60吨压力机设计说明书实现报告.doc

Hefei University
企业实习

题目： 60吨压力机设计说明书
系别： 机械工程系
专业： 机械设计制造及自动化
学制： 四年
姓名： 黄海
学号： 1206011041
导师： 赵扬

2016年4月10日

摘 要

压力机主要用于金属塑性成形加工。它是众多机械加工装备中很重要的一种。它已经应用到国民经济的各生产部门中。伴随着经济的发展，冲压机本身已经发生了很大的变化，它已经从以前单一的机械压力机发展到包括数控、液压在内的多种压力机。
本次设计的是机械压力机，主要是对压力机的执行机构和传动系统进行设计。在传动系统方面，采用了皮带轮与齿轮的二级减速传动，其中的重点难点是飞轮的储能计算。而执行机构则主要是采用计算机虚拟仿真技术，通过对执行机构的建模仿真进行运动分析。
此次设计的压力机为常规压力机，在中小企业中使用较广泛。

关键词：压力机；飞轮；数控；执行机构；传动系统

ABSTRACT

The press is mainly used in metal plasticity process. And it is one of most important machinery equipment. It already applied in many production departments of the national economy. With the development of economy, punch press has been already having a very big change in itself, and it already developed from the sole mechanical press to many other kinds of presses, includes the numerical control, the hydraulic pressure.
This design is the mechanical press, and I mainly design the press implementing agency and the transmission system in this paper. In the transmission system aspect, the machine has mainly used the belt pulley and the gear transmission, that is to say, two levels of reduction transmission, and the key difficulty is the flywheel storing energy computation. But execution agency is mainly uses the Virtual Simulation technology and the movement analysis can be carrying out by it.
The press designed in this paper is a conventional machine, and use widely in SMES.

Keywords: Press；Flywheel；The Numerical Control;Implementing; Agency Transmission System

目　 录

摘 要........................................I
Abstract..............................................................Ⅱ
第1章 绪论.................................................1
1.1 课题背景及意义...................................................1
1.2 国内外发展现状...................................................1
1.3 本文主要工作.....................................................3
第2章 使用分析与方案的选择及确定............................4
2.1 使用分析.........................................................4
2.1.1使用功能的要求................................................4
2.1.2经济性的要求..................................................4
2.1.3其它要求......................................................4
2.2 方案的确定.......................................................4
2.2.1机构的方案确定................................................4
2.2.2传动方案的选择................................................5
2.3总体传动方案的确定..................................6
2.4 本章小结....................................................... 6
第3章 执行机构的设计与计算..................................7
3.1 执行机构功率确定.................................................7
3.1.1执行机构的力分析.............................................7
3.1.2连杆最小直径的确定..........................................9
3.2 电动机的确定.....................................................9
3.2.1选择电动机的类型和结构形式...................................9
3.2.2电动机功率的选择.............................................9
3.3 本章小结....................................................... 9
第4章 传动装置的设计与计算..........................10
4.1 带传动的设计与计算及带轮的设计...................................11
4.1.1带传动的设计及计算...........................................11
4.1.2 V带轮的设计................................................11
4.2 齿轮传动及齿轮的结构设计.........................................11
4.2.1齿轮传动计算及校核...........................................11
4.2.2齿轮的结构设计...............................................11
4.3 轴的计算及较核...................................................12
4.3.1后轴的计算及校核.............................................12
4.3.2曲轴的计算及校核.............................................13
4.4 本章小结........................................13
第5章 其它附件的设计 ......................................13
5.1 机座设计的基本要求...............................................13
5.1.1机座设计的基本要求...................... .....................13
5.1.2机座材料的选择................................................13
5.2 机座材料的选择...................................................13
5.2.1 选择导轨的类型 ..............................................13
5.2.2 设计导轨的要求 .............................................13
5.2.3选择导轨的材料 .............................................13
5.3 压力机的润滑 ....................................................13
5.4 离合器的选用 ....................................................13
5.5 本章小结.................................................. ......13
结论.........................................................14
参考文献.....................................................14

20

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义
机械工业是国民经济的基础性产业，也是国民经济的装备产业，承担着为国民经济各部门、各行业提供技术装备和生产工具的任务。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志.
机械工业担负着向国民经济部门,包括工业、农业和社会生活等各个方面提供各种性能先进,价格低廉,使用安全可靠的技术装备的任务, 所以在现代建设中是举足轻重的。而压力机作为机械设备中的重要一类机器它在锻压成型方面的作用是非常突出的。作为机械生产的第一步，机械设计的工作的质量和水平,直接关系到产品的质量性能,研制周期和技术经济效益。而压力机的计算量非常大，如果只用手算，时间很长。所以我结合了计算机虚拟仿真技术，不仅可以节约成本，还可以压缩设计时间，提高设计效率和产品质量.
1、压力机的的简介
压力机是对材料进行压力加工的机床，通过对坯件施加强大的压力使其发生变形和断裂来加工成零件。
　　包括液压传动和机械传动的压力机。
2、 压力机的型号
J11、J21、J23 开式机械压力机，JE、JH、JZ、JG、JK、JD、JL、JF、JS 开式高性能机械压力机，JE25 式双点机械压力机，JE31、JE36、JH31、JH36 闭式、半闭式单、双点机械压力机，VH、SH 开式高速机械压力机，JF75G 闭式高速机械压力机，NTP 数控回转头压力机，DP21、DP31 精密数控伺服压力机，Y27、Y32 液压机，XD 汽车钢圈成套制造设备等二十八大系列一百七十余个。产品广泛应用于汽车、家电、电子、电机、电器、IT、五金、农机、军工、仪器仪表、航空等行业。
1.2 国内外发展现状
经过半个多世纪的努力，中国机械工业已经逐步发展成为具有一定综合实力的制造业，初步确立了在国民经济中的支柱地位。
“八五”期间，中国共产党十四大明确提出要把机械工业、汽车工业建成国民经济的支柱产业。按照这一战略要求，原机械工业部会同原国家计划委员会制定了《机械工业振兴纲要》，经国务院批准颁布实施，要求用15年时间，到2010年基本实现机械工业的振兴，使之成为国民经济的支柱产业。
“九五”期间，机械工业取得了长足的发展。突出表现在机械工业产值在全国工业中的比重超过25％，生产保持稳定增长，为国民经济提供了大量可靠装备；先进制造技术得到大量采用，同时在高新技术产业化方面取得重大进展；研制、制造重大、精密、成套装备的能力显著提高；全方位、多层次的对外开放格局基本形成，机械产品出口的迅速增长，有力地支持了机械工业乃至全国经济的发展；体制改革取得突破性进展，市场机制已在机械工业发展中起主导作用，以建立现代企业制度为目标的国有企业改革稳步推进，民营企业、乡镇企业成为机械工业发展的新兴力量。
“十五”期间是机械工业历史上发展最快、变化最迅速的时期。整个行业发展成绩喜人，亮点频现：产出规模增长迅猛、发展环境显著改善、产业结构变化喜人、服务质量明显提高。
多年来中国机械工业的高位运行，盈利能力的持续提升，为国民经济可持续发展和综合国力的提高作出了无可替代的贡献。因此，大力发展机械工业，用先进的机械设备去装备国民经济各部门，对促进中国国民经济和社会发展具有重大意义。
2007年机械设备制造行业增长形势较好，投资继续保持较为快速的增长以及国民经济的结构调整、技术改造都对机械制造行业产生了大量的市场需求，为机械设备制造业的稳定增长提供了良好的产业环境。
另外，“十一五”将为机械行业带来新的发展契机。众所周知，国家的每一个五年计划都涉及到许多大型工程的建设，而每项工程都将率先拿出接近10%的总投资额做设备投资，其中机械设备就是最为重要的设备投资之一。按照五年计划的一般规律，重大工程在2007年、2008年投资将会达到高潮。由于设备投资提前进行，因此机械行业就在固定投资增长高潮到来前提前进入辉煌期，即未来若干年将是传统机械行业高速发展期。两大行业拉动机械产品需求。从行业关联性来看，由于汽车和航天产业是与传统机械保持最为紧密的两大行业，这两大行业的高速发展必然直接带动传统机械的大幅增长。面对新的发展契机，中国机械企业应把握市场需求、行业发展趋势，抢占先机，制订未来的发展战略
本次企业实习我们首先对样机进行了调研分析,通过大量的调查并查阅了有关工厂的相关资料后，我们发现：现在大多数企业还采用旧式压力机,这些压力机大都是70或80年代的产品，现在已经远远落后于先进的设备。正是由于它们设计和出厂比较早,设备使用时间又比较长，所以性能比较差,噪音大,工作能力较低,难以适应现代化生产。但这种机械式压力机之所以在在企业中还应用如此广泛,它还是有着很多优点的：首先，它是一种典型的冲压机械,执行机构由曲柄滑块机构组成,具有机构简单,使用可靠,维修方面,造价低,运转平稳,生产率较高等特点；其次，相对液压、数控等先进设备成本较低。
1.3 本文主要工作
根据设计的技术要求进行使用分析，综合考虑，确定简单的总体机构方案和传动方案。对执行机构的分析和其他的一些原因，先确定电动机的型号。对传动方案的各个部件的选择，确定传动方案，最终选择带传动和齿轮传动。对带传动中带轮和传送带的一些部件的设计计算，进行齿轮的设计和校核，对后轴的设计计算和校核，对压力机其他部件的设计和选择，包括机座的材料选择和机座的设计、导轨的材料的选取和导轨形状的设计、压力机的润滑和离合器的选用。
本次压力机设计是在老师指导的下完成的,着重设计了机器的核心之处,对部分系统及结构进行了改进,使之更适应实际工作的要求。

第2章 使用分析与方案的选择及确定

2.1 使用分析
在机器进行设计初时，就应该对机器将要进行的工作进行使用分析。其中最主要的是机器的使用功能的要求，其次是机器在设计、制造及日后的使用过程中能够实现节省人力和物力的要求。下面对这些要求进行一些分。
2.1.1 使用功能的要求
对机器使用功能的要求主要是它能实现对材料进行加工的要求,实现对材料的加工要求则主要是看我们设计机器时的设计目的，设计目的指导设计方法，设计方法形成了设计过程。在设计过程中我们要对执行机构，传动装置和原动机进行计算及对他们进行合理的配置，使它们能够实现功能要求。
2.1.2 经济性的要求
机器的经济性不仅体现在使用过程中，也包括在它的设计和制造和过程中。设计的经济性表现为机器的设计成本低,使用经济性表现为高生产率、高效率,较少的消耗能源,原材料和辅助材料以及低的管理和维修费用等。
提高设计经济性指标的主要途径有以下几种：可以尽可能采用标准化机构及尺寸；采用新技术、新工艺、新结构和新材料；合理的组织设计和制造过程；力求改变零件的结构工艺性,使用量少,易加工,易装配。
提高使用经济性指标的主要途径有以下几种：合理的提高机器的机械化水平和自动化水平,以提高生产率及产品的质量；选用高效率的传动系统,尽可能减少传动的中间环节,以降低能源消耗和生产成本；适当的采用防护及润滑,以延长机器的使用寿命。
2.1.3 其它要求
一部机器除应具有上述的几点基本要求外,还应有一些其它的要求，如劳动保护的要求。对于在不同工作环境工作的机器还有一些为该机器所特有的要求。虽然这些要求经常被忽略，但也非常重要，在日常的生产生活中也起着很大的作用。
2.2 方案的确定
2.2.1 机构的方案确定
通过对各种方案优缺点的比较，连杆机构具有很多优点：
1、连杆机构的运动副一般均为低副，为面接触，压强较小，可承受较大的载荷；且有利于润滑，摩擦较小。
2、在连杆机构中，当原动件的运动规律不变，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。
由于对心曲柄滑块机构与偏心曲柄滑块机构均属于连杆机构，并且对心曲柄滑块机构不存在急回运动。所以选定对心曲柄滑块机构为压力机的执行机构。采用对心曲柄滑块机构为执行机构如图2.1

图2.1 对心曲柄滑块机构
通过对各种方案优缺点的比较，连杆机构具有很多优点：
1、连杆机构的运动副一般均为低副，为面接触，压强较小，可承受较大的载荷；且有利于润滑，摩擦较小。
2、在连杆机构中，当原动件的运动规律不变，可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动规律。
由于对心曲柄滑块机构与偏心曲柄滑块机构均属于连杆机构，并且对心曲柄滑块机构不存在急回运动。所以选定对心曲柄滑块机构为压力机的执行机构。
2.2.2 传动方案的选择
合理的传动方案首先要满足工作机的性能要求,适应工作条件,工作可靠,此外还应使传动装置的结构简单,尺寸紧凑,加工方便,成本低廉,传动效率高和使用维修方便。
目前,冲压机床的传动方式有很多种,包括液压、气压、电动、机械等多种,虽然液压、气压传动精度高,适应现代的生产要求，但其结构复杂,成本很高，所以很多企业不会选择这样的机械。反观机械传动，其结构简单,操作方面,虽然效率不高,但成本很低,适合现在大多数企业的发展需求,所以本次设计传动方案确定为机械传动。
在传动中常见的有带传动、齿轮传动等[2]。在齿轮传动中又分为直齿及斜齿几种等。我们就几种常见传动方法的优缺点进行比较；带传动的承载能力小，传递相同转矩时,结构尺寸较其它传动形大，但传动平稳，能吸振缓冲，因此，宜布置在高速级；斜齿圆柱齿轮传动的平稳，较直齿轮较好，常用在高速级或要求传动平稳的场合；开式直齿圆柱齿轮传动的工作环境一般较差，润滑条件不好，因而磨损严重，寿命较短，应布置在低速级；圆锥齿轮传动只用于需要改变轴的布置方向的场合。由于圆锥齿轮加工比较困难，所以应将其布置在传动的高速级，并限制传动比，以减小直径和模数；蜗杆传动可以实现较大的传动比，结构紧凑，传动平稳，但传动效率较低，故使用于中小功率的高速传动中。
如果一种传动形式不能满足传动要求时，就应该采用由几种传动形式组合的多级传动，并且要充分考虑各种传动形式的特点，合理的布置其传动顺序。
所以，通过上面的比较，结合冲压机自身的特点及其工作环境，我们可以确定本次设计的冲压机选择带传动和直齿圆柱齿轮进行两级减速传动。
2.3 确定总体传动方案
传动方案对于机器来说是很重要的。它联系着原动机与执行机构。从原动机发出的能量，通过传动机构传递给执行机构。因此设计一部机器时，应仔细考虑传动机构。
本次设计的压力机是一种典型的冲压机械,它首先通过带传动，使大带轮转动，同时大带轮具有飞轮的作用，能够储存能量。再通过大带轮的储能作用带动小齿轮，通过大小齿轮间的减速传动，最终使大齿轮带动执行机构进行冲压工作。所以本压力机就是采用了带轮与齿轮的二级减速传动。
小齿轮
小带轮
电动机
滑块
连杆
曲轴
大齿轮
总体传动如图2.2所示：大带轮

图2.2 总体传动方案

2.4 本章小结
本章通过对设计的要求、经济性的要求和其它要求的分析，并且结合所学的知识对本次设计的传动方案进行确定，并且选择以带传动带动齿轮传动进行传动和储存能量，最终通过对心曲柄滑块机构完成运动。

第3章 执行机构的设计与计算

3.1 执行机构功率确定
3.1.1 执行机构的力分析
设计参数:滑块行程: mm，工程压力: ，生产率:，冲压厚度mm。
初选曲柄长度mm，连杆长度mm。
则曲柄转速rad/s。
参照执行机构运动如图3.1所示：

图3.1 曲柄滑块机构

点为曲柄的旋转中心，点为曲柄与连杆的连结点，点为连杆与滑块的连结点。是曲柄，长度为，称为曲率半径，也就是曲柄的偏心距。是连杆，长度为，它的一端与滑块连结，能表示滑块的运动状况。
曲柄转动时，从上死点转到下死点，滑块从降到，全程为。
为了计算方便，确定曲柄转至下死点时曲柄转角为零度，曲柄逆运动方向转至上死点时曲柄转角。连杆中心线与滑块运动方向的夹角为，曲柄转角与滑块行程的关系表达如下：

整理
由于曲柄转动时，曲柄转角的变化，角也随之变化，他们的关系是：

令

则
而
所以
整理得
式中----连杆系数，一般小于，对于通用压力机来说, 一般在之间，可对上式进行简化。
根据台劳级数展开并取前两项，则

带入得
(3.1)
式中 ——滑块位移，从下死点算起，向上方为正（mm）
——曲柄转角，从下死点算起，与曲柄旋转方向相反为正(o)
——曲柄半径(mm)
——连杆系数
连杆系数，根据同类机械的曲柄转，可得滑块位移mm，由于机器为60吨,且工件厚度为8mm小于8.85mm，所以执行机构消耗的最大功为：
kJ
3.1.2 连杆最小直径的确定
根据各种材料的性能比较连杆材料选用45号钢。已知45号钢的许用压缩应力180MPa。可求得连杆最小处的直径为：

即 　　　　　
其中kN，180MPa。
故 mm
考虑到局部应力集中，最小直径相应增大，所以取mm。
3.2 电动机的确定
3.2.1 选择电动机的类型和结构形式
本次设计所选用的电动机的类型和机构形式应根据电源种类、工作条件、载荷大小和性质变化、启动性能、制动、正反转的频率程度等条件来选择。
电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交流电源,因此,无特殊要求时,均应采用三相交流电动机。其中异步电动机是交流电动机的一种,它是把电能转化为机械能的一种动力机械,一般以三相异步交流电动机应用最广泛。
Y系列三相异步电动机为封闭式三相异步电动机,能防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电机内部，效率高，耗能少，性能好，噪音低，振动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便。不仅使用于水泵、鼓风机、金属切削机床及运输机械,更使用于灰尘较多、水土飞溅的地方,如碾米机,磨粉机,脱壳机及其它农业机械,矿山机械等。
根据工作环境和要求,选用Y系列三相异步电动机。
3.2.2 电动机功率的选择
电动机的容量选择的是否合适,对电动机的正常工作和经济性都有影响。容量选的过小,不能保证工作机的正常的工作或使电动机因过载而过早的损坏;而容量选的过大,则电动机的价格较高,能力又不能充分利用,而且由于电动机经常不满载运行,其效率和功率因数都较低,增加电能消耗而造成能源的浪费。
根据参考文献[14]
(3.2)
式中 ——单次行程有效功(kJ)
——公称压力(N)
——公称压力行程(mm)
kJ
kW
所以，根据要求初步确定电动机.再根据工厂实际压力机选用的电动机,我们类比选用 kW左右的电动机。选用Y系列小型三相异步电动机Y132M2-6。
技术参数如表3.1:

表3.1 电动机技术参数表
型号
额定功率
满载转数
Y132M2-6
KW
r/min

3.3 本章小结
本章进行了对执行机构的分析计算和计算，最终计算出执行机构应该消耗的能量。 最终确定连杆的最小直径。本章还进行了电动机的选择。

第4章 传动装置的设计与计算

4.1 带传动的设计与计算及带轮的设计
4.1.1 带传动的设计及计算
1、确定计算功率
2、选择带型
3、确定小带轮的基准直径
4、确定传动比I
5、确定大带轮的基准直径
6、验算带的速度
7、确定中心距和带的基准长度
8、中心距的变化范围为
9、验算主动轮上的包角
10、确定带的根数Z
11、计算预紧力
12、计算作用在轴上压轴力
4.1.2 V带轮的设计
1、小带轮的结构设计
（1）确定带轮的结构形式
（2）选择带轮的材料
（3）带轮的机构尺寸
（4）确定轮缘及轮毂的尺寸
2、大带轮的机构设计
（1）带轮的材料确定
（2）大带轮储存能量的计算
4.2 齿轮传动及齿轮的结构设计
4.2.1 齿轮传动计算及校核
1、 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
2、按齿根弯曲疲劳强度设计
（1）确定公式内的各个计算数值
（2）确定模数
（3）验算 、、
（4）按齿面接触疲劳强度校核
2、大齿轮校核
3、 几何尺寸计算
（1）计算分度圆直径

（2）计算中心距

（3）计算齿轮宽度

4.2.2 齿轮的结构设计
1、对小齿轮的结构设计
（1）选择结构类型
（2）其它参数
2、大齿轮的结构设计
（1）选择结构类型
（2）轮辐的设计
4.3 轴的计算及较核
4.3.1 后轴的计算及校核
1、后轴的材料选择
2、后轴的计算及校核
（1）轴的转速及转矩
（2）作用在齿轮上的力
（3）确定轴的最小直径
（4）轴的结构设计
1、轴上的零件装配方案
2、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
3、确定轴上的圆角和倒角尺寸
（1）、判断危险截面
（2）、截面左侧
（3）、截面Ⅱ右侧
4.3.2 曲轴的计算及校核
1、材料的选择
2、曲轴的计算及校核
4.4 本章小结
本章主要进行对各个传动器件的设计并且进行了一些校核。其中包括了带传动的设计和计算、V带轮的设计、齿轮传动计算及校核、齿轮的结构设计、后轴的计算及校核、曲轴的计算及校核等等。

第5章 其它附件的设计

5.1 床身的设计
5.1.1 机座设计的基本要求
5.1.2 机座材料的选择
5.2 导轨的设计
5.2.1 选择导轨的类型
5.2.2 设计导轨的要求
5.2.3 选择导轨的材料
5.3 压力机的润滑
5.4 离合器的选用
1、离合器的设计要求
2、离合器的类型选择
3、超越式离合器的优点
5.5 本章小结
本章进行了对床身的设计包括了机座的设计和机座材料的选择。对导轨类型的选择、满足的设计要求和导轨材料的选用。对润滑剂的选择和润滑方式的选用。对离合器和制动器的分析和设计。
结 论

1、本次设计的内容是60吨可倾压力机的结构设计
2、对于我国现在的国情来说，在压力机的方面还是存在着一些问题，与西方的发达国家相比较来说还有一定的差距，在一些领域上还有一些落后，但是也有的方面是领先于世界的，我国与世界的距离是在国人的不断努力下会越来越近，最终走入世界的前端。
3、在设计过程中根据执行机构运动所需的扭矩和实际生产情况选择了电动机，并对电机的各种型号有了初步了解，确定设计了飞轮的尺寸。除此外还设计了皮带、齿轮、直轴、曲轴、滑动轴承、机架等，并对其进行了校核。
4、本次设计在老师的指导下成功的完成了本次对60可倾压力机的设计，成功的完成了本次设计的要求（滑块行程：120mm，工程压力：60吨，生产率：50次/分，冲压厚度：8mm。

参考文献

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[3] 林宋，田建军.机械系统设计[M].北京：化学工业工业出版社，2010.
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[6] 宋晓华.机械压力机运动学仿真分析[Ｊ].浙江大学硕士论文.2009．
[7] 林道盛.锻压机械机器有限元计算[M].北京：北京大学出版社2011.
[8] 赵呈.冷挤压机设计基础[M].北京：国防工业出版社液压与气动，2011.
[9] 徐灏.机械设计手册[S].北京：机械工业出版社，2011.
[10] 闻欣荣.带传动的动态分析及寿命的评估[J].机械传动，2011.

企业工程项目设计培训：参考企业授课教师指定的资料，用专业语言具体、详细地介绍企业机械产品设计方法、过程与先进制造工艺或企业现代模具设计方法、过程与先进制造工艺。另外，须要评价学习该机械产品或模具设计与制造工艺的培训对自己专业能力培养的收获与启发。（不少于4000字）
1、系统化设计方法 
系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。 
由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。 
设计元素法：用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。 
图形建模法：用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接 。 
将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。 
“构思”—“设计”法：将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。 
矩阵设计法：在方案设计过程中采用“要求—功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求—功能”逻辑树建立“要求—功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。 
 键合图法 ：将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方法。

 2、结构模块化设计方法 
从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。 
认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专