球體的設(shè)計 2 2.1.4鎖緊螺帽的設(shè)計 2 2.1.5推拉式結(jié)構(gòu)的連接 3 2.2折疊機(jī)構(gòu)的設(shè)計 3 2.2.1折疊零件1的設(shè)計 3 2.2.2折疊零件2的設(shè)計 3 2.2.3床腿升降零件的設(shè)計 3 2.2.4床腿零件間的連接 4 2.3中間橫管的支撐設(shè)計 4 2.4繃帶在手扶管件上的鎖緊零件設(shè)計 4 2.5羊蹄的捆綁機(jī)構(gòu) 4 3.便攜式動物手術(shù)臺零件的力學(xué)分析 4 3.1大直徑手扶管件 4 3.2小直徑手扶管件 5 3.3床腿方管 5 3.4鍵連接的設(shè)計 5 4.各零件材料的選用 6 結(jié) 論 7 致 謝 8 參考文獻(xiàn) 前 言 現(xiàn)在對于便攜式手術(shù)床的應(yīng)用主要局限于人體手術(shù)中以及家養(yǎng)寵物的小型動物手術(shù)中，并沒有大規(guī)模應(yīng)用于家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動物的手術(shù)中（如豬、羊、牛等）。 便攜式動物手術(shù)床的設(shè)計研究主要為家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動物的手術(shù)提供方便，為動物養(yǎng)殖戶提供更為便利的救治服務(wù)。與傳統(tǒng)動物手術(shù)床相比，研究設(shè)計便攜式動物手術(shù)床的目的主要是（1）便于手術(shù)人員進(jìn)行家養(yǎng)動物的治療手術(shù)；（2）提高家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動物的手術(shù)成功率。有些家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動物在進(jìn)行手術(shù)時，只是在地上進(jìn)行，并沒有舒適、無菌、專業(yè)的手術(shù)床，造成動物手術(shù)后容易感染，或在動物手術(shù)時受到動物的抵抗造成手術(shù)事故，使手術(shù)成功率降低。（3）方便快捷的在不同場地進(jìn)行手術(shù)。即，便攜式手術(shù)床可以使手術(shù)人員在野外進(jìn)行手術(shù)，方便快捷的手術(shù)床更便捷于生病動物的搬運。（4）降低手術(shù)成本，縮短手術(shù)準(zhǔn)備時間。減少其他病菌的交叉感染。 現(xiàn)在國外對于便攜式手術(shù)床的研究主要是多功能化，其重量都在100kg以上，對于搬運攜帶并不是很方便。此便攜式動物手術(shù)床主要從可折疊的角度進(jìn)行較輕化的設(shè)計，從而更便捷于搬運攜帶工作。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1便攜式動物手術(shù)臺方案設(shè)計 1.1手術(shù)床尺寸參數(shù)的確定 根據(jù)羊體尺寸及人機(jī)工程學(xué)確定羊體手術(shù)床的基本尺寸為床長L=1300mm左右；床寬B=650mm左右；床高H=850mm左右。此折疊式動物手術(shù)床的具體尺寸為床長L=1260mm；床寬B=635mm；床高H=887mm。展開放置時的三維外形如圖1-1所示。 圖1-1 手術(shù)床展開放置時的三維外形圖 手術(shù)床折疊后的尺寸控制在長l=750mm；寬b=450mm；高h(yuǎn)=400mm。手術(shù)床展開折疊放置時的外形如圖1-2所示。 圖1-2 手術(shù)床折疊后的三維外形圖 1.2手術(shù)臺調(diào)節(jié)范圍 手術(shù)床可傾斜，其傾斜角度由一只可升高的和一只可降低的床腿調(diào)節(jié)?？缮叩拇餐扰c手扶管件采用緊配合，隨管轉(zhuǎn)動，與地面的接觸采用線接觸的方式，在床面傾斜時，線接觸是隨腿轉(zhuǎn)動的；可降低的床腿與手扶管件的配合采用松的間隙配合，使床面繞腿轉(zhuǎn)動，此可降低的床腿始終是與地面垂直的。當(dāng)床面傾斜到規(guī)定位置時，用鎖緊螺栓鎖緊為中間管件起支撐作用的可相對滑動的兩管的相對位置，從而鎖緊床面與床腿的相對位置。床腿的升降調(diào)節(jié)采用螺紋調(diào)節(jié)。床腿的可調(diào)節(jié)高度為360mm。則床面的傾斜角度為。 1.3手術(shù)臺承載能力 根據(jù)成年羊平均體重，給手術(shù)床設(shè)定的承載能力為1200N。平均到四根桿上，每根桿的承載能力為300N。 1.4手術(shù)臺整體重量 用solidworks軟件測得大直徑手扶管件的質(zhì)量為1285.9g；小直徑手扶管件的質(zhì)量為581.23g；調(diào)節(jié)床腿零件的質(zhì)量為254.91g,床體整體質(zhì)量為9385.87g。 2便攜式動物手術(shù)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 手術(shù)床水平方向橫向和縱向的折疊主要采用推拉式結(jié)構(gòu)，豎直方向采用可折疊的床腿進(jìn)行折疊。床面采用柔性無彈性的繃帶。 2.1推拉式結(jié)構(gòu)的設(shè)計 采用不同直徑的管件進(jìn)行推拉。將繃帶固定于不同直徑的管件上。 2.1.1大直徑手扶管件的設(shè)計 選用外徑為46mm，厚度為6mm，長度為1000mm的空心圓管，用折彎機(jī)折成圓角半徑為100mm，長度分別為650mm和350mm的垂直管件；在車床上車出纏繞繃帶的深度為4mm的槽；在銑床上銑出小直徑手扶管件上繃帶滑動的寬度為6mm的槽及床面床腿連接件繞管轉(zhuǎn)動的寬度為4mm的1/4槽；在鉆床上鉆出繃帶的定位孔及定位球體的定位孔。在最后裝配時采用自動焊接設(shè)備焊接為小直徑手扶管件定位的短管，其尺寸外徑為46mm，內(nèi)徑為26mm，長度為20mm。在焊接時保證兩短管與大直徑手扶管的同軸度為0.2mm。三維外形如圖2-1所示。 圖2-1 大直徑手扶管件的三維外形圖 2.1.2小直徑手扶管件的設(shè)計 選用外徑為26mm，厚度為5mm，長度為975mm的空心圓管，用折彎機(jī)折成圓角半徑為100mm，長度分別為650mm和325mm的垂直管件；在車床上車出纏繞繃帶的深度為3mm的槽；在銑床上銑出定位球體滑動的寬度為6mm槽；在鉆床上鉆出繃帶的定位孔、定位球體的定位孔及定位球體進(jìn)入小直徑管內(nèi)的孔；用自動焊接設(shè)備在長度為325mm的一端焊接軸徑為34mm同軸心的實心短圓柱，其長度為20mm，；在長度為650mm的一端焊接偏心距為2mm，與小直徑手扶管外側(cè)相切的實心短圓柱,其軸徑為30mm，長度為20mm，以便于大直徑手扶管對其支撐。此焊接發(fā)生在與大直徑手扶管件裝配時。焊接偏心短圓柱其主要用意是小直徑手扶管及其繃帶與卡體在大直徑手扶管內(nèi)的的徑向上兩邊都有4mm的空隙，一是為大直徑繃帶卡體內(nèi)的短圓柱留余量，便于小直徑管在大直徑管內(nèi)移動；二是為小直徑管添加支撐，使小直徑管在大直徑管內(nèi)有一個短圓柱支撐和一個線支撐。其三維外形如圖2-2所示。 圖2-2 小直徑手扶管件的三維外形圖 2.1.3定位球體的設(shè)計 定位球體的作用主要是定位大直徑手扶管件與小直徑手扶管件的相對位置。球體裝入小直徑手扶管件內(nèi)，細(xì)長螺桿通過6mm的槽露于外面，定位球體可在大小手扶管件6mm槽內(nèi)移動。確定位置后，球體卡在小直徑手扶管件的內(nèi)壁。其細(xì)小圓柱卡在小直徑手扶管件8mm的孔內(nèi)。其三維外形如圖1-5所示。 圖2-3 定位球體的三維外形圖 2.1.4鎖緊螺帽的設(shè)計 鎖緊螺帽的作用主要是使定位球體上的過渡短圓柱卡在小直徑手扶管的定位孔內(nèi)，球與小直徑手扶管的內(nèi)壁相切，從而對小直徑手扶管件進(jìn)行定位；軸徑為8mm的一端擰入大直徑手扶管的定位孔內(nèi)，對大直徑手扶管件進(jìn)行定位。從而固定大小直徑手扶管件的相對位置。其三維外形如圖2-4所示。 圖2-4 鎖緊螺帽的三維外形圖 2.1.5推拉式結(jié)構(gòu)的連接 采用小直徑手扶管件與大直徑手扶管件交替的方式進(jìn)行裝配，其之間用定位球體固定。這樣即便于折疊也利于力的合理分配。其三維外形圖如圖2-5所示。 圖2-5 推拉式結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計圖 2.2折疊機(jī)構(gòu)的設(shè)計 折疊機(jī)構(gòu)的主要設(shè)想是一個零件可繞另一個零件轉(zhuǎn)動90°，此折疊機(jī)構(gòu)零件2可繞零件1轉(zhuǎn)動180°。用M10螺栓進(jìn)行連接，B型平鍵進(jìn)行定位。 2.2.1折疊零件1的設(shè)計 折疊零件1采用鑄造方式，然后在銑床上用盤銑刀銑出鍵槽，三維外形如圖2-6所示。折疊零件1與鍵的配合采用緊配合。 圖2-6 折疊零件1的三維外形圖 2.2.2折疊零件2的設(shè)計 折疊零件2采用鑄造方式，然后在銑床上用盤銑刀銑出鍵槽，三維外形如圖2-7所示。折疊零件2與鍵的配合采用松配合。 圖2-7 折疊零件2的三維外形圖 2.2.3床腿升降零件的設(shè)計 對床腿升降零件的要求是在旋轉(zhuǎn)的過程中，床面與床腿接觸的地方和腿腳與地面接觸的地方不能旋轉(zhuǎn)。所以采用如圖2-8所示的升降零件結(jié)構(gòu)。孔內(nèi)插入手柄。 圖2-8 升降零件結(jié)構(gòu)圖 2.2.4床腿零件間的連接 圖2-9 床腿零件連接圖 2.3中間橫管的支撐設(shè)計 中間橫管的支撐設(shè)計主要是支撐中間橫管，進(jìn)而對手術(shù)床的中間兩側(cè)添加支撐。中間橫管的設(shè)計原理與手扶管橫向方向的設(shè)計原理相同，中間橫管對手扶管件的支撐采用一端固定，一端移動，這樣更便于折疊。所以對于中間橫管的支撐也是采用一端固定，一端可伸縮。其固定端與活動端支撐的三維外形圖如圖2-10所示?；顒佣伺c中間橫管配合的部分切除長70mm的1/2圓柱，使在旋轉(zhuǎn)的過程中不與固定端相干涉。 圖2-10中間橫管的支撐 2.4繃帶在手扶管件上的鎖緊零件設(shè)計 繃帶在手扶管件上的鎖緊選用繃帶卡體，三維外形如圖2-11所示。這是一種有彈性易變性的塑料，在安裝時，先將繃帶纏在手扶管件上，只纏繞3/4圈，然后拉大繃帶卡體上的槽，將卡體卡在已經(jīng)纏繞繃帶的手扶管上，小圓柱卡在繃帶和手扶管的孔內(nèi)，用緊定螺釘進(jìn)行鎖緊。 圖2-11繃帶卡體零件三維外形圖 2.5羊蹄的捆綁機(jī)構(gòu) 由于是對動物進(jìn)行手術(shù)，所以對于動物蹄子的捆綁必不可少，羊蹄的捆綁機(jī)構(gòu)主要固定在手扶管上，主要由兩個零件組成，兩零件間用螺栓連接，用螺母鎖緊。捆綁機(jī)構(gòu)可隨動物蹄子的 大小不同，可任意調(diào)節(jié)。其裝配如圖2-12所示。 圖2-12羊蹄捆綁機(jī)構(gòu)三維外形圖 3.便攜式動物手術(shù)臺零件的力學(xué)分析 3.1大直徑手扶管件 在solidworks中演示出大直徑手扶管件的變形如圖1-2所示。支撐在兩端較小的面上，由于一端撲捉不到外支撐面，故用里側(cè)內(nèi)一小支撐面代替，受力方向與水平面夾角為45°，受力為300N，測得最低安全系數(shù)為1.5346。考慮到是在變應(yīng)力下，以疲勞極限作為極限應(yīng)力，受力部分存在焊接，支撐面比實際支撐面小，故綜合分析，1.5346處于合理安全系數(shù)1.3~1.7之間。 圖3-1 大直徑手扶管件的受力變形圖 3.2小直徑手扶管件 在solidworks中演示出小直徑手扶管件的變形如圖1-4所示。支撐在兩端較小的面上，受力方向與水平面夾角為45°，受力為300N，測得最低安全系數(shù)為1.41913?？紤]到是在變應(yīng)力下，以疲勞極限作為極限應(yīng)力，受力部分存在焊接，支撐面比實際支撐面大，故綜合分析，1.41913處于合理安全系數(shù)1.3~1.7之間。 圖3-2 小直徑手扶管件的受力變形圖 3.3床腿方管 在solidworks中演示出床腿方管車槽處的變形如圖3-3所示。支撐在底面靠近槽孔處，受力方向與水平面夾角為45°，受力為600N，測得最低安全系數(shù)為2.31712。考慮到是在變應(yīng)力下，以疲勞極限作為極限應(yīng)力，受力部分存在焊接，支撐面比實際支撐面小，故綜合分析，2.31712雖不處于合理安全系數(shù)1.3~1.7之間，但接近于安全系數(shù)的范圍之內(nèi)。 圖3-3 床腿方管車槽處的受力變形圖 3.4鍵連接的設(shè)計 （1）尺寸確定 根據(jù)床腿折疊機(jī)構(gòu)的鍵連接方式選用B型平頭平鍵； 根據(jù)床腿床面連接件的截面尺寸、長度以及尺寸系列選用鍵的尺寸為：b×h×L=4×4×14; 查國標(biāo)值得鍵的尺寸為b=; h=;L= （2）材料選擇 根據(jù)床面床腿連接件與床腿1的連接方式以及轉(zhuǎn)動力矩選用鍵的材料為45鋼。 （3）鍵的強(qiáng)度校核計算： 鍵在連接中主要為床面床腿連接件與床腿1定位以及為床面床腿連接件隨床腿1轉(zhuǎn)動起輔助作用。故此平鍵的主要失效原因為工作面被壓潰。因此只需對工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計算 由羊體體重及手術(shù)床面重量知F最大不超過800N; 查機(jī)械設(shè)計P106表6-2知鋼靜連接輕微沖擊時的許用擠壓應(yīng)力為; 故，此平鍵的連接是合理的。 4.各零件材料的選用 大直徑手扶管件選用成型加工特性良好，耐腐性高，焊接性好，強(qiáng)度適中，質(zhì)量較輕的3003鋁合金管。小直徑手扶管件選用成型加工特性良好，耐腐性性高，焊接性好，強(qiáng)度比3003鋁合金好，質(zhì)量較輕的3003-H34棒材鋁合金管?？噹Эw均采用1060鋁合金，調(diào)節(jié)床腿零件的材料選用3003-H12鋁合金?？紤]到加工性，焊接性以及力的傳遞，折疊零件1、折疊零件2以及支撐管均選用3003鋁合金?？噹Э蛇x擇有柔性且無彈性的帆布。定位球體零件選用尼龍棒材料，定位球體螺帽選用塑料。羊蹄的捆綁零件1可選擇橡膠材質(zhì)。對于捆綁零件2不能選擇比3003鋁合金強(qiáng)度更強(qiáng)的材料，但強(qiáng)度也不能太弱，故可選擇3003鋁合金。 結(jié) 論 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我深深體會到自己在理論知識方面的欠缺，同時也感到自己在知識的運用上也不夠靈活，這也說明我在學(xué)習(xí)知識的過程中存在著一些缺點，總結(jié)有以下幾點： 1.在初定方案過程中，由于自己所見實物過少，使方案進(jìn)行了多次修改，耽誤了大量的時間。尤其在五月中期檢查后對方案的更改，時間上顯得特別倉促。 2.在推拉式機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，由于尺寸設(shè)計的不夠合理，從而進(jìn)行了多次修改，不過經(jīng)修改后的尺寸理論上可以實現(xiàn)其功能。 3.在折疊機(jī)構(gòu)的設(shè)計中，基本尺寸也是經(jīng)過了多次的修改，最后利用三維實體軟件進(jìn)行實體繪制及模擬，由于時間上的緊迫性，其最終結(jié)果自己認(rèn)為并不是很理想。這也是本次設(shè)計比較遺憾的地方。 總體來說，在這次畢業(yè)設(shè)計中，收獲還是很大的，平時在學(xué)習(xí)知識的時候，總是認(rèn)為好多知識用不到，所以就沒有更深一步去理解。在此次設(shè)計中，我感到自己的知識面很窄，對知識掌握得不夠，在設(shè)計時，考慮問題太片面，導(dǎo)致方案及零部件進(jìn)行多次修改。期望能夠在以后的學(xué)習(xí)中，避免類似情況的發(fā)生。 致 謝 對于這次畢業(yè)設(shè)計的完成，首先感謝母?！髮W(xué)的辛勤培育，感謝學(xué)校給我提供了如此難得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會，使我將以前學(xué)到的知識又重新回顧了一遍，知道了學(xué)習(xí)的可貴與獲取知識的辛勤。承蒙指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計。在此，深深地感謝指導(dǎo)老師，給予了我耐心的指導(dǎo)和幫助，體現(xiàn)出了你們對工作高度負(fù)責(zé)的精神，特別是老師，她利用上班的休息時間為我指導(dǎo)。在整個設(shè)計的過程中，她耐心的指導(dǎo)，才使我的設(shè)計順利完成，同時也感謝在這幾年中給予我知識的各位老師。 對于這次畢業(yè)設(shè)計，由于設(shè)計方案一直在改，時間倉促和自己所學(xué)軟件掌握熟練程度等因素，使這次畢業(yè)設(shè)計的沒有達(dá)到最完美的效果，這不能不說是本次設(shè)計的遺憾之處。不過，它至少啟發(fā)了我的思維，提高了我的動手能力，使我應(yīng)用了以前solid works軟件中沒有用到的工具，同時，使我將以前所學(xué)的書本知識又重新復(fù)習(xí)了一遍，這為我在今后的工作崗位上發(fā)揮自己的才能奠定了堅實的基礎(chǔ)。 最后，再一次衷心的感謝學(xué)校能夠給予我這次機(jī)會，使我將所學(xué)理論知識與實踐相結(jié)合，以及在這次設(shè)計中給予我指導(dǎo)的所有老師。你們傳授的知識使我受用一生，你們的恩情我會銘記一生。 8 參考文獻(xiàn) [1] 吳宗澤,羅盛國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊.3版.北京:高等教育出版社. 2006.5. [2] 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計.8版.北京:高等教育出版社. 2006.5. [3] 毛謙德,李振清.袖珍機(jī)械設(shè)計手冊.2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社 2002. [4] 楊克,趙小東.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)(Ⅰ).北京:高等教育出版社. 2005. [5] 韓進(jìn)宏.互換性與技術(shù)測量.北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 2004.7. [6] 胡名璽,高萬玉,張彥軍,杜振杰. 輕便型野戰(zhàn)手術(shù)床結(jié)構(gòu)設(shè)計研究. 機(jī)械設(shè)計與制造. 2009.09. [7] 杜振杰,胡名璽,孫秋明.便攜式手術(shù)床床體輕量化設(shè)計與試驗研究.機(jī)械設(shè)計.2007.24(8). [8] 劉永翔.產(chǎn)品設(shè)計中形態(tài)創(chuàng)造途徑與方法.工程圖學(xué)學(xué)報.2004.3. [9] 孫曉軍,王太勇.便攜式手術(shù)臺關(guān)鍵技術(shù)研究.天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院.2008. 便攜式動物手術(shù)床的設(shè)計 李燕，孟煒 摘 要：現(xiàn)在對于便攜式手術(shù)床的應(yīng)用主要局限于人體手術(shù)中以及家養(yǎng)寵物的小型動物手術(shù)中，并沒有大規(guī)模應(yīng)用于家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動物的手術(shù)中（如豬、羊、牛等）?，F(xiàn)在國外對于便攜式手術(shù)床的研究主要是多功能化，其重量都在100kg以上，對于搬運攜帶并不是很方便。此便攜式動物手術(shù)床主要從可折疊的角度進(jìn)行較輕化的設(shè)計，從而更便捷于搬運攜帶工作。 關(guān)鍵詞：便攜式，手術(shù)床，推拉式機(jī)構(gòu)，折疊式機(jī)構(gòu) 0 引言 手術(shù)床作為手術(shù)的基本設(shè)備，在手術(shù)中承擔(dān)著非常重要的角色，是高質(zhì)量、高水平手術(shù)不可缺少的重要設(shè)備，這種說法不僅適用于人類，對于動物也同樣適用。便攜式動物手術(shù)床是現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物。便攜式動物手術(shù)床的設(shè)計意義主要有：（1）這是一種人性化的集中體現(xiàn)，使得動物在承受病痛折磨的同時也會同樣體會到來自人類的關(guān)愛；（2）這是現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)追求高回報的必經(jīng)途徑。在養(yǎng)殖業(yè)中有效地降低動物死亡率，尤其是高投資成本動物的死亡率，一直是養(yǎng)殖戶所重視的問題。手術(shù)途徑是養(yǎng)殖戶在動物經(jīng)受重大疾病時的重點選擇途徑之一，所以便攜式的動物手術(shù)床將會成為實現(xiàn)此途徑的關(guān)鍵設(shè)備。 1 設(shè)計方案 1.1手術(shù)床尺寸參數(shù)的確定 圖1-1 手術(shù)床的三維外形圖 根據(jù)羊體尺寸及人機(jī)工程學(xué)確定羊體手術(shù)床的基本尺寸為床長L=1300mm左右；床寬B=650mm左右；床高H=850mm左右。此折疊式動物手術(shù)床的具體尺寸為床長L=1260mm；床寬B=635mm；床高H=887mm。展開放置時的三維外形如圖1-1（上）所示。手術(shù)床折疊后的尺寸控制在長l=750mm；寬b=450mm；高h(yuǎn)=400mm。手術(shù)床折疊放置時的外形如圖1-1（下）所示。 1.2手術(shù)臺調(diào)節(jié)范圍 手術(shù)床可傾斜，其傾斜角度由一只可升高的和一只可降低的床腿調(diào)節(jié)?？缮叩拇餐扰c手扶管件采用緊配合，隨管轉(zhuǎn)動，與地面的接觸采用線接觸的方式，在床面傾斜時，線接觸是隨腿轉(zhuǎn)動的；可降低的床腿與手扶管件的配合采用松的間隙配合，使床面繞腿轉(zhuǎn)動，此可降低的床腿始終是與地面垂直的。當(dāng)床面傾斜到規(guī)定位置時，用鎖緊螺栓鎖緊為中間管件起支撐作用的可相對滑動的兩管的相對位置，從而鎖緊床面與床腿的相對位置。床腿的升降調(diào)節(jié)采用螺紋調(diào)節(jié)。床腿的可調(diào)節(jié)高度為360mm。則床面的傾斜角度為： 1.3手術(shù)臺承載能力及整體重量 根據(jù)成年羊平均體重，給手術(shù)床設(shè)定的承載能力為1200N。平均到四根桿上，每根桿的承載能力為300N。用solid works軟件測得大直徑手扶管件的質(zhì)量為1285.9g；小直徑手扶管件的質(zhì)量為581.23g；調(diào)節(jié)床腿零件的質(zhì)量為254.91g,床體整體質(zhì)量為9385.87g。 2 關(guān)鍵部件設(shè)計 2.1推拉式結(jié)構(gòu)的設(shè)計 采用小直徑手扶管件與大直徑手扶管件交替的方式進(jìn)行裝配，其之間用定位球體固定。這樣即便于折疊也利于力的合理分配。其三維外形圖如圖2-1所示。 圖2-1 推拉式結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計圖 2.2折疊機(jī)構(gòu)的設(shè)計 折疊機(jī)構(gòu)的主要設(shè)想是一個零件可繞另一個零件轉(zhuǎn)動90°，此折疊機(jī)構(gòu)零件2可繞零件1轉(zhuǎn)動180°。用M10螺栓進(jìn)行連接，B型平鍵進(jìn)行定位。折疊零件1采用鑄造方式，然后在銑床上用盤銑刀銑出鍵槽，三維外形如圖2-2（左）所示。折疊零件1與鍵的配合采用緊配合。折疊零件2采用鑄造方式，然后在銑床上用盤銑刀銑出鍵槽，三維外形如圖2-2（右）所示。折疊零件2與鍵的配合采用松配合。 圖2-2 折疊零件的三維外形圖 3 危險零件的有限元分析 3.1大直徑手扶管件 在solid works中演示出大直徑手扶管件的變形如圖3-1所示。支撐在兩端較小的面上，由于一端撲捉不到外支撐面，故用里側(cè)內(nèi)一小支撐面代替，受力方向與水平面夾角為45°，受力為300N，測得最低安全系數(shù)為1.5346?？紤]到是在變應(yīng)力下，以疲勞極限作為極限應(yīng)力，受力部分存在焊接，支撐面比實際支撐面小，故綜合分析，1.5346處于合理安全系數(shù)1.3-1.7之間。 圖3-1 大直徑手扶管件的受力變形圖 3.2小直徑手扶管件 在solid works中演示出小直徑手扶管件的變形如圖3-2所示。支撐在兩端較小的面上，受力方向與水平面夾角為45°，受力為300N，測得最低安全系數(shù)為1.41913?？紤]到是在變應(yīng)力下，以疲勞極限作為極限應(yīng)力，受力部分存在焊接，支撐面比實際支撐面大，故綜合分析，1.41913處于合理安全系數(shù)1.3-1.7之間。 圖3-2 小直徑手扶管件的受力變形圖 3.3床腿方管 在solid works中演示出床腿方管車槽處的變形如圖3-3所示。支撐在底面靠近槽孔處，受力方向與水平面夾角為45°，受力為600N，測得最低安全系數(shù)為2.31712。考慮到是在變應(yīng)力下，以疲勞極限作為極限應(yīng)力，受力部分存在焊接，支撐面比實際支撐面小，故綜合分析，2.31712雖不處于合理安全系數(shù)1.3-1.7之間，但接近于安全系數(shù)的范圍之內(nèi)。 圖3-3 床腿方管車槽處的受力變形圖 4 結(jié)論 經(jīng)有限元分析，危險零件都處于安全系數(shù)范圍之內(nèi)。整體分析，此便攜式動物手術(shù)床可以實現(xiàn)動物手術(shù)的基本功能。在其斜面傾斜時也比較容易控制。整體穩(wěn)定性方面也是比較穩(wěn)定的。 參考文獻(xiàn) [1] 吳宗澤,羅盛國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊.3版.北京:高等教育出版社. 2006.5. [2] 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計.8版.北京:高等教育出版社. 2006.5. [3] 毛謙德,李振清.袖珍機(jī)械設(shè)計手冊.2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社 2002. [4] 楊克,趙小東.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)(Ⅰ).北京:高等教育出版社. 2005. [5] 韓進(jìn)宏.互換性與技術(shù)測量.北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 2004.7. [6] 胡名璽,高萬玉,張彥軍,杜振杰. 輕便型野戰(zhàn)手術(shù)床結(jié)構(gòu)設(shè)計研究. 機(jī)械設(shè)計與制造. 2009.09. [7] 杜振杰,胡名璽,孫秋明.便攜式手術(shù)床床體輕量化設(shè)計與試驗研究.機(jī)械設(shè)計.2007.24(8). [8] 劉永翔.產(chǎn)品設(shè)計中形態(tài)創(chuàng)造途徑與方法.工程圖學(xué)學(xué)報.2004.3. [9] 孫曉軍,王太勇.便攜式手術(shù)臺關(guān)鍵技術(shù)研究.天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院.2008. Portable animal operation bed design Li Yan, Meng Wei Abstract: Now for portable operation bed applications mainly confined to the human operation and domestic pet small animal operation, and no large scale used in domestic economic animal in the operation ( such as pigs, sheep, cattle). Now abroad for portable operation bed research mainly is muti function change, its weight is in 100kg above, and is not very convenient for carrying. This portable animal operation bed mainly from the folding angle of a light design, which is more convenient in carrying the work. Key words: A portable, operation bed, push-pull mechanism, folding mechanism 便攜式動物手術(shù)床的設(shè)計 ——開題報告 1. 本課題來源及研究的目的和意義 1.1. 課題來源 現(xiàn)在對于便攜式手術(shù)床的應(yīng)用主要局限于人體手術(shù)床的應(yīng)用以及家養(yǎng)寵物的小型動物手術(shù)中，并沒有大規(guī)模應(yīng)用于家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動物的手術(shù)中（如豬、羊、牛等）。追究其緣由主要是： （1）動物手術(shù)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體大質(zhì)重、裝卸不便、不利于攜帶，所以動物手術(shù)床僅限于動物醫(yī)院使用，而且經(jīng)濟(jì)型動物由于體積較大不易運輸以及手術(shù)費用的昂貴，使許多動物養(yǎng)殖戶很少選擇動物手術(shù)，從而導(dǎo)致動物手術(shù)床的應(yīng)用范圍較小，發(fā)展較為緩慢。 （2）家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動物相對于寵物，體積較大，使得相對應(yīng)的手術(shù)床體積龐大。而且家養(yǎng)動物的數(shù)量一般遠(yuǎn)大于家養(yǎng)寵物的數(shù)量，使得對家養(yǎng)動物的手術(shù)重視性遠(yuǎn)比不上寵物。人為心理上的差距造成現(xiàn)在家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動物手術(shù)床的發(fā)展遠(yuǎn)比不上寵物的。本文主要以“羊”的體積、質(zhì)量為例設(shè)計一種便于攜帶、便于手術(shù)、可折疊的動物手術(shù)床。 1.2. 研究目的 便攜式動物手術(shù)床的設(shè)計研究主要為家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動物提供手術(shù)方便，為動物養(yǎng)殖戶提供更為便利的救治服務(wù)。與傳統(tǒng)動物手術(shù)床相比，研究設(shè)計便攜式動物手術(shù)床的目的主要是： （1）便于手術(shù)人員進(jìn)行家養(yǎng)動物的治療手術(shù)； （2）提高家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動物的手術(shù)成功率。有些家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動物在進(jìn)行手術(shù)時，只是在地上進(jìn)行，并沒有舒適、無菌、專業(yè)的手術(shù)床，造成動物手術(shù)后容易感染，或在動物手術(shù)時受到動物的抵抗造成手術(shù)事故，使手術(shù)成功率降低。 （3）方便快捷的在不同場地進(jìn)行手術(shù)。便攜式手術(shù)床可以使手術(shù)人員在動物養(yǎng)殖廠的隔離間進(jìn)行手術(shù)，方便快捷的手術(shù)床更便捷于生病動物的搬運。 （4）降低手術(shù)成本，縮短手術(shù)準(zhǔn)備時間。減少其他病菌的交叉感染。 1.3. 研究意義 手術(shù)床作為手術(shù)的基本設(shè)備，在手術(shù)中承擔(dān)著非常重要的角色，是高質(zhì)量、高水平手術(shù)不可缺少的重要設(shè)備，這種說法不僅適用于人類，對于動物也同樣適用。便攜式動物手術(shù)床是現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物。便攜式動物手術(shù)床的設(shè)計意義主要有： （1）這是一種人性化的集中體現(xiàn)，使得動物在承受病痛折磨的同時也會同樣體會到來自人類的關(guān)愛； （2）這是現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)追求高回報的必經(jīng)途徑。在養(yǎng)殖業(yè)中有效地降低動物死亡率，尤其是高投資成本動物的死亡率，一直是養(yǎng)殖戶所重視的問題。手術(shù)途徑是養(yǎng)殖戶在動物經(jīng)受重大疾病時的重點選擇途徑之一，所以便攜式的動物手術(shù)床將會成為實現(xiàn)此途徑的關(guān)鍵設(shè)備。 2. 本課題所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 2.1. 國外便攜式手術(shù)床的研究現(xiàn)狀及分析 2.1.1. 美國 在美國便攜式手術(shù)床的高度調(diào)節(jié)采用液壓系統(tǒng)，其范圍為690-1000mm。有可機(jī)械調(diào)節(jié)的臺面左右傾、臺面前后傾；有可控氣彈簧控制的背板上下折、腿板上下折；有可拆卸彈簧卡齒控制的頭板上下折；有可拆卸卡齒嚙合的腿板外轉(zhuǎn)。其額定承載能力為150kg，手術(shù)臺面尺寸為2000×520mm，手術(shù)臺重量為130kg。 2.1.2. 法國 在法國便攜式手術(shù)床的高度調(diào)節(jié)采用液壓系統(tǒng)，其范圍為700-980mm。無臺面左右傾；有可控氣彈簧控制的臺面前后傾、背板上下折、腿板上下折；有可拆卸可控氣彈簧控制的頭板上下折；有可拆卸卡齒嚙合的腿板外轉(zhuǎn)。 2.1.3. 德國 在德國便攜式手術(shù)床的高度調(diào)節(jié)采用液壓系統(tǒng)，其范圍為740-1020mm。有絲杠調(diào)節(jié)的臺面左右傾；有可控氣彈簧控制的臺面前后傾、背板上下折；有可拆卸可控氣彈簧控制的頭板上下折；有彈簧卡齒控制的腿板上下折；有可拆卸卡齒嚙合的腿板外轉(zhuǎn)。其額定承載能力為150kg，手術(shù)臺面尺寸為2100×500mm，手術(shù)臺重量為110kg。 2.1.4.瑞典 在瑞典便攜式手術(shù)床的高度調(diào)節(jié)采用液壓系統(tǒng)，其范圍750-1100mm。無臺面左右傾；有可控氣彈簧控制的臺面前后傾、背板上下折；有可拆卸可控氣彈簧控制的頭板上下折；有彈簧卡齒控制的腿板上下折；有可拆卸卡齒嚙合的腿板外轉(zhuǎn)。其額定承載能力為135kg，手術(shù)臺面尺寸為2050×480mm，手術(shù)臺重量為160kg。 2.2. 國內(nèi)便攜式手術(shù)床的研究現(xiàn)狀及分析 近年來，我國軍隊對便攜式手術(shù)臺開展了大量的研究工作，研發(fā)成功了2001式手術(shù)臺。在部隊衛(wèi)勤保障中發(fā)揮了重要作用。 3. 對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 3.1. 任務(wù)要求 （1）能夠沿兩個方向（縱向和橫向）進(jìn)行折疊； （2）體積和重量盡量小，便于攜帶； （3）展開放置時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定； （4）要求完成CAD圖紙和三維圖。 3.2. 實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 依據(jù)便攜式人體手術(shù)床的研究成果，確定動物手術(shù)床的尺寸及設(shè)計方案，使其在便于攜帶的同時更有利于手術(shù)的順利進(jìn)行。 4. 本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 4.1. 研究內(nèi)容及關(guān)鍵問題 （1）動物手術(shù)床的特點。 （2）動物手術(shù)床與人體手術(shù)床的區(qū)別。 （3）如何實現(xiàn)便攜式設(shè)計——即可折疊。 （4）怎樣設(shè)計更有利于手術(shù)的進(jìn)行。 （5）實用型設(shè)計（包括手術(shù)床強(qiáng)度，折疊后體積小、重量輕，放置時穩(wěn)定，環(huán)境適應(yīng)等）。 （6）美觀化設(shè)計。 4.2. 解決思路 （1）便于清洗，易消毒，對于體重動物便于放置于手術(shù)臺上。 （2）采用人體手術(shù)床的折疊結(jié)構(gòu)。 （4）設(shè)計合理的手術(shù)工具的安置點以及手術(shù)人員方便的手術(shù)床高度等。 （5）在原有手術(shù)床結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在結(jié)構(gòu)改進(jìn)的同時進(jìn)行尺寸優(yōu)化，即運用有限元分析軟件ANSYS對手術(shù)床進(jìn)行力學(xué)分析，在分析結(jié)果基礎(chǔ)上，建立分布優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。 （6）應(yīng)用藝術(shù)的方法進(jìn)行手術(shù)床的外觀設(shè)計。產(chǎn)品形態(tài)不是一個孤立的外觀形式，而是通過材料、結(jié)構(gòu)、人-機(jī)關(guān)系以及生產(chǎn)工藝等因素展示出的產(chǎn)品外在表現(xiàn)。通過產(chǎn)品形態(tài)，使消費者了解到產(chǎn)品的使用功能、操作方式、文化內(nèi)涵等一系列的具體內(nèi)容。 5. 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 （1）查最新的相關(guān)資料——圖書館浩大的數(shù)據(jù)庫可提供。 （2）自己能力范圍之外的問題——可咨詢指導(dǎo)老師及同學(xué)們。 6. 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃 6.1. 工作方案 便攜式動物手術(shù)床主要由可折疊的床面板、高度調(diào)節(jié)的螺旋機(jī)構(gòu)、可折疊的床腿支承機(jī)構(gòu)以及控制臺面旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等組成。為減輕重量，設(shè)計結(jié)構(gòu)合理厚度的鋁合金型材作為床面板；通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制手術(shù)床床面的升降 ，通過可折疊的床腿實現(xiàn)床體高度方向的折疊，使用合頁連接實現(xiàn)床面橫向和縱向的折疊。 6.2. 進(jìn)度計劃 第1周-第2周，確定總體設(shè)計方案，畫出手術(shù)床機(jī)構(gòu)簡圖； 第3周-第8周，畫手術(shù)床詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖，畫出手術(shù)床總體構(gòu)架的裝配圖和零件圖； 第9周-第10周，利用Solidworks軟件繪制三維圖，完成三維裝配圖； 第11周-第14周，撰寫設(shè)計說明書，整理材料，準(zhǔn)備答辯。 7.主要參考文獻(xiàn) 【1】李笑雷.關(guān)于手術(shù)床床體強(qiáng)度的探討.中國傷殘醫(yī)學(xué).2011.19（5）。 【2】孫曉軍,王太勇.便攜式手術(shù)臺關(guān)鍵技術(shù)研究.天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院.2008. 【3】高外玉,杜振杰等.S-2001野戰(zhàn)手術(shù)床的研制.醫(yī)療衛(wèi)生裝備.2004.4:15-16. 【4】孫國正,過玉卿.優(yōu)化設(shè)計及應(yīng)用.北京:人民交通出版社,2000。 【5】劉惟信,孟嗣宗.機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計.北京:清華大學(xué)出版社,1994. 【6】杜振杰,胡名璽,孫秋明.便攜式手術(shù)床床體輕量化設(shè)計與試驗研究.機(jī)械設(shè)計.2007.24(8). 【7】劉永翔.產(chǎn)品設(shè)計中形態(tài)創(chuàng)造途徑與方法.工程圖學(xué)學(xué)報.2004.3. 【8】胡名璽,高萬玉,張彥軍,杜振杰. 輕便型野戰(zhàn)手術(shù)床結(jié)構(gòu)設(shè)計研究. 機(jī)械設(shè)計與制造。2009.09. 世界最新機(jī)械設(shè)計理念 來源:中國科技期刊 摘要:根據(jù)目前國內(nèi)外設(shè)計學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計時的主要思維特點，將產(chǎn)品方案的設(shè)計方法概括為系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)模塊化、基于產(chǎn)品特征知識和智能。這幾種方法的特點及其相互間的有機(jī)聯(lián)系，提出產(chǎn)品方案設(shè)計計算機(jī)實現(xiàn)的努力方向。 關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計方法發(fā)展趨勢 設(shè)計文件是將語義設(shè)計網(wǎng)作為設(shè)計工具，在其開發(fā)的活性語義設(shè)計網(wǎng)ASK中，采用結(jié)點和線條組成的網(wǎng)絡(luò)描述設(shè)計，結(jié)點表示元件化的單元(如設(shè)計任務(wù)、功能、構(gòu)件或加工設(shè)備等)，線條用以調(diào)整和定義結(jié)點間不同的語義關(guān)系，由此為設(shè)計過程中的所有活動和結(jié)果預(yù)先建立模型，使早期設(shè)計要求的定義到每一個結(jié)構(gòu)的具體描述均可由關(guān)系間的定義表達(dá)，實現(xiàn)了計算機(jī)輔助設(shè)計過程由抽象到具體的飛躍。 系統(tǒng)化設(shè)計方法 系統(tǒng)化設(shè)計方法的主要特點是：將設(shè)計看成由若干個設(shè)計要素組成的一個系統(tǒng)，每個設(shè)計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計要素結(jié)合后，即可實現(xiàn)設(shè)計系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。 系統(tǒng)化設(shè)計思想于70年代由德國學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計工作應(yīng)具備條理性。德國工程師協(xié)會在這一設(shè)計思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計方法。 1. 將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計和零件設(shè)計、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。 2. 將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計過程劃分成功能需求層次、實現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計層次。同時采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 3. 將機(jī)械設(shè)計中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個基本問題：一是把要設(shè)計的產(chǎn)品作為一個系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分（單元）及其相互關(guān)系；二是將產(chǎn)品設(shè)計過程看成一個系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計中各個方面的工作和各個不同的設(shè)計階段。 由于每個設(shè)計者研究問題的角度以及考慮問題的側(cè)重點不同，進(jìn)行方案設(shè)計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計方法。 4. 設(shè)計元素法 用五個設(shè)計元素（功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù)）描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個產(chǎn)品的五個設(shè)計元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設(shè)計學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。 5. 圖形建模法 研制的“設(shè)計分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。 將設(shè)計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內(nèi)容豐富的語義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點，將設(shè)計方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實現(xiàn)了設(shè)計過程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。 6. “構(gòu)思”—“設(shè)計”法 將產(chǎn)品的方案設(shè)計分成“構(gòu)思”和“設(shè)計”兩個階段?！皹?gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計任務(wù)要求的原理解。“設(shè)計”階段的工作則是具體實現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。 將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運動簡圖)。方案的“設(shè)計”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡圖，把設(shè)計專家憑直覺設(shè)計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計”階段。 7. 鍵合圖法 將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個設(shè)計方案的方法。 提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個系統(tǒng)。 本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計與組合設(shè)計相結(jié)合，根據(jù)分級模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。 以設(shè)計為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計目錄。并在解集設(shè)計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設(shè)計工程師選擇解元素。 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，異地協(xié)同設(shè)計與制造，以及從用戶對產(chǎn)品的功能需求→設(shè)計→加工→裝配→成品這一并行工程的實現(xiàn)成為可能。但是，達(dá)到這些目標(biāo)的重要前提條件之一，就是實現(xiàn)產(chǎn)品方案設(shè)計效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設(shè)計軟件愈來愈多地應(yīng)用于產(chǎn)品的方案設(shè)計中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及多媒體、超媒體工具也在產(chǎn)品的方案設(shè)計中初露鋒芒。目前，德國等發(fā)達(dá)國家正著力于研究超媒體技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP，以及標(biāo)準(zhǔn)虛擬現(xiàn)實造型語言上基于虛擬環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)交換格式)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用。 機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計正朝著計算機(jī)輔助實現(xiàn)、智能化設(shè)計和滿足異地協(xié)同設(shè)計制造需求的方向邁進(jìn)，由于產(chǎn)品方案設(shè)計計算機(jī)實現(xiàn)方法的研究起步較晚，目前還沒有成熟的、能夠達(dá)到上述目標(biāo)的方案設(shè)計工具軟件。作者認(rèn)為，綜合運用文中四種類型設(shè)計方法是達(dá)到這一目標(biāo)有效途徑。雖然這些方法的綜合運用涉及的領(lǐng)域較多，不僅與機(jī)械設(shè)計的領(lǐng)域知識有關(guān)，而且還涉及到系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計算機(jī)軟硬件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各方面的領(lǐng)域知識，但仍然是產(chǎn)品方案設(shè)計必須努力的方向。國外在這方面的研究已初見成效，我國設(shè)計學(xué)者也已意識到CAD技術(shù)與國際交流合作的重要性，及其應(yīng)當(dāng)采取的措施。 基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計方法的主要特點是：用計算機(jī)能夠識別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗，建立相應(yīng)的知識庫及推理機(jī)，再利用已存儲的領(lǐng)域知識和建立的推理機(jī)制實現(xiàn)計算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計。 機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實現(xiàn)這一階段的計算機(jī)輔助設(shè)計，必須研究知識的自動獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國內(nèi)外設(shè)計學(xué)者針對機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。