2.机械系统的组成
机械系统
机械设计学科
01 介绍
03 特性 05 系统集成
目录
02 组成 04 数学模型 06 工程应用
基本信息
机械系统是机电一体化系统的最基本要素，主要用于执行机构、传动机构和支承部件，以完成规定的动作， 传递功率、运动和信息，支承连接相关部件等。机械系统通常是微型计算机控制伺服系统的有机组成部分，因此 在机械系统设计时，除考虑一般机械设计要求外，还必须考虑机械结构因素与整个伺服系统的性能参数、电气参 数的匹配，以获得良好的伺服性能。
介绍
介绍
机械系统是研究在规定完成的任务情况下，进行机械元件的最佳综合，使系统的输入与输出保持某种因果关 系的学科。它属于机械设计学科的一个分支。由若干机械装置组成的一个特定系统，称为机械系统。机械零件和 构件是组成机械系统的基本要素，它们为完成一定的功能相互联系并分别组成了各个子系统。如数控机床和洗衣 机都是由若干装置、部件和零件组成的两种在功能和构造上各异的机械系统。它们都是由有确定的质量、刚度和 阻尼的物体组成并能完成特定功能的系统。
机械系统总体布局主要是围绕所设计的设备的功能进行的。为了实现设备的总功能，一般由若干分功能对应 的机械部件按工艺动作要求逐一集成在一起的。闪此，系统总体布局时，除需考虑设备造型、人机关系外，关键 是要考虑两个“协调”：一是各机械部件在空间位置上协调，如流水线工位的位置确定、相关工艺动作的相对空 间布置；二是各机械部件的运动执行构件在时间顺序上协调，如若干执行件动作的先后顺序设计、时间问隔设计 等，这样才能保证工艺运动协调，实现设备的总功能。
相关性
系统内部各子系统之间是有机联系的。它们之问相互作用、相互影响，形成了特定的关系，如系统的输入与 输出之间的关系、各子系统之间的层次联系、各子系统的性能与系统整体特定功能之间的联系等。取决于各子系 统在系统内部的相互作用和相互影响的有机联系。某一子系统性能的改变．将对整个系统的性能产生影响。
机械系统设计课后答案
机械系统设计课后答案【篇一：机械系统设计习题(有答案版)】：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都是系统。
2、机械系统的组成：1、动力系统。
2、执行系统。
3、传动系统。
4、操纵、控制系统。
5、支承系统。
6、润滑、冷却与密封系统。
3、产品设计类型：完全创新设计、适应性设计、变异性设计。
4、机械系统的设计要求：功能、适应性、可靠性、生产能力、使用经济性、成本六方面的要求。
5、产品的产生过程分哪几个阶段？产品策划---产品设计---产品生产---产品运转---产品报废或回收。
6、产品的设计过程分哪几个阶段？功能原理方案设计阶段---结构总体设计阶段---技术设计阶段第二章机械系统总体设计1、功能原理方案设计步骤设计任务-求总功能-总共能分解-寻求子功能解-原理解功能-评价与决策-最佳原理方案2、什么是“黑箱法”：根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。
3、功能元、功能结构功能元：在一个系统中，总功能可以分解为一些分功能，其中可以分解到最低层次的分功能，并且分解到最后不能再分解的基本功能单位叫做功能元。
功能结构：将总功能分解为分功能，并相应找出实现各分功能的原理方案，从而简化了实现总功能的原理构思。
反之，同一层次的功能单位组合起来，应能满足上一层次功能的要求，最后组合成的整体应能满足总功能的要求。
这种功能的分解和组合关系称为功能结构。
4、机械系统总体参数包括哪些性能参数、结构参数、尺寸参数、运动参数、动力参数。
5、七个标准公比为：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。
第三章执行系统设计1、执行系统的组成：由执行末端和与之相连的执行机构。
2、以机床执行轴机构——主轴组件为例介绍执行轴机构设计的内容和要求。
机器人基本构成
机器人基本构成机器人系统通常分为三大部分：机械部分、传感部分和控制部分；六个子系统：驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人环境交互系统、控制系统等组成（如图1所示）。
图1 机器人系统的基本构成1.机械系统机械系统又称操作机或执行机构系统，由一系列连杆、关节或其他形式的运动部件组成，通常包括机座、立柱、腰关节、臂关节、腕关节和手爪等，构成多自由度机械系统。
工业机器人机械系统由机身、手臂和末端执行器组成，机身可具有行走机构，手臂一般有上臂、下臂和手腕组成，末端执行器直接装在手腕上，可以是两手指或多手指手爪，可以是喷漆枪、焊枪等作业工具。
2.驱动系统驱动系统主要指驱动机械系统的机械装置，根据驱动源不同可分为电动、液压、气动三种或三者结合一起的综合系统；驱动系统可以直接与机械系统相连，或通过皮带、链条、齿轮等机械传动机构间接相连。
3.感知系统感知系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，获取内部和外部环境状态信息，确定机械部件各部分的运行轨迹、状态、位置和速度等信息，使机械部件各部分按预定程序和工作需要进行动作。
智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。
人类感知系统对外部信息获取比较灵巧，但一些特殊信息传感器感知更有效。
4.控制系统控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构完成规定的运动和功能。
若不具备信息反馈特种，则为开环控制系统；具备信息反馈特征则为闭环控制系统。
根据控制原理可分为程序控制系统，适应性控制系统，人工智能控制系统；根据控制运动形式分为点位控制和轨迹控制。
5.交互系统机器人-环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。
机器人可以与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等；也可以是多台机器人、多台机床、设备、零件存储装置等集成为一个可执行复杂任务的功能单元。
人机交互系统是操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置，如计算机终端、指令控制台、信息显示板及危险信号报警器等。
机械系统的组成概述(PPT 42张)
(1) 三相异步电动机
实例：YEJ系列电磁制动三相异步电动机 优点：制ห้องสมุดไป่ตู้迅速、结构简单、可靠性高适用 性强。 应用范围：广泛应用于各种要求快速停止和 准确定位的机械设备和传动装置中。
(2) 直流电动机
实例：Z4 系列直流电机 应用范围：冶金工业轧机传动、金属切削机 床、造纸、印刷、纺织、印染、水泥、塑料 挤出机械等等。
2.操纵系统的功能
操纵系统的功能是实现信号的转换，即把操 纵者施加于机械的信号，经过转换传递到执行系 统，以实现机械的启动、停止、制动、换向、变 速和变力等目的。 操纵系统必须满足下述要求： 1)操纵灵活、轻便省力 2)操纵件定位可靠 3)系统反馈准确迅速且具有可调性 4)操纵方便舒适 5)操纵安全可靠
刨削平面的工艺要求 1－待加工平面 2－加工平面
3－已加工平面
牛头刨床运动循环图
机器执行机构运动设计的基本问题，可归 纳为以下三个方面： 一、确定执行机构的运动方案 ;
二、合理选择机构的类型 ;
三、绘制运动循环图 。
§2-4 支承系统
一、支承系统的功能
1)支承和安装机械系统中的其他系统； 2)承受各种静态力和动态力； 3)保证各零部件之间的相对位置精度和运动部件 的运动精度； 4)支承件的内部用作电器箱及液压油、润滑油、 冷却液的储存器等。
§2 - 1 动力机
一、动力机种类 动力机是驱动执行机构运动的机械，又称为原动机。 常用的动力机有： 电动机、 液压马达、 气动马达、 内燃机。
1、电动机
电动机是一种将电能转变成旋转机械能的 能量转换装置，是最常用的动力机。 电动机的分类： (1) 三相异步电动机 (2) 直流电动机 (3) 同步电动机
机械系统的组成讲解课件
医疗领域
• 医疗器械：医疗领域中有很多机械系统的应用，如手术机器 人、诊断仪器、治疗设备等。这些机械系统能够提高医疗效 率和精度，减轻医生的劳动强度，为患者提供更好的医疗服 务。
06
机械系统的发展趋势与挑战
发展趋势
01
智能化
机械系统正朝着高度智能化方向 发展，能够实现自主决策、自我
修复和高度协同。
链条的组成部分
包括链节、链销、套筒等，这些部件的精度和材料都会影响 链条的性能和使用寿命。
04
机械系统的设计原理
运动学原理
运动学是研究物体运动规律的科学，它主要研究物体的位置、速度、加速度等运动 参数，以及它们之间的相互关系。
在机械系统中，运动学主要应用于机构的设计和分析，如机构的运动轨迹、速度和 加速度等，以此来实现机械系统的功能。
展提供强有力的支持。
05
机械系统的应用领域
工业领域
01 02
生产线自动化
机械系统在工业领域的应用非常广泛，其中最常见的是生产线自动化。 机械臂、机器人和自动化设备等构成的机械系统能够高效地完成生产线 上的各种任务，提高生产效率和产品质量。
物料搬运
机械系统在物料搬运方面也发挥着重要作用。例如，集装箱起重机、堆 垛机等设备能够快速、准确地完成货物的装载、运输和卸载。
机械系统的组成讲解 课件
contents
目录
• 机械系统概述 • 机械系统中的常用机构 • 机械系统中的常用零部件 • 机械系统的设计原理 • 机械系统的应用领域 • 机械系统的发展趋势与挑战
01
机械系统概述
定义与特点
定义
机械系统是由若干个相互联系和 制约的机械零部件组成的，可以 完成特定功能的整体。
机械系统基本特征简述
机械系统基本特征简述标题：机械系统基本特征简述摘要：本文将深入探讨机械系统的基本特征，包括其定义、组成要素、功能以及设计原则等方面。
通过对机械系统的全面理解，我们可以更深入地认识该领域的关键概念和技术应用。
引言：机械系统是由多个相互作用组件构成的物理系统，能够将能量转换为有用的动力，广泛应用于工程、制造、交通等领域。
了解机械系统的基本特征对于设计和优化具有重要意义。
本文将从深度和广度的角度探讨机械系统的关键特征。
1. 机械系统的定义和组成要素机械系统是由物理元件（例如传动装置、机械部件、控制装置等）组成，并通过相互作用完成特定任务的系统。
机械系统的组成要素包括驱动装置、传动装置、工作装置和控制装置。
其中，驱动装置提供能量以驱动整个系统的运动，传动装置负责将能量转化并传递给工作装置，工作装置完成特定的功能，控制装置用于监控和控制系统的运行。
2. 机械系统的功能机械系统作为一种能够将能量转换为有用的动力的物理系统，具备多种功能。
其中包括转动、传动、控制、运动和动力输出等功能。
转动是机械系统最基本的功能，通过驱动装置产生转动力矩，使系统的各个组件协同工作。
传动功能指的是机械系统能够将能量传递给工作装置，将输入能量转化为有用的动力。
控制功能可以实现对机械系统的运行状态和参数进行监控和调节。
运动功能指的是机械系统能够实现特定的运动轨迹和速度。
动力输出是机械系统最终实现的功能，为其他设备或系统提供所需的能量和动力输出。
3. 机械系统的设计原则在设计和优化机械系统时，需要遵循一些基本原则以确保系统的可靠性和高效性。
首先，机械系统的设计应符合使用、制造和维护的要求，保证系统的可操作性和可靠性。
其次，机械系统应尽可能减少能量损失和能量浪费，提高系统的能源利用率。
此外，机械系统的设计应考虑到装配和拆卸的方便性，以便于维护和维修。
最后，机械系统的设计应根据特定的任务和工况条件，选择合适的材料、构造和操作方式，确保系统在各种工作环境下具备良好的适应性和可靠性。
简述机电一体化机械系统的组成
简述机电一体化机械系统的组成机电一体化机械系统是指将机械结构、电气控制和传感器技术有机地融合在一起，形成一个整体的系统。
这种系统的设计和制造能够实现机械运动的控制、感知和反馈，从而提高机械设备的性能和精度。
机电一体化机械系统的组成主要包括以下几个方面：1. 机械结构：机械结构是机电一体化机械系统的基础，它由各种机械零部件组成，包括机床、传动装置、导轨、滑块和夹具等。
机械结构的设计和制造要考虑系统的运动特性、刚度和稳定性，以及与其他部件的配合和传递力矩等。
2. 电气控制：电气控制是机电一体化机械系统的核心，它通过电气信号控制机械的运动和操作。
电气控制包括各种传感器和执行器的选择和安装，以及控制器的设计和编程。
通过电气控制，可以实现机械的自动化和智能化，提高生产效率和产品质量。
3. 传感器技术：传感器技术是机电一体化机械系统中的重要组成部分，它能够感知机械的运动和工作环境的各种参数。
常用的传感器包括位移传感器、力传感器、温度传感器和压力传感器等。
传感器的选择和布置要根据具体的应用需求，以提供准确可靠的反馈信号。
4. 控制算法：控制算法是机电一体化机械系统中的关键技术，它决定了机械的运动轨迹和操作方式。
控制算法可以通过编程实现，也可以通过硬件电路实现。
常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
控制算法的设计要考虑系统的稳定性、鲁棒性和响应速度等指标。
5. 数据通信：数据通信是机电一体化机械系统中的重要环节，它实现了机械系统与其他系统之间的信息交互和数据传输。
数据通信包括有线通信和无线通信两种方式，可以通过串口、以太网、无线网络和蓝牙等方式实现。
数据通信的设计要考虑数据传输速率、可靠性和安全性等因素。
机电一体化机械系统的组成是一个相互关联、相互作用的整体，各个组成部分之间紧密配合，共同实现机械系统的功能和性能要求。
通过机电一体化技术的应用，可以提高机械设备的生产效率、准确度和可靠性，降低生产成本和能源消耗，实现智能制造和工业自动化的目标。
机械原理知识点
机械原理知识点一、1、组成机械系统的基本要素：机械零件和构件2、零件：机器中的制造单元．构件：机器中的独立运动单元．3、机构的组成要素：构件和运动副．4、机器定义：是执行机械运动的装置，可用来变换或传递能量、物料、信息.5、原动机：将其他形式能量变换为机械能的机器6、机器四个基本组成部分：动力部分．传动部分，控制部分．执行部分7、机构与机器的区别：①机构只是一个构件系统，而机器除构件系统之外，还包含电气液压等其他装置；②机构只用于传递运动和力，而机器除传递运动和力之外还应当具有变换或传递能量、物料、信息的功能8、运动副：这种使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接（联接）．9、低副：两构件通过面接触组成的运动副。
10、高副：两构件通过点或线接触组成的运动副。
11、进行机构结构分析时，按什么步马骤和原则来拆分杆组？如何确质杆组的级别？选择不同的原动件对物机的级别有无影响？答：拆分杆组原则：①从远离原动件的构件开始拆杆组，②先拆二级杆组，若不成，再拆三级杆组，③直至全部杆组拆出，只剩下原动件和机架为止．杆组级别确定：把最高级别的基本杆组定为机构的级制．影响：若原动件选取不同，则会获得不同级别的机械12、."杆"组"有何特点？对机构分析和综合有何实际意义？答：基本杆组：不可再分的自由度为零的运动连意义：选取不同的基本杆组，可设计出满足不同要求的机构．第一章（1）平面具有确定运动的条件：①机构自由度必须大于零②机构原动件数目必须等于机构百由度数目（2）机构的组成要素：构件，运动副。
（3）自由度计算F＝3n-2Pl-Phn:活动构件总数Pl:低副数Ph :高副数(4)复合较链：这种由3个或3个以上构件组成轴线重合的转动副。
(5)局部自由度（多余自由度）：不影响整个机构运动关系的个别构件所具有的独立自由度。
(6)虚约束（消极约束）：重复的约束对件构件间的相对运动不起独立限制作用的约束。
机械系统的基本特征
机械系统的基本特征一、引言机械系统是由多个机械部件组成的，通过相互协调运动实现特定功能的系统。
机械系统在工业、交通、农业等领域中都有广泛的应用。
了解机械系统的基本特征对于优化系统设计和维护具有重要意义。
二、机械系统的组成部分1. 传动装置传动装置是机械系统中最为基本的部件之一，它将能量从一个地方传递到另一个地方。
常见的传动装置包括齿轮、皮带、链条等。
2. 动力源动力源是提供能量的设备，常见的动力源包括电机、发动机等。
3. 控制装置控制装置用于控制机械系统中各个部件的运行状态和运行方式，例如电气控制柜、液压控制阀等。
4. 工作装置工作装置是指完成特定功能的部件，例如切割刀具、加热器等。
三、机械系统的基本特征1. 稳定性稳定性是指机械系统在运行过程中保持平衡状态，并且不会出现不稳定现象。
稳定性与机械系统的结构设计、材料选择、制造工艺等密切相关。
2. 可靠性可靠性是指机械系统在长期运行过程中，能够保持正常的工作状态，并且不会出现故障。
可靠性与机械系统的设计、制造、安装、维护等方面都有关系。
3. 精度精度是指机械系统在运行过程中能够保持一定的精度水平，例如位置精度、角度精度等。
精度与机械系统的结构设计、加工工艺等密切相关。
4. 适应性适应性是指机械系统能够适应不同的工作环境和工作要求，例如温度、湿度、压力等因素对于机械系统的影响。
适应性与机械系统的材料选择、结构设计等方面有关系。
5. 经济性经济性是指机械系统在使用过程中具有较低的成本和较高的效益。
经济性与机械系统的设计、制造、使用和维护等方面都有关系。
四、机械系统故障分析与维修1. 故障分析故障分析是指对于机械系统出现故障时，通过分析故障原因和影响，找到解决故障的方法。
常见的故障分析方法包括故障树分析、失效模式与影响分析等。
2. 维修维修是指对于机械系统出现故障时，采取相应的措施进行修理。
维修包括预防性维护、计划性维护和突发性维护等不同形式。
五、结论机械系统是由多个部件组成的，具有稳定性、可靠性、精度、适应性和经济性等基本特征。
机器人机械系统的组成
机器人机械系统的组成机器人机械系统是指机器人所具备的用于操作和执行任务的各种机械装置和部件的总称。
一个完整的机器人机械系统通常由多个组成部分组成，每个部分都有着不同的功能和作用。
下面将介绍机器人机械系统的几个重要组成部分。
1. 机器人结构机器人的结构是机器人机械系统的基础，它决定了机器人的外形和动作灵活性。
机器人的结构通常包括机械臂、关节和机器人末端执行器等。
机械臂是机器人最核心的组件，它由若干条连杆和关节连接而成，可以实现多个自由度的运动。
关节则负责连接机械臂的各个连杆，使得机器人能够实现复杂的动作。
而机器人末端执行器则可以根据任务需求进行更换，如夹爪、喷枪等。
2. 传动系统传动系统是机器人机械系统中负责传递能量和力量的部分。
常见的机器人传动系统包括电机、减速器和传动机构等。
电机是机器人驱动的核心元件，可以将电能转化为机械能。
减速器则可以降低电机的速度并增加扭矩输出，使得机器人可以更精确地执行任务。
传动机构则将电机和减速器与机械臂连接起来，将能量和力量传递到机械臂上，驱动机械臂进行运动。
3. 传感器系统传感器系统是机器人机械系统中负责感知环境和获取信息的部分。
传感器可以帮助机器人感知周围的物体和环境，并实时获取相关的信息。
常见的机器人传感器包括视觉传感器、力传感器和触觉传感器等。
视觉传感器可以帮助机器人识别目标物体的位置和形状，力传感器可以测量机器人施加的力，而触觉传感器则可以模拟人类的触觉感知，实现对物体的触摸和抓取。
4. 控制系统控制系统是机器人机械系统中负责指挥和控制机器人运动的部分。
它由控制器和控制算法组成。
控制器是机器人的大脑，可以接收传感器的反馈信息，并根据预设的任务要求，计算出适合的控制信号，控制机器人的运动和动作。
控制算法则是指控制器中的数学模型和计算方法，它可以根据机器人模型和任务需求，优化机器人的运动轨迹和动作规划。
综上所述，机器人机械系统的组成包括机器人结构、传动系统、传感器系统和控制系统等部分。
机电一体化
1、机电一体化技术：从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机的加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。
2、开发性技术：是没有参照样品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足要求的产品或系统。
3、变参数设计（变异性设计）：在设计方案和功能机构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应量方面有所变更的要求。
4、组合法设计：组合法设计就是选用各种标准功能模块像搭积木一样组合设计成各种机电一体化系统。
5、灵敏度：在静态标准条件下，输出的变化量对输入变化量的比值，称为灵敏度。
6、传感器：传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号。
重复性：按同一方向做全量程连续多次重复测量时，所得输出—输入曲线不一致程度。
7、线性度：所谓传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度，又称非线性误差。
8、脉冲当量：步进电机驱动机床工作台时，步进电机每接受脉冲，工作台走过的位移。
9、全闭环控制系统：在控制中，系统直接测被控量并反馈回到输入端而组成的闭环控制系统称为全闭环控制系统。
10、半闭环控制系统：在控制中，系统间接测被控量并反馈回到输入端而组成的控制系统称为半闭环控制系统。
11、PWM技术：通过调节直流电压脉冲的占空比（导通率）改变发在电压平均值的脉宽调制调压技术。
12、SPWM技术：利用冲量相等的原理，通过一序列等幅不等量的脉冲去等效相应频率正弦波的脉宽调制技术。
1、机电一体化系统设计开发的类型，通常有：适应性设计、开发性设计、变参数设计三种。
2、机电一体化系统设计的方法通常有：取代法（机电互补法）、整体设计法（融合法）、组合法。
3、机电一体化系统有五大组成部分，分别为：机械本体、动力驱动部分、传感器测试部分、执行机构、控制与信息处理部分。
机电一体化系统有五大组成要素，分别为：结构组成要素、动力组成要素、感知组成要素、运动组成要素、智能组成要素。
简述机电一体化机械系统的组成
简述机电一体化机械系统的组成机电一体化机械系统是指将机械传动与电气控制相结合，形成一个整体的系统。
这种系统能够实现机械运动的自动化、智能化，广泛应用于各个领域。
机电一体化机械系统的组成主要包括三个部分：机械部分、电气部分和控制部分。
下面将分别介绍这三个部分的具体内容。
1. 机械部分：机械部分是机电一体化机械系统的基础，它由各种机械元件组成，包括传动装置、传感器、执行机构等。
传动装置用于将电机的旋转运动转化为所需的线性或旋转运动，常见的传动装置有齿轮传动、皮带传动、链传动等。
传感器用于感知机械系统的状态和环境信息，如位置传感器、速度传感器、力传感器等。
执行机构用于根据控制信号进行相应的动作，如电动阀门、电动门禁等。
2. 电气部分：电气部分是机电一体化机械系统的核心，它主要由电气元件和电气设备组成。
电气元件包括电机、开关、保护器、接触器等，它们负责将电能转化为机械能，并进行各种电气控制。
电气设备包括电源、控制柜、仪表等，它们提供电能供应和电气控制所需的环境条件。
3. 控制部分：控制部分是机电一体化机械系统的大脑，它由控制器和控制算法组成。
控制器负责接收传感器反馈的信号，根据控制算法产生相应的控制信号，控制机械系统的运动。
控制算法是实现机电一体化机械系统自动化、智能化的关键，它可以根据实际需求进行编程，实现各种复杂的控制功能。
机电一体化机械系统的工作原理是：传感器感知机械系统的状态和环境信息，将其转化为电信号；控制器接收传感器反馈的信号，经过算法处理后产生相应的控制信号；电气部件根据控制信号进行动作，驱动机械部件实现相应的运动。
通过不断地反馈和控制，机电一体化机械系统能够实现自动化、智能化的运行。
机电一体化机械系统的应用非常广泛，例如在制造业中，可以应用于自动化生产线、机器人等领域；在交通运输领域，可以应用于自动驾驶车辆、交通信号控制等；在家居生活中，可以应用于智能家居、智能家电等。
机电一体化机械系统的发展将极大地提高生产效率，降低人力成本，改善生活质量。
《机械系统的组成导学案-2023-2024学年高中通用技术地质版2019》
《机械系统的组成》导学案第一课时导学目标：通过学习本节课内容，学生能够了解机械系统的组成，掌握机械系统的基本原理和工作过程。
一、导入在现代社会中，我们经常能见到各种各样的机械设备，比如汽车、电梯、空调等等，它们都是由不同的机械系统组成的。
那么，你知道机械系统是如何组成的吗？它们有哪些基本组成部分呢？接下来，我们就一起来学习《机械系统的组成》。
二、概念解释1. 机械系统：由若干机械元件按一定规律组成的整体，能够完成某种特定功能的系统。
2. 机械元件：构成机械系统的基本部件，包括机械零件和机械连接件。
三、基本组成1. 传动装置：用于传递功率和运动的部件，包括齿轮传动、带传动、链传动等。
2. 工作机构：实现机械系统的具体功能，在汽车中就是发动机、变速箱等。
3. 控制装置：对机械系统进行控制和调节的部件，包括传感器、执行器等。
四、工作原理1. 传动装置通过传递动力，使得工作机构能够正常工作，完成特定功能。
2. 控制装置通过监测和调节机械系统的运行状态，保证系统的稳定性和安全性。
五、实例分析以汽车为例，整个汽车就是一个复杂的机械系统，包括发动机、变速箱、传动轴、差速器等多个部件组成。
发动机提供动力，变速箱将动力传递给传动轴，使得汽车能够前进、后退等不同运动状态。
通过控制装置，驾驶员能够控制汽车的速度、方向等参数，确保行驶安全。
六、小结通过本节课的学习，我们了解了机械系统的基本组成、工作原理和实际应用。
机械系统在现代社会中起着至关重要的作用，希望同学们能够深入学习，掌握更多关于机械系统的知识。
七、课后作业1. 画出一个机械系统的示意图，标注传动装置、工作机构和控制装置。
2. 选择一个现实中的机械系统，分析其组成部分和工作原理。
3. 阅读相关资料，了解不同类型的传动装置和控制装置的工作原理。
通过本节课的学习，相信同学们对机械系统有了更深入的了解，能够更好地理解和应用机械系统的知识。
希望大家能够保持好奇心，不断学习，为将来的发展打下坚实的基础。
机械系统的组成概述
机械系统的组成概述机械系统是由多个部件和子系统组成的复杂机械装置。
它们协同工作，以实现特定的功能。
机械系统可以应用于各个领域，包括工业制造、交通运输、医疗设备等。
本文将对机械系统的组成进行概述，并介绍其中的一些典型部件。
1. 机械系统的基本组成部分机械系统由以下几个基本组成部分构成：1.1. 结构部分结构部分是机械系统的主体框架，承载和支撑其他部件。
它通常由材料制成，比如金属、塑料或复合材料。
结构部分的设计需要考虑力学性能、稳定性和重量等因素。
传动部分将能量从一个地方转移到另一个地方，实现机械系统的运动和功能。
常用的传动方式包括齿轮传动、皮带传动、链传动等。
传动部分通常由轴、轮、链条等组成，以传递力和运动。
1.3. 传感器和执行器传感器用于检测环境和系统状态，并将信号转换为电信号。
执行器用于接收传感器信号，并执行相应的操作。
传感器和执行器在机械系统中起着关键作用，它们可以实现自动化和反馈控制。
1.4. 控制系统控制系统用于控制机械系统的运动和功能。
它可以是简单的机械控制器，也可以是复杂的计算机控制系统。
控制系统通过接收传感器信号，并基于预设的逻辑和算法进行决策和控制。
辅助部件包括各种附加的机械装置，如润滑系统、冷却系统、阻尼器等。
这些部件可以提供机械系统的稳定性、耐久性和安全性。
2. 典型的机械系统部件除了上述基本组成部分，机械系统还包括许多典型的部件，下面将介绍其中的一些：2.1. 齿轮齿轮是一种常用的传动部件，由连续排列的齿组成。
齿轮可分为直齿轮、斜齿轮、锥齿轮等，用于不同的传动需求。
齿轮的设计需要考虑到传递力和运动速度的要求。
轴承用于支撑和减少运动部件之间的摩擦。
它们允许旋转和摆动运动，并减少能量损失。
常见的轴承类型包括滚动轴承、滑动轴承和球轴承。
2.3. 电机电机是一种将电能转化为机械能的装置。
它们可以根据不同的需求提供不同的动力和运动。
电机在机械系统中广泛应用，如驱动传动部分、执行操作等。
组成机械系统的基本要素
组成机械系统的基本要素机械系统是由多个基本要素组成的，这些要素相互作用，共同完成机械系统的功能。
下面将介绍机械系统的基本要素。
1. 动力源：机械系统的动力源可以是电动机、发动机、液压系统等。
动力源提供能量，驱动机械系统工作。
2. 传动装置：传动装置将动力源的能量传递给机械系统的各个部分。
传动装置包括传动轴、齿轮、皮带等，通过传递和转换能量，实现机械系统的运动。
3. 传感器：传感器用于检测机械系统的状态和性能参数。
它们可以感知温度、压力、速度、位置等信息，并将这些信息转化为电信号或其他形式的信号，供控制系统使用。
4. 控制系统：控制系统对机械系统的运行进行监测和控制。
控制系统可以根据传感器提供的信息，对机械系统进行调节和控制，保证机械系统的正常运行。
5. 结构件：结构件是机械系统的主体部分，包括机床、传动装置、工作台等。
结构件承载和支撑机械系统的各个部分，保证机械系统的稳定性和可靠性。
6. 储能器：储能器用于储存和释放能量，保证机械系统在短时间内需要大量能量时的正常工作。
常见的储能器有弹簧、压缩空气罐等。
7. 传动介质：传动介质用于传递和转换能量，实现机械系统的运动。
常见的传动介质有液压油、气体、润滑油等。
8. 辅助设备：辅助设备是机械系统的附属部分，用于提供额外的功能和服务。
例如，冷却系统可以对机械系统进行冷却，减少摩擦和磨损；润滑系统可以对机械系统的摩擦部分进行润滑，减少能量损耗。
9. 传动控制装置：传动控制装置用于控制机械系统的运动。
它可以根据需要改变传动装置的传动比、速度和方向，实现机械系统的正常运行。
10. 上下文：机械系统的工作环境和使用条件也是其基本要素之一。
例如，机械系统在高温环境下需要具有耐高温性能；在潮湿环境下需要具有防锈和防腐蚀性能。
以上是组成机械系统的基本要素。
它们相互作用，协同工作，共同完成机械系统的功能。
在设计和应用机械系统时，需要综合考虑这些要素，以确保机械系统的性能和可靠性。
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图６－７ 支承件的分类
按材料与制造方法可分为以下几类：
１、铸铁支承件 ； ２、焊接支承件 ； ３、铸钢支承件 ； ４、轻合金支承件 ； ５、混凝土支承件 ； ６、天然岩石及陶瓷支承件 。
§2-5 操纵控制系统
一、操纵系统的组成、功能与分类 １.操纵系统的组成 操纵系统是指把人和机械联系起来，使机械按 照人的指令工作的机构和元件所构成的总体。 操纵系统一般由下述几部分组成： (1)操纵件； (2)执行件； (3)运动件； 此外，操纵系统中还有保证操纵系统安全可靠 工作的辅助元件，如定位元件、锁定元件、导 向元件、互锁元件和回位元件等。
对支承系统的基本要求
1)足够的刚度和强度以及较高的 刚度重量比； 2)良好的动态特性； 3)较小的热变形； 4)合力的结构布局和良好的结构工艺性。
二、支承系统的结构与材料
支承件种类繁多，形式多样，分类方法不一。 按结构形式可分为四类(见图6－７)：机座类（如底座、床 身等）、箱体类（如箱体、壳体、机匣等）、框架类（如 支架、桥架、桁架等）和板类（如基础板、工作台等）； 按制造方法又可分为铸造、焊接、铆接和组合式四类。
径向活塞式 双齿轮式 多齿轮式
单叶片式 齿轮齿条式
双叶片式
叶片式气动马达示意图 1－排气口 2－孔道 3－定子 4－排气口 5－转子 6－叶 7－喷口 8－进气口
气动马达实例：
4、内燃机
定义：内燃机是指燃料在气缸内部进行燃烧， 直接将产生的气体（即工作介质）所含的热能转变 为机械能的机械。 分类：内燃机按其主要运动机构的不同，分为 往复活塞式内燃机和旋转活塞式内燃机两大类。 目前普遍应用的是往复式内燃机。
(1) 传动部分 (2) 操纵部分 (3) 辅助部分
二、传动的类型
机械系统的传动装置可按以下几种方式分类： (1) 按传动的工作原理分类； (2) 按传动比变化情况分类； (3) 按传动输出速度变化情况分类。
三、传动的选择
传动类型的选择关系到整个机器的运动方 案设计和工作性能参数。 技术经济指标是确定传动方案的主要因素 ，只有对各种传动方案的技术经济指标作细致 的综合分析和对比，才能较会理地选用传动的 类型。
第二章 机械系统的组成
机械系统的组成：
动力系统 传动系统 执行系统 支承系统 操纵控制系统
动力系统
操纵控制系统
传动系统
执行系统
支承系统
机械系统的组成
动力系统指动力机（或原动机）及其配套装置，是给机械 系统提供动力、实现能量转换的部分。 传动系统是将动力机的动力和运动传递给执行系统的中间 装置。 执行机构或工作机是利用机械能来改变作业对象的性质、 状态、形状或位置，或对作业对象进行检测、度量等以进 行生产或达到其它预定要求的装置。 支承系统包括基础件（如床身、底座、立柱等）和支承构 件（如轴、轴承、支架、箱体等），用于安装和支承动力 系统、传动系统、执行系统和操纵系统等，是机械系统中 必不可少的部分。 操纵控制系统是为了使动力系统、传动系统、执行系统彼 此协调运行，并准确可靠地完成整机功能的装置。
2.操纵系统的功能
操纵系统的功能是实现信号的转换，即把操 纵者施加于机械的信号，经过转换传递到执行系 统，以实现机械的启动、停止、制动、换向、变 速和变力等目的。 操纵系统必须满足下述要求： 1)操纵灵活、轻便省力 2)操纵件定位可靠 3)系统反馈准确迅速且具有可调性 4)操纵方便舒适 5)操纵安全可靠
典型的闭环控制系统方框图
三、自动控制系统的分类
1、按自动控制的方式分类 （1）顺序自动控制 （2）反馈自动控制
2、按给定量分类
（1）恒值控制 （2）随动控制 （3）程序控制
3、按被控量来分类
（1）过程控制
（2）伺服系统 （3）自动调整
结束
请批评指正!
(1) 三相异步电动机
实例：YEJ系列电磁制动三相异步电动机 优点：制动迅速、结构简单、可靠性高适用 性强。 应用范围：广泛应用于各种要求快速停止和 准确定位的机械设备和传动装置中。
(2) 直流电动机
实例：Z4 系列直流电机 应用范围：冶金工业轧机传动、金属切削机 床、造纸、印刷、纺织、印染、水泥、塑料 挤出机械等等。
带减速器液压马达
轴配流摆线油马达
3、气动马达
气动马达的作用类同于液压传动中的液 压马达，它以压缩空气为动力输出转矩，驱 动执行机构作旋转运动。
气动马达的分类（按工作原理）： 容积式 透平式
容积式气动马达分类：
气动马达
叶片式 活塞式 容积式 齿轮式 摆动式 透平式
单向回转式
双向回转式 双作用双向式 轴于结构比较复杂、响应速度及控制精度要求较高 的系统，就需要用控制装置代替人工操作。
数控机床进给的控制系统 1－控制装置；2－测速发电机； 3－直流电动机；4－滚珠丝杆螺母副； 5－工作台；6－角位移测量装置
无论多么复杂的控制系统，都是由一些基本环节 或元件组成的。下图是一个典型的闭环控制系统方框图 ，它由以下几个环节组成： （1）给定环节 （2）测量环节 （3）比较环节 （4）校正及放大环节 （5）执行环节
(3) 同步电动机
实例：TYBZ稀土永磁同步电动机 特点： 调速精度高，体积小，重量轻，控制系统简单 、可靠，节能效果显著，寿命长，通用性强， 适应性强。
2、液压马达
液压马达按输出转矩的大小和转速高低可 以分为两类： 高速小转矩液压马达，转速范围一般在 300~3000r/min或更高，转矩在几百Nm以下； 低速大转矩液压马达，转速一般低于 300r/min，转矩为几百至几万Nm。
§2 - 1 动力机
一、动力机种类 动力机是驱动执行机构运动的机械，又称为原动机。 常用的动力机有： 电动机、 液压马达、 气动马达、 内燃机。
1、电动机
电动机是一种将电能转变成旋转机械能的 能量转换装置，是最常用的动力机。 电动机的分类： (1) 三相异步电动机 (2) 直流电动机 (3) 同步电动机
四冲程非增压式柴油机的基本结构
1－主轴承；2－机身； 3－凸轮轴；4－喷油泵； 5－挺杆；6－进气管； 7－摇臂；8－进气阀； 9－高压油管；10－喷油器；11－ 排气阀；12－气阀簧；13－排气管； 14－气缸盖； 15－活塞；16－活塞销； 17－气缸套；18－连杆； 19－连杆螺栓；20－曲轴； 21－机座
选择的主要内容
1、传动类型选择的依据 2、选择的基本原则 3、定传动比传动的选择 4、有级变速传动的选择 5、无级变速传动的选择
§2-3 执行系统
定义：直接用来完成各种工艺动作或生产过 程的机构称为执行机构（或称工作机构）。
牛头刨床运动简图 1－电动机；2－主导轴；3－滑枕；4－工作台；5－刨刀； 6－丝杆；7－主曲柄；8－曲柄；9－连杆；10－棘轮
刨削平面的工艺要求 1－待加工平面 2－加工平面
3－已加工平面
牛头刨床运动循环图
机器执行机构运动设计的基本问题，可归 纳为以下三个方面： 一、确定执行机构的运动方案 ;
二、合理选择机构的类型 ;
三、绘制运动循环图 。
§2-4 支承系统
一、支承系统的功能
1)支承和安装机械系统中的其他系统； 2)承受各种静态力和动态力； 3)保证各零部件之间的相对位置精度和运动部件 的运动精度； 4)支承件的内部用作电器箱及液压油、润滑油、 冷却液的储存器等。
3．操纵系统的分类
1)按操纵系统的驱动方式分类； 2)按操纵系统的传动方式分类； 3)按一个操纵件控制的执行元件数目分类。 此外，操纵系统还可分为手动操纵系统和 脚动操纵系统以及借助于无线电波、光波、声波 等物理效应实现操纵功能的远距离（遥控）操纵 系统。
二、控制系统及其组成
机械控制系统一般 要控制使各执行机构按 要求运动方向和速度以 一定的顺序和规律实现 运动，完成给定的作业 循环，有时还要求对产 品进行检测、预测、预 报事故、报警及消除故 障等。
内燃机三维图
内燃机实例
二、动力机的选用
在设计机械系统时，选用何种形式的动力 机，主要应从以下三个方面进行分析比较。 1）分析工作机械的负载特性和要求； 2）分析动力机本身的机械特性； 3）进行经济性的比较。
§2 - 2 传动系统
传动系统是处于动力机和执行机构之间 的中间装置，用以传递运动及动力。 一、传动系统的组成
液压马达根据其结构形式不同又有如下分类：
液压马达
高速 低速
齿轮式 叶片式
轴向柱塞式
钢球式
直轴 弯轴
点接触式 滑履式
柱塞式
径向
内曲线多作用式
曲轴连杆式
曲轴无连杆式
轴向—双斜盘式 内曲线多作用式 双凸轮盘式
钢球式
摆线转子式
液压马达实例
球体摆缸式液压马达
钢球液压马达
径向曲轴连杆式 液压马达