機械系統(tǒng)設(shè)計--課程知識點考點總結(jié)

1、機械系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)1. 機械是機構(gòu)和機器的統(tǒng)稱。 機械零件是組成機械系統(tǒng)的基本要素。 人與機器組成了生產(chǎn)中的最基本單元。2. 系統(tǒng)是指具有特定功能的 相互間具有有機聯(lián)系的若干個要素所組成的一個整體。3. 系統(tǒng)可以分為兩種：流系統(tǒng)（柔性連接） ，結(jié)合系統(tǒng)（剛性連接） 。4. 機械系統(tǒng)的定義：任何機械都是由若干裝置 部件和零件組成的一個特定系統(tǒng)，是一個由確定的質(zhì)量 剛度和阻尼的物體組成的， 彼此有機聯(lián)系的， 并能完成特定功能的系統(tǒng)。5. 機械系統(tǒng)的組成：動力系統(tǒng) 傳動系統(tǒng) 執(zhí)行系統(tǒng) 操作控制系統(tǒng) 框架支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。機械零件是組成機械系統(tǒng)的基本要素。6. 內(nèi)部系統(tǒng)：機械本身構(gòu)成的

2、系統(tǒng)外部系統(tǒng)：人和環(huán)境構(gòu)成的系統(tǒng)7. 現(xiàn)代機械系統(tǒng)：由計算機信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制 用于完成包括機械力 運動和能量流等動力學任務(wù)的機械和（或）機電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)。8. 從系統(tǒng)類型來看，機械系統(tǒng)本身通常為結(jié)合系統(tǒng)。9. 機械系統(tǒng)特性：集合性 整體性 相關(guān)性 目的性 環(huán)境適應(yīng)性。10. 整體性是系統(tǒng)所具有的最重要和最基本的特性。11. 動力系統(tǒng)包括動力機及其配套裝置，是機械系統(tǒng)工作的動力源。按能量轉(zhuǎn)換性質(zhì)的不同，動力機可分為一次動力機和二次動力機。一次動力機是把自然界的能源轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機械，如內(nèi)燃機 汽輪機 水輪機等。二次動力機是把二次能源 （如電能 液能 氣能）轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的機械， 如電動機

3、液壓馬達氣動馬達等。動力機輸出的運動通常為轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)速高。12. 選擇動力機時，應(yīng)全面考慮執(zhí)行系統(tǒng)的運動和工作載荷 機械系統(tǒng)的使用環(huán)境和工況 工作載荷的機械特性等要求，使系統(tǒng)既有良好的動態(tài)性能，又有較好的經(jīng)濟性。13. 執(zhí)行系統(tǒng)包括機械的執(zhí)行機構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件，是利用機械能來改變作業(yè)對象的性質(zhì) 狀態(tài) 形狀和位置，或?qū)ψ鳂I(yè)對象進行檢測 度量等，以進行生產(chǎn)或達到其他預定要求的裝置， 根據(jù)不同的功能要求，各種機械的執(zhí)行系統(tǒng)也不同，而且對運動和工作載荷的機械特性要求也不同。15. 執(zhí)行系統(tǒng)通常處在機械系統(tǒng)的末端，直接與作業(yè)對象接觸，其輸出也是機械系統(tǒng)的主要輸出。 因此，執(zhí)行系統(tǒng)工作性能的好壞， 直接影響

4、整個系統(tǒng)的性能，執(zhí)行系統(tǒng)除應(yīng)滿足強度、 剛度、壽命等要求外，還應(yīng)充分注意其運動精度和動力學特性要求。16傳動系統(tǒng)是把動力機的動力和運動傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置。17傳動系統(tǒng)功能：減速和增速、變速、改變運動規(guī)律或形式、傳遞動力。18當使用動力機變速不經(jīng)濟、不可能或不能滿足要求時，通過傳動系統(tǒng)實現(xiàn)變速（有級或無級），以滿足執(zhí)行系統(tǒng)多種速度的要求。19如果動力機的工作性能完全符合執(zhí)行系統(tǒng)的要求，傳動系統(tǒng)可以省略，而將動力機和執(zhí)行系統(tǒng)直接連接。20框架支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括基礎(chǔ)件和支承構(gòu)件，它是用于安裝和支撐動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等，是機械系統(tǒng)中必不可少的部分。機械中各部件之間的相對位置及位

5、置精度、運動部件的運動精度、機械系統(tǒng)承載的能力等主要依靠支撐系統(tǒng)來保證。21操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)都是為了使動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)運行，準確可靠地完成整機功能的裝置，二者的主要區(qū)別是操縱系統(tǒng)指通過人工操作來實現(xiàn)上述要求的裝置，通常包括起動、離合、制動、變速、換向等裝置?？刂葡到y(tǒng)是指通過人工操作或測量元件獲得的控制信號， 經(jīng)由控制器，是控制對象改變其工作參數(shù)或運行狀態(tài)而實現(xiàn)上述要求的裝置， 如伺服機構(gòu)、自動控制裝置等。良好的控制系統(tǒng)可以使機械處于最佳運行狀態(tài)，提高其穩(wěn)定性和可靠性，并有較好的經(jīng)濟性22機械系統(tǒng)的功能要求：運動要求、動力要求、體積和和重量要求、可靠性和壽命要求、安全性要求

6、、經(jīng)濟性要求、環(huán)境保護要求、產(chǎn)品造型要求、其他要求。輔助系統(tǒng)：支撐系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)、通風除塵系統(tǒng)、照明系統(tǒng)。23. 機械系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)是開發(fā)新的機械產(chǎn)品和改造老的機械產(chǎn)品24. 機械系統(tǒng)設(shè)計中，創(chuàng)造性是最基本的特點，最優(yōu)化是最終目標的要求25. 機械系統(tǒng)設(shè)計的原則：滿足需要原則、可靠性原則、經(jīng)濟合理原則、標準化原則、安全性原則26. 從設(shè)計角度出發(fā)，實現(xiàn)經(jīng)濟合理原則有以下幾個方面措施：合理確定可靠性和安全系數(shù)、采用新技術(shù)、改善零部件結(jié)構(gòu)工藝性、提高產(chǎn)品的效率、合理確定經(jīng)濟壽命27. 零部件結(jié)構(gòu)工藝性包括鑄造工藝性、 鍛造工藝性、沖壓工藝性、焊接工藝性、熱處理工藝性、切削加工工藝性和裝配工藝性

7、28 產(chǎn)品的質(zhì)量事故有50%是出于設(shè)計失誤造成的產(chǎn)品的成本60%70%以上取決于設(shè)計29. 良好的工藝性是減小勞動量、提高生產(chǎn)率、縮短生命周期、降低材料消耗和制造成本的前提，也是實現(xiàn)設(shè)計目標、減少差錯、提高產(chǎn)品質(zhì)量的基本保證30. 標準化的水平，是衡量設(shè)計現(xiàn)代化程度的一個重要標志31. 標準化通常包括產(chǎn)品標準化、系列化和通用化32. 機械工業(yè)的技術(shù)標準有以下三大類：基礎(chǔ)標準、方法標準、產(chǎn)品標準33. 國際標準主要是指國際標準化組織 ISO 和國際電工委員會 IEC 兩個國際性的標準化機構(gòu)公布的標準34. 機械系統(tǒng)的安全性包括機械系統(tǒng)執(zhí)行與其功能的安全性和人機環(huán)境系統(tǒng)的安全性35. 機械系統(tǒng)執(zhí)行

8、預期功能的安全性是指機械運行時系統(tǒng)本身的安全性，如滿足必要的強度、剛度、穩(wěn)定性、耐磨性等要求36. 設(shè)計上可歸于四大類：環(huán)境設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計、零件設(shè)計37. 常用零件的設(shè)計，如標準件（緊固件）或通用件（聯(lián)軸器） ，設(shè)計時只需注意規(guī)格的選擇以及互換性要求38. 從有無樣機可參考的角度，機械設(shè)計分為三類：開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變形設(shè)計39. 傳統(tǒng)設(shè)計是指經(jīng)驗設(shè)計和半理論半經(jīng)驗設(shè)計40. 機械系統(tǒng)設(shè)計一般程序：擬定計劃、方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工設(shè)計41. 機械系統(tǒng)設(shè)計一般分為三個階段：功能原理設(shè)計階段、實用化設(shè)計階段、商品化設(shè)計階段42. 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則：明確、簡單、安全可靠43. 簡

9、單是指整機、部件和零件的結(jié)構(gòu)，在滿足總的功能前提下，盡量力求結(jié)構(gòu)形狀簡單、零部件數(shù)量少。44 安全技術(shù)可分為：直接安全技術(shù)法、間接安全技術(shù)法和提示安全技術(shù)法45 直接安全技術(shù)法主要遵循下列三個原理：安全存在原理、有限損壞原理、冗余配置原理46 設(shè)計結(jié)構(gòu)的基本原理：任務(wù)非配原理、自補償原理、傳遞原理、變形協(xié)調(diào)原理、力平衡原理、等強度原理、穩(wěn)定性原理。47 常見的自補原理的應(yīng)用形式有三種：自增強、自平衡、自保護48 方案設(shè)計有三種基本活動組成：創(chuàng)造、分析、決策49 方案構(gòu)思常見的方法：黑箱法、列舉法、移植法、篩選法50 設(shè)計任務(wù)抽象化的目的是為了確定產(chǎn)品的總功能51 明確任務(wù)之后，把一個機械系統(tǒng)抽

10、象為三個基本要素：能量、物料、信息52 任何功能結(jié)構(gòu)圖，都有下面三個結(jié)構(gòu)形式組成：串聯(lián)結(jié)構(gòu)、并聯(lián)結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)（四路結(jié)構(gòu)）53 功能結(jié)構(gòu)圖與功能分解圖最重要的區(qū)別在于：功能結(jié)構(gòu)圖體現(xiàn)了功能與分功能之間的關(guān)系54 根據(jù)機構(gòu)在運動轉(zhuǎn)換中的功能，可以把各種機構(gòu)分成五類：實現(xiàn)運動形式的變換的機構(gòu)； 實現(xiàn)運動合成與分解的機構(gòu)；實現(xiàn)運動軸線位置變換的結(jié)構(gòu)；實現(xiàn)轉(zhuǎn)速變換的結(jié)構(gòu)；實現(xiàn)運動分支、鏈接、過載保護等其他功能的結(jié)構(gòu)。55. 在方案設(shè)計過程中，應(yīng)考慮下列因素：機械的結(jié)構(gòu)盡可能簡單、機械系統(tǒng)的運動鏈要短、 所包括的運動件和運動副盡量少、機械的尺寸要緊湊、傳動條件要好、慣性力利于平衡56. 機械系統(tǒng)的總部局

11、的基本要求 ; 保證工藝的過程的連續(xù)和流暢； 降低質(zhì)心的高度、減少偏置；保證精度、剛度及抗振要求； 充分考慮產(chǎn)品系列化的發(fā)展要求；結(jié)構(gòu)緊湊，層次分明；操作、維修、調(diào)整簡便；造型合理、實用美觀；提高人機系統(tǒng)整體的效能57. 傳動系統(tǒng)的布置： 簡化傳動鏈；合理安排傳動機構(gòu)順序；注意傳動系統(tǒng)的潤滑和密封的可靠性58 . 對于以傳動力為主的傳動系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮蝸桿傳動的布置在低速級的方案；對于以傳動為主，尤其是傳動精度較高的系統(tǒng)，才考慮從蝸桿傳動布置在低速級的方案59.機械系統(tǒng)安全可靠的工作, 基本條件 : 組成機械系統(tǒng)的零部件應(yīng)該具有足夠的強度 , 剛度和穩(wěn)定性 .60. 按載荷的作用方式分類 :

12、直接作用載荷 , 間接作用載荷 ; 按零件發(fā)生變形的不同分為 : 拉伸 ( 壓縮 ) 載荷 , 彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷 ; 按載荷是否隨時間變化分為 : 靜載荷和動載荷 .61. 動載荷主要有 : 周期載荷 , 沖擊載荷 , 隨機載荷 .62. 對于靜載荷需要采用靜強度判據(jù) , 對于動載荷就需要疲勞強度的計算方法 .63. 確定載荷通常有三種方法 : 類比法 , 計算法和實測法 . 類比法主要應(yīng)用于載荷較難確定的情況或初步設(shè)計階段 .64. 電阻應(yīng)變計測量法是目前最常用的一種實測載荷方法 .65. 動力機是機械設(shè)備中驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的機械 , 又稱原動機 . 動力機的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系稱為機械特

13、性 .66. 動力機的容量通常是指功率的大小 , 由負載所需的功率或轉(zhuǎn)矩決定 , 動力機的轉(zhuǎn)速則與工作機械的傳動方案有關(guān) .67. 選擇動力機時 , 在確定類型后 , 應(yīng)確定其容量 , 容量大小是按照負載大小確定的 . 即動力機的功率和轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于負載的功率和轉(zhuǎn)矩 , 特別是轉(zhuǎn)矩必須有一定的儲備系數(shù) .68、工作機械的負載特性是指工作機械在運行過程中其功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速或唯一之間的關(guān)系69、負載特性有：恒轉(zhuǎn)矩負載特性、恒功率負載特性、轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)速函數(shù)的負載特性、轉(zhuǎn)矩是行程或者轉(zhuǎn)角函數(shù)的負載特性、負載轉(zhuǎn)矩變化無規(guī)律的負載特性70、負載圖是表示功率、轉(zhuǎn)矩與時間的關(guān)系圖線71、起重機：恒轉(zhuǎn)矩負載特性；許多

14、加工機床及推土機；恒功率負載特性；離心式鼓風機、水泵：轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)速函數(shù)的負載特性；塞式空氣壓縮機、 曲柄壓力機：轉(zhuǎn)矩是行程或者轉(zhuǎn)角函數(shù)的負載特性；破碎機和球磨機負載轉(zhuǎn)矩變化無規(guī)律的負載特性72、電動機功率的確定主要應(yīng)考慮電動機的發(fā)熱、允許的過載能力和起動能力三個因素，其中發(fā)熱問題最為重要。 選擇電動機的類型主要是根據(jù)工作機械的負載特性進行。73、執(zhí)行系統(tǒng)是指在機械系統(tǒng)中直接完成預期工作任務(wù)的機構(gòu)與裝置，由執(zhí)行構(gòu)件和與之相連的執(zhí)行機構(gòu)組成74、執(zhí)行系統(tǒng)是在執(zhí)行構(gòu)件與執(zhí)行機構(gòu)協(xié)調(diào)工作下完成任務(wù)的機構(gòu)與裝置，執(zhí)行構(gòu)件是執(zhí)行系統(tǒng)中直接完成工作任務(wù)的零部件75、執(zhí)行機構(gòu)的作用是傳遞和變換運送和動力， 即把

15、傳動系統(tǒng)傳遞過來的運動和動力進行必要的轉(zhuǎn)換以滿足執(zhí)行構(gòu)件的要求。 執(zhí)行機構(gòu)變換運動， 按變換形式有轉(zhuǎn)動與移動之間的變換； 按照變換節(jié)拍分為將連續(xù)運動變換為不同形式的連續(xù)運動或間歇運動76、執(zhí)行系統(tǒng)功能：轉(zhuǎn)動或移動、施力、分度與轉(zhuǎn)位、抓取與夾持、搬運與輸送以及檢測77、轉(zhuǎn)動或移動是執(zhí)行系統(tǒng)的基本功能；在現(xiàn)代機械中，抓取或夾持是執(zhí)行系統(tǒng)的常見任務(wù)78、搬運與輸送按其運輸路線不同可分為：直線輸送、環(huán)形輸送、空間輸送；按輸送方式分連續(xù)輸送、間歇輸送79、執(zhí)行構(gòu)件的運動形式歸納起來不外乎移動和轉(zhuǎn)動兩類基本運動形式，而這兩類基本運動又可分為連續(xù)與間歇兩種80、執(zhí)行系統(tǒng)按執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)目及其相互間的聯(lián)系可分為

16、：單一型、相互獨立型、相互聯(lián)系型；按其對運動和動力的不同要求，可分為：動作型、動力型、動作動力型81、執(zhí)行機構(gòu)常見運動形式： 1、平面運動：（ 1）旋轉(zhuǎn)運動：連續(xù)轉(zhuǎn)動、間歇轉(zhuǎn)動、往復擺動（ 2）移動：連續(xù)移動、間歇移動、往復移動 2、空間運動：簡單空間運動、復雜空間運動82、相互聯(lián)系型的執(zhí)行機構(gòu)特點是：多個執(zhí)行機構(gòu)、運動上相互聯(lián)系和制約；相互獨立型執(zhí)行系統(tǒng)的特點是：多個執(zhí)行機構(gòu)、運動上相互獨立，沒有制約；單一型的執(zhí)行系統(tǒng)特點是：只有一個執(zhí)行機構(gòu)工作83、執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計步驟：擬定運動方案、合理選擇執(zhí)行機構(gòu)類型，擬定機構(gòu)組合方案、繪制工作循環(huán)圖，運動分析及強度、剛度計算84、繪制工作循環(huán)圖時，應(yīng)選

17、擇一個定標構(gòu)件，通?？梢赃x擇機械主軸或分配軸作為定標構(gòu)件，因為這些軸的周轉(zhuǎn)數(shù)對應(yīng)于機械的工作循環(huán)。工作循環(huán)圖的形狀可以按照具體情況畫成矩形或圓形85、機械手一般由執(zhí)行機構(gòu)、傳動裝置、控制系統(tǒng)和輔助裝置完成86 傳動系統(tǒng)的類型按傳動比或輸出速度能否變化分為：定比傳動和變速傳動系統(tǒng)。按動力機驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)目分為：獨立驅(qū)動，集中驅(qū)動和聯(lián)合驅(qū)動系統(tǒng)。組成傳動聯(lián)系的一系列傳動件稱傳動鏈。87 定比傳動系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)的速度或轉(zhuǎn)速是固定的，即其傳動系統(tǒng)具有固定的的轉(zhuǎn)動比，組稱傳動鏈的各個環(huán)節(jié)也應(yīng)有固定的傳動比， 變速傳動系統(tǒng)分為有級變速和無級變速傳動系統(tǒng)。88 傳動系統(tǒng)的組成：通常由變速裝置，起停和換向裝置

18、，制動裝置以及安全保護裝置的幾個部分組成。89 確定傳動系統(tǒng)的組成及其結(jié)構(gòu)是傳動系統(tǒng)設(shè)計的重要任務(wù)。90 變速裝置的作用是改變動力機的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩以適應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的需要。91 常見的變速裝置有下面幾種：交換齒輪變速機構(gòu)，滑移齒輪變速機構(gòu)，離合器變速機構(gòu)，嚙合器變速機構(gòu)。92 離合器變速機構(gòu)有：牙嵌式離合器，齒輪式離合器，摩擦片式離合器。93 起停和換向裝置是用來控制執(zhí)行機構(gòu)的起動，停車以及改變運動方向，對起停和換向裝置的基本要求是起停和換向方便省力，操作安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單，并能傳遞足夠的動力。94 當換向不頻繁或換向雖然頻繁但電動機功率較小時，可直接由電動機起停和換向。這種方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單

19、操縱方便，當功率較大和換向頻繁時，常采用離合器起停和換向。 執(zhí)行結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)速較高時采用摩擦離合器， 執(zhí)行結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)速較低時可采用牙嵌式離合器等剛性的嚙式合器。95 制動裝置的作用是使執(zhí)行機構(gòu)的運動能夠迅速停止，對制動裝置的基本要求是工作可靠， 操縱方便，制動迅速平穩(wěn)， 結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，磨損小，散熱好，常用的制動方式有電氣制動和機械制動， 電動機起停和換向是， 常采用電動機反接制動：當傳動鏈較長，起動比較頻繁，傳動系統(tǒng)慣性交大及傳遞功率較大時，常采用機械制動方式。96 制動器的設(shè)計與安裝應(yīng)考慮如下問題：制動器與離合器必須互鎖；合理確定制動器的安裝位置， 通常，制動器安裝在轉(zhuǎn)速較高，變速范圍較小的軸

20、上；帶式制動離合器的操縱力應(yīng)作用在制動帶的松邊。97. 常見的安全保護裝置：銷釘安全聯(lián)軸器，鋼珠安全聯(lián)軸器，摩擦安全聯(lián)軸器。98 安全保護裝置宜放在靠近執(zhí)行機構(gòu)且轉(zhuǎn)速較高的傳動構(gòu)件上。99 后一變速組的級比指數(shù)等于前一個變速組的級比指數(shù)與傳動副數(shù)之積。為了獲得連續(xù)的等比級數(shù)的轉(zhuǎn)動傳遞。 必須使幾個變速組串聯(lián)而成的傳動系統(tǒng)符合級比規(guī)律，否則會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速重復或空缺的現(xiàn)象100 只表示傳動比的相對關(guān)系而不表示轉(zhuǎn)速值的線圖稱為結(jié)構(gòu)圖101 在設(shè)計有級變速傳動系統(tǒng)時，常用到轉(zhuǎn)速圖。使用轉(zhuǎn)速圖可以直觀的表達出傳動系統(tǒng)中各軸轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律和傳動副的速比關(guān)系。102 因結(jié)構(gòu)網(wǎng)只能表示傳動關(guān)系，而不表示轉(zhuǎn)速數(shù)值，故可以畫成對稱形式。10