机械系统设计 (6)

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机械系统设计课程设计

机械系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握机械系统设计的基本原理和方法，包括力学、材料力学、机械原理等基础知识；2. 了解机械系统设计中常用的设计工具和软件，并能运用它们进行简单的机械结构设计；3. 掌握机械系统的运动分析、力学分析和强度计算，能够对机械系统进行性能评估和优化。

技能目标：1. 能够运用所学的理论知识，进行实际机械系统的设计和计算；2. 培养学生的创新设计能力，能够独立思考并解决机械系统设计中的问题；3. 提高学生的团队协作能力，学会在团队中有效沟通、分工与协作，完成复杂的机械系统设计任务。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械系统设计的兴趣和热情，激发他们的探索精神和创造力；2. 培养学生的工程意识，使他们认识到机械系统设计在工程领域的重要性和实际应用价值；3. 培养学生的责任感和职业道德，让他们明白作为一名机械设计师应承担的社会责任。

本课程针对高年级学生，具有较强的理论性和实践性。

在教学过程中，要注意引导学生将理论知识与实际应用相结合，培养他们解决实际问题的能力。

课程目标的设定旨在使学生能够全面掌握机械系统设计的基本知识和技能，同时培养他们的创新意识和团队协作能力，为将来的职业发展打下坚实基础。

通过对课程目标的分解和教学评估，教师可以更好地指导学生学习，确保课程目标的实现。

二、教学内容1. 引言：机械系统设计的基本概念、原理及其在工程中的应用。

- 教材章节：第一章机械系统设计概述2. 机械系统设计的基础理论- 教材章节：第二章力学基础、第三章材料力学基础、第四章机械原理- 内容：力学原理、材料力学性能、常用机械传动方式、机构设计原理等。

3. 机械系统设计的方法与工具- 教材章节：第五章设计方法、第六章设计工具与软件- 内容：设计流程、设计规范、常用设计工具、CAD软件应用等。

4. 机械系统的运动分析与力学计算- 教材章节：第七章运动分析、第八章力学计算- 内容：运动方程建立、动力学分析、强度计算、刚度计算等。

机械系统设计-详解

机械系统设计-详解机械系统设计(Mechanical System Design，MSD)目录• 1 什么是机械系统设计[1]• 2 机械系统设计的类型[2]• 3 机械系统设计的特点[3]• 4 机械系统设计的任务[3]• 5 机械系统设计的约束[4]• 6 机械系统设计思想[2]•7 机械系统设计的系统法[2]•8 机械系统设计的步骤[4]•9 相关条目•10 参考文献什么是机械系统设计[1]机械系统设计是对机械系统进行构思、计划并把设想变为现实的技术实践活动。

机械系统设计的类型[2]虽然机械系统种类繁多，结构千变万化，但从设计角度来看一般可分为开发设计、变异设计和反求设计。

1．开发设计针对新任务，提出新方案，完成产品规划、概念设计、构形设计的全过程。

2．变异设计在已有产品的基础上，针对原有缺点或新的工作要求，从工作原理、功能结构、执行机构类型和尺寸等方面进行一定的变异，设计出新产品以适应市场需要，增强市场竞争力。

这种设计也可包括在基本型产品的基础上，工作原理保持不变，开发出不同参数、不同尺寸或不同功能和性能的变型系列产品。

如空调机系统产品，有不同功率的空调机系列、不同性能(变频、净化等)空调机系列等都属于变异设计。

3．反求设计针对已有的先进产品或设计，进行深入分析研究，探索掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上，开发出同类型、但能避开其专利的新产品。

机械系统设计的特点[3]机械系统设计必须考虑整个系统的运行，而不是只关心各组成都分的工作状态和性能。

传统的设计方法注重内部系统的设计，且以改善零部件的特性为重点，至于各零部件之间、外部环境与内部系统之间的相互作用和影响考虑较少。

零部件的设计固然应该给予足够的重视，但全部用最好的零部件未必能组成好的系统，其技术和经济性未必能实现良好的统一。

应该在保证系统整体工作状态和性能最好的前提下，确定各零部件的基本要求及它们之间的协调和统一。

同时，应在调查研究的基础上搞清外部环境对该机械系统的作用和影响，如市场的要求(包括功能、价格、销售量、尺寸、质量、工期、外观等)和约束条件(包括资金、材料、设备、技术、人员培训、信息、使用环境、后勤供应、检修、售后服务、基础和地基、法律和政策等)。

机械系统设计全解

机械系统设计第一章一、系统：指具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。

二、系统的一些特性：整体性、相关性、目的性、环境适应性三、机械系统的组成：动力系统、执行系统、传动系统、操作系统和控制系统四、机械设计的一般过程包括：计划、外部系统设计、内部系统设计、制造销售五、系统分解（了解）P17第一章一、方案设计的工作内容：研究给定的设计任务、构思实现功能的原理和方法、选择工艺原理、确定技术过程、引进技术系统、分析结构布局、拟定设计方案并进行设计方案评价、确定能实现预定设计目标的最佳方案—里始一・・、,B . *相：指仅知输入量和输出量而不知其内部结构的表述设计任务的一种模式。

黑箱明确表示了设计任务的基本功能要求和主要约束条件三、工艺原理：指各种物理效应（包括物理学、化学、生物学等自然科学中的定理、定律、原理及效应）的具体应用。

四、系统的功能结构：P22五、方案评价的目的：是通过对可行的候选方案进行技术、经济、外部环境等方面的评定，提出方案的评价意见，为决策者最后确定设计方案提供信息和依据。

六、方案的评价原则：客观性原则、可比性原则、合理性原则、整体性原则七、总体设计的主要内容：总体布置设计、确定总体主要参数、绘制总体设计图样、编写总体设计报告书计技术说明书等八、总体设计的基本要求：（1）保证工艺过程的连续和流畅（2）降低质心高度、减小偏置（3）保证精度、刚体，提高抗振性及热稳定性（4）充分考虑产品系列化和发展（5）结构紧凑，层次分明（6）操作、维修、调整方便（7）外形美观九、传动系统的布置（1）简化传动链：在保证运动要求的前提下，传动链愈简短，零件数就愈少，材料的消耗和制造费用就愈低，同时也有利于提高传动效率、可靠性和精度。

（2）合理安排传动机构顺序:若以传递动力，应优先考虑蜗杆传动布置在高速级的方案；若以传递运动为主，尤其是传动精度要求较高时，应考虑蜗杆传动布置在低俗级的方案。

（3）注意传动系统润滑和密封的便利性和可靠性第二章一、载荷的分类：静载荷和动载荷二、静载荷：指大小、方向和位置都不变的载荷三、动载荷：指大小、方向和位置都改变的载荷四、载荷历程：工程上常把载荷随时间的变化称为载荷的一一时间历程，简称载荷历程五、载荷的处理方法：对静载荷：可用静强度判据来设计计算对周期载荷和非周期载荷：利用疲劳强度理论进行设计计算六、编制载荷的方法：功率谱法和循环计数法七、常用的循环计数法：峰值计数法、穿级计数法、幅程计数法和雨流计数法八、选择电动机的一般原则：在满足使用要求的前提下，交流电动机优选于直流电动机，笼行型电动机优选与绕线型电动机，专用电动机优选与通用电动机九、决定电动机功率的因素：电动机的发热、允许的过载能力和起动能力十、电动机的负载图和发热计算（P62）十、内燃机：指燃料在汽缸内进行燃烧，直接将产生的气体所含的热能转化为机械能的装置十二、内燃机按燃料种类的分类：柴油机和汽油机第四章一、执行系统的功能：一（一）夹持：示例1抓取动作：夹持器向下运动，手指碰上工件1后，在工件对手指反力的作用下，压缩弹簧4,使手指3张开，完成抓取动作。

机械系统设计

双曲柄机构（包括平行四边形机构、双滑块机构），转动导杆机构，定轴齿轮传双曲柄机构（包括平行四边形机构、双滑块机构），转动导杆机构，），转动导杆机构动机构（包括圆柱、圆锥、交错轴斜齿轮传动机构等），蜗杆传动机构，），蜗杆传动机构动机构（包括圆柱、圆锥、交错轴斜齿轮传动机构等），蜗杆传动机构，周转轮系机包括少齿差、摆线针轮、谐波齿轮传动机构等），各种摩擦轮传动机构，），各种摩擦轮传动机构构（包括少齿差、摆线针轮、谐波齿轮传动机构等），各种摩擦轮传动机构，各种柔型传动机构（如带传动，链传动等），非圆齿轮传动，齿轮—连杆机构，链轮— ），非圆齿轮传动型传动机构（如带传动，链传动等），非圆齿轮传动，齿轮—连杆机构，链轮—连杆机构，双万向联轴节等都能实现连续旋转运动。机构，单、双万向联轴节等都能实现连续旋转运动。
机械系统设计中，需要把复杂的总功能分解为各机械系统设计中，级分功能，最后直至功能元，级分功能，最后直至功能元，再分别对功能元进行求最后综合成一个完整的功能原理方案。解，最后综合成一个完整的功能原理方案。例：家用缝纫机的功能分解
引线功能主要功能勾线穿环功能挑线功能送料功能缝制衣服辅助功能 …… 功能求解
５) 实现往复移动的机构：实现往复移动的机构：
曲柄滑块机构，正弦机构、移动导杆机构、齿轮齿条机构、螺旋机构、曲柄滑块机构，正弦机构、移动导杆机构、齿轮齿条机构、螺旋机构、各种移动从动件凸轮机构等都能够实现往复移动。此外，轮机构等都能够实现往复移动。此外，通过曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构的组合或凸轮机构与摇杆滑块机构的组合也能实现往复移动。杆滑块机构的组合也能实现往复移动。
2、执行机构的动作在时间上协调配合
有些机械要求各执行构件在运动时间的先后上和运动位置的安排上，时间的先后上和运动位置的安排上，必须准确协调地相配合。须准确协调地相配合。

机械系统方案设计

通常运动循环图有如下几种：
１、直线式运动循环图
２、圆周式运动循环图
３、直角坐标式运动循环图
１）、直线式运动循环图
图中所示为干粉压片机的直线运动循环图，其横坐标表示上冲头机构中曲柄转角φ。这种运动循环图把运动循环的各运动区段的时间和顺序按比例绘制在直线坐标轴上。其特点是：它能清楚地表示整个运动循环内各执行机构的执行构件行程之间的相互顺序和时间（或转角）的关系，并且绘制比较简单，但执行构件的运动规律无法显示，因而直观性较差。
例：自动打印机
2）、确定组成执行机构运动循环的各个区段根据打印工艺要求，打印头的运动循环由如下四段组成： ——打印头的前进运动时间 ——打印头在产品上停留的时间 ——打印头退回运动时间 ——打印头停歇时间因此，打印头的运动循环为：相应的分配轴转角为：
停止
送料
停止
向下
提升
下沉
送料筛
上冲头
下冲头下沉
下冲头加压
加压
加压
２）、圆周式运动循环图
３）、直角坐标式运动循环图
3、机器运动循环图的功用
3、机器运动循环图的设计步骤与方法
在设计机器的运动循环图（工作循环图）时，通常机器应实现的功能已知，理论生产率已确定，机器的传动方式及执行机构的结构均已初步拟订好，可根据各机构运动时既不干涉、而机器完成一个产品所需要的时间又最短的原则，按以下步骤进行：
引线功能
勾线穿环功能
挑线功能
送料功能
……
……
功能求解
15-3 功能求解
2、常用运动形式与表达符号
运动形式
单向
双向
连续运动
间歇运动
极限位停歇
转动
摆动
移动
转动

机械系统设计课后答案

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。

机械系统设计习题集

机械系统设计（习题集）第一章绪论1．机械工程学科研究的内容包括几大分学科？各分学科之间的相互关系又怎样？2．系统的概念及系统的特点。

3．什么是机械系统？机械系统由几大部分组成？机械系统在产品中的地位作用？4．简述产品产生过程及设计的一般过程。

5．什么是机械系统的现代设计方法？此方法与传动设计阶段的设计方法有何联系与区别？第二章机械系统总体设计1．产品的功能是如何划分呢？在设计产品时，如何合理确定产品的各种功能？2．为什么在产品功能原理方案是1阶段常采用的“黑箱法”？“黑箱法”的设计思路及特点是怎样的？3．简述功能原理方案设计的步骤。

4．什么是功能源、功能结构？5．简述结构总体设计原则、基本原理及设计步骤？6．当采用有级变速传动时，为什么通常采用等比数列？7．制定公比φ的标准值的原则有几条？列出常用标准公比值。

8．试建立挖掘机的形态学矩阵，并根据总体方案确定的基本原则，确定几种合理的方案，并作简要说明。

9．机械系统方案评价的基本原则。

常用的评价方法。

10．在某机器设计中，有两种备选方案，为了确定选择哪个方案，组织了一个由20位专家组成的评价小组用模糊综合评价法对两个方案进行评价。

试对两种设计方案作出评价。

已知：1) 评价指标：产品性能（B1）、可靠性（B2）、使用方便性（B3）、制造成本（B4）、使用成本（B5）；每个评价指标划分为优、良、中等、较差、很差5个等级：0.9，0.7，0.5，0.3，0.1；2) 评价指标B1、B2、B3、B4、B5的权分别为：0.25、0.2、0.2、0.2、0.15；3) 投票结果如下表所示：11．试用计算法求下列参数：1)已知：R n=10，Z=11，求φ；2)已知：R n=355，φ=1.41，求Z；3)已知：φ=1.06，Z=24，求R n；第三章执行系统设计1．执行系统由几大部分组成？简述其分类及可实现的功能？2．一般执行轴由几大部分组成？执行轴的基本要求有哪几项？如果达不到设计要求，将有什么影响？3．影响执行轴组件的静刚度有哪些因素?从哪些方面来提高执行轴组件的静刚度？4．在什么情况下执行轴组件采用三支承较为合理？前、后支承中的滚动轴承的制造误差对主轴组件的旋转精度有何影响？为什么执行轴前轴承的精度比后轴承的高？5．简述如何在不提高轴承的精度等级情况下，用“选配法”和对执行轴前、后轴承的合理安装来提高执行轴的旋转精度。

机械系统设计

机械系统设计报告---操纵系统设计第一节操作系统的功能和要求一、操纵系统概述什么操作系统?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整体。

二、操纵系统的功能实现信号转换，把操作者施加于机械的信号经转换，传递到执行系统，实现机械的启动、停止制动、换向、变速和变力等目的。

三、操纵系统的要求操纵系统虽然不直接参与机械做工，对机械的精度、强度、刚度、寿命没有直接影响，但是，机械工作性能的好坏、功能是否充分发挥以及操作者劳动强度等，都与操纵系统有直接关系。

因此，不能忽视对操纵系统的设计。

必须满足以下原则：（１）操纵轻便省力（２）操纵行程适当（３）操纵灵活（４）操纵件定位可靠（５）操纵灵敏、效率高（６）操纵系统的反馈准确迅速（７）操纵系统应有可调性（８）操纵方便和舒适（９）操纵安全可靠第二节操纵系统的组成和分类一、操纵系统的组成（１）操纵件（２）传动件（３）执行件二、操纵系统的分类（１）按操纵力的来源分类：人力操纵系统、电动操纵系统、液压操纵系统、气压操纵系统、混合操纵系统（２）按操纵系统的传动方式分类：机械式操纵系统、混合式操作系统（３）按一个操纵件控制的执行件数分类：单独操纵系统、集中操作系统（４）按操作操纵件的人体器官分类：手操纵系统、脚操作系统（５）其他操纵方式形成的操纵系统：远距离（遥控）操纵系统，借助无线电波、光波、声波等物理效应实现操纵功能第三节操纵系统设计操纵系统实际内容主要包括确定主要参数、原理方案设计、结构设计等。

一、操纵系统主要参数的确定F１、操纵力c操作者施加给机器操纵件定位最大作用力，取决于执行件的工作阻力和操纵系统的传动比。

c z c i F F η=（N ）式中：z F ——工作阻力η——传动效率，一般取8.0~7.0=η；c i ——传动比。

２、操纵行程cS 执行件从初始位置移动到完成操纵任务时的位置，操作系统所具有的位移量。

zc c S i S ⋅=式中：z S ——执行件的行程。

机械系统设计课程设计

机械系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械系统设计的基本原理和方法，理解机械系统的组成及各部分功能。

2. 使学生了解常见机械传动、连接、支撑等部件的设计要点，并能运用到实际设计中。

3. 帮助学生掌握机械设计中的强度、刚度、稳定性等计算方法，为实际设计提供理论支持。

技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行机械零件设计和绘图的能力，提高设计效率。

2. 培养学生运用数学、力学等知识解决机械系统设计过程中遇到问题的能力。

3. 培养学生团队协作、沟通表达、分析解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计学科的兴趣，激发学生的创新意识和探究精神。

2. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度，提高学生的工程素养。

3. 引导学生关注机械设计在工程领域的应用，认识到其在国家经济发展中的重要作用。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够独立完成一个简单的机械系统设计项目，包括图纸绘制和设计说明书撰写。

2. 学生能够在设计过程中提出创新点，解决实际问题。

3. 学生能够熟练运用CAD软件进行机械设计，掌握机械系统设计的基本流程和方法。

4. 学生在课程结束后，能够对机械设计有更深入的理解，具备一定的工程实践能力。

二、教学内容1. 机械系统设计基本原理：包括机械系统的组成、功能及设计要求，让学生对机械系统设计有一个整体的认识。

2. 机械传动设计：讲解齿轮传动、链传动、带传动等常见传动方式的设计方法和要点。

3. 机械连接设计：介绍螺纹连接、焊接、铆接等连接方式的设计原则和注意事项。

4. 机械支撑设计：分析轴承、导轨等支撑部件的设计方法和选用原则。

5. 强度、刚度、稳定性计算：教授机械零件在受力作用下的强度、刚度、稳定性计算方法。

6. CAD软件应用：培训学生运用CAD软件进行机械设计，提高设计效率。

7. 机械系统设计实例分析：通过分析典型机械系统设计案例，使学生更好地理解并掌握设计方法。

机械系统设计课程设计

机械系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握机械系统设计的基本原理和方法；2. 学生能够运用所学的机械原理，分析并解决实际问题；3. 学生能够掌握机械系统设计的相关技术参数和性能指标；4. 学生了解机械系统设计在工程实际中的应用和发展趋势。

技能目标：1. 学生能够运用CAD软件进行简单的机械零件设计和绘图；2. 学生能够运用相关工具和仪器进行机械系统的测量和调试；3. 学生具备一定的团队协作和沟通能力，能够参与机械系统设计的项目实践；4. 学生能够撰写完整的机械系统设计报告，并进行展示和交流。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械系统设计的兴趣，提高学习热情和积极性；2. 学生树立正确的工程观念，认识到机械系统设计在国家和经济发展中的重要性；3. 学生养成严谨、细致、负责的工作态度，培养良好的职业素养；4. 学生在团队协作中学会相互尊重、沟通与协作，形成积极向上的人际关系。

课程性质：本课程为机械工程及相关专业的高年级专业课程，旨在培养学生的实际操作能力和工程设计能力。

学生特点：学生具备一定的机械基础知识，具有较强的学习能力和动手能力，但缺乏实际工程经验和团队协作能力。

教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和工程设计能力。

通过项目实践，培养学生的团队协作和沟通能力，使学生在实践中不断提高自身综合素质。

同时，注重培养学生的创新意识和工程伦理观念，为未来的职业生涯打下坚实基础。

二、教学内容1. 机械系统设计基本原理：包括机械系统的组成、功能、分类及设计要求；机械原理在系统设计中的应用；设计过程中需考虑的技术、经济、安全、环保等因素。

教材章节：第1章机械系统设计概述2. 机械零件设计：重点讲解传动系统、联接件、轴承、弹簧等常见机械零件的设计方法和计算；介绍CAD软件在机械零件设计中的应用。

教材章节：第2章-第4章机械零件设计3. 机械系统设计方法：介绍系统设计的一般步骤、方法及注意事项；分析机械系统设计中可能遇到的问题及其解决方法。

机械系统设计知识点

机械系统设计知识点机械系统设计是一门综合性学科，涉及到机械原理、材料力学、机构设计、传动装置、控制技术、加工工艺等多个方面的知识。

在进行机械系统设计时，设计人员需要掌握一些基本的知识点。

下面将介绍一些常见的机械系统设计知识点。

一、机械原理机械原理是机械系统设计的基础，它研究物体相互之间的作用力和力矩关系。

机械原理包括力的合成与分解、平衡条件、摩擦力、动力学、静力学等方面的知识。

在机械系统设计中，设计人员需要根据物体的力学特性来确定合适的结构形式和传动方式，以满足设计要求。

二、机构设计机构设计涉及到机械系统的结构组成和相互连接方式。

在机构设计过程中，设计人员需要考虑机构的传动方式、传动比、传动效率等因素。

常见的机构包括平面机构、空间机构、连杆机构、齿轮机构等。

设计人员需要根据具体的设计要求选择合适的机构类型，并进行结构设计、强度计算和精度分析等工作。

三、传动装置传动装置是机械系统中起着传递动力和运动的作用。

常见的传动装置有齿轮传动、带传动、链传动、摆线针轮传动等。

在设计传动装置时，设计人员需要考虑传动装置的传动比、传动效率、传动精度以及可靠性等因素。

此外，还需要根据设计要求选择合适的传动装置，进行传动轴的设计和传动装置的布置。

四、控制技术控制技术是机械系统中实现运动控制和自动化的重要手段。

常见的控制技术有机电一体化控制、液压控制、气动控制、PLC控制等。

在机械系统设计中，设计人员需要选择合适的控制技术，并设计相应的控制回路和程序，以实现机械系统的动作控制和自动化控制。

五、材料力学材料力学是机械系统设计中非常重要的一部分。

它研究材料的机械力学性能，包括强度、刚度、韧性、疲劳寿命等。

在机械系统设计过程中，设计人员需要根据受力情况和工作环境选择合适的材料，并进行强度计算和疲劳分析，以确保机械系统的安全可靠性。

六、加工工艺加工工艺是机械系统设计中不可忽视的一环。

它涉及到零件的制造和加工过程，包括零件的设计、选择加工工艺和工艺装备等。

机械系统设计

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机械系统设计的特点

必须搞清外部环境对该机械的作用和影响在调查研究的基础上，明确市场对该机械的要求(包括功能、价格、销售量、尺寸、质量、工期、外观等)和约束条件(包括资金、材料、设备、技术、人员培训、信息、使用环境、后勤供应、检修、售后服务、基础和地基、法律与政策等)，这些都对内部系统设计有直接影响，不仅影响机械系统的总体方案、经济性、可靠性和使用寿命等指标，也影响具体零部件的性能参数、结构和技术要求，甚至可导致设计失败不能忽略机械系统对外部环境的作用和影响包括该产品运行中对环境、操作人员及周围其他人员的影响，该产品投入市场后对市场形势、竞争对手的影响，如竞争对手及潜在竞争对手的反映，该市场竞争格局的变化等
科学性。
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①思维的实现过程设计工作试图以目前最优的方式满足设计的要求。 ②概念的转换过程设计工作把确定的功能概念转换为实现这种功能的技术过程和技术系统的概念. ③综合的选优过程设计工作以综合的效益为目标，选择最优的决策。 ④结构的创新过程用内插、外推、分解、组合等方式创造各种新型的实体结构。 ⑤性能的表达过程设计工作用规范化了的文字、数据、符号、图形和图样明确无误地表达出系统结构及其全部属性。创新性设计的本质在于决策、问题求解和创新。设计工作是一种既有自由又有限制的活动，不是简单的模仿、测绘，更重要的是要创新。没有创新就不能称其为设计。设计是在多种因素的约束下进行的。设计的成功与否，有人的因素，有物的因素，也有社会的、经济的、立法的制约。所以设计既推崇思维的高度自由，又强调行为的严格自律，以使创新设计始终沿着新颖独到、切实可行的道路前进。
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机械系统设计特别强调系统的观点采用内部设计与外部设计相结合的方法

机械系统设计第六章操纵系统设计

初选传动机构后，按此传动比初定各传动件的尺寸，进行结构设计。然后根据结构尺寸精确计算传动比，并校核操纵力。
机械系统设计第六章操纵系统设计
执行件的阻力一定时，ic大则Fc小，操纵省力，但sc大，同样会疲劳。
因此，确定传动比时，要全面考虑操纵力和操纵行程两方面的问题。为此，某些机械给出了传动比的推荐值：变速箱操纵杆球形铰接支撑的以上部分和以下部分的长度比为2.5－3.5；车辆方向盘旋转总圈数为1.5－2.0圈；机床手柄的转角不大于 90°。
确定主要设计参数及有关几何尺寸。
以图6-7凸轮传动的操纵系统为例进行
说明。此操纵系统是用一个操纵件1通过
二个执行件（拨叉3和6）,分别操纵二个被
操纵件（变速齿轮4和5）,且操纵位置有一
定的顺序关系。这是一种顺序变速的集中
操纵系统。
机械系统设计第六章操纵系统设计
机械系统设计第六章操纵系统设计
采用凸轮传动操纵系统时，其原理方案设计的要点是： 1) 分析执行件的运动规律，绘制凸轮的行程曲线。 2) 绘制凸轮理论曲线，包括确定凸轮机构尺寸和绘制凸轮轮廓曲线。 3) 验算凸轮曲线不同曲率半径处的压力角。 4) 绘制凸轮工作图。 5) 确定从动件的杠杆尺寸，杠杆比由凸轮升程的执行件移动距离确定。
机械系统设计第六章操纵系统设计
机械系统设计第六章操纵系统设计
前轮
机械系统设计第六章操纵系统设计
2、按操纵系统的传动方式分类：机械式操纵系统、混合式操纵系统。 3、按一个操纵件控制的执行件数目分类：单独操纵系统、集中操纵系统。 4、按操作用手或脚分为手动操纵系统和脚动操纵系统。 5.其他：借助于GPS、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。

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。

机械系统设计

按价格形式确定功能评价值：
FD(Ii BP)
式中：D----用户在现有条件下认可的价值，可通过市场预测方法获得；
Ii----产品的预期利润和税金； BP----单位产品销售费用。 V=1，说明现实成本C与实现功能的最低费用F相等；如V<1，说明现实成本C高于最低费用F 如V>1，应将最低费用F提高为显示成本C,使V=1
连续运动—间隙运动旋转运动—直线运动匀速运动—变速运动（4）传递动力，供给执行系统完成任务所需的功率、转矩或力。
（四）操控系统
操作系统和控制系统用于协调动力、传动、执行系统，保证准确完成整机功能的装置。
操作系统----通过人工实现上述要求的装置。包括起动、离合、制动、变速、换向等
控制系统----通过经由人工操作或检测元件获得的控制信号，经控制器使控制对象改变其工作参数或运行状态的装置。
生命周期成本由生产成本和使用成本构成
生产成本由直接成本和间接成本两部分构成
直接成本----研究与设计、材料及采购、加工和装配等与生产直接有关的成本；
间接成本----管理、销售和佣工、广告、租赁、公用事业、保险、福利和奖励、研究和发展、专利、利息等分摊到该产品的成本。
生产成本加利润、税金则为销售价格。
三、提高可靠性可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。是衡量产品质量的一个重要指标。所谓产品是泛指单独进行研究和实验考核的对象，可以是零件、部件、装置或是整机系统。（一）衡量可靠性的指标
（1）可靠度R(t) 指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能时不发生故障或失效的概率。
三、系统分解平面分解，分级分解或是两者兼有的分解（1）分解数和层次应适宜（2）避免过分复杂的分界面（3）保持能量流（4）了解系统分解与功能分解的关联及不同

机械系统设计

谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大(几十~ 几百)、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等优点，故在工业机器人、航空、火箭等机电一体化系统中日益得到广泛的应用。
1 谐波齿轮传动的工作原理
2.2.2、谐波齿轮传动
谐波传动由三个主要构件所组成，即具有内齿的刚轮l、具有外齿的柔轮2和波发生器3。通常波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动件，另一个为固定件。当波发生器装入柔轮内孔时，由于前者的总长度略大于后者的内孔直径，故柔轮变为椭圆形，于是在椭圆的长轴两端产生了柔轮与刚轮轮齿的两个局部啮合区；同时在椭圆短轴两端，两轮轮齿则完全脱开。至于其余各处，则视柔轮回转方向的不同，或处于啮合状态，或处于非啮合状态。当波发生器连续转动时，柔轮长短轴的位置不断交化，从而使轮齿的啮合处和脱开处也随之不断变化，于是在柔轮与刚轮之间就产生了相对位移，从而传递运动。
12
大片锥齿轮1上制有三个
3
周向圆弧槽8，小片锥齿
轮2的端面制有三个可伸
入槽8的凸爪7。弹簧5装
在槽8中，一端顶在凸爪7 8
上，另一端顶在镶在槽8 7 中的镶块4上。止动螺钉6 6 装配时用，安装完毕将其
卸下，则大小片锥齿轮1、
2在弹簧力作用下错齿， 5
从而达到消除间隙的目的。 4
2.2.2、谐波齿轮传动
2.1 概述
为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，通常对机电一体化系统提出以下要求： (1)高精度精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体化产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的机械产品都有很大的提高，因此机电一体化机械系统的高精度是其首要的要求。如果机械系统的精度不能满足要求，则无论机电一体化产品其它系统工作怎样精确，也无法完成其预定的机械操作。

机械系统综合设计课程设计

机械系统综合设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械系统基本原理，理解各组成部分的功能及相互关系。

2. 使学生能够运用所学知识，进行简单的机械系统设计和分析。

3. 帮助学生了解机械系统设计的基本流程和注意事项。

技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行机械零件设计与绘制的能力。

2. 提高学生运用仿真软件进行机械系统运动分析与优化设计的能力。

3. 培养学生团队协作、沟通表达和解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对机械系统设计和制造的兴趣，培养其创新意识。

2. 培养学生严谨、认真、负责的学习态度，养成良好的学习习惯。

3. 强化学生的环保意识，使其在设计过程中关注资源节约和环境保护。

课程性质：本课程为机械工程专业的一门实践性课程，旨在培养学生综合运用所学知识进行机械系统设计的能力。

学生特点：学生已经掌握了机械原理、机械设计、CAD等相关课程知识，具备一定的理论基础和实践能力。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。

通过课程学习，使学生能够独立完成简单的机械系统设计任务，并为后续的毕业设计和工作打下坚实基础。

教学过程中，关注学生的学习进度和情感态度，及时调整教学策略，确保教学目标的达成。

二、教学内容1. 机械系统设计基本原理：介绍机械系统的组成、功能及相互关系，分析机械系统设计的基本原则和流程。

教材章节：第二章机械系统设计原理内容：机械系统组成、设计原则、设计流程2. 机械零件设计：讲解常用机械零件的设计方法和注意事项，如轴、齿轮、轴承等。

教材章节：第三章机械零件设计内容：轴设计、齿轮设计、轴承设计3. CAD软件应用：教授CAD软件的基本操作，指导学生完成机械零件的绘制和装配。

教材章节：第四章 CAD软件应用内容：CAD软件操作、零件绘制、装配设计4. 仿真软件应用：介绍仿真软件在机械系统运动分析和优化设计中的应用。

教材章节：第五章仿真软件应用内容：仿真软件操作、运动分析、优化设计5. 机械系统综合设计实例：分析典型机械系统设计案例，指导学生完成实际设计任务。

机械系统设计

机械系统构形设计中应考虑零部件易于拆卸、便于维修。在设计零部件时应考虑的一些基本原则:
(1) 减少拆卸的工作量
1.
对于拆卸的零件尽量减少，并使得易于接近，使拆卸工作量大
为减少；
2.
（2）易于拆卸
3.
包括选择适当的固定方法、减少固定件的数目、拆卸操作的运
动方式应尽量简化、拆卸件应提供易于抓取的表面等有利于拆卸；
3.构形设计
构形设计是将方案（主要是机械运动方案等）具体转化为机器及其零部件的合理构形。也就是要完成机械产品的总体设计、部件和零件设计，完成全部生产图纸并编制设计说明书等有关技术文件。
构形设计时要求零件、部件设计满足设计的功能需求；零件结构形状要便于制造加工；常用零件尽可能标准化、系列化、通用化；总体设计还应满足总功能、人机工程、造型美学、包装和运输等方面的要求。
（3）改善构件受力状况
受力状况好的构件可采用较小的截面使材料消耗少，同时，受力状况好的构件使用寿命长，减少因构件破坏失效而造成的资源损失。
（4）可拆卸性设计
可拆卸性设计的目的是使用的产品上许多零部件可以回收和重复利用，特别是对贵重的金属有很高的回收价值。眨眼可以节省大量的原材料和减少环境造成的污染。
减少装配零件的种类，在自动化装配过程中可以减少装配时间。
4.2.3 面向拆卸的设计原理面向拆卸的设计（design for disassembly）简称DFD。面向拆卸的设计是在设计过程中充分考虑机械系统功能的同时，使机械
系统易于拆卸，可以有利于系统各部分的维修和再利用。
1.面向拆卸的机械系统方案设计
产品规划是要求进行需求分析、市场预测、可行性分析，确定设计参数及制约条件，最后给出详细的设计任务书（或要求表），作为设计、评价和决策的依据。 2.概念设计

机械系统设计知识点总结

1 《机械原理》是研究各种机械的组成原理、机器常用机构的运动及动力性能分析与设计、机器动力学等问题的一门主干技术基础课。

系统：由相互之间有机联系的要素组成，具有特定功能的整体。

2,系统具有6个特性：整体性、相关性（结构性和开放性）、动态性、层次性、目的性和环境适应性。

整体性是系统所具有的最重要和最基本的特性。

3,任何机械都可以看成是由若干个装置、部件和零件按照一定的结构组合而成的有特定功能的整体，这个整体就机械系统。

而组成机械系统的基本要素是机械零件。

4,从实现系统功能的角度出发，机械系统应有以下必备的子系统组成：动力系统、传动系统、执行系统、操纵与控制系统等。

5,传动系统的功能包括以下四项:减速或增速,变速,有级变速和无级变速,改变运动规律或形式。

6,机械系统设计的目的是提供优质高效、物美价廉，应能够在市场竞争中取得优势，能够赢得用户，取得较好的经济效益和社会效益的机械产品。

7,方案设计是机械系统设计的核心环节，方案设计是保证设计水平和质量的重要工作，在很大程度上决定了机械系统设计的成败。

方案设计是一个创造性思维的过程，在进行方案设计时，重要的是要创新，采用新原理、新技术、新机构、新工艺，才能设计出有突破性的新产品。

8任何机械系统都可以看成是实现某种能量流、物料流和信息流传递和转化的装置。

机械系统可抽象为：实现输入的能量、物料、信息和输出的能量、物料、信息转化的机械装置。

9用“黑箱”抽象地表示技术过程，不需要事先涉及具体的解决方法，就可以知道机械系统的基本功能和约束条件：基本功能为物料、能量、信息的传递和转化，约束条件表现为内、外部系统的相互作用和相互影响10技术过程是若干个分过程和工序组合而成的复合过程11技术系统是实现技术过程各项转化的人为系统。

12功能分解是在系统分解的基础上进行的。

对各子系统的功能可逐项分解，直至得到不能再分解的功能元为止。

13系统边界是技术系统功能范围的界限，即内部系统与外部系统的分界14总体设计必须在方案设计基础上进行。