第2章 制造系统及其自动化 ,机械工程 哈工大
哈工大工程材料第1、2章
技术设计
（方案设计的具体化）
施工设计 （工作图、商品化设计等）
还应通过产品试制和产品试验来验证技术可行性。 较长的设计开发周期，较大的研发工作量。
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2.2 机械制造装备设计的类型
2.2.2 变型设计
1、适应型设计: 原有产品基础上，基本工作原理和总体结构保
持不变，改变或更换部分部件或结构，形成所谓 的变型产品。
2.1.3 精密化 零件精度和质量从微米级发展到亚微米级乃
至纳米级。 ● 提高装备本身的精度（设计与制造） ● 误差源的控制与误差补偿
“母性原则”和“创造性原则”
54Βιβλιοθήκη 2.1 机械制造装备设计的要求
2.1.4 自动化
可以减少制造过程的人工干预，保证产品质量及 其稳定性，同时可以提高劳动生产率和减轻工人劳 动强度。
成组夹具——根据成组加工工艺的原则，针对一组尺寸相近、 结构形状相似、工艺相似零件而设计的组内通用夹具。
组合夹具——是由预先制造好的标准元件和通用部件，按照 工序加工要求组装而成的夹具。
随行夹具——是在自动线和柔性制造系统中使用的一类夹具。
37
1.3 机械制造装备的类型
（3）模具 是用来将材料填充在其形腔中，以获得所需要
主要内容以典型的机械制造装备——金属切削机床为研究 对象，重点介绍机床的总体设计、传动系统设计、主轴组 件、支承件和导轨等方面的基本知识、设计原理和设计方 法。
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第2章 机械制造装备设计方法
• 机械制造装备设计的要求 • 机械制造装备设计的类型 • 机械制造装备设计的方法 • 机械制造装备设计的评价
● 农业机械 ● 动力机械 ● 运输机械
● 矿山机械 ● 化工机械 ● 林业与木工机械 ● 食品机械 ● 医疗机械 ● 纺织机械 ● 服装机械 ● 制造装备
哈工大机电学院本科生综合课程设计2：最后附两张cad大图,一份完整的装配图
目录第一章总体方案设计 (2)1.1任务设计书及指标 (2)1.1.1设计任务书 (2)1.1.2主要技术指标 (2)1.2总体方案确定 (2)1.2.1方案确定思想 (2)1.2.2方案对比分子与确定 (3)第二章机械系统设计 (3)2.1竖直坐标工作台外形尺寸及重量估计 (5)2.2竖直导轨参数确定 (7)2.3滚珠丝杠计算和选择 (7)2.3.1 滚珠丝杠强度计算 (8)2.3.2 滚珠丝杠传动效率计算 (8)2.4伺服电机的计算与选取 (8)2.4.1 等效转动惯量的计算 (11)2.4.2 伺服电机等效负载转矩的计算 (11)2.4.3 伺服电机的选型 (12)2.5 联轴器的选用 (13)参考文献 (13)第一章 总体方案设计1.1任务设计书及指标1.1.1设计任务书题目：两维工作台（步进电机+滚珠丝杠+Y 向可加减速器方案）结构设计任务：本项目要求的两维工作台为竖直平面内的X-Y 工作台，其中Y 向为竖直，X 向为水平，电动工作方式。
1.1.2主要技术指标1）工作台台面尺寸：X 向200mm ，Y 向200mm ，台面要求沿均匀布置同心圆上分布圆间隔30mm 的M6螺孔（螺孔深度不小于15mm ），中心须有20mm 定心圆孔。
2）工作台承载：载荷重量50Kg 。
3）行程要求：X 向500mm ，Y 向1000mm 。
4）位置定位精度：X 向0.1mm ，Y 向0.05mm 。
5）最大运动精度：X 向0.1m/s ，Y 向0.2m/s 。
1.2总体方案确定根据设计任务书的要求确定总体方案。
1.2.1方案确定思想两坐标数控工作台台体设计主要分为机械系统部件和台体上的测控部件。
机械系统部件又分为导轨组成，传动组成，减速装置等；测控部件又分为伺服电机，检测及反馈元件等等。
1) 工作台型号为HXY-2020； 2) 行程要求X=200mm ，Y=200mm ；3) 工作台面尺寸为C ×B ×H=270×250×18； 4) 底座外形尺寸为C ×B ×H=1000×25×840； 5) 工作台最大长度为1000mm ； 6) 工作台负载重量为N=500N ；7) 工作台最快移动速度max max 0.2/;x y v v m s ==8)X,Y方向的定位精度为0.05mm；9)工作台负载小，运动灵敏度高，低速；10)定位精度高；11)考虑到结构稳定，安全，建议基座和滑台采用铸造工艺。
哈工大《机械系统设计》课后习题解答
哈工大机械系统设计课后习题解答第一章1.机械工程科学研究的内容包括几大分学科？各学科之间相互关系又怎样？机械工程科学研究的内容包括机械学和机械制造学两大分学科。
机械学：对机械进行功能综合并定量描述及控制其性能的基础技术科学。
机械制造学：研究机械制造系统及过程手段的科学。
设计和制造是两个不可分割的统一体，设计为核心，制造为基础，二者缺一不可。
反之可出现:用先进的设计技术设计出”质量很差的先进产品,或用先进的制造技术生产出”落后的高质量产品”，因此两者不能偏废.2.什么是系统？系统有和特性？具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体。
系统具有以下特性：目的性：完成特定功能是系统存在的目的，人类不论设计和种产品，都要求此产品必须达到预期的特定功能。
相关性与整体性：相关性即系统是由两个或两个以上要素构成，而每个要素之间都是有机地并以特定的关系联系在一起，当一个要素改变时就会影响与此相关的其他要素；整体性即一个系统整体功能的实现，并不是某个要素单独作用的结果。
环境的适应性：任何一个系统都存在与一定的环境之中，为使系统运行良好并完成特定功能，必须使其对外部环境的各种变化和干扰有良好的适应性。
3.什么是机械系统？机械系统有几大部分组成？机械系统在产品中的地位与作用？机械系统由若干个机器与机构及其附属装置组成的；由质量、刚度和阻尼各元素所组成的系统。
从系统所能完成的功能来分，机械系统由动力系统、执行系统、传动系统、操纵控制系统、支承系统和润滑、冷却密封系统组成。
机械系统无处不在，但在设计时，可根据所设计的产品功能来决定子程序的取舍。
机械系统是基础，只要掌握了它并结合不同产业的特点，就可以设计出不同行业的设备。
4在设计机械系统时，为什么特别强调和重视从系统的观点出发？机械设计的最终目的是为市场提供优质高效、价廉物美的机械产品，在市场竞争中取得优势，赢得用户，取得良好的经济效益。
第2章 制造系统及其自动化 ,机械工程 哈工大
信息流程图 资金流程图 物料流程图 思维型 字句型 描述型
机电学院机械制造及自动化系
2.5.1 机械制造自动化系统模型
（3）模型的重要性
例1 勾 股 定 理 与 模 型 勾三股四弦五 数学模型：x2+y2=z2 力的合成与分解 工业机器人动力学与运 动学分析 ……
机电学院机械制造及自动化系
2.5.1 机械制造自动化系统模型
∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨
机电学院机械制造及自动化系
2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真
试验 序号
１１
投硬币 结 果
正 反 正 反 正 正 正 正 反 正
指示 正确
∨
指 示 不正确
掷骰子 结 果
停止
机电学院机械制造及自动化系
2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真
试验 序号
１
投硬币 结 果
正 正 反 正 正 反 正 正 反 反
指示 正确
∨ ∨
指 示 不正确
掷骰子 结 果
４ ４
消灭敌人火炮数
０ １ ∨ ∨ ∨ ２
4. 模 拟 结 果
２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０
∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ３ ６ １ ２
一个周期存储费: q(t) = C2•T•Q/2 = C2•r•T2/2 一个周期的费用: C’ = C1+q(t) = C1+ C2•r•T2/2 每天费用: C(T) = C’/T = C1/T+C2•r•T/2
求解：dC/dT=0
T 2C1 / rC2 Q 2C1r / C2 C(T ) 2rC1C2
机电学院机械制造及自动化系
2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真
哈工大-机械制造及其自动化-专业认识
机械制造专业与农业机械认识姓名：XXX机电工程学院机械制造及其自动化系学号：1XXXXXTel: XXXXEmail:XXXXm 摘要：本文着重介绍机械制造是以自然科学和技术为基础，研究机械设备的设计、制造、使用、维护等过程。
而机械制造教育更应当着重教育学生具有较高的文化素质，较强的专业基础，较高的创新思维。
以及当今中国制造业发展，农业机械方面的发展近况，农业机械现在发展存在的问题，农业机械的发展前景，和农业机械的未来趋势进行详细的介绍。
关键词：机械制造；文化素质；农业机械；一、机械制造及其自动化:机械制造及其自动化学科是以自然科学和技术为基础，研究机械设备的设计、制造、使用、维护以及其过程的自动化实现的一门应用学科。
毕业生主要从事各种动力机械、起重运输机械、农业机械、冶金矿山机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产方面。
机械制造业为整个国民经济提供技术装备,其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一。
我国是制造大国，规模仅次于美国和日本，居世界第三。
但同时我国制造业不强，并非制造业强国。
机械工业产品落后，并不掌握尖端技术，制造业的劳动生产率，仅是美国、日本的1/3--1/8。
中国很多机械产品价虽便宜，而质量也低，如钻头，价格是国外的1/10，而寿命也是国外的1/10。
中国制造工业存在的问题：(1).机械工业产品较欧美日本同类产品技术上落后。
(2).很多产品并不掌握国际上先进的核心技术。
(3).制造的设备和技术较为落后。
(4).管理机构落后。
(5).研究费用及人力投入少,远落后于国外。
二、素质文化教育1.人文素质教育包括马克思主义哲学、毛泽东思想概论、邓小平理论和三个代表重要思想、法律基础知识、思想品德修养。
这些课程是普通高校的学生必修的一门德育课，主要讲授马克思主义哲学基础；充分认识毛泽东思想是中国共产党人在长期奋斗中坚持马克思主义基本原理同中国具体实际相结合的第一个理论成果；深刻领会邓小平理论和三个代表重要思想的意义，掌握邓小平理论和三个代表重要思想的理论论述。
哈工大机械工程学科
机械工程是现代工业发展的基础和支撑，为科学技术、工业技术、国防建设、人民生活和社会发展提供装备和产品，并形成具有时代特征的机械设计理论、机械制造理论、系统集成方法以及相关的技术和装备，它既有其自身的理论体系和规律，又是多学科科学与技术交叉、综合、集成的产物。机械工程学科飞速发展，它集科学、技术及管理等领域的成就于一体，推动着国民经济和国防工业建设的发展和进步，是国民经济的基础。机械工程与自动化技术，已成为当代国际科技竞争的重点，其水平高低，在很大程度上反映了一个国家工业发展的水平。
哈工大机械工程学科涵盖机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、宇航空间机构及控制5个二级学科。其中，机械制造及其自动化和机械电子工程是国家重点学科，机械设计及理论是国防重点学科。机械工程学科于1987年设立博士后流动站，1998年被批准为首批机械工程一级学科博士学位授权单位，2007年，该52人，包括中国工程院院士2人、长江学者3人、国家杰出青年基金获得者2人、国务院学科评议组成员2人、教授88人，其中博士生导师63人。教师队伍中，获国家或省部级“有突出贡献专家”称号9人次，教育部科技创新团队1个，教育部课程教学创新团队1个。
经过不懈努力，学科形成了基础研究、应用预先研究和工程化应用及产业开发有机结合的科研体系，具备了自主开发与生产大型成套设备和为国民经济主战场提供装备制造核心技术的能力，为我国探月工程、载人航天工程、激光核聚变工程等做出了重要贡献。近3年来，学科加大了国际合作的力度，在与美国、英国、日本、澳大利亚、韩国等进行广泛的国际交流与合作的基础上，有针对性地在国防工业技术领域围绕尖端技术，与德国宇航空间机构开展合作研究，成效显著；充分发挥与俄罗斯、乌克兰等前苏联国家合作的优势，组建了中俄国际合作研究所。
哈工大机械设计制造及其自动化专业课程介绍
机械设计制造及其自动化专业课程介绍默认分类 2010-04-24 11:35:19 阅读61 评论0 字号：大中小订阅作者：船舶学院时间：2009-6-16 14:40:51“机电系统计算机控制”教学大纲(PUTER CONTROL OF ELECTRICAL MACHINE SYSTEMS)大纲编制：李哲教研室主任：李哲课程编码：课程名称：机电系统计算机控制教学性质：选修课适用专业：机械及近机类专业学时：30（26/4）学分：1.5一、课程的性质、目的与任务本课程是适应机电一体化的发展趋势而设立的，是机械设计制造及自动化专业的一门主干课程，主要讲述直流电机、交流电机控制系统，液压伺服控制系统和气压传动控制系统，通过这门课让学生掌握机电液气系统的设计和应用。
二、课程的基本要求本课程主要讲授内容有直流、交流电机的组成、原理、动态特性及其应用，液压伺服系统设计与气压传动系统设计；要求学生掌握机电液气系统的组成、分类，分析和设计；了解各自的特点和应用场合；具备分析机电液气系统和设计简单的机电液气系统的能力，为进一步学习深造和适应未来的工作奠定基础。
三、本课程与相关课程的联系与分工相关课程有：电工学、模拟电路、自动控制原理、液压传动；电工学、模拟电路、自动控制原理等课程作为本课程的基础课。
液压传动课程侧重于讲述液压传动系统，本课程侧重于液压控制系统。
四、教学大纲内容使用教材与参考教材1、使用教材：（骆涵秀主编机电控制 XX大学 2000年1月）2、参考教材：（李洪人液压控制系统国防工业）（邓星钟机电传动控制机械工业）（朱善君可编程控制器系统原理应用维护清华大学）五、教学大纲内容及学时分配第一章概述（2）本章主要内容有：分别用实例引出机电、液压、气动控制系统的整体组成，功能和特点；要求学生掌握机电液气系统的组成；了解机电液气系统的发展方向和选用原则。
第二章直流电机（4）本章主要内容有：直流电机的原理，动态特性分析和系统应用；要求学生掌握直流电机的机械特性和系统应用；了解直流电机的原理、组成。
哈工大机械设计制造及其自动化专业课程介绍
哈工大机械设计制造及其自动化专业课程介绍哈尔滨工业大学（以下简称哈工大）机械设计制造及其自动化专业是哈工大工程学院的一门重要专业。
这个专业培养的是具备机械设计、制造及自动化方面的知识和技能的工程技术人才。
下面将对该专业的课程进行介绍。
该专业的课程设置非常全面，涵盖了机械设计、制造工艺、自动化控制等多个方面。
首先，学生在大一大二阶段主要学习基础课程，如高等数学、线性代数、大学物理等。
这些课程为后续的专业课程打下了坚实的基础。
在大三大四阶段，学生开始接触专业课程。
其中，机械设计课程是该专业的核心课程之一。
通过学习机械设计原理、机械结构设计、机械零件设计等内容，学生可以掌握机械设计的基本理论和方法。
此外，学生还将学习使用计算机辅助设计软件进行机械设计，提高设计效率和精度。
另外一个重要的专业课程是制造工艺学。
通过学习制造工艺学，学生可以了解不同的加工工艺和加工设备，掌握零件加工和装配的基本技能。
此外，学生还将学习工艺规划和工艺优化的方法，培养工程实践能力。
自动化控制是该专业的另一门重要课程。
学生将学习控制系统的基本理论和方法，了解传感器、执行器等自动化设备的原理和应用。
通过实践项目，学生可以掌握自动化系统的设计与调试技术，培养解决实际问题的能力。
除了以上核心课程外，该专业还设置了一些选修课程，供学生根据自己的兴趣和发展方向进行选择。
例如，机器人技术、先进制造技术、数字化设计与制造等选修课程，可以帮助学生深入了解相关领域的最新发展和技术。
除了课堂教学，该专业还注重实践教学。
学生将有机会参与各类实验、实训和项目，通过实践锻炼自己的动手能力和团队合作能力。
例如，学生可以参与机器人比赛、制造工艺实训等活动，将所学知识应用于实际项目中。
此外，该专业还鼓励学生进行科研和创新。
学生可以选择参与导师的科研项目，或者自主发起科研项目。
通过科研活动，学生可以深入研究某个领域的问题，提高自己的科研能力和创新能力。
总之，哈工大机械设计制造及其自动化专业是一门综合性强、实践性强的专业。
哈工大机械设计制造及其自动化专业课程介绍
哈工大机械设计制造及其自动化专业课程介绍一、课程简介哈工大机械设计制造及其自动化专业是哈尔滨工业大学（以下简称哈工大）工程学院的一个重要专业方向。
该专业旨在培养具备机械设计与制造及其自动化领域的理论基础和实践能力的高级工程技术人才。
本专业课程涵盖了机械设计、机械制造、自动化控制、传感器技术、计算机辅助设计等方面的知识和技能。
二、课程设置1. 机械设计基础课程该课程主要介绍机械设计的基本概念、原理和方法。
学生将学习到机械元件的设计和选择、机械传动系统的设计、机械结构的设计等内容。
通过理论学习和实践操作，学生将掌握机械设计的基本技能。
2. 机械制造工艺学该课程主要介绍机械制造的基本原理和工艺方法。
学生将学习到机械制造的各种工艺过程，如铸造、锻造、机械加工、焊接等。
通过实验和实践操作，学生将了解各种机械制造工艺的特点和应用。
3. 自动化控制原理该课程主要介绍自动化控制的基本原理和方法。
学生将学习到控制系统的基本概念、控制器的设计和调试、传感器的应用等内容。
通过实验和实践操作，学生将掌握自动化控制的基本技能。
4. 传感器技术与应用该课程主要介绍传感器的基本原理、分类和应用。
学生将学习到各种传感器的工作原理、特点和应用场景。
通过实验和实践操作，学生将了解传感器在机械设计制造及其自动化领域的重要性和应用方法。
5. 计算机辅助设计与制造该课程主要介绍计算机辅助设计和制造的基本原理和方法。
学生将学习到计算机辅助设计软件的使用、三维建模、装配设计、工程图纸的绘制等内容。
通过实践操作，学生将掌握计算机辅助设计和制造的基本技能。
三、实践教学为了提高学生的实践能力和创新能力，哈工大机械设计制造及其自动化专业注重实践教学的开展。
学生将参与各种实践项目，如机械设计与制造项目、自动化控制系统设计与实现项目等。
通过实践项目的开展，学生将锻炼自己的实践操作能力和团队合作能力。
四、就业方向哈工大机械设计制造及其自动化专业毕业生具备较强的机械设计和制造能力，可以在机械制造企业、自动化设备制造企业、科研院所等单位从事机械设计、机械制造、自动化控制等方面的工作。
哈工大自动控制原理课件-第二章
2.1.2 非线性运动方程的线性化
例如，将具有两个自变量x、y的非线性函数在预定工作点(x0， y0)的邻域展开成泰勒级数：
z F（x, y） F（x 0 , y 0）（ F F ） x0 x （ ） x0 y x x x y y0 y y y0
1 2F 2F 2 （ 2 ） x0 (x) （ [ 2 ） x0 xy （ 2 ） x0 (y)2 ] x x x 2 x y y0 ！ xy y y0 y y y0
当系统中的变量对时间的导数不可忽略时，称系统处于动态，相 应的系统称为动态系统或动力学系统，对于动态系统，为了确定 输出量和其他变量，仅仅知道输入量是不够的，还必须知道一组 变量的初始值。 控制理论研究的是动态系统，动态系统数学模型的基础是微分方 程，又称为动态力程或运动方程。
第2章 控制系统的数学模型
数学模型有很多种形式，它们各有特点和最适用的 场所，本章介绍微分方程、传送函数和动态框图。
建立系统数学模型的方法有分析法(又称理论建模)和 实验法(系统辨识)。 分析法是根据系统中各元件所遵循的客观(物理、化 学、生物等)规律和运行机理，列出微分方程式。实 验法是人为地给系统施加某种测试信号，记录其输 出响应，并用适当的数学模型去逼近。
增量，方程为一个线性增量方程。它是将非线性函数在预定工作 点邻域进行线性化所使用的基本关系式。分析控制系统中的非线 性特性时大都是根据小偏差线性化的概念进行的。
2.1.2 非线性运动方程的线性化
几何意义：以过平衡点（工作点）的切线代替工作点附近 的曲线 y
y0＋y y0 A x y＝f (x) y
0 1(t ) 1
t 0 t 0
由拉氏变换的定义得1(t)的象函数为：
哈工大机械原理课件
局部自由度 不影响机构整体运动的自由度，称为局部自由度。 在计算机构自由度时，局部自由度应当舍弃不计。
3.虚约束
应在计算结果中加上虚约束数，或先将产生虚约束的构件和运动副去掉，然后再进行计算。 在机构中，有些约束所起的限制作用可能是重复的，这种不起独立限制作用的约束称为虚约束。
常见的虚约束有以下几种情况:
１）当两构件组成多个移动副，且其导路互相平行或重合时，则只有一个移动副起约束作用，其余都是虚约束。 带虚约束的凸轮机构
带虚约束的曲轴 当两构件构成多个转动副，且轴线互相重合时，则只有一个转动副起作用，其余转动副都是虚约束。
如果机构中两活动构件上某两点的距离始终保持不变，此时若用具有两个转动副的附加构件来连接这两个点，则将会引入一个虚约束。
选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动副之间的相对位置，然后用规定的符号画出各类运动副，并将同一构件上的运动副符号用简单线条连接起来，这样便可绘制出机构的运动简图。
绘制机构运动简图的步骤
绘制牛头刨床机构的运动简图
绘制十字滑块联轴节的运动简图
§2-3 机构自由度的计算
一、平面机构自由度的计算公式
１、根据运动副所引入的约束数分类
见表2-1
根据组成运动副的两个运动副元素的接触情况分类 球面高副 柱面高副 运动副元素以点或线接触的运动副称为高副。
运动副元素以面接触的运动副称为低副。 球面低副 移动副 转动副
根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类 空间运动副 球销副 螺旋副 圆柱套筒副
二、创新
两用折叠椅
双曲面滚柱加载器
外环 内环
同向传动齿轮
叶片差速泵
Байду номын сангаас
PART ONE
哈工大 制造系统自动化技术 大作业
目 录1. 题目要求 (1)1) 零件结构图 (1)2) 自动检测项目 (1)3) 工作量 (1)4) 设计内容及说明 (1)2. 检测系统模块设计 (2)1) 定位装置 (2)2) 孔加工的检测 (2)3) 面A、面B加工的检测 (3)4) 孔内径和凸台外径精度的检测 (3)5) 零件重量检测 (5)6) 产品标签检测 (6)7) 剔除及计数装置 (6)3. 主要传感器的选用及其经济性分析 (7)1） 对射型光电开关传感器 (7)2） 气动量头 (8)3） S型压力变送器 (8)4） 反射型光电开关传感器 (9)4. 方案示意图 (9)5. 检测系统装置总布局 (11)参考文献 (11)题目三：零件质量的自动化检测系统设计1.题目要求1)零件结构图零件尺寸及精度要求如图1所示。
图 1 零件结构图2)自动检测项目a)孔是否已加工？b)面A和B是否已加工？c)孔φ15±0.01精度是否满足要求？d)凸台外径φ40±0.012精度是否满足要求？e)零件质量20±0.01kg是否满足要求？f)产品标签（白色）是否帖正或漏帖？g)如果不合格将其剔除到次品箱；h)对合格产品和不合格产品进行计数。
3)工作量a)设计一套检测装置，能完成所有检测内容；b)说明书一份，说明各个检测内容采用什么传感器，如何实现；c)自动检测流程图一份。
4)设计内容及说明要求将检测装置画出，能完成所有检测内容；在完成自动检测功能的基础上，要求费用最少，以提高经济效益；检测装置结构简单可靠、易于加工和实现；自动检测流程图要求详细正确。
2.检测系统模块设计1)定位装置由于本系统为自动化检测，并且许多检测装置为接触式或非接触式，与工件有严格的配合精度，因此零件位置的准确度十分重要，因此需要一套自动化定位装置。
定位实现过程如图2所示。
从图2可以看出，定位系统是由定位环实现的，定位环由气动装置驱动，受PLC 控制。
机械设计哈工大第1-3章
课程地位：工程图学、力学、金属工艺学、机械工程材料学、热处理、互换性与测量、机械原理是其先修课程。 是机械类、近机类专业主干课程，具有承前启后的作用。
本课程的性质、地位和任务
课程性质：设计性课程 技术基础课
学习机械设计课的主要任务： 培养学生： 初步树立正确的设计思想。 掌握设计或选用通用机械零部件的基本知识、理论和方法。 具有计算、绘图、查阅与运用技术资料的能力。 掌握本课程实验知识，获得实验技能。 了解机械设计的新发展，培养创新设计能力。
6
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
机械的组成
01
原动机----
02
发动机（汽油机或柴油机）
03
传动部分----
04
离合器、变速箱、传动轴和差速器
05
执行部分-----
06
车轮、悬挂系统及底盘
07
控制系统----
08
转向盘和转向系统、排档杆 刹车及其踏板、离合器踏板及油门
2.3.6 材料的供应情况 在满足使用要求的前提下，尽可能选用库存材料，或当地材料、国产材料。
机械零件的结构工艺性
零件的结构应与生产条件、批量大小及尺寸大小相适应
大批生产及有大型 设备时：宜采用模锻毛坯； 形状复杂、尺寸大时：宜采用铸造毛坯。
单件生产或小批生产时：宜采用焊接毛坯或自由锻毛坯。
机械部件：
专用零件：气轮机的叶片；内燃机曲轴 通用零件：齿轮；螺栓
机械零件：
是机械制造过程中不可分拆的最小单元
1
1.1.2 机械设计课的研究对象：
简单机械的设计 典型零部件的设计
2
机械设计课的重点内容：
哈工大机械系统设计第二章
•选择表示例：
哈工大机械系统设计第二章
哈工大机械系统设计第二章
Hale Waihona Puke 功能原理设计举例•例：瓶盖整列装置的原理方案设计 •设计要求：把一堆不规则放置的瓶盖整列成口朝上 的位置逐个输出。尺寸如图，瓶盖质量m=10g，整 列速度100个/min，能量为220V交流，高气压 0.6MPa，其余要求参见下表
•步骤： •一.明确任务要求 •二.功能分析
哈工大机械系统设计第二章
功能原理方案设计步骤
l 分析阶段:设计任务—求总功能(黑箱法)—总功能分解 (逐级分解)—
l 综合阶段:寻求子功能解(创造性方法,目录法,调查分析 法)---原理解综合(形态学矩阵法)---
l 评价和决策阶段: 评价与决策(各种评价方法)---最佳原理 方案
l 功能原理设计特点: l 1.是一种新的物理效应替代旧的,工作原理变化 l 2.引入新材料,新工艺,新技术等,设计人员有新想法 l 3.使系统发生质的变化
哈工大机械系统设计第二章
哈工大机械系统设计第二章
哈工大机械系统设计第二章
四种可行方案：
哈工大机械系统设计第二章
六.系统原理方案综合
哈工大机械系统设计第二章
•例2.5 设计露天矿开采挖掘机的原理方案
•步骤： •1.用黑想法寻找总功能的转换关系 •2.总功能分解 •3.建立功能结构图 •4.寻找原理解法和原理解组合
l 构思出更新、更好的功能原理方案来。
哈工大机械系统设计第二章
四.功能元,功能结构 l 1.功能元:由于一个系统可以分解成一些子系统，所以，
一个系统的总功能也能分解为一些分功能；如果有些 分功能还太复杂，则还可以进一步分解到更低层次的 分功能，直到分解到最后不能再分解的基本功能单位 为止，这个基本功能单位就叫功能元。 l 机械设计中常用的基本功能元有: l 物理功能元、数学功能元和逻辑功能元。
哈工大制造系统自动化大作业
第一部分：设计任务书 (3)一、搬运机械手功能示意图 (3)二、基本要求与参数 (3)三、工作量 (4)四、设计内容及说明 (4)第二部分：设计说明书 (5)一、机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计 (5)1. 驱动部件选择 (5)2. 传感器选择 (5)3. 驱动及传动方案 (5)二、末端夹持机构设计 (6)1. 结构设计 (6)2. 夹紧力计算 (7)三、控制系统设计 (8)1. 控制器选择 (8)2. 控制模块与控制方案 (8)3. 控制流程框图和电磁铁动作时序表 (9)4. PLC I/O 口分配 (11)5. 机械手运行步骤 (12)四、参考文献 (13)一、搬运机械手功能示意图二、基本要求与参数本作业要求完成一种二指机械手的运动控制系统设计。
该机械手采用二指夹持结构，如图1所示，机械手实现对工件的夹持、搬运、放置等操作。
以夹持圆柱体为例，要求设计运动控制系统及控制流程。
机械手通过升降、左右回转、前后伸缩、夹紧及松开等动作完成工件从位置A到B的搬运工作，具体操作顺序：逆时针回转(机械手的初始位置在A与B之间)—＞下降一＞夹紧一＞上升一＞顺时针回转一＞下降一＞松开一＞上升，机械手的工作臂都设有限位开关设计参数：(1)抓重:10Kg( 2)最大工作半径：15OOmm( 3)运动参数：伸缩行程：0-1200mm；伸缩速度：80mm/s ；升降行程：0-500mm；升降速度：50mm/s回转范围：0-1800控制器要求：(1)在PLG单片机、PC微机或者DSP中任选其一；(2)具备回原点、手动单步操作及自动连续操作等基本功能。
三、工作量(1)驱动及传动方案的设计及部件的选择；(2)二指夹持机构的设计及计算；(3)总体控制方案及控制流程的设计； ( 4)设计说明书一份。
四、设计内容及说明(1 )机械手工作臂及机身驱动部件的选择及设计，需设计出具体的驱动及传动方案，画出方案原理框图。
( 2)末端夹持机构设计，该结构需保证抓取精度高，重复定位精度和运动稳定性好，并有足够的抓取能力。
机械设计制造及其自动化学科 哈尔滨工程
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哈工大制造系统自动化技术期末考试绝佳复习资料
第一章1.1。
1 制造（P1） 概念（2'）：制造：一般是指将原材料转变为产品的过程。
机械制造:将材料或毛坯加工成零件部件或产品的过程.机械:由零部件组成的,可实现运动、能量、信息传递或转换的，具有某种功能的机器、设备或仪器. 机器:是以通过某种方式实现能量传递和转换为主的技术系统。
设备:是以通过某种方式实现物料传递和转换为主的技术系统。
仪器：是以通过某种方式实现信息传递和转换为主的技术系统。
1.1.4制造系统自动化定义与概念（P4)（6’）1。
2机械制造系统自动化发展过程、现状及趋势（P5) 概念（2'）：CNC:计算机数字控制，在硬件数控基础上发展起来的,在计算机硬件支持下，由软件实现数控的部分或全部功能。
DNC ：是用一台或多台计算机对多台数控机床实施综合数字控制。
FMS ：柔性制造系统，由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工组成，能适应加工对象变换的机械制造自动化系统.CIMS:计算机集成制造系统，企业各个生产环节是一个整体，整个制造过程实质上是一个信息采集、传递、加工处理的过程。
第二章2.1 机械制造自动化系统建立的步骤（P17）（6’) 自动化系统建立的步骤一般是按生命周期来划分。
生命周期：是指一个产品或系统从提出建立或改造开始到系统脱离运行或被新的系统所代替的终止时间。
寿命:是指系统或产品从投入使用到报废不再使用的时间区间。
四个阶段：建立期、实现期、运行期、终止期2.6 自动化系统的可靠性分析 1、串联模型(5’或并)组成系统的所有单元中任一单元的故障就会导致整个系统故障的系统称串联系统，其逻辑框图如图所示.∏==ni i s t p t p 1)()(式中 ps （t)——系统的可靠度; pi (t)——第i 个单元的可靠度.例1：由4个单元串联组成的系统,单元的可靠度分别为:pA=0.9 、pB =0.8 、 pC=0。
7、pD=0.6，求系统的可靠度 pS. 解: pS=0.9×0。
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系统设计 （初步设计）
修 改
①
② 系统设计
③ ④ 评价是否 通过 否
⑦ 工程设计 （施工设计）
⑥
⑤ 系统设计 （详细设计）
终 止 终 止
评价是 否通过
否
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2.4 机械制造自动化系统的实施
设计 试运行
运输
加工 检验
装配 喷漆 调试
联调 包装 运行
安装
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任务的提出 需求分析
否
评价是否可 行 终 止
系 统 建 立 程 序 框 图
建立期
系统分析 可行性论证 否 评价是否可 行 系统设计（初步设计） 否 评价是否通 过 系统设计（详细设计） 否 评价是否通 过 修改
终 止
实现期
系统实施 否
运行期 终止期
验收是否合 格 系统运动 系统更新、改造或报废
（3）模型的重要性
例2 电 磁 波 的 发 现 与 模 型 法拉第：实验、归纳 电磁感应定律
麦克斯韦：归纳、推演 麦克斯韦方程组
电磁波的存在 电磁波的速度=光速 光也是电磁波
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2.5.1 机械制造自动化系统模型
（3）模型的重要性
例3 战略核武器的发展方向 两种不同观点： 主张提高杀伤威力，制造亿吨级的氢弹 主张提高导弹的命中精度 杀伤力数学模型：k = y2/3c-2 k：杀伤力；y：威力；c：命中率
（6）继承和理解吸收的原则
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2.3 机械自动化系统建立的系统设计
产品生命周期中差错的产生和清除 机电学院机械制造及自动化系
2.3 机械自动化系统建立的系统设计
产品开发过程中的蝴蝶效应 机电学院机械制造及自动化系
2.3 机械自动化系统建立的系统设计
2.3.1 系统设计的基本原则
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建模原则
注意要点
2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真 （1）计算机仿真的基本内容
实 际 一次模型化 系 （系统识别） 统 数 计 学 二次模型化 模 （仿真实验） 算 型 机
结果分析 仿真结果
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2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真
（2）计算机仿真的三个阶段
是否正确 系统分析 是否深入 （认识世界） 是否充分
系统设计 （改造世界） 成败
好坏
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2.3 机械自动化系统建立的系统设计
2.3.1 系统设计的基本原则
（1）系统整体最优原则 （2）大概率事件原则 （3）反复斟酌，慎重对待需求原则 （4）目标函数准确性原则
（5）充分掌握信息的原则
例1：CA6350微型客车正面碰撞计算机仿真
第 一 阶 段 建 模 阶 段
建 立 汽 车 几 何 模 型
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2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真 第 二 阶 段 模 型 变 换 阶 段 建立整车及零部件的有限元模型
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2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真 第 三 阶 段 模 型 试 验 阶 段 改进前实验 改进前仿真
信息流程图 资金流程图 物料流程图 思维型 字句型 描述型
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2.5.1 机械制造自动化系统模型
（3）模型的重要性
例1 勾 股 定 理 与 模 型 勾三股四弦五 数学模型：x2+y2=z2 力的合成与分解 工业机器人动力学与运 动学分析 ……
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2.5.1 机械制造自动化系统模型
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2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真
例2 射击命中率
在我方某前沿防守地域，敌人以一个炮排（含两 门火炮）为单位对我方进行干扰和破坏．为躲避我方 打击，敌方对其阵地进行了伪装并经常变换射击地 点．经过长期观察发现，我方指挥所对敌方目标的指 示有50％是准确的，而我方火力单位，在指示正确时， 有1/3的射击效果能毁伤敌人一门火炮，有1/6的射击 效果能全部消灭敌人． 现在希望能用某种方式把我方将要对敌人实施的 20次打击结果显现出来，确定有效射击的比率及毁伤 敌方火炮的平均值。
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2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真
2. 符号假设
i：要模拟的打击次数； k1：没击中敌人火炮的射击总数； k2：击中敌人一门火炮的射击总数； k3：击中敌人两门火炮的射击总数． E：有效射击比率； E1：20次射击平均每次毁伤敌人的火炮数．
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2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真
3. 模拟框图
初始化:i=0,k1=0,k2=0,k3=0 i=i+1
Y
1，2，3
硬币正面?
N
骰子点数?
4，5 6
k1=k1+1
k2=k2+1
k3=k3+1 i＜20? N Y
k1=k1+1
E=(k2+k3)/20
E1=0*k1/20+1*k2/20+2*k3/20
① 机理建模法：一般 特殊
推理演绎法
② 实验建模法：特殊 一般
逻辑归纳法
③ 综合建模法：有机结合
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2.5.1 机械制造自动化系统模型 例1 数学模型的建立与分析
某制造自动化生产线，生产多种产品，某种产品日需 求量100件，使用前每天每件占用资金1元（存储费）， 生产线改变生产产品需生产准备费5000元，求：多少天 生产一批次，每批次生产多少件，每天的费用最低？
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2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真
分析：这是一个概率问题，可以通过理论计算得到相 应的概率和期望值.但这样只能给出作战行动的最终 静态结果，而显示不出作战行动的动态过程。为了能 显示我方20次射击的过程，现采用模拟的方式。 1. 问题分析 需要模拟出以下两件事： (1) 观察所对目标的指示正确与否 模拟试验有两种结果，每一种结果出现的概率都 是1/2．因此，可以用投掷一枚硬币的方式予以确 定，当硬币出现正面时为指示正确，反之为不正 确．
模型能更深刻、更集中、更普遍地反映 所研究主题的特征。
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2.5.1 机械制造自动化系统模型
（2）模型的分类
形象模型
模型 抽象模型 差分方程 状态方程 代数方程
模拟模型 实体模型
数式模型
方程式型 函数型 概率统计型 逻辑型
工程图 图式模型 方框图 流程图 计算机程序模型 概念模型
停止
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2.5.2 机械制造自动化系统的计算机仿真
试验 序号
１
投硬币 结 果
正 正 反 正 正 反 正 正 反 反
指示 正确
∨ ∨
指 示 不正确
掷骰子 结 果
４ ４
消灭敌人火炮数
０ １ ∨ ∨ ∨ ２
4. 模 拟 结 果
２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０
∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ∨ ３ ６ １ ２
提供自动化系统 建立的相关背景 建议执行 终 止 确定自动化系 统的建设目标 ① 制定自动化系 统的技术方案 ③
②
系统分析 ⑥ 自动化系统 的实施计划
否
评价是否可 行
⑧
④
⑤
建立自动化系统 中必要的模型
⑦ 自动化系统 的综合评价
投资概算及 效益分析
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2.3 机械自动化系统建立的系统设计
G(S ) Q( S ) E (S ) 1 LS 2 RS 1 C
由两传递函数可见，两系统相似，各参数有一一 对应关系。
F
e
x
q
m
L
f
R
k
1/C
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2.5.1 机械制造自动化系统模型 （6） 建模的原则与注意要点 简明性 正确性可靠性 实用性 目的要明确 方法要恰当 结果要验证
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2.5.1 机械制造自动化系统模型
（3）模型的重要性
机械制造自动化系统：
复杂、投资大、建设周期长、具有风险
选择正确的设计方案 避免经济损失和对生命的危害 缩短研制周期 提高经济效益
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2.5.1 机械制造自动化系统模型
（4）模型的建立方法
分析：已知：生产准备费、产品存储费、日需求量 求：周期、产量 目标：每天的费用最低
假设：① 生产准备费 C1、产品存储费 C2、 日需求量 r、周期 T、产量 Q ② 当存储量降为零时，能马上生产出 Q 件
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2.5.1 机械制造自动化系统模型
建立：已知量: (C1、C2、r)，决策量: (T、Q)，Q=rT
一个周期存储费: q(t) = C2•T•Q/2 = C2•r•T2/2 一个周期的费用: C’ = C1+q(t) = C1+ C2•r•T2/2 每天费用: C(T) = C’/T = C1/T+C2•r•T/2
求解：dC/dT=0
T 2C1 / rC2 Q 2C1r / C2 C(T ) 2rC1C2
2.5 机械制造自动化系统设计中 的模型及其仿真
系统复杂 建立模型和 仿真的原因 投资大 建设周期长 具有一定的风险 为了设计方案的准确选择 建立模型和 仿真的目的 为了避免经济损失 为了缩短研制周期
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2.5.1 机械制造自动化系统模型 （1）模型的概念
模型是对客观实体系统的特征要素、有 关信息和变化规律的一种抽象表达。它反映 了系统某些本质属性，描述了实体系统各要 素之间的相互关系和系统与环境之间的相互 作用。