機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)課件

機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)精品課件本課程的主要內(nèi)容功能原理設(shè)計(jì)實(shí)用化設(shè)計(jì)商品化設(shè)計(jì)精品課件本課程的教學(xué)安排講課:36學(xué)時(shí)觀看錄像:2學(xué)時(shí)考試:2學(xué)時(shí)精品課件考核方式平時(shí)成績(jī)*20%+考試成績(jī)*80%平時(shí)成績(jī):到課情況+大作業(yè)精品課件第一章緒論§1-1機(jī)械設(shè)計(jì)的地位與作用§1-2機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)§1-3機(jī)械設(shè)計(jì)中的功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用化設(shè)計(jì)和商品化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)§1-4近代設(shè)計(jì)科學(xué)的重大發(fā)展精品課件§1-1機(jī)械設(shè)計(jì)的地位與作用一、機(jī)械設(shè)計(jì)的概念二、機(jī)械設(shè)計(jì)與其他學(xué)科和科技的關(guān)系三、作用精品課件機(jī)械設(shè)計(jì)根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤(rùn)滑方式等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算并將之轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。努力目標(biāo)在各種限定的條件下設(shè)計(jì)出較好的機(jī)械——優(yōu)化設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)將機(jī)械設(shè)計(jì)的共性技術(shù)與理性化的設(shè)計(jì)方法有機(jī)的結(jié)合在一起而形成的一門獨(dú)立的、綜合性的學(xué)科。研究機(jī)械設(shè)計(jì)的規(guī)律、過程、原理、方法、設(shè)計(jì)原則以及其他機(jī)械設(shè)計(jì)的共性技術(shù)。一、機(jī)械設(shè)計(jì)的概念精品課件二、機(jī)械設(shè)計(jì)與其他學(xué)科和科技的關(guān)系1.新興技術(shù)的應(yīng)用，使產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的變化。正向著機(jī)械-電子-信息一體化的技術(shù)方向發(fā)展。2.科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促使設(shè)計(jì)方法和技術(shù)的現(xiàn)代化。CAD、CAM、CE（并行工程）。三、作用1．

是聯(lián)接需求到滿足需求這一鏈條上的最基本的環(huán)節(jié)2．

機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和成本，在很大程度上是由設(shè)計(jì)階段的工作決定的3.設(shè)計(jì)水平與工業(yè)發(fā)展水平是相互影響的。

返回精品課件§1-2機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)一、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程（模式）二、設(shè)計(jì)階段的具體任務(wù)三、三種不同類型的設(shè)計(jì)任務(wù)精品課件提出需求調(diào)查研究掌握信息提出明確詳細(xì)設(shè)計(jì)要求原理性方案構(gòu)思評(píng)價(jià)和初選選擇模型確定參數(shù)詳細(xì)設(shè)計(jì)制造加工樣機(jī)測(cè)試設(shè)計(jì)鑒定批量生產(chǎn)銷售使用一、機(jī)械設(shè)計(jì)過程精品課件二、設(shè)計(jì)階段的具體任務(wù)可分為四個(gè)階段：可行性研究、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和改進(jìn)設(shè)計(jì)1．可行性研究：從分析需求出發(fā)，經(jīng)過信息交流、尋找問題的解法、進(jìn)行原理性方案構(gòu)思，最終得到一組可行的原理性方案；2．初步設(shè)計(jì)：選出最優(yōu)的方案，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的分析，將設(shè)計(jì)參數(shù)定量并加以優(yōu)化；3．詳細(xì)設(shè)計(jì)：總體設(shè)計(jì)（零部件的形狀、數(shù)量和相互配置關(guān)系，繪制總裝圖以及技術(shù)文件）；4.改進(jìn)設(shè)計(jì)：對(duì)反饋環(huán)節(jié)所反映的問題進(jìn)行技術(shù)處理。精品課件三種不同類型的設(shè)計(jì)任務(wù)

1．

開發(fā)性設(shè)計(jì)：零-原型的創(chuàng)新開發(fā)2．

適應(yīng)性設(shè)計(jì)：產(chǎn)品局部的變更或設(shè)計(jì)3.變型設(shè)計(jì)：變更產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)配置和尺寸精品課件§1-3機(jī)械設(shè)計(jì)中的功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用化設(shè)計(jì)和商品化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)一、

功能原理設(shè)計(jì)1．產(chǎn)品開發(fā)的三階段：功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用化設(shè)計(jì)和商品化設(shè)計(jì)2．

實(shí)質(zhì)：原理方案的構(gòu)思和擬定的過程3.設(shè)計(jì)方法：以簡(jiǎn)圖或示意圖來進(jìn)行方案構(gòu)思（例：船用抽水機(jī)）

精品課件精品課件精品課件二、

實(shí)用化設(shè)計(jì)1．工作：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、選擇材料、確定尺寸2．特點(diǎn)：從初步設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)再到設(shè)計(jì)完善的由粗到細(xì)的過程3.要求：明確、簡(jiǎn)單、安全可靠、掌握和遵循其內(nèi)在規(guī)律和一般原理。精品課件三、

商品化設(shè)計(jì)（技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)）1．

技術(shù)方面的評(píng)價(jià)：軟件質(zhì)量（設(shè)計(jì)原理、技術(shù)參數(shù)的選取、實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)的技術(shù)先進(jìn)性等）；硬件質(zhì)量（材質(zhì)、工藝精度、性能、壽命、可靠性）2．

經(jīng)濟(jì)方面的評(píng)價(jià)：成本與效益的比較3．

社會(huì)方面的評(píng)價(jià)：產(chǎn)品可能產(chǎn)生的社會(huì)效益4V=F/CC=生產(chǎn)成本+使用成本精品課件§1-4近代設(shè)計(jì)科學(xué)的重大發(fā)展一、“設(shè)計(jì)學(xué)”從古代到現(xiàn)代的三個(gè)發(fā)展階段1．

從古代人類發(fā)明工具開始算起：有了原始的功能思想（力學(xué)尚未成熟）2．

1854年德國(guó)勞萊克斯作為起點(diǎn)：建立了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本體系，把設(shè)計(jì)學(xué)分為“機(jī)構(gòu)學(xué)”和“機(jī)械零件”兩門課程。這一階段的“設(shè)計(jì)學(xué)”其實(shí)只是“機(jī)械學(xué)”，忽略了設(shè)計(jì)學(xué)的核心——功能，而一心一意去研究運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和強(qiáng)度、斷裂、摩擦等問題。31947年麥爾斯提出的功能的概念算起：三個(gè)方面：“功能”思想的提出和被接受、“人機(jī)工程”學(xué)科的興起以及“工業(yè)設(shè)計(jì)”學(xué)科的成熟精品課件二、近代“設(shè)計(jì)學(xué)”的重大發(fā)展：二戰(zhàn)以后，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)取得進(jìn)一步的發(fā)展，CAD、CAM、CE1．“功能”思想的提出和發(fā)展 名言：顧客購(gòu)買的不是產(chǎn)品本身，而是產(chǎn)品所具有的功能 功能思想的提出，人們開始打破傳統(tǒng)習(xí)慣，尋找不同的原理、結(jié)構(gòu)和外形來實(shí)現(xiàn)同一種功能。2．“人機(jī)學(xué)”(ergonomics)思想的形成和發(fā)展：“宜人”的宗旨已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)不能疏忽的觀念。3．“工業(yè)設(shè)計(jì)”(industrialdesign)學(xué)科體系的發(fā)展和成熟精品課件第二章機(jī)器的組成及典型機(jī)器分析§2-1機(jī)器的定義§2-2機(jī)器的組成§2-3機(jī)器的分類§2-4典型機(jī)器功能分析—家用縫紉機(jī)精品課件一、機(jī)器（現(xiàn)代機(jī)器）：機(jī)器是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的相互聯(lián)系配合的構(gòu)件所組成的聯(lián)合體，通過其中某些構(gòu)件的限定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，能將某種原動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變，以執(zhí)行人們預(yù)期的工作，在人或其他智能體的操作和控制下，實(shí)現(xiàn)為之設(shè)計(jì)的某種或某幾種功能。注意：1）兩個(gè)或兩個(gè)以上的構(gòu)件 2）聯(lián)系：聯(lián)接方式 3）功能和控制二、包含了兩個(gè)新的概念：

功能（設(shè)計(jì)學(xué)的核心）和控制（可以由某種智能體來實(shí)現(xiàn)）三、構(gòu)件（廣義）：

構(gòu)件之間的聯(lián)系（機(jī)械聯(lián)接，電、磁、氣、液等各種聯(lián)系方式） 構(gòu)件：機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的單元體精品課件§2-2機(jī)器的組成一、傳統(tǒng)機(jī)器原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)工作機(jī)科技發(fā)展機(jī)器原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)工作機(jī)控制器機(jī)械裝置電子裝置精品課件二、不同角度下的組成1．機(jī)構(gòu)學(xué)：由各種基本機(jī)構(gòu)組合而成，能動(dòng)度應(yīng)等于原動(dòng)機(jī)數(shù)2．結(jié)構(gòu)學(xué)：由各種基本構(gòu)件組裝而成3．專業(yè)的角度：常以主要部件來看機(jī)器的組成4.對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)來說，更強(qiáng)調(diào)從功能的觀點(diǎn)來看機(jī)器的組成精品課件三、從功能的觀點(diǎn)看機(jī)器的組成1.功能：設(shè)計(jì)學(xué)的基本概念。通過觀察和認(rèn)識(shí)機(jī)器，人們的思維才能從舊的結(jié)構(gòu)和形式中解放出來。2.機(jī)器的組成：機(jī)器由多個(gè)主要分功能系統(tǒng)構(gòu)成；他們的協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的總功能；每個(gè)主要分功能系統(tǒng)可由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)、工作機(jī)和控制器組成；其中的工作機(jī)則多由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和工作頭構(gòu)成。如圖所示（例：車床的總功能：利用移動(dòng)刀具對(duì)旋轉(zhuǎn)工件進(jìn)行切削。兩個(gè)分功能：工件旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給）3.機(jī)器的功能（主要功能和輔助功能）

精品課件機(jī)器（總功能）分功能系統(tǒng)1分功能系統(tǒng)i分功能系統(tǒng)n工作機(jī)傳動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)控制機(jī)工作頭執(zhí)行機(jī)構(gòu)….….機(jī)器的組成（功能角度）圖解精品課件§2-3機(jī)器的分類機(jī)器工藝類機(jī)器非工藝類機(jī)器加工機(jī)床食品機(jī)械紡織機(jī)械印刷機(jī)械動(dòng)力機(jī)械其中運(yùn)輸機(jī)械精密機(jī)械醫(yī)療機(jī)械通用機(jī)械……精品課件§2-4典型機(jī)器的功能分析(家用縫紉機(jī))企圖模仿人工縫紉的方式-針尾引線1.采用了針尖引線代替針尾引線2.采用了雙線互鎖交織以代替線的反復(fù)穿刺精品課件一、家用縫紉機(jī)的總功能1.將線按一定規(guī)律縫于縫料上2.特點(diǎn)：1）機(jī)縫線跡整齊美觀，縫合牢固，縫紉迅速。2）由于縫紉質(zhì)量的要求，實(shí)現(xiàn)總功能的各機(jī)構(gòu)間的運(yùn)動(dòng)配合要求精度很高，因此，家用縫紉機(jī)屬于精密的工藝類機(jī)器。二、家用縫紉機(jī)的功能分析1.主要功能1）引面線造環(huán)功能精品課件精品課件2）鉤面線擴(kuò)環(huán)，使底面線交織的功能精品課件3）供給和收回面線的功能4）輸送縫料的功能精品課件2.輔助功能（1）調(diào)節(jié)面線和底線的阻尼功能精品課件（2）調(diào)節(jié)壓腳壓緊力的功能（3）調(diào)節(jié)送布針距的功能（4）繞底線功能精品課件3.控制功能（1）機(jī)械控制功能：每一功能動(dòng)作必須按規(guī)定的時(shí)間和速度進(jìn)行，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的巧妙配合進(jìn)行控制的。凸輪和連桿機(jī)構(gòu)。（2）人機(jī)控制功能人機(jī)接口共4個(gè)：縫針工作區(qū)、手輪、機(jī)針前方布面、腳踏板（3）電子控制功能：實(shí)現(xiàn)繡花和鎖扣眼精品課件第三章機(jī)械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì)§3-1功能原理設(shè)計(jì)的工作特點(diǎn)和工作內(nèi)容§3-2功能、功能單元和功能結(jié)構(gòu)§3-3功能原理的發(fā)展歷史及其基本類型§3-4兩種動(dòng)作功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路§3-5工藝功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路§3-6關(guān)鍵技術(shù)功能、綜合技術(shù)功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路精品課件第三章緒論1.功能原理設(shè)計(jì)：針對(duì)主要功能的原理性設(shè)計(jì)2.例：點(diǎn)鈔機(jī)3.重點(diǎn)：提出創(chuàng)新構(gòu)思精品課件§3-1功能原理設(shè)計(jì)的工作特點(diǎn)和工作內(nèi)容一、工作特點(diǎn)1．功能原理設(shè)計(jì)往往使用一種新的物理效應(yīng)來代替舊的物理效應(yīng)，使機(jī)器的工作原理發(fā)生根本的變化的設(shè)計(jì)。2．功能原理設(shè)計(jì)中往往要引入某種新技術(shù)（新材料、工藝），首先要求設(shè)計(jì)人員有一種新的想法和構(gòu)思。3．功能原理設(shè)計(jì)使機(jī)器品質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化。滿足以上三點(diǎn)的功能原理設(shè)計(jì)是一個(gè)高品位的功能原理設(shè)計(jì)

精品課件二、任務(wù)和主要內(nèi)容1．任務(wù)：針對(duì)某一確定的功能目標(biāo)，尋求一些物理效應(yīng)，并借助某些作用原理，來求得一些實(shí)現(xiàn)該功能目標(biāo)的解法原理。解釋：1）功能目標(biāo)：最后要達(dá)到的功能2）物理效應(yīng)：摩擦、離心力、氣吹、液化、壓電變形等3）

作用原理：摩擦輪、氣嘴、壓電晶體等4）解法原理：物理效應(yīng)+作用原理精品課件精品課件2．主要工作內(nèi)容：構(gòu)思能實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)的新的解法原理3．功能原理方案設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)任務(wù)求總功能總功能分解尋求子功能解原理解組合評(píng)價(jià)與決策最佳原理方案黑箱法功能逐級(jí)分解創(chuàng)造性方法、目錄法、調(diào)查分析法形態(tài)學(xué)矩陣法各種評(píng)價(jià)方法分析綜合評(píng)價(jià)與決策精品課件§3-2功能、功能單元和功能結(jié)構(gòu)一、功能的含義1．傳統(tǒng)的定義功能：是對(duì)于某一產(chǎn)品的特定的工作能力的抽象化的描述，是指某一機(jī)器（或裝置）所具有的轉(zhuǎn)化能量、運(yùn)動(dòng)或其他物理量的特性。注意：區(qū)分這樣的幾個(gè)概念（功用、用途、性能、能力）例：功用——作原動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)用途——驅(qū)動(dòng)電扇、機(jī)床性能——效率、耐用性、振動(dòng)能力——功率、轉(zhuǎn)速功能——將電能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能精品課件2．從系統(tǒng)工程學(xué)的角度來看功能的含義在系統(tǒng)工程學(xué)上，我們用“黑箱”來描述功能黑箱：知識(shí)描述了系統(tǒng)的功能目標(biāo)，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是未知的白箱：內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全已知灰箱：內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分已知用黑箱來描述功能：任何一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)都有輸入和輸出，把技術(shù)系統(tǒng)看成一個(gè)黑箱，起輸入用物料流M、信息流S和能量流E來描述；其輸出用相應(yīng)的M'、S'、E'來描述。精品課件

我們根據(jù)所學(xué)過的傳遞函數(shù)的定義，可以得出功能的含義：一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)在以實(shí)現(xiàn)某種任務(wù)為目標(biāo)時(shí)，其輸入量和輸出量之間相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系注意：1）功能抽象的描述機(jī)械產(chǎn)品輸入量和輸出量之間的因果關(guān)系2）黑箱只是描述了從系統(tǒng)外部觀察到的功能特點(diǎn)，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是需要設(shè)計(jì)師去進(jìn)行具體構(gòu)思和設(shè)計(jì)的。技術(shù)系統(tǒng)信息流S（進(jìn)行能量流E的轉(zhuǎn)換）物料流M信息S能量E物料MS'E'M'精品課件

金屬切削機(jī)床毛坯冷卻劑潤(rùn)滑劑驅(qū)動(dòng)能信號(hào)能啟動(dòng)信號(hào)零件耗損的冷卻劑耗損的潤(rùn)滑劑切削切削功率自動(dòng)開動(dòng)熱量振動(dòng)噪聲灰塵環(huán)境的溫度、濕度地基的振動(dòng)機(jī)床黑箱示意圖精品課件二、功能元素和功能單元1、

功能元素從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)看，一個(gè)系統(tǒng)可以分解為一些子系統(tǒng)，相應(yīng)的總功能也可以分為一些分功能。因此，有些學(xué)者提出，將這些復(fù)雜動(dòng)作分解為一些基本動(dòng)作，把這些基本的動(dòng)作稱為“功能元素”，也稱功能元

轉(zhuǎn)變復(fù)原、放大縮小、連接分離物理功能元總功能—分功能—功能元傳導(dǎo)-絕緣、存貯-提取數(shù)學(xué)功能元：加和減等邏輯功能元：與、或、非

精品課件2.功能單元功能元?jiǎng)澐诌^細(xì)，在機(jī)械實(shí)踐中并不很有效，尚有待進(jìn)一步的研究。另外一種分解方式：只是分解到功能單元的水平上，這樣的功能單元是既有一定的獨(dú)立性，又有一定復(fù)雜程度的技術(shù)單元。例：硬幣計(jì)數(shù)包卷機(jī)的功能單元：1）硬幣堆放、輸送2）硬幣排列、分選、挑殘3）硬幣分選計(jì)數(shù)4）硬幣堆碼、整理5）送紙、撕紙6）硬幣包卷7）卷邊

精品課件三、功能分析法（一）、確定總功能1.設(shè)計(jì)問題抽象化:從抽象到具體，從定性到定量是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略思想方法（1）臺(tái)鉗功能表述對(duì)解法的影響(2)砸開核桃殼取出果仁的功能描述適度抽象化功能表達(dá)解法螺旋加壓螺旋絲杠機(jī)械加壓偏心機(jī)構(gòu)…形成壓力氣動(dòng)、液壓機(jī)構(gòu)…精品課件功能分析解法構(gòu)思砸殼適度抽象化分離殼與桃仁砸：利用重力

夾：杠桿作用（核桃夾子）壓：螺旋壓力機(jī)沖擊：水力沖壓射擊：把核桃作為“槍彈”射向硬靶使殼變脆：讓殼變脆易碎把殼溶解：溶解殼而不溶解桃仁鉆孔：向殼內(nèi)充氣撐破外殼整體加壓：外壓驟減，內(nèi)壓撐破外殼（專利發(fā)明）外部加壓逆向思維側(cè)向思維精品課件2.黑箱法（二）、功能結(jié)構(gòu)1.3種基本的結(jié)構(gòu)形式F1F2F3串聯(lián)F1F2F3并聯(lián)條件F1F2并聯(lián)安全離合器的離與合取決于傳遞載荷的數(shù)值F1F2F3條件F1F2環(huán)行環(huán)行串聯(lián)結(jié)構(gòu)又稱為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，它表示各分功能之間是按順序（因果、時(shí)間或空間關(guān)系）依次進(jìn)行的；并聯(lián)結(jié)構(gòu)（選擇結(jié)構(gòu)）的幾個(gè)分功能處于并聯(lián)關(guān)系，幾個(gè)分功能同時(shí)起作用才能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能精品課件舉例：并聯(lián)（車床加工物料）串聯(lián)（虎鉗的施力與夾緊）2.建立功能結(jié)構(gòu)圖（表示分功能關(guān)系的圖）的要求（1）體現(xiàn)功能元或分功能之間的順序關(guān)系（2）各分功能或功能元的劃分及其排列要有一定的理論依據(jù)（物理作用原理）或經(jīng)驗(yàn)支持（以確保分功能或功能元有明確解答）（3）不能漏掉必要的分功能或功能元（4）盡可能簡(jiǎn)單明了，但要便于實(shí)體解答方案的求取

在分析功能關(guān)系和邏輯關(guān)系時(shí)，首先考慮主要功能和主要流，初步建立功能結(jié)構(gòu)圖，然后，再解決輔助功能和次要流，逐漸完善系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)夾緊工件旋轉(zhuǎn)工件夾緊刀具送進(jìn)刀具精品課件精品課件3.建立功能結(jié)構(gòu)圖的步驟（1）通過技術(shù)過程分析，劃定技術(shù)系統(tǒng)的邊界，定出其總功能（2）劃分分功能及功能元（通常首先考慮所應(yīng)完成的主要工作過程的動(dòng)作和作用）（3）建立功能結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)其物理作用原理、經(jīng)驗(yàn)或參照已有的類似系統(tǒng)，首先排定主要工作過程有關(guān)的分功能或功能元的順序，通常先提出一個(gè)粗略方案，然后檢驗(yàn)并完善其相互關(guān)系，補(bǔ)充其它部分。（4）評(píng)比，選出最佳的功能結(jié)構(gòu)方案精品課件精品課件精品課件例2：建立材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖解（1）用黑箱法求總功能。通過分析輸入和輸出關(guān)系，得到材料拉伸試驗(yàn)機(jī)的總功能：測(cè)量試件受力與變形。精品課件（3）建立功能結(jié)構(gòu)圖有了總功能圖后，接著建立一級(jí)分功能結(jié)構(gòu)圖，最后建立二級(jí)分功能結(jié)構(gòu)圖。精品課件(三)功能元（分功能）求解1直覺法2調(diào)查分析法3設(shè)計(jì)目錄法精品課件精品課件精品課件精品課件（四）原理方案綜合——形態(tài)學(xué)矩陣法1.形態(tài)學(xué)矩陣建立在形態(tài)學(xué)矩陣的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)的分解和組合尋找各種答案。形態(tài)學(xué)是用集合代數(shù)的表達(dá)方法描述系統(tǒng)形態(tài)和分類問題的學(xué)科。精品課件

形態(tài)學(xué)矩陣采用矩陣的形式，第一列A,B,…,N為分功能，對(duì)應(yīng)每個(gè)分功能的橫行為其解答，如A1,A2,A3…由每個(gè)分功能解中挑選一個(gè)解，經(jīng)過組合可以形成一個(gè)包括全部分功能的整體方案。從理論上說，可以組成整體方案的數(shù)量，為各行解法個(gè)數(shù)的連乘積。分功能可能的解法123…IJKAA1A2A3…AIAJAKBB1B2B3…BIBJBKCC1C2C3…CICJCK……NN1N2N3…NINJNK精品課件設(shè)計(jì)參數(shù)可能的解答1234A墨庫(kù)剛性管可折疊的筆纖維物質(zhì)-B裝填機(jī)構(gòu)部分真空毛細(xì)作用可更換的儲(chǔ)液器把墨注入儲(chǔ)液器C筆尖墨液輸出裂縫筆尖毛細(xì)供液圓珠-粘性墨纖維物質(zhì)的筆尖毛細(xì)供液-

液墨書寫器的形態(tài)學(xué)矩陣這個(gè)矩陣中的分功能可以形成3*4*3=36個(gè)整體方案。形態(tài)學(xué)矩陣組成的方案數(shù)目過大，難以進(jìn)行評(píng)選。一般通過以下要點(diǎn)組成少數(shù)幾個(gè)整體方案供評(píng)價(jià)決策使用，以便確定1-2個(gè)進(jìn)一步設(shè)計(jì)的方案。（1）相容性。分功能之間必須相容，否則不能組合。（2）優(yōu)先選用主要分功能的較佳解，由該解法出發(fā)，選擇與它相容的其他分功能解。精品課件（3）提出對(duì)設(shè)計(jì)要求、約束條件不滿足，或不令人滿意的解答，如成本過高、效率低、污染嚴(yán)重、不安全、加工困難等。例：試設(shè)計(jì)進(jìn)行露天礦開采的挖掘機(jī)的原理方案解：1.用黑箱法尋找總功能和轉(zhuǎn)換關(guān)系精品課件2.總功能分解（1）總功能分解的依據(jù)機(jī)器一般都由5部分組成：原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分、工作機(jī)構(gòu)、控制和支承。其技術(shù)過程通常是：原動(dòng)機(jī)-傳動(dòng)-控制-工作機(jī)構(gòu)，而這4部分都安裝在支承部件上。工作機(jī)構(gòu)就是每臺(tái)機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了表示這種技術(shù)過程和周圍環(huán)境關(guān)系，用技術(shù)過程流程圖來表示。精品課件圖中幾點(diǎn)說明：a.環(huán)境系統(tǒng)：是根據(jù)設(shè)計(jì)要求明細(xì)中提出的，如爬坡、作業(yè)范圍等等要求b.”人”是指操作人員對(duì)機(jī)器的要求，即考慮人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)c.相鄰技術(shù)系統(tǒng)是指運(yùn)輸機(jī)的種類，設(shè)計(jì)要求中已提出為汽車，這實(shí)質(zhì)是提出卸煤的高度要求；能源的種類為柴油機(jī)。d.虛線方框內(nèi)表示機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而機(jī)械與外界聯(lián)系用實(shí)線大方框表示通過上面的技術(shù)流程圖粗線條地看清楚了機(jī)器的技術(shù)輪廓，其技術(shù)系統(tǒng)是很復(fù)雜的，能直接求得總功能的解，同時(shí)流程圖還為總功能的分解提供了可靠的依據(jù)。（２）總功能分解將總功能分解為一級(jí)、二級(jí)分功能精品課件二級(jí)分功能還找不到解，還可以接著往下分解，直到可找到相應(yīng)的原理解為止。３.建立功能結(jié)構(gòu)圖第一步：首先建立總功能與一級(jí)分功能的功能結(jié)構(gòu)圖精品課件（１）做出總功能輸入、輸出轉(zhuǎn)換關(guān)系圖，然后再建立一級(jí)分功能的結(jié)構(gòu)圖（２）先畫出最基本的功能即執(zhí)行功能，然后畫它的輸入和輸出（３）畫出行走、輔助、控制、驅(qū)動(dòng)功能，畫每個(gè)功能的輸入和輸出（４）各個(gè)功能的輸入、輸出關(guān)系的連接（５）支承和聯(lián)接功能與上述每個(gè)功能相關(guān)，故用多個(gè)箭頭表示第二步：建立二級(jí)功能結(jié)構(gòu)圖接著往下，還可以逐步的建立更加詳細(xì)的完善的功能結(jié)構(gòu)圖４.尋找原理解法和原理解組合功能結(jié)構(gòu)圖建立后，就可尋找各功能的原理解，然后用形態(tài)學(xué)矩陣進(jìn)行原理解組合，可得到設(shè)計(jì)方案的多種解。組合方案數(shù)：＝３＊３＊２＊３＊１＊４＊４＊３＊４＝１０３６８方案１為履帶式正鏟機(jī)械挖掘機(jī)（A1+B1+C2+D2+E1+F1+G2+H2+I1）方案２為輪胎式正鏟液壓挖掘機(jī)（A3+B1+C1+D2+E1+F2+G3+H1+I2）精品課件精品課件根據(jù)設(shè)計(jì)要求中功率的要求，在能量傳遞與分配中，采用鏈傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)，顯然不相容的，應(yīng)去掉。故組合方案數(shù)=3*3*2*2*3*1*2*4*3*4=5184。在眾多的方案中，進(jìn)行定性篩選，然后進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià)，最后決策最佳方案。精品課件

大作業(yè)1。汽車舉升機(jī)原理方案設(shè)計(jì)：汽車舉升機(jī)主要用于汽車的舉升維修和保養(yǎng)，它可以根據(jù)不同的修理部位，將汽車舉升到適宜的高度，以改變地溝工作地點(diǎn)窄小，潮濕陰暗、工作效率低等勞動(dòng)環(huán)境。2。瓶蓋整列裝置的原理方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：把一堆不規(guī)則放置的瓶蓋整列成口朝上的位置逐個(gè)輸出。瓶蓋的形狀和尺寸如圖。瓶蓋質(zhì)量為M=10G，整列速度100個(gè)/分鐘。能量為220V交流和高壓氣（壓力為0.6MPA）φ25mmφ30mm7mm精品課件§3-3功能原理的發(fā)展歷史及其基本類型一、功能原理的特點(diǎn)1．綜合，不可能有任何定法可循的：對(duì)應(yīng)于分析2．有多解的問題，而且很難得到絕對(duì)理想的解二、分類1．工藝功能：以完成對(duì)對(duì)象物的加工為目的的功能（例：機(jī)床、絞肉機(jī)、犁）2.動(dòng)作功能：以實(shí)現(xiàn)動(dòng)作為目的的功能（簡(jiǎn)單動(dòng)作功能：完成簡(jiǎn)單的一次性動(dòng)作，例：拉鏈、圓珠筆；復(fù)雜動(dòng)作功能：實(shí)現(xiàn)連續(xù)的傳動(dòng)，例：六種基本機(jī)構(gòu)的組合）共性：用純機(jī)械或主要靠機(jī)械完成的動(dòng)作功能

精品課件3．綜合技術(shù)功能：不再局限于用純機(jī)械的方式，而是綜合運(yùn)用機(jī)、光、電、磁、熱、化各種廣義物理效應(yīng)去實(shí)現(xiàn)動(dòng)作功能和工藝功能（例：高速平面電機(jī)式自動(dòng)繪圖機(jī)、精密定位工作臺(tái)）4.關(guān)鍵技術(shù)功能：作為某個(gè)企業(yè)或部門獨(dú)有的技術(shù)，暫時(shí)還沒被別人掌握（動(dòng)作功能、工藝功能、綜合技術(shù)功能）（例：在數(shù)控機(jī)床發(fā)展的初期，滾珠絲杠和靜壓導(dǎo)軌成了關(guān)鍵技術(shù)）精品課件

簡(jiǎn)單動(dòng)作功能關(guān)鍵技術(shù)功能

動(dòng)作類復(fù)雜動(dòng)作功能功能類型工藝類——工藝功能綜合技術(shù)功能精品課件§3-4兩種動(dòng)作功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路一、簡(jiǎn)單動(dòng)作功能1．特點(diǎn)：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的具有特殊幾何形狀的構(gòu)件組成，利用它們形體上的特征，可以實(shí)現(xiàn)互相運(yùn)動(dòng)或鎖合的動(dòng)作。舉例：帶軸的輪子、拉鏈、魔方、鼠標(biāo)、彈子鎖2．求解思路：幾何形體組合法1）明確“功能目標(biāo)”2）針對(duì)功能目標(biāo)，對(duì)幾個(gè)構(gòu)件上的幾何形體進(jìn)行構(gòu)思。精品課件二、復(fù)雜動(dòng)作功能1．特點(diǎn)：這類功能以采用常用基本機(jī)構(gòu)為主，其設(shè)計(jì)已有很成熟的理論和經(jīng)驗(yàn)。盡管這類功能原理要實(shí)現(xiàn)相當(dāng)復(fù)雜的功能目標(biāo)，設(shè)計(jì)起來并非毫無困難，但是比起簡(jiǎn)單動(dòng)作功能的設(shè)計(jì)來，還是要容易的多，因?yàn)樗吘贡蝗藗冄芯康南喈?dāng)透徹了。2.求解思路：基本機(jī)構(gòu)組合法齒輪、齒條、連桿、凸輪、螺旋精品課件§3-5工藝功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路一、工藝功能（由于作為S1的工作頭和起媒介作用的F的變換是有很大自由度的，因此工藝功能是一種最具靈活性的功能）1．定義：1）工作頭和工作對(duì)象互相配合所實(shí)現(xiàn)的功能2）以完成對(duì)對(duì)象物的加工為目的的功能2．兩個(gè)重要因素：1）采用那種工藝方法2）工作頭采用什么形狀和動(dòng)作——確定工作頭的形狀和動(dòng)作精品課件3．特點(diǎn)：工作頭的形狀、運(yùn)動(dòng)方式和作用場(chǎng)是完成工藝功能的三個(gè)重要因素分析：1）工藝方法不能完全模仿手工的工藝方法2）工作頭對(duì)物體的作用有可能不是純機(jī)械的，而加入其他廣義的作用3）比動(dòng)作功能更易改進(jìn)和革新（工作頭的變革可能性大）二、求解思路——物-場(chǎng)分析法（S-FIELD）1.最小技術(shù)系統(tǒng)：主體（S1）、客體（S2）和場(chǎng)（F）2.標(biāo)準(zhǔn)的S-FIELD模型分析：1）S1—主體，是對(duì)客體發(fā)出作用的物體，也就是所說的工作頭（或工具）2）S2—客體，是被加工的物體，也就是工藝動(dòng)作的對(duì)象物體3)F—場(chǎng)，不單指物理場(chǎng)，而是廣義的指S1向S2作用時(shí)發(fā)出的力、運(yùn)動(dòng)、光一切作用場(chǎng)精品課件3.求解的方法1）F、S1搜索例：構(gòu)思剪草機(jī)的工作原理(1)S2：草拉力：無法保證草地整齊(2)選擇合適的F割斷力：鐮刀、需要握住草的上部剪斷力：理發(fā)推子(3)根據(jù)選用的力F為剪斷力，那么S1肯定是剪刀了2）完善 方法：針對(duì)原設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的缺少F或S1的情況，補(bǔ)全F或S1例：制造平板玻璃原設(shè)計(jì)（垂直引上法），用S-FIELD分析后發(fā)現(xiàn)，S2在凝固前大部分時(shí)間內(nèi)缺少F和S1。改進(jìn)后的設(shè)計(jì)（浮法）：讓液態(tài)玻璃飄浮在低熔點(diǎn)金屬的液面上。S1：低熔點(diǎn)合金的液面，F(xiàn)：表面張力

FS1S2標(biāo)準(zhǔn)S-FIELD模式精品課件3）增加：S1、S2和F，有時(shí)還應(yīng)輔以S1’和F1’，才能實(shí)現(xiàn)更好的功能例：金屬切削過程：S2：鋼工件，S1：刀具，F(xiàn)：切削力加入S1’（切削液）——切削工藝過程更好，工件的表面粗糙度較低，切削速度提高。F’（分子吸附膜）——刀具和工件表面之間的摩擦得到改善，同時(shí)還起冷卻作用。FS1S2F1S1’S-F模型的變型精品課件4）變換：對(duì)已有功能解法中的S1和F進(jìn)行分析后，常常發(fā)現(xiàn)他們并非是不可替換的。有時(shí)通過變換可能產(chǎn)生意想不到的效果。例：S1——尼龍線F——高速抽打的抽擊力總結(jié)：由于作為S1的工作頭和起媒介作用的F的變換是有很大自由度的，因此工藝功能是一種最具靈活性的功能精品課件§3-6關(guān)鍵技術(shù)功能、綜合技術(shù)功能及其對(duì)應(yīng)的求解思路一、關(guān)鍵技術(shù)功能1．關(guān)鍵技術(shù)的幾個(gè)因素1）材料：高強(qiáng)度、高耐磨性、特殊的潤(rùn)滑油、特殊輕質(zhì)材料、特殊的物理性能要求等2）制造工藝：高精度、小的表面粗糙度、高的熱處理要求3）設(shè)計(jì)：通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)特殊的功能原理，尤其是實(shí)現(xiàn)以前從未有人實(shí)現(xiàn)過的功能或是比別人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能更好的功能水平。2.功能特點(diǎn)：由于特殊的工作條件（約束）或特殊的使用要求，用常規(guī)技術(shù)或已有技術(shù)難以達(dá)到的技術(shù)難點(diǎn)，或是別人目前尚難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)高度，總的來說他的技術(shù)要求高，而解決的方法也往往是出奇制勝。3．求解思路：技術(shù)矛盾分析法技術(shù)矛盾：約束條件和期望達(dá)到的較高要求精品課件由于空間的限制，只能用直徑僅?20mm左右的微型直流電動(dòng)機(jī)（額定輸出n=5000r/min，M=0.3N.cm）。經(jīng)過減速比i1=900的降速后，驅(qū)動(dòng)一套連桿機(jī)構(gòu)，使手指得到約0.5rad/s的抓握運(yùn)動(dòng)速度。但是在這樣的運(yùn)動(dòng)速度下，指端的捏緊力只有5N左右。若使捏緊力達(dá)到50N，一般的方法是降速比增大10倍，手指的運(yùn)動(dòng)速度降低10倍。存在運(yùn)動(dòng)與力的矛盾。1)主要矛盾是電動(dòng)機(jī)體積和輸出力矩之間的矛盾。研制一種大力矩的微型電動(dòng)機(jī)就是一種求解的途徑。2）從動(dòng)力學(xué)的角度來看，若有足夠大的存儲(chǔ)能量的飛輪，也可達(dá)到增大指端捏緊力的目的。精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件二、綜合技術(shù)功能1．特點(diǎn)：在某些特定的條件下，采用廣義物理效應(yīng)，有可能實(shí)現(xiàn)比純機(jī)械方法更好的動(dòng)作或工藝功能。顯然這里我們并不強(qiáng)調(diào)全部可以代替純機(jī)械功能，因?yàn)橛性S多場(chǎng)合純機(jī)械的動(dòng)作和工藝功能還是特別簡(jiǎn)單可靠的，沒有必要用更復(fù)雜的廣義物理效應(yīng)去代替。2．求解思路：物理效應(yīng)引入法精品課件第四章機(jī)械功能原理的實(shí)現(xiàn)——機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)§4-1機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作功能§4-2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)§4-3按機(jī)械動(dòng)作功能原理要求作機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)§4-4發(fā)揮機(jī)構(gòu)固有潛力的方法——機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)§4-5機(jī)械運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖精品課件§4-1機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作功能一、機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)那些動(dòng)作功能1．利用機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式或運(yùn)動(dòng)規(guī)律變換的動(dòng)作功能輸入：轉(zhuǎn)動(dòng)輸出1）勻速運(yùn)動(dòng)（平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)）與非勻速運(yùn)動(dòng)（平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)）的變換2）連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)與間歇式的轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)的變換3）實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)2．利用機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)開關(guān)、聯(lián)鎖或檢測(cè)等的動(dòng)作功能檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以檢查最后的成品也可以檢測(cè)中間工序，以自動(dòng)校正與規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)間的差異?？刂七B鎖機(jī)構(gòu)的用途，則是在機(jī)器工作過程中發(fā)現(xiàn)控制和檢測(cè)機(jī)構(gòu)所不能排除的缺陷時(shí)停止或限制機(jī)器的工作。例如：精品課件1）用來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)離合或開停2）用來?yè)Q向、超越和反向止動(dòng)3）用來實(shí)現(xiàn)連鎖、過載保護(hù)、安全制動(dòng)4）實(shí)現(xiàn)鎖止、定位、夾壓等5）實(shí)現(xiàn)測(cè)量、放大、比較、顯示、記錄、運(yùn)算等3．利用機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)程序控制或手動(dòng)控制的功能1）利用時(shí)間的序列進(jìn)行控制（凸輪程序裝置）精品課件2)利用動(dòng)作的序列進(jìn)行控制（電磁閥控制液壓缸）

精品課件3)利用運(yùn)動(dòng)的變化等進(jìn)行控制二、選擇機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)功能原理的原則和范圍（探討在什么情況下選用機(jī)構(gòu)來完成這些功能）原則：工作可靠、運(yùn)行安全、操作方便、制造和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性1.實(shí)現(xiàn)功率性的機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式或規(guī)律的變換功能交直流變速電動(dòng)機(jī)——各種轉(zhuǎn)速要求——運(yùn)動(dòng)特性不理想，會(huì)受到載荷的變化而變化或轉(zhuǎn)換的效率較低——使用運(yùn)動(dòng)特性號(hào)，交換效率高的鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)——各種減速、變速機(jī)構(gòu)非功率性的微小擺動(dòng)或移動(dòng)，除了機(jī)構(gòu)之外，還可以用電磁原理來獲得；2002年高維技術(shù)公司推出了國(guó)內(nèi)首臺(tái)直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電火花成型機(jī)床精品課件2.實(shí)現(xiàn)固定軌跡或簡(jiǎn)單可調(diào)的軌跡功能各種自動(dòng)機(jī)上的上、下料，加工、檢測(cè)等工序上需要的運(yùn)動(dòng)軌跡，均可全部用機(jī)構(gòu)來完成，對(duì)于要實(shí)現(xiàn)可任意變動(dòng)的復(fù)雜軌跡，雖然一般采用電子或電氣來控制，但其軌跡動(dòng)作部分也還必須使用機(jī)構(gòu)3.在特定條件下能優(yōu)質(zhì)的實(shí)現(xiàn)開關(guān)、聯(lián)鎖和檢測(cè)等功能這些功能一般用電或機(jī)械均能實(shí)現(xiàn)，但究竟用那一種好，需要設(shè)計(jì)者仔細(xì)分析研究4.實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的固定程序或可變程序的控制功能以上幾種均適宜用機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，但究竟如何選擇，要注意科技的發(fā)展動(dòng)向直線電動(dòng)機(jī)-直線運(yùn)動(dòng)（超導(dǎo)的出現(xiàn)）電視機(jī)的頻道-機(jī)械式轉(zhuǎn)變?yōu)檫b控式的。精品課件§4-2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1．作用：將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給工作機(jī)，以完成預(yù)期的功能2．常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、楔塊機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、摩擦輪機(jī)構(gòu)、撓性件機(jī)構(gòu)、彈性件機(jī)構(gòu)、液氣動(dòng)機(jī)構(gòu)、電氣機(jī)構(gòu)以及利用以上一些常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合而產(chǎn)生的組合機(jī)構(gòu)。3．目的：實(shí)現(xiàn)速度或力的變換，或?qū)崿F(xiàn)特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求4．運(yùn)動(dòng)速度或力的大小變換由p=fv可以看出，在p一定的情況下，若想得到一個(gè)大的f，則可以降低v，若要f按一定規(guī)律變化，則可通過調(diào)整輸出速度按某一種規(guī)律變化來得以實(shí)現(xiàn)。常見的用于運(yùn)動(dòng)速度或力的大小變換的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有：精品課件1）通過嚙合方式進(jìn)行傳動(dòng)（例如：齒輪、蝸輪蝸桿、鏈傳動(dòng)、同步齒形帶等）其中，齒輪傳動(dòng)可以在平行軸或交錯(cuò)軸間實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定傳動(dòng)比傳動(dòng)，適用功率和速度范圍廣，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，互換性好，因而得到廣泛應(yīng)用2）通過摩擦方式進(jìn)行傳動(dòng)（例如：摩擦輪傳動(dòng)、摩擦式無級(jí)變速器、帶傳動(dòng)、滑輪傳動(dòng)等）這類機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，成本低廉，由于帶具有柔軟性，有吸收振動(dòng)的特性，且有緩沖和安全保護(hù)的作用特性使帶傳動(dòng)適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)。3）利用楔塊原理進(jìn)行傳動(dòng)（例如：螺旋機(jī)構(gòu)等）。螺旋傳動(dòng)主要由螺桿、螺母、機(jī)架組成，螺旋傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是增力效果大，可用較小的轉(zhuǎn)距得到較大的軸向力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)精度高，平穩(wěn)無噪聲等。4）利用流體作用原理進(jìn)行傳動(dòng)（例如：液壓、氣動(dòng)傳動(dòng)等）。液體可以看作是一種不可壓縮物體，因而液壓傳動(dòng)能傳動(dòng)較大的力，經(jīng)常用于傳動(dòng)比不需十分精確，但載荷很大的情況下，但液壓傳動(dòng)速度較慢。例如液壓千斤頂、液壓挖掘機(jī)的推桿等。相反氣動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般用于傳遞較小的力，但作用速度快。精品課件5運(yùn)動(dòng)形式或傳力方式的變換：將原動(dòng)機(jī)輸出的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)變換成工作機(jī)的需求的輸出。1）常見的運(yùn)動(dòng)形式：轉(zhuǎn)動(dòng)、平動(dòng)、擺動(dòng)。2）常見的變換機(jī)構(gòu)：凸輪、螺旋、連桿、齒輪、撓性體、摩擦輪、流體機(jī)構(gòu)。二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)1定義：帶動(dòng)工作頭進(jìn)行工作并使之獲得工作力或力距的機(jī)構(gòu)。2作用：給工作頭產(chǎn)生工作力同時(shí)帶動(dòng)工作頭實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或特定的運(yùn)動(dòng)軌跡等。1）滿足特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指那些輸出中有速度變化要求，如有等速輸出、瞬時(shí)或長(zhǎng)時(shí)間停歇、有急回特性，周期性轉(zhuǎn)位和步進(jìn)分度動(dòng)作等（例：牛頭刨床）。2）滿足特定的運(yùn)動(dòng)軌跡。3）滿足某種特殊的信息傳遞。精品課件精品課件

此抓片機(jī)構(gòu)采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，通過兩凸輪的聯(lián)動(dòng)作用，使抓片爪按矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到間歇抓片的目的。

此裝配線采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，使筆芯托架沿著矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到使圓珠筆芯步進(jìn)式地向前送進(jìn)的目的。精品課件三.工作頭1定義：工作頭是直接接觸并攜帶工作對(duì)象完成一定的工作（例如：夾持、搬運(yùn)、轉(zhuǎn)位等），或是在其上完成一定的工藝動(dòng)作（例如噴涂、洗滌、鍛壓等）2工作頭的作用1）夾持2）搬運(yùn)、輸送及轉(zhuǎn)換工位3）施力四、選擇機(jī)構(gòu)類型和擬定機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖中的幾個(gè)問題1在滿足工藝功能動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求的情況下應(yīng)使機(jī)構(gòu)最簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈最短2使機(jī)構(gòu)有有利的傳力條件3使機(jī)構(gòu)有盡可能好的動(dòng)力性能4使機(jī)器操縱方便，調(diào)整容易、安全耐用精品課件§4-3按機(jī)械動(dòng)作功能原理要求作機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

一、功能原理解與機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)功能結(jié)構(gòu)圖——各個(gè)分功能以及它們之間的關(guān)系（分析分功能，那些可以適用機(jī)械功能完成；那些屬于傳動(dòng)類型還是執(zhí)行類型）——選擇實(shí)現(xiàn)分功能的最佳機(jī)構(gòu)需注意的問題：1）分功能較復(fù)雜時(shí)，不可能用一個(gè)已知的機(jī)構(gòu)來完成。這里就需要根據(jù)分功能的特點(diǎn)，挑選幾個(gè)機(jī)構(gòu)組成一個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，由這些機(jī)構(gòu)共同完成這個(gè)分功能的機(jī)械動(dòng)作，這就是所謂的“機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)”或稱為“機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新涉及”。2）當(dāng)個(gè)機(jī)械分功能選擇好相應(yīng)的機(jī)構(gòu)后，怎樣使這些分散的機(jī)構(gòu)組成一個(gè)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的整體，這也稱為“機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)”，也稱為“機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)”。精品課件二、功能原理的分解和機(jī)構(gòu)的選擇當(dāng)分功能比較復(fù)雜時(shí)，需要將這些分功能分解，其分解的原則：所分解出的分功能能夠用一個(gè)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)去完成（例：工廠備料車間用的鋸床）三、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)舉例——家用縫紉機(jī)的送布機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)精品課件§4-4發(fā)揮機(jī)構(gòu)固有潛力的方法

——機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

一、改變機(jī)構(gòu)的某些尺寸參數(shù)，使機(jī)構(gòu)出現(xiàn)一種新的功能例：六桿增力機(jī)構(gòu)二、運(yùn)用機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合，改變機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性例：拉延壓力機(jī)三、運(yùn)用機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合，得到某種特殊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或軌跡例：送布機(jī)構(gòu)四、利用機(jī)構(gòu)組成原理發(fā)現(xiàn)新的機(jī)構(gòu)五、引進(jìn)當(dāng)前的最新技術(shù)，使舊的機(jī)械功能得到新的生命精品課件§8－4機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是在新構(gòu)思的基礎(chǔ)上進(jìn)行的設(shè)計(jì)，它包括對(duì)原有機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新應(yīng)用、新機(jī)構(gòu)的構(gòu)思和原動(dòng)機(jī)的創(chuàng)新發(fā)展三個(gè)方面。一、機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新應(yīng)用機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新應(yīng)用是仍然使用常見的機(jī)構(gòu)，經(jīng)過巧妙的構(gòu)思，賦予機(jī)構(gòu)以新的應(yīng)用。如無腳蹬自行車即是將自行車后輪安裝成偏心輪，恰似曲柄的形式，使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)二、新機(jī)構(gòu)的構(gòu)思

1.原有機(jī)構(gòu)的發(fā)展在對(duì)原有機(jī)構(gòu)的應(yīng)用中，由于其某些性能方面的不足，所以會(huì)出現(xiàn)一些新的機(jī)構(gòu)。如齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比較小，因而有蝸輪-蝸桿機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)，此后又有擺線針輪減速器和諧波減速器的出現(xiàn)等等。

2.新機(jī)構(gòu)的創(chuàng)造如利用纖維連桿將可逆旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)變換成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件已用于假手的研制中。精品課件

3.組合機(jī)構(gòu)將幾個(gè)機(jī)構(gòu)采用并聯(lián)封閉的形式組合后形成的機(jī)構(gòu)稱之為組合機(jī)構(gòu)。組合機(jī)構(gòu)是機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。

1)齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)圖8-24是包裝機(jī)械中常用的一種齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)，它可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使齒輪5單向變速轉(zhuǎn)動(dòng)，瞬時(shí)停歇變速轉(zhuǎn)動(dòng)或具有反向轉(zhuǎn)動(dòng)的變速轉(zhuǎn)動(dòng)等。精品課件圖8-27為一種實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軌跡曲線的齒輪-連桿機(jī)構(gòu)。連桿的尺寸、齒輪的傳動(dòng)比及M點(diǎn)的位置不同，軌跡曲線則發(fā)生變化。精品課件圖8-27為一種實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軌跡曲線的齒輪-連桿機(jī)構(gòu)。連桿的尺寸、齒輪的傳動(dòng)比及M點(diǎn)的位置不同，軌跡曲線則發(fā)生變化。精品課件2)凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)圖8-29為一凸輪-連桿滑塊組合機(jī)構(gòu)，這實(shí)質(zhì)上是一個(gè)可變曲柄長(zhǎng)度的對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。

3)其他形式機(jī)構(gòu)的組合引進(jìn)了非剛性構(gòu)件或氣體、液體等中間介質(zhì)，使機(jī)構(gòu)更適于控制。精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件§4-5機(jī)械運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)控制方法設(shè)計(jì)：怎樣使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按規(guī)定的時(shí)間運(yùn)動(dòng)1．集中驅(qū)動(dòng)、分散控制在比較小型的機(jī)器上，一般均采用本方法，它由一個(gè)總驅(qū)動(dòng)原（一般是電動(dòng)機(jī)），經(jīng) 過變速后達(dá)到合適的工作轉(zhuǎn)速，作為機(jī)器的總傳動(dòng)軸，即稱為分配軸。執(zhí)行機(jī)構(gòu)均 分散在其應(yīng)完成分功能的位置上，其主動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)經(jīng)分配軸引入，因此各執(zhí)行機(jī) 構(gòu)應(yīng)何時(shí)動(dòng)作，就由分配軸控制。2．集中控制、分散驅(qū)動(dòng)常用在比較大的機(jī)器中，用分配軸傳送到各處不方便時(shí)采用。驅(qū)動(dòng)原一般是電動(dòng)機(jī)或液（氣）壓缸，在這種設(shè)計(jì)中，各分功能均由自己?jiǎn)为?dú)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。但什么時(shí)間 動(dòng)作，是根據(jù)集中控制處發(fā)出的指令進(jìn)行。集中控制的方法，簡(jiǎn)單的在控制臺(tái)上由 許多按鈕或閥門。操作者可根據(jù)總功能的要求進(jìn)行操作，較復(fù)雜的，則由控制集資 動(dòng)的操作。更復(fù)雜的則可由計(jì)算機(jī)根據(jù)編程進(jìn)行控制。精品課件二、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖1．作用：1）可清楚的了解各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在完成總功能中的作用和次序2）表明各種機(jī)構(gòu)的配合關(guān)系3）可得出某種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原始參數(shù)2．工作周期：在運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間內(nèi)，機(jī)器的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)要完成一定的周期運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)周期性回到初始位置之間的時(shí)間間隔3．表示形式：極坐標(biāo)式和直角坐標(biāo)式4．繪制運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖需注意的幾點(diǎn)：1）以工藝過程開始點(diǎn)作為運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的起始點(diǎn)，并定出最先開始工作的那個(gè)機(jī)構(gòu)在循環(huán)圖上的位置，其他機(jī)構(gòu)則按工藝程序的先后一次列出。2）不再分配軸上的凸輪，應(yīng)將其動(dòng)作所對(duì)中心角，換算成分配軸相應(yīng)的轉(zhuǎn)角。3）盡可能使各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作重合，以便縮短運(yùn)動(dòng)周期，提高生產(chǎn)率精品課件4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作作用在同一構(gòu)件上時(shí)，當(dāng)某個(gè)機(jī)構(gòu)作用在該構(gòu)件上動(dòng)作結(jié)束到另一機(jī)構(gòu)開始作用在該構(gòu)件上之間，硬件各2-3，以補(bǔ)償凸輪制造及裝配誤差，避免兩機(jī)構(gòu)在動(dòng)作銜接處發(fā)生干涉。5）在不影響工藝要求和生產(chǎn)率的情況下，應(yīng)盡可能使動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的中心角增大些，以便減小壓力角。

精品課件第五章機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)用化設(shè)計(jì)

§5-1產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心和外圍問題§5-2實(shí)用化設(shè)計(jì)的任務(wù)和主要內(nèi)容§5-3總體設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和內(nèi)容§5-4確定工藝方案§5-5整機(jī)總體參數(shù)確定§5-6機(jī)器總體布置設(shè)計(jì)§5-7機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)§5-8機(jī)械的總體設(shè)計(jì)實(shí)例——粒狀巧克力糖包裝機(jī)設(shè)計(jì)精品課件§5-1產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心和外圍問題一、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)活動(dòng)主要經(jīng)過的階段：了解市場(chǎng)需求、擬定設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)要求、功能原理設(shè)計(jì)、實(shí)用化設(shè)計(jì)、商品化設(shè)計(jì)、制造和銷售。2）核心工作：內(nèi)部空間為設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的主要階段，其任務(wù)是使設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)化為“硬件”以滿足需求，這也是設(shè)計(jì)的最終目的。3）外圍問題：外部空間所列舉的問題為對(duì)設(shè)計(jì)的各種要求和應(yīng)用的技術(shù)方法。4）要區(qū)別的兩個(gè)概念：（1）核心技術(shù)：實(shí)現(xiàn)總功能和主要要求的技術(shù)（2）關(guān)鍵技術(shù)：實(shí)現(xiàn)某種功能過程中需要解決的技術(shù)難題。精品課件二、設(shè)計(jì)的外圍問題-各種設(shè)計(jì)要求1．主要設(shè)計(jì)要求（1）功能要求：在滿足主要功能情況下，還應(yīng)滿足用戶附加功能要求，盡可能做到功能齊全、一機(jī)多用。（2）適應(yīng)性要求：應(yīng)明確指出產(chǎn)品的適用范圍。所謂適應(yīng)性，是指工況發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)品的適應(yīng)程度。（3）性能要求：性能是產(chǎn)品的技術(shù)特征，包括動(dòng)力、載荷、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、可靠度等。（4）生產(chǎn)能力要求：生產(chǎn)能力是產(chǎn)品的重要技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)對(duì)理論生產(chǎn)能力做出規(guī)定。（5）可靠性要求：是一項(xiàng)重要的技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)，關(guān)系到設(shè)備系統(tǒng)或產(chǎn)品能否持續(xù)正常工作、故障率的多少，甚至關(guān)系到設(shè)備和人身安全問題。（6）使用壽命要求：指產(chǎn)品的耐用性。要找出提高整體壽命的綜合方法。（7）效率要求：指一個(gè)系統(tǒng)輸入兩轉(zhuǎn)換為輸出量的有效利用程度。精品課件（8)成本要求：產(chǎn)品質(zhì)量提高，成本下降才有競(jìng)爭(zhēng)能力。(9)人機(jī)工程要求：要根據(jù)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)要求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。(10)安全性要求：必須認(rèn)真考慮工作安全性。(11)包裝、運(yùn)輸要求：考慮產(chǎn)品的運(yùn)輸方法、交通工具等。2．其它設(shè)計(jì)要求(1)強(qiáng)度剛度要求：強(qiáng)度是保證產(chǎn)品安全可靠，具有良好的使用壽命必須得到滿足的；剛度是保證系統(tǒng)各種精度及使用壽命所必需的。（2）制造工藝要求：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要符合工藝原則，有好的工藝性，盡量減少專用件，增加標(biāo)準(zhǔn)件。批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，要求有較高的互換性。（3)零件加工技術(shù)要求：為保證系統(tǒng)良好的技術(shù)性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)而對(duì)零件加工提出的技術(shù)要求。(4)工作循環(huán)圖要求：自動(dòng)線、自動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中所特有的要求，以確保各作業(yè)動(dòng)作間協(xié)調(diào)配合。精品課件§5-2實(shí)用化設(shè)計(jì)的任務(wù)和主要內(nèi)容任務(wù)：完成產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)、部件、零件設(shè)計(jì)、完成交付制造的和施工的圖樣資料，同時(shí)編制全套技術(shù)文件。主要內(nèi)容：要處理大量的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的問題（零件的形狀、裝配關(guān)系、材料選擇、尺寸大小、加工要求、表面處理、總體布置、安裝等）。步驟：繪制總體布置和總裝草圖，由總裝草圖畫出部件、零件草圖。經(jīng)審核再由零件工作圖、部件裝配圖畫出總裝圖和總圖。最后編制技術(shù)文件如設(shè)計(jì)說明書、使用說明書、標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件明細(xì)表等等。精品課件§5-3總體設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和內(nèi)容一、總體設(shè)計(jì)的基本任務(wù)1．設(shè)計(jì)任務(wù)的基本類型1）開發(fā)新產(chǎn)品以滿足一種明確或已形成的需要2）改善產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性以擴(kuò)大銷售市3）開發(fā)較廉價(jià)產(chǎn)品已增加競(jìng)爭(zhēng)能力：總體設(shè)計(jì)（功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）.2．總體設(shè)計(jì)的任務(wù)：1）完善和擴(kuò)大方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容。2）使各部件、零件得到合理的組合。3）綜合人-機(jī)器-環(huán)境三者關(guān)系，使之協(xié)調(diào)和適應(yīng)，以保證全面滿足機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)性能和美學(xué)性能的要求。精品課件二、總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容工藝方案的確定：分析不同類型的工藝方案，選擇符合實(shí)際情況的具有先進(jìn)性的工藝方案。確定機(jī)器的總體參數(shù)（功能參數(shù)：指生產(chǎn)率、載荷（力、力矩）、速度、功率和重量等；結(jié)構(gòu)參數(shù)：主要結(jié)構(gòu)尺寸）。機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案就是機(jī)械系統(tǒng)的總和。將機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案中各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算確定之后就得到機(jī)械運(yùn)動(dòng)見圖。4.機(jī)械總體布置：機(jī)械設(shè)備和輔助設(shè)備的相互位置和連接方式。5.機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)所需的載荷，從直接承載零件開始，設(shè)計(jì)機(jī)器的工作構(gòu)件，然后按驅(qū)動(dòng)鏈的順序向上，對(duì)機(jī)構(gòu)和零件逐個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，直到選擇原動(dòng)機(jī)。6.計(jì)算整機(jī)的平衡和穩(wěn)定：平衡是指整機(jī)處于不同工作狀態(tài)時(shí)，所有機(jī)構(gòu)作用力和重力的合力不超出規(guī)定范圍。平衡問題的實(shí)質(zhì)是確定平衡重的問題。穩(wěn)定性是指整機(jī)的平衡。精品課件7.動(dòng)力源特性分析：應(yīng)首先確定動(dòng)力源種類，然后再作動(dòng)力源特性分析。8.人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì)：主要是操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、顯示和控制裝置的設(shè)計(jì)。9.附屬裝置設(shè)計(jì)。10.機(jī)器造型設(shè)計(jì)。11.

產(chǎn)品故障分析和對(duì)策。12.畫出機(jī)器總裝配圖、零件施工圖。13.編寫全部設(shè)計(jì)技術(shù)文件。14.明確易損件、產(chǎn)品包裝和運(yùn)輸要求。精品課件§5-4確定工藝方案選擇工藝方案時(shí)應(yīng)考慮以下的問題：1．工藝方案的先進(jìn)性2．合理的運(yùn)動(dòng)規(guī)律3．工藝方案實(shí)現(xiàn)的可能性和穩(wěn)定性4.與生產(chǎn)率要求相適應(yīng)，經(jīng)濟(jì)上合理精品課件§5-5整機(jī)總體參數(shù)確定一、理論計(jì)算法：根據(jù)擬定的產(chǎn)品原理方案，在理論分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行分析計(jì)算，確定總體參數(shù)1．機(jī)械設(shè)備的理論生產(chǎn)率Q設(shè)循環(huán)時(shí)間T=TG+TF，則Q=1/T=1/(TG+TF)2．功率參數(shù)（1）運(yùn)動(dòng)參數(shù)：移動(dòng)速度、加速度和調(diào)速范圍等（2）功能參數(shù)：承載力和原動(dòng)機(jī)功率4．

重量參數(shù)5．

總體結(jié)構(gòu)參數(shù)二、經(jīng)驗(yàn)公式法精品課件§5-6機(jī)器總體布置設(shè)計(jì)

一、機(jī)械化生產(chǎn)線的布置1．機(jī)械設(shè)備的類型1）主要工藝設(shè)備2）輔助工藝設(shè)備3）物料儲(chǔ)運(yùn)裝置4）控制裝置二、生產(chǎn)作業(yè)機(jī)械的總體布置1．任務(wù)：合理布置各部件、零件在整機(jī)上的位置，按照簡(jiǎn)單、合理和安全的原則，使其實(shí)現(xiàn)了工作要求，確定機(jī)器重心坐標(biāo)、確定總體尺寸。2.生產(chǎn)作業(yè)機(jī)械：完成作業(yè)操作的單體機(jī)械。3.布置原則：1）功能合理2）結(jié)構(gòu)緊湊3）動(dòng)力傳遞路線力求簡(jiǎn)短、直接4）再裝配合使用中，其位置調(diào)整、拆裝和維修等，力求簡(jiǎn)單、方便、保護(hù)要安全可靠。精品課件4．布置類型1）按主要工作機(jī)構(gòu)的空間幾何位置：平面式、空間式。2）按主要工作機(jī)械的布置方向：水平式、傾斜式、直立式和圓弧式。3）按原動(dòng)機(jī)與機(jī)架相對(duì)位置：前置式、后置式、中置式。4）按工件或機(jī)械內(nèi)部工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式：回轉(zhuǎn)式、直線式、振動(dòng)式。5）按機(jī)架或機(jī)殼的形式：整體式、剖分式、組合式、龍門式和懸臂式。6）按工件運(yùn)動(dòng)回路或機(jī)械系統(tǒng)功率傳遞路線的特點(diǎn)：開式、閉式等。三、機(jī)械總體布置示例1．輪式裝載機(jī)2．軋鋼機(jī)3．食品機(jī)械精品課件§5-7機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、選擇機(jī)構(gòu)的類型和擬定機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖1．機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)：定傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)、變速機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換和操縱控制機(jī)構(gòu)1）單流傳動(dòng)定義：指動(dòng)力輸出能量依次經(jīng)過每一個(gè)傳動(dòng)件的傳動(dòng)形式用途：小功率、傳動(dòng)鏈短的機(jī)器框圖：精品課件2）分流傳動(dòng)定義：指動(dòng)力輸出的能量分成多個(gè)分支傳到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式。特點(diǎn)：有利于靈活安排傳動(dòng)路線、提高傳動(dòng)效率、縮小傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸。用途：適合于執(zhí)行件較多的機(jī)器框圖：精品課件3）匯流傳動(dòng)定義：動(dòng)力源經(jīng)幾條線路匯交于執(zhí)行機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：將低速、重載、大功率機(jī)器的動(dòng)力源配備為多臺(tái)中小型動(dòng)力機(jī)，以減小傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，提高傳動(dòng)效率框圖：4）混流傳動(dòng)定義：傳動(dòng)系統(tǒng)中既有分流傳動(dòng)又有匯流傳動(dòng)，是前述三中傳動(dòng)形式組合的傳動(dòng)系統(tǒng)精品課件2．機(jī)械傳動(dòng)鏈的類型1）外聯(lián)傳動(dòng)鏈：聯(lián)系動(dòng)力源和執(zhí)行件的傳動(dòng)鏈，是運(yùn)動(dòng)與（外部）動(dòng)力源的聯(lián)系2）內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈：復(fù)合運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部聯(lián)系3）設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng) （1）設(shè)計(jì)外聯(lián)傳動(dòng)鏈時(shí)，主要應(yīng)保證要求的速度和傳遞的功率（2）設(shè)計(jì)內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈時(shí)，主要應(yīng)保證要求的傳動(dòng)比精度

精品課件精品課件精品課件§5-8機(jī)械的總體設(shè)計(jì)實(shí)例

——粒狀巧克力糖包裝機(jī)設(shè)計(jì)一、原始資料1．產(chǎn)品2．包裝材料:厚為0.008mm的金色鋁箔卷筒紙.3．關(guān)于自動(dòng)機(jī)生產(chǎn)能力的要求120塊/分鐘精品課件二、包裝工藝的確定1、不能采用料斗式的上料機(jī)構(gòu),解決自動(dòng)上料的問題2、剛性還是彈性的夾緊機(jī)構(gòu)？原因？三、包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)1．機(jī)型選擇屬于大批量生產(chǎn)，選擇全自動(dòng)的機(jī)型回轉(zhuǎn)式的多工位自動(dòng)機(jī)型精品課件精品課件2．自動(dòng)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)送糖、供紙、接糖、頂糖、抄紙、撥糖、鉗糖、轉(zhuǎn)盤步進(jìn)3．總體布置4．傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5．工作循環(huán)圖精品課件精品課件精品課件精品課件第六章機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）§6-1機(jī)構(gòu)件的功用和基本類型§6-2結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的基本原則和原理§6-3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度和剛度問題§6-4支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§6-5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的工藝問題§6-6材料選擇精品課件§6-1機(jī)構(gòu)件的功用和基本類型一、結(jié)構(gòu)件的功用1．承受載荷：以普通車床為例2．傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力：牛頭刨床3．保持有關(guān)零部件之間的相對(duì)位置或運(yùn)動(dòng)軌跡4．其它功用精品課件精品課件二、結(jié)構(gòu)件的分類 為了設(shè)計(jì)、制造和管理上的方便，通常將其分為蓋盤、軸套、支架、桿件、殼體、箱體和支承件等 從毛坯工藝角度分：鑄造件、焊接件、鍛造件、鉚接或粘結(jié)件等三、零件的相關(guān)1．定義：每個(gè)零件都與一個(gè)或幾個(gè)零件有裝配關(guān)系或相互位置關(guān)系，可以稱這種關(guān)系為相關(guān)，稱有這種關(guān)系的兩個(gè)零件互為相關(guān)零件2．分類直接相關(guān)：兩零件有直接裝配關(guān)系間接相關(guān)：沒有直接裝配關(guān)系

精品課件精品課件間接相關(guān)又分為兩大類：1）位置相關(guān)：兩零件在相互位置上有要求2）運(yùn)動(dòng)相關(guān)：一零件的運(yùn)動(dòng)軌跡與另一零件有關(guān)

主軸與導(dǎo)軌之間為位置相關(guān)，刀架與主軸之間為運(yùn)動(dòng)相關(guān)四、零件的結(jié)構(gòu)要素1、進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，直接相關(guān)部位必須同時(shí)考慮2、考慮滿足間接相關(guān)條件3、直接相關(guān)越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜；間接相關(guān)越多，精度就越高。4、工作部分和安裝部分精品課件精品課件§6-2結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的基本原則和原理一、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的基本原則1．明確：對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所應(yīng)考慮的問題都應(yīng)在結(jié)構(gòu)方案中獲得明確的體現(xiàn)與分擔(dān)1）功能明確2）工作原理明確3）使用工況及承載狀態(tài)明確4）其它2．簡(jiǎn)單3．安全可靠（直接安全技術(shù)、間接安全技術(shù)、提示性安全技術(shù)）精品課件二、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)原理1．等強(qiáng)度原理1）材料可以得到充分的利用，減輕重量、降低成本2）可通過結(jié)構(gòu)措施來降低高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力或提高低應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力精品課件2．合理力流原理1）力在其傳遞路線上形成所謂力線，匯成力流。2）力流在構(gòu)件中不會(huì)中斷，也不會(huì)增多，任何一條力線都不會(huì)自動(dòng)消失，必然是從一處傳入，從另一處傳出。力流是封閉的。3）力流傾向于沿最短路線通過，力流密集處形成高應(yīng)力區(qū)。其余部分沒有力流通過，從應(yīng)力的角度講，材料未必充分利用。注意的問題：1）如何解決應(yīng)力集中現(xiàn)象？2）直線力流、加長(zhǎng)力流路線對(duì)于強(qiáng)度和剛度有何影響？精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件4)力流轉(zhuǎn)向平緩原理當(dāng)力流方向急劇轉(zhuǎn)折時(shí),力流在轉(zhuǎn)折處會(huì)過于密集,從而引起應(yīng)力集中，應(yīng)力集中是造成零件破壞的一個(gè)重要因素.解決方法:(1)將幾何形狀突變處放在低應(yīng)力區(qū)(2)加工孔和槽改善力流(3)增大過渡圓角半徑舉例:軸類零件設(shè)計(jì)在軸類零件的軸肩、鍵槽、端螺紋、卸載槽(孔)等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)該采取緩解應(yīng)力集中的措施精品課件在軸類零件的設(shè)計(jì)中，由于直徑的改變而造成截面尺寸的改變，根據(jù)力流原理在零件輪廓突變的部位就會(huì)使力流方向急劇轉(zhuǎn)折，力流高度密集，引起應(yīng)力集中，所以在設(shè)計(jì)軸上軸肩、鍵槽、軸端螺紋等結(jié)構(gòu)時(shí)，就應(yīng)該盡可能采取一些措施，使力流曲線的變化梯度盡可能小。在軸肩設(shè)計(jì)中，盡量采用過渡圓角、溝槽或卸載槽等結(jié)構(gòu)措施來改變力流的局部分布，以降低應(yīng)力集中。精品課件(C)圖的結(jié)構(gòu)能得到較好的力流；(b)圖的力流分布一般；而(a)圖力流分布較差。

精品課件鍵槽設(shè)計(jì)對(duì)于軸上的鍵槽設(shè)計(jì)，可以在鍵槽兩側(cè)各鉆一卸載孔，使力流曲線變的平滑，見圖6。以緩解軸的應(yīng)力集中程度，提高軸的耐疲勞強(qiáng)度。精品課件螺紋根部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于軸端螺紋的根部結(jié)構(gòu)，也可以根據(jù)力流變化傳遞的特點(diǎn)予以考慮，見圖7。精品課件總結(jié):1、直線力流可以避免產(chǎn)生彎曲應(yīng)力2、加長(zhǎng)力流路線可使剛度下降，變形增加3、力流轉(zhuǎn)向時(shí)變化平緩，可減少應(yīng)力集中，使應(yīng)力分布趨向均勻。精品課件3、變形協(xié)調(diào)原理1）使相連接的兩零件在外載荷的作用下所產(chǎn)生的變形的方向相同并且使其相對(duì)變形盡可能小2）可采取的措施精品課件精品課件4、力平衡原理1）無功力：機(jī)械工作時(shí)的無用力2）措施：部分或全部平衡掉無功力結(jié)構(gòu)上：采用平衡元件對(duì)稱布置等5、任務(wù)分配原理1）功能與載體間的關(guān)系：一載體承擔(dān)多功能一載體承擔(dān)一種功能多載體承擔(dān)一種功能精品課件2）在同一零件中，可在不同位置采用不同的材料，分別承擔(dān)不同的功能3）同一零件采用同一材料，可以在不同部位采用不同的熱處理以承擔(dān)不同的功能6、自補(bǔ)償原理1）自補(bǔ)償：通過選擇系統(tǒng)元件及其在系統(tǒng)中的配置來自行實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)功能的相互支持作用。2）總效應(yīng)=初始效應(yīng)+輔助效應(yīng)3）常見的應(yīng)用形式：自增強(qiáng)、自平衡和自保護(hù)（1）自增強(qiáng)精品課件輔助效應(yīng)與初始效應(yīng)的方向相同時(shí)，總效應(yīng)加強(qiáng)精品課件（2）自平衡通常是使正常載荷下的輔助效應(yīng)同初始效應(yīng)相反并達(dá)到平衡或部分平衡狀態(tài)，以克服不利影響。精品課件（3）自保護(hù)自動(dòng)保護(hù)裝置7、穩(wěn)定性原理所謂的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是指當(dāng)出現(xiàn)干擾使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種與干擾作用相反的、使系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定的效應(yīng)。精品課件§6-3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度和剛度問題一、通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)降低應(yīng)力減少變形1．合理確定截面形狀空心軸的強(qiáng)度高于實(shí)心軸，同時(shí)空心軸的截面慣性矩和極慣性矩都顯著增大，抗彎和抗扭剛度也大為提高。當(dāng)要求一定的材料消耗時(shí)，選擇合理的截面形狀可以顯著提高構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度；當(dāng)要求一定的強(qiáng)度和剛度時(shí)，合理的選擇截面形狀可以大大的節(jié)省材料、減輕重量。2．合理確定軸向尺寸軸向尺寸：梁或軸的支承跨距和懸伸長(zhǎng)度精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件3．合理選擇支承形式精品課件4．合理利用材料特性材料的抗彎、抗拉和抗壓特性差別較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分利用這一點(diǎn)。精品課件二、改善零件的受力狀況1．載荷分流將一個(gè)較大的載荷或復(fù)合載荷分流到不同零件或同一零件的不同部位上，從而達(dá)到降低應(yīng)力、減小變形的效果2、載荷均化將集中或分布不均的載荷變成近似均布的載荷以降低構(gòu)件的最大應(yīng)力3、載荷抵消設(shè)法在結(jié)構(gòu)上將無用的力或有用力的不利作用全部或局部抵消。精品課件精品課件精品課件精品課件三、預(yù)加載荷構(gòu)件在制造或裝配時(shí)就被施加一定的載荷使其產(chǎn)生相應(yīng)的塑性變形或彈性變形,從而減小工作應(yīng)力或工作載荷引起的再變形.減小應(yīng)力為目的-強(qiáng)化（彈性、塑性）;提高剛度、減小再變形為目的-預(yù)緊1．彈性強(qiáng)化：使構(gòu)件在受工作載荷之前預(yù)受一個(gè)與工作載荷相反的載荷，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的預(yù)變形，以及一個(gè)與工作應(yīng)力相反的預(yù)應(yīng)力，工作時(shí)該預(yù)加載荷部分的抵消工作載荷，預(yù)變形部分的抵消工作變形，從而降低了構(gòu)件的最大應(yīng)力。精品課件2．塑性強(qiáng)化：使構(gòu)件在工作狀態(tài)下應(yīng)力最大那部分材料預(yù)先經(jīng)塑性變形而產(chǎn)生一個(gè)與工作應(yīng)力符號(hào)相反的殘留應(yīng)力，用以部分的抵消工作應(yīng)力。3．預(yù)緊：通過一個(gè)與工作載荷方向相同的預(yù)加載荷，使零件產(chǎn)生一定的與工作時(shí)同方向的彈性變形，以減少工作時(shí)的進(jìn)一步變形，從而提高剛度的有效措施。精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件四、有關(guān)強(qiáng)度和剛度的其它問題1．提高疲勞強(qiáng)度和動(dòng)剛度措施:降低應(yīng)力集中程度,應(yīng)特別注意在鉆孔、切槽、過度圓角及截面急劇變化處的結(jié)構(gòu)，以減少應(yīng)力集中。提高零件的動(dòng)剛度可以從提高靜剛度、增加阻尼和調(diào)整固有頻率等方面著手。2．提高零件的接觸強(qiáng)度和接觸剛度1）增大球面支承的綜合曲率半徑2）以面接觸代替線接觸或點(diǎn)接觸3）采用變位齒輪傳動(dòng)提高齒面接觸強(qiáng)度精品課件§6-4支承件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、功用、類型和基本要求1．功用：連接、支承或包容。保持零件間的相對(duì)位置或相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系2．類型（梁型、板型和箱型）3．要求（剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性、內(nèi)應(yīng)力、其它要求）1）剛度：受力變形過大，無法保持零件之間的位置2）抗振性：抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力3）熱穩(wěn)定性：減少熱變形，提高熱穩(wěn)定性4）內(nèi)應(yīng)力：應(yīng)消除內(nèi)應(yīng)力5）其他要求：加工余料排出、冷卻液的回收精品課件二、保證支承件剛度的結(jié)構(gòu)措施1．合理確定截面的形狀和尺寸1）空心截面都比實(shí)心的剛度大，支承件一般均設(shè)計(jì)成空心2）在受力方向上，尺寸大的抗彎剛度大，圓形截面的抗扭剛度大，矩形截面的抗彎剛度大3）加大外廓尺寸，減少壁厚可以提高抗彎、抗扭剛度。4）封閉截面比開口截面剛度大2．合理布置隔板和加強(qiáng)筋3．合理開孔和加蓋4．提高局部剛度和接觸剛度5.增加阻尼以提高抗震性精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件§6-5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的工藝問題

一、機(jī)械加工的工藝性（按零件結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單等四個(gè)原則）1．零件結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單2．便于加工3．便于裝卡4．提高切削效率二、零件裝配的工藝性1．可以分為幾個(gè)單元的原則2．零部件裝拆方便的原則3．保證正確裝配三、鑄件及焊接件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1．鑄件的工藝性：便于造型、考慮鑄件冷卻變形、適用于金屬流體流動(dòng)充滿的原則2.焊接件的工藝性：適用于焊接操作、焊縫受力合理性、防止焊縫被切削的原則精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件§6-6材料選擇

一、材料選擇的原則1．考慮材料承載能力的原則2．考慮材料的工藝性能的原則（1）性能要求不高的一般零件：毛坯-正火或退火-機(jī)械加工-零件（2)性能要求較高的零件：毛坯-正火或退火-粗加工-最后熱處理-精加工(3)要求較高的精密零件3．考慮材料經(jīng)濟(jì)性的原則精品課件二、典型零件的選材1.軸桿類零件軸桿零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是其軸向尺寸遠(yuǎn)比徑向尺寸大。這類零件包括各種傳動(dòng)軸、機(jī)床主軸、絲杠光杠曲軸偏心軸凸輪軸連桿拔叉等。(1)軸的工作條件軸是機(jī)械工業(yè)中重要的基礎(chǔ)零件之一。大多數(shù)軸都在常溫大氣中使用，其受力情況如下：1）傳遞扭矩，同時(shí)還承受一定的交變彎曲應(yīng)力。2）軸頸承受較大的摩擦。3）大多承受一定的過載或沖擊載荷。(2)選材顯然，作為軸的材料，如選用高分子材料，彈性模量小，剛度不足，極易變形，所以不合適；如用陶瓷材料，則太脆，韌性差，亦不合適。因此，作為重要的軸，幾乎都選用金屬材料。精品課件多數(shù)情況下，軸桿類零件是各種機(jī)械中重要的受力和傳動(dòng)零件，要求材料具有較高的強(qiáng)度、疲勞極限、塑性與韌性，即要求具有良好的綜合力學(xué)性能。因此，這類零件幾乎都采用鍛造成形法，常用中碳鋼和合金鋼材料。中碳鋼中45鋼使用最多，合金鋼中40Cr、40CrNi、20CrMnTi、18Cr2Ni4W等也常用。這些材料一般須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，以使零件具有較好的綜合力學(xué)性能。其制造工藝流程如下：棒料鍛造→正火或退火→粗加工→調(diào)質(zhì)處理→精加工在滿足使用要求的前提下，某些具有異截面的軸，如凸輪軸曲軸等，也常采用QT450-10，QT500-5，QT600-2等球墨鑄鐵毛坯，以降低制造成本。與鍛造成形的鋼軸相比，球墨鑄鐵有良好的減振性、切削加工性及低的缺口敏感性；此外，它還有較高的力學(xué)性能，疲勞強(qiáng)度與中碳鋼相近，耐磨性優(yōu)于表面淬火鋼，經(jīng)過熱處理后，還可使其強(qiáng)度硬度韌性有所提高。精品課件因此，對(duì)于主要考慮剛度的軸以及主要承受靜載荷的軸，采用鑄造成形的球墨鑄鐵是安全可靠的。目前部分負(fù)載較重但沖擊不大的鍛造成形軸已被鑄造成形軸所代替，既滿足了使用性能的要求，又降低了零件的生產(chǎn)成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于在高溫或介質(zhì)中使用的軸，可考慮使用具有相應(yīng)耐熱、耐磨、耐腐蝕的材料。2.齒輪類零件齒輪主要是用來傳遞扭矩，有時(shí)也