機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計概述

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計周紅梅1相關(guān)課程的回顧機(jī)械原理：機(jī)械設(shè)計：研究機(jī)構(gòu)和機(jī)器的運動及動力特性，以及機(jī)械運動方案設(shè)計的一門基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)科。

主要是研究通用機(jī)械零(部)件設(shè)計和選用方面的基本知識、基本理論和基本方法。2機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計“設(shè)計”最原始的意思就是將符號記錄下來產(chǎn)品功能的描述構(gòu)思滿足功能的方案設(shè)計描述（設(shè)計圖紙、模型等等）“系統(tǒng)”整體系統(tǒng)是由具有特定功能的、相互間具有有機(jī)聯(lián)系的許多要素所構(gòu)成的一個整體。3第一節(jié)系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)第一章概述第二節(jié)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)與過程第三節(jié)本課程的主要內(nèi)容4一、“系統(tǒng)”的含義

系統(tǒng)貝塔郎菲：處在一定相互聯(lián)系中與環(huán)境發(fā)生關(guān)系的各組成部分的整體。2)系統(tǒng)與環(huán)境發(fā)生關(guān)系，不是孤立的

1)系統(tǒng)由相互聯(lián)系的要素構(gòu)成現(xiàn)代系統(tǒng)論創(chuàng)始人美國生物學(xué)家分解后的子系統(tǒng)都不是獨立的，它們之間的聯(lián)系分別由相應(yīng)的子系統(tǒng)的輸入與輸出表示，絕不是機(jī)械分割。5

系統(tǒng)61)整體性

系統(tǒng)是由各要素按一定的要求和結(jié)構(gòu)組織起來的整體，這個整體獲得了各個孤立的要素所不具備的新質(zhì)和新功能。整體性是系統(tǒng)所具有的最重要和最基本的特性。

系統(tǒng)整體性、相關(guān)性、自組織與動態(tài)性、目的性、優(yōu)化原則

二、系統(tǒng)的特性7系統(tǒng)要素之間、要素與整體之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間的普遍聯(lián)系。掌握相關(guān)性原則，就要求注意事物之間的相互聯(lián)系，防止孤立的、片面的看問題。2)相關(guān)性3)自組織與動態(tài)性充分考慮到外部環(huán)境的各種變化和干擾所帶來的影響，以使系統(tǒng)具有良好的運行狀態(tài)。為了讓汽車在任何路況下都有良好的行駛狀態(tài)，在汽車上運用了減震器和減震彈簧。自組織性與動態(tài)性也就是環(huán)境適應(yīng)性。

系統(tǒng)84)目的性目的系統(tǒng)存在的是指系統(tǒng)的活動最終趨向有序和穩(wěn)態(tài)即完成特定的功能。5)

優(yōu)化原則系統(tǒng)通過要素的重組、自調(diào)節(jié)活動，達(dá)到系統(tǒng)在一定環(huán)境下的最佳結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)的優(yōu)化離不開一定的現(xiàn)實環(huán)境，只是相對的優(yōu)化，它是隨人的認(rèn)識的深化和環(huán)境條件改變而逐步提高的。

系統(tǒng)91.1.2機(jī)械系統(tǒng)

定義：由若干機(jī)械要素組成，彼此間有機(jī)聯(lián)系，并能完成特定功能的系統(tǒng)。

機(jī)械系統(tǒng)是一個廣義的概念，其含義可根據(jù)不同的研究對象加以具體化。一般來說，機(jī)器、機(jī)構(gòu)等均可以稱之為機(jī)械系統(tǒng)。

例如：機(jī)構(gòu)作為機(jī)械系統(tǒng)，組成要素是構(gòu)件；機(jī)器作為機(jī)械系統(tǒng)，組成要素是機(jī)構(gòu)或裝置；生產(chǎn)線作為機(jī)械系統(tǒng)，組成要素是機(jī)器。1.機(jī)械系統(tǒng)的定義10機(jī)械系統(tǒng)是人-機(jī)-環(huán)境這個更大系統(tǒng)的子系統(tǒng)。因此，常把機(jī)械構(gòu)成的系統(tǒng)稱作內(nèi)部系統(tǒng)，而把人和環(huán)境構(gòu)成的系統(tǒng)稱作外部系統(tǒng)。內(nèi)部系統(tǒng)與外部系統(tǒng)之間存在著一定的聯(lián)系，即相互間的作用和影響。1.1.2機(jī)械系統(tǒng)部外統(tǒng)系部統(tǒng)內(nèi)系輸入3輸入2輸入1輸出2輸出3輸出1內(nèi)部系統(tǒng)外部系統(tǒng)輸入1輸入3輸入2輸出2輸出3輸出1112.機(jī)械系統(tǒng)的構(gòu)成從實現(xiàn)系統(tǒng)系統(tǒng)：動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等。功能角度來看，其主要包括下列一些子1.1.2機(jī)械系統(tǒng)12能量流系統(tǒng)和信息流系統(tǒng)從“流”的觀點出發(fā)，將機(jī)械系統(tǒng)劃分為物料流系統(tǒng)、1.1.2機(jī)械系統(tǒng)131)物料流系統(tǒng)(第三章)物料是機(jī)械工作的對象，是機(jī)械系統(tǒng)完成特定工作過程中工作的對象和載體。機(jī)械的任務(wù)就是改變物料的形狀和狀態(tài)，機(jī)械系統(tǒng)中的其他部分都是為它服務(wù)的。1.1.2機(jī)械系統(tǒng)142)能量流系統(tǒng)（第四章）任何機(jī)器的工作都需要能量，要使物料的形狀和狀態(tài)發(fā)生變化更需要大量的能量。因此，機(jī)械系統(tǒng)中用于提供能量、轉(zhuǎn)換能量和傳遞能量的部分就構(gòu)成了能量流系統(tǒng)。能源可分為和人工能源和自然能源兩類。產(chǎn)生能量的資源1.1.2機(jī)械系統(tǒng)153)信息流系統(tǒng)（第六章）

機(jī)械系統(tǒng)中用于系統(tǒng)內(nèi)的信息和指令進(jìn)行處理的部分就稱之為信息流系統(tǒng)。信息流系統(tǒng)由控制部件及被控對象組成，在其間傳遞的主要是信息。4)機(jī)械運動系統(tǒng)（第五章）1.1.2機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械運動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)操縱系統(tǒng)161.1.2機(jī)械系統(tǒng)傳動系統(tǒng)的作用是把動力系統(tǒng)提供的動力和運動傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)。增速或減速變速改變運動規(guī)律或形式傳遞動力功能17執(zhí)行系統(tǒng)位于機(jī)械系統(tǒng)末端，直接與作業(yè)對象接觸。1.1.2機(jī)械系統(tǒng)手爪平行開閉式機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)：1、8—滑動齒條

9—滑動齒條導(dǎo)軌

10—壓縮彈簧傳動機(jī)構(gòu)：4—雙面齒條2、3—齒輪動力裝置：5—氣缸6—活塞組成及運動關(guān)系執(zhí)行末端件：11—可換夾爪

18操縱系統(tǒng)是用于將人和機(jī)械聯(lián)系起來，即把操作者施加于機(jī)械的信號，經(jīng)轉(zhuǎn)換傳遞到執(zhí)行部件，以實現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的起停、換向、變速、變力等目的。電梯操作板行車操控板三坐標(biāo)操作板數(shù)控機(jī)床控制面板等1.1.2機(jī)械系統(tǒng)191.1.2機(jī)械系統(tǒng)20現(xiàn)代機(jī)械狀系統(tǒng)的功來能要求非評常廣泛，搞不同的機(jī)讓械系統(tǒng)因腰其工作要故求、追求質(zhì)目標(biāo)和使尿用環(huán)境的余不同，其則具體功能勻的要求也翁有很大的淚差異。1.1耍.3現(xiàn)代機(jī)柔械的功精能要求用途——切去毛襪坯余量輔，將其竿加工成腰符合規(guī)鋸定尺寸吩、形狀鍋、精度外要求的栽零件精度性能——定位精度咬、分度精氧度、分辨拐率與脈沖刊當(dāng)量、加從工精度聯(lián)動軸毛數(shù)運動性與能——主軸轉(zhuǎn)券速、進(jìn)繪給速度腸和加速習(xí)度、坐好標(biāo)行程以、刀庫透容量和干換刀時科間21物品提升物品移動卸下物品提升機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)吊車、挖掘機(jī)運行機(jī)構(gòu)龍門吊、叉車、裝載機(jī)變幅機(jī)構(gòu)起重機(jī)（鶴式、橋式）提升機(jī)構(gòu)例:起重機(jī)孤的工作捉過程對起重熔機(jī)的基硬本功能哀要求：起重量紐奉、起升牙高度、討運行速若度、生島產(chǎn)率、震作業(yè)范刑圍、經(jīng)膏濟(jì)性、鄉(xiāng)豐安全性磁、可靠潛性、穩(wěn)推定性、蚊操縱性好以及對辛周圍環(huán)隙境的適督應(yīng)性等。22加熱裝置模具及閉蓬合機(jī)構(gòu)注射機(jī)構(gòu)冷卻裝置鑰，鎖緊保芽壓裝置顆粒狀塑料塑化熔融成型模閉合熔料注入模具模具閉合狀態(tài)下冷卻固化開模取出制品開模及毛取出裝抽置例:塑料注免塑機(jī)的趕工作過蕩程塑料注澆塑機(jī)的羨主要功梯能：計量原料翼并使其熔徑融；將物請料以所需蝕要的速度嚷和壓力射鑒出；成型猴模具的開授、合、鎖命緊與保壓補(bǔ)；工藝參測數(shù)（壓力籃、速度、貫溫度、時漂間等）須陳根據(jù)不同掀制品和原掠料進(jìn)行調(diào)使整和控制怪；保證制易品的尺寸熟精度和穩(wěn)駁定性；提閉高塑化能載力、冷卻見速度與生餅產(chǎn)率；工杏作過程的虹安全性、暫可靠性及縣熱穩(wěn)定性等。231)運動要濫求2)動力要近求3)可靠性鈔和壽命凡要求4)安全性5)體積和重棚量6)精度7)經(jīng)濟(jì)性8)環(huán)境保護(hù)鴉要求9)產(chǎn)品造潤型要求10)其他特鋤殊要求速度、久加速度暈、轉(zhuǎn)速綁、調(diào)速詠范圍、霧行程、愁運動軌母跡以及考運動的天精確性傳遞的功纏率、轉(zhuǎn)矩算、力、壓喂力機(jī)械和零才部件執(zhí)行井功能時的犯可靠性和惕壽命，零疲部件的強(qiáng)卸度、硬度壯、耐磨性包括強(qiáng)答度、剛?cè)付?、熱敗力學(xué)性微能、摩燒擦學(xué)特紹性、振去動穩(wěn)定控性、系般統(tǒng)工作勿的安全敬性運動精梢度、定會位精度噪聲、振疾動、防塵壓、工業(yè)三某廢的處理揀與排放機(jī)械的設(shè)向計、制造旱及使用、膚維修的經(jīng)匯濟(jì)性外觀、姿色彩、因裝飾、宰人-機(jī)-環(huán)境的武協(xié)調(diào)性1.1如.3現(xiàn)代機(jī)捕械的功有能要求24第一節(jié)薄系統(tǒng)與機(jī)鑒械系統(tǒng)第一章質(zhì)概述第二節(jié)刊機(jī)械柜系統(tǒng)設(shè)撲計的任疼務(wù)與過臨程第三節(jié)維本課程的適主要內(nèi)容251.賭機(jī)械系賤統(tǒng)設(shè)計振的基本茶思想機(jī)械系統(tǒng)棚(熱機(jī)比)設(shè)計比時，不應(yīng)脹追求局部最豈優(yōu)(燃料塵的經(jīng)濟(jì)魂性)勁，而應(yīng)殖該追求整體的不最優(yōu)(燃料針的經(jīng)濟(jì)宋性加上持可靠性極、強(qiáng)度洋、壽命片、尺寸薪等綜合勉性能)洽。1.2無.1心機(jī)械系蹤蝶統(tǒng)設(shè)計蓋的基本潑思想與在特點卡諾《談?wù)劵饓虻膭恿υV和能發(fā)精動這種瓶動力的斬機(jī)器》261)公特別強(qiáng)需調(diào)系統(tǒng)腰的觀點2.機(jī)械系鞭統(tǒng)設(shè)計于的特點3)內(nèi)部系統(tǒng)籌設(shè)計與外誕部系統(tǒng)設(shè)濱計相結(jié)合a.外部環(huán)背境對機(jī)憂械系統(tǒng)托的作用仔和影響b.機(jī)械系缸統(tǒng)對外肢部環(huán)境獅的作用戲和影響不只考慮柴各零部件譯的工作狀剩態(tài)和性能們，不能追求著局部的最方好，而應(yīng)該康在滿足系統(tǒng)整體工作狀態(tài)宗和性能最靠好的前提紅下，確定憑各零部件那的基本要刮求及它們鴨之間協(xié)調(diào)和顧統(tǒng)一。使設(shè)計杏盡量做溉到周密算、合理拉、少走乎彎路，揉避免不椅必要的演返工和索浪費，迫達(dá)到少藏投資大謙效益。1.2綿.1鑰機(jī)械系專統(tǒng)設(shè)計添的基本舍思想與哨特點2)機(jī)碌械系統(tǒng)與咳外部環(huán)境庸相互的作迷用和影響27合理地吐確定系恥統(tǒng)功能增強(qiáng)可靠籮性提高經(jīng)濟(jì)失性保證安獨全性1.2其.2機(jī)械系個統(tǒng)設(shè)計掠的任務(wù)機(jī)械系行統(tǒng)設(shè)計紋的任務(wù)醒是為市遙場提供優(yōu)質(zhì)、高膠效、價廉垮物美的產(chǎn)品睬，在市嘆場競爭節(jié)中取得負(fù)優(yōu)勢，取贏得用弦戶，并疤取得良好的經(jīng)濟(jì)滿效益。281.合理確翅定系統(tǒng)離功能一項產(chǎn)品艇的推出總楚是以社會需求確立市與場觀念衰。以社會需庭求和為用還戶服務(wù)作為最基鞋本出發(fā)點。為前提，蹦設(shè)計師必率須對功能的諷需求，用戶購貞買產(chǎn)品實俯際就是購賭買產(chǎn)品的限功能。1.2.類2機(jī)械系統(tǒng)邪設(shè)計的任椒務(wù)需求29按功能或的性質(zhì)敢可分為基本功性能輔助功能1.2.娛2機(jī)械系辜統(tǒng)設(shè)計妄的任務(wù)用戶直接要求的功能，體現(xiàn)了產(chǎn)品存在的基本價值。為了實現(xiàn)基本功能而附加在產(chǎn)品上的功能，是實現(xiàn)基本功能的手段。和價值工重程中常療用價值來評價武功能與陳成本的而統(tǒng)一程且度，及目產(chǎn)品的臺物美價掉廉程度壯。合理確定號系統(tǒng)功能誘遵循的原聽則保證基鐮本功能嗓、滿足享使用功駁能、增逐添新穎押功能、置剔除多賭余功能原、利用窮外觀功呆能、降櫻低現(xiàn)實哄成本302.增強(qiáng)可頓靠性可靠性可男定義為：產(chǎn)品在規(guī)定的條壁件和規(guī)定的時碎間內(nèi)完成規(guī)定的層功能的能力。規(guī)定的洗條件指使用部條件與浮環(huán)境條通件含運荷輸、保孕管條件世。規(guī)定的功質(zhì)能指產(chǎn)品所法實現(xiàn)的使鋒用任務(wù)的魂預(yù)期功能障。例如汽在車的規(guī)定掃功能是運姑輸，機(jī)床景的規(guī)定功屢能是加工呈零件。規(guī)定的時慣間是指產(chǎn)場品的功群能只有爭同使用妨?xí)r間相抓聯(lián)系才慨能有實網(wǎng)際意義鹿，不同哥的產(chǎn)品荒應(yīng)作不亦同的規(guī)普定。零件、水部件、斗設(shè)備、拐系統(tǒng)1.2.恢2機(jī)械系不統(tǒng)設(shè)計以的任務(wù)增強(qiáng)可象靠性的月最有效皇方法是含進(jìn)行可鎖靠性設(shè)煮計，或堅概率設(shè)眉計31機(jī)械系統(tǒng)越的經(jīng)濟(jì)性成表現(xiàn)在設(shè)賢計、制造屋、使用、鐘維修乃至回魂收的全賴過程中桐。3.提高經(jīng)濟(jì)猛性1)提高設(shè)計海和制造的亞經(jīng)濟(jì)性a合理的迫確定可揮靠性要掌求和安銜全系數(shù)b貫徹標(biāo)架準(zhǔn)化c采用新技助術(shù)d改善零院部件的來結(jié)構(gòu)工犁藝性1.2牽.2機(jī)械系稅統(tǒng)設(shè)計耍的任務(wù)322)提高使壺用和維仇修的經(jīng)纖濟(jì)性a提高產(chǎn)晉品的效記率b合理地確雷定經(jīng)濟(jì)壽兩命c提高維修住保養(yǎng)的經(jīng)餃濟(jì)性傳動系統(tǒng)蔥和執(zhí)行系鏡統(tǒng)的效率滑，設(shè)計人肺員應(yīng)在方澇案設(shè)計和深結(jié)構(gòu)設(shè)計侵時，充分著考慮提高浪效率的措擋施。功能壽快命技術(shù)壽命——技術(shù)改造經(jīng)濟(jì)壽命——根據(jù)產(chǎn)營品使用鬼費用最帖低、經(jīng)腳濟(jì)效益纏最高所摟確定的依壽命維修能延也長設(shè)備的鞠使用壽命架，是保持章設(shè)備良好盆技術(shù)狀況曉及正常運勵行的技術(shù)傾措施，以漆盡可能少敏的維修費逢用換取盡鈔可能多的冷使用經(jīng)濟(jì)裹效益1.2.販2機(jī)械系統(tǒng)來設(shè)計的任化務(wù)334.保民證安全性從機(jī)械澡系統(tǒng)設(shè)詳計的角聚度討論索安全性槳問題就哥是要考火察以下肆這兩個舍方面的景內(nèi)容：今人-機(jī)安全與浮機(jī)對環(huán)境蔥的影響。1)機(jī)械系世統(tǒng)執(zhí)行銹預(yù)期功既能的安碌全性機(jī)械系樣統(tǒng)的安欠全性包落括機(jī)械圖系統(tǒng)執(zhí)斜行與預(yù)攔期功能暮的安全隊性和人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)扭的安全性霉。機(jī)械運帖行時系繪統(tǒng)本身館的安全但性，如懷滿足強(qiáng)煤度、剛知度、穩(wěn)釣定性、慚耐磨性時、耐腐蠢蝕等。牢配置過怪載保護(hù)約、安全忌互鎖裝績置。1.2.挺2機(jī)械系謠統(tǒng)設(shè)計帶的任務(wù)2)人-機(jī)-環(huán)境的偷安全性341.2預(yù).3機(jī)械系幟統(tǒng)設(shè)計奮的一般蚊過程1.產(chǎn)品規(guī)站劃根據(jù)產(chǎn)品婦發(fā)展規(guī)劃徹和市場需拳要提出設(shè)少計任務(wù)書調(diào)查研究可行性研督究系統(tǒng)計鑰劃技術(shù)研究掏和費用預(yù)作測、市場炒前景，投逆資環(huán)境、三生產(chǎn)條件旨、生產(chǎn)規(guī)伙模，生產(chǎn)徐組織、成螞本與效益如全面的分澤析研究2.系統(tǒng)技鞠術(shù)設(shè)計3.制造銷爛售1.產(chǎn)品規(guī)劃352.系統(tǒng)技術(shù)還設(shè)計1）總體捐設(shè)計2）技術(shù)手設(shè)計3）工作圖逝設(shè)計4）鑒定依和評審分析和確鳥定系統(tǒng)目幸的與要求蔑，選擇工黃作原理、拋設(shè)計總體疑方案，對縣可行的各鴉候選方案貍進(jìn)行分析射比較，確惠定最佳系姥統(tǒng)方案，網(wǎng)并進(jìn)行總前體布置設(shè)巧計，必要凈時可進(jìn)行嗎前期試驗碧。分系統(tǒng)進(jìn)拔行子系統(tǒng)赴的選型和柳設(shè)計，計丑算和確定飛主要尺寸竹，繪制部機(jī)件裝配圖縱和總圖，鎖必要時進(jìn)牧行中期試吐驗繪制全部痰零件工作以圖，編寫著各種技術(shù)刷文件和說刺明書對設(shè)計清進(jìn)行全疤面的技谷術(shù)、經(jīng)承濟(jì)評價姐，分析抗內(nèi)部系曉統(tǒng)對周期圍環(huán)境鋤的作用皇和影響1.2.沾3機(jī)械系統(tǒng)睛設(shè)計的一蝦般過程363.制造銷通售1）樣機(jī)液試制2）樣機(jī)薯鑒定和毫評審3）改進(jìn)侄設(shè)計樣機(jī)試標(biāo)制及后舞期試驗對不能獨滿足系宣統(tǒng)要求院的技術(shù)哪，經(jīng)濟(jì)菌指標(biāo)進(jìn)沒行分析辛，根據(jù)梨樣機(jī)鑒螺定和評難審意見收修改和普完善4）小批試怎制1.2股.3機(jī)械系統(tǒng)脖設(shè)計的一餓般過程5）定型萄設(shè)計完善全擱部工作領(lǐng)圖，技蠻術(shù)文件遮和工藝奇文件6）銷售37第一節(jié)震系統(tǒng)殿與機(jī)械毒系統(tǒng)第一章建概述第二節(jié)鑼機(jī)械標(biāo)系統(tǒng)設(shè)淚計的任講務(wù)與過咐程第三節(jié)虛本課程的鈔主要內(nèi)容38本課程儲的主要購內(nèi)容闡述現(xiàn)席代機(jī)械別的基本組番成，以及這立些和組成煎部分如何體構(gòu)成一個完整、乳彼此協(xié)燈調(diào)的復(fù)雜鐵系統(tǒng)的粥機(jī)械工促程類專捉業(yè)的主帆干課程眠。從系統(tǒng)的時觀點出發(fā)趟，以機(jī)、電摩、液、厘氣結(jié)合的機(jī)我械系統(tǒng)為刻對象，闡掏述機(jī)械系疊統(tǒng)設(shè)計的周一般規(guī)律