机械系统的方案设计
第11章 机械系统的方案设计
一、主要内容和过程 执行系统运动方案设计，是在产品规划明确拟定了其 功能目标后进行的。其过程表示在图中。
⑵运工得⑶构考等⑴功会工量尽⑷的一求⑸设动置等⑹验求⑺同理运不期械如根到动艺动实因虑。执考可对。对。对方作复定动同的执有；何能、计副是一、功执机运方据不的动作现素机选行于虑所整案能要杂的规型功行很实合。成，间否种高能行构动案同工确作及。同构用机多由选选个评求机次律式能系大现理采确本的满功副原系的和评的艺定分运一的何构采择择系价多械序；的要统的同地用定，、相足能运理统尺动价设要解。动种动种型用个何的统包差一利协实机求方的各如环，设的度力与对运要动计求同。设运力机式几执种各进括异种用调现构案工执强保必，计协设分决位动求结副进一不计动特构设个行工个行定工设配同设作行度等须，。可调计析策果行个同置要元，性来，计方构作执运性作计合一计原机诸使以因、因设。工工的尺求素可实可、案件原行动评种所原者理构多这有此精，此计艺作工寸和的以现以机。及理机分价理的运要不的因些多必度以，动原艺动几采、所选械专动研执来构析和同运素执种须完、，为作理动力何用移需择效业行规究实进和定动综行不根成了，寿可的作，运率不性形不动知律的学合机构现行动量同据预实以设命分分可动同、能状同副识课尺考件构机运力评的机期现选计、，解解以，制型方及的的和题寸虑的械方的择同组械动分价出效可及有，式造这面尺工导分确合运预和析案的工一不的以率，，。执多将成需的的寸作路析定动具作同而种期动机采、如。就，实行种会机本要能要等成以的力体原要的预械位用转是产，机检现 力，创造性地构思出各种可能的方案，并从 中选出最佳方案。
根据工作原理 工艺动作过程
执行构件的数目 运动形式 运动参数 运动协调关系
１、执行构件的运动设计
第四章_机械运动系统的方案设计
§ 4.4 机械运动系统工艺动作过程的构思与分解
一、机械运动系统的工艺动作过程 机器的功能是通过其工艺动作过程来完成的。 例如图所示的工业缝纫机是通过①刺布→②供线→③勾线 →④送布的工艺动作过程来实现缝纫功能。
又如自动动作过程取决于工作原理，不同的工作原理就会有 不同的工艺动作来实现；有时，同样的工作原理也可以用不 同的工艺动作过程来实现，例如利用范成原理加工齿轮时， 滚齿机和插齿机二者的工艺动作过程是不同的。 一般来说，机器的工艺动作过程是比较复杂的，往往难 以用某一简单的机构来实现。因此，在机械运动方案的设计 中，常常需要把工艺动作过程分解成以一定时间序列表达的 若干个工艺动作，这些工艺动作则称之为机械的执行动作。 相应地，我们把机械中完成执行动作的构件，称为执行构件。 而把实现各执行构件运动的机构，称为执行机构。 所谓“工艺动作过程的构思与分解”，是指：从机械运 动系统的功能出发，根据工作原理构思出工艺动作过程，并 将工艺动作过程分解成若干可实现的执行动作，形成一系列 执行动作的时间序列。
功能合成是指将分功能与基本功能合成简单、明确的功能 结构。
二、举例
如:冲压式蜂窝煤成型机的总功能是：将粉煤加入转盘的 模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。
为了实现蜂窝煤冲压成 型，冲压式蜂窝煤成型机必 须完成五个分功能： ①粉煤加料； ② 冲头将蜂窝煤压制成型； ③清除冲头和出煤盘的积屑 的扫屑运动； ④将在模筒内的冲压后的蜂 窝煤脱模； ⑤将冲压成型的蜂窝煤输送。
指设计者根据设计任务书和已知 条件，通过建立功能结构、确定 工作原理、工艺动作过程的构思 与分解、机构的选型以及方案评 价等步骤，形成机械运动系统方 案的全过程。
机械产品的设计一般要经过产 品规划、方案设计、技术设计、 施工设计等几个阶段。通常,方案 设计是核心，它决定产品性能、 成本及竞争能力的关键环节。
第14章 机械系统运动方案设计
按摩轮
r
B
光、机、电、流体等知识的综合运用举例 图示分析天平，要求 精度达到0.01g，但靠目力 读指针的微小偏角已不可 能。
K向
刀口
玛瑙 支撑
指针
活动游标
增加了一级光学放 大镜，将读数放大。
光源 活动游标 读数窗
透镜
其它实例： 斜面的应用 螺旋压力机、螺旋千斤顶、螺纹联接件、螺旋输送机、 螺杆泵、螺旋微动机构、千分尺等
初期规划设计
阶段成果：
选题 调研和预测 可行性论证 确定设计任务 调研报告 产品开发可行性论证报告
总体方案设计
结构技术设计 生产施工设计
设计任务书
一、机械产品的设计过程
初期规划设计
总体方案设计
方案拟定 目标分析 创新构思 阶段成果：
结构技术设计 生产施工设计
方案评价 方案决策
总体方案示意图 机械系统方案运动简图 运动循环图 方案设计计算说明书
设计一台彩色电视机阴极盘用的金属 片的冲裁机器，圆片直径 10mm ，厚度 0.8mm。 功能分解 送料 冲制 退回
10
0.8
确定方案时应注意两点 ⑴ 用最简单的方法实现 同一功能。 ⑵ 注意光、机、电、流 体等知识的综合运用。
用最简单的方法实现功能举例 图示按摩椅中的按摩轮利用一 个偏心空间凸轮，同时实现三维方 向的按摩作用—径向振动挤压、向 下推拉和横向推拉，构思巧妙，结 构非常简单。
子机构I 输入 子机构II 子机构III 子机构n1
子 机 输出 构 n
直线电机
襟翼
直线电机 某型飞机的襟翼操纵机构
大型船舶主传动机构
III
IV
各子机构间无严格 的运动协调配合关系
机械系统方案设计ppt课件
机械设计课程中所讲授的各种机械零件则是组成机械系统 的基本要素，它们为组成各种不同功能的机械系统而有机地联 系着。
二、机械系统的组成
动力系统
第十章 机械系统的运动方案 及机构的创新设计
第一节 机械系统的设计过程
机械 系统 设计
第二节 机械系统的总体方案设计 第三节 机械执行系统的运动方案设计 第四节 机械传动系统的方案设计 第五节 原动机及其选择
第六节 机构的创新设计
回顾
第一节 机械系统方案设计概论
一、机械、机械系统、系统
1. 机械的概念（回顾）
2. 机械系统设计过程
选题
设初 计期 阶规 段划
设总 计体 阶方 段案
调研 预测
可行性 论证
确定设 计任务
目标 分析
创新 构思
方案 拟定
方案 评价
方案 决策
选择设计对象，提出设计题目
市场调查：预测销售量及市场占有率 技术调查：预测技术可行性及产品成本 同行调查：预测领先的可能性
论证产品开发的必要性和产品设计、制造、 销售上各项措施实施的可能性
选最优，确认总体设计方案，绘制系统运 动简图，编写总体方案设计计算说明书
调研 报告
论证 报告
设计 任务书
总体方 案示意 图、机 械系统 运动简 图、运 动循环 图、方 案设计 计算说
明书
设结 计构 阶技 段术 设生 计产 阶施 段工
机械系统设计过程（续）
结构 设计
从加工工艺、装配工艺性等因素出发， 设计零部件的结构形式及连接方法
机械原理NO[1]. 24 第十四章 机械传动系统的方案
![机械原理NO[1]. 24 第十四章 机械传动系统的方案](https://img.taocdn.com/s3/m/24c3a8f4b307e87100f69696.png)
连杆机构： 四杆机构： 曲柄摇杆机构； 双摇杆机构； 摆动导杆机构； 滑块导杆机构； 多杆机构；
齿条齿轮机构； 摆动推杆凸轮机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
（四）能实现往复移动机构：
连杆机构： 四杆机构： 曲柄滑块机构； 正弦机构； 多杆机构；
移动推杆凸轮机构； 齿轮齿条机构； 螺旋机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
第14章 机械系统的方案设计
Chapter 14 Project Design of Mechanism System
§14-1 概述
一、机械设计的一般过程
1。计划：提出设计任务，进行可行性研究，编制设计任务书
2。方案设计：选用何种机构以及这些机构如何组成机器才 能完成机器的功能，并对所选机构进行尺寸设计和对方案进 行评价，确定最佳方案。
（五）再现轨迹机构：
连杆机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
§14-4 机械的工作循环图
当一台机器有多个执行构件时，这些 执行构件应以一定的次序协调动作，互相 配合，以完成机器预定的功能和生产过程。 这方面的工作称为机械的协调设计。
用来描述各执行构件运动间相互协调 配合的图称为机械工作循环图（也叫机械 运动循环图）。
cdea部分的线路形状不作要求。
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
三、原始数据和设计要求(见指导书) 四、设计内容与任务
1。小组内每人拿出两个原始方案，画出机构示意图， 分析优缺点（周一）
2。小组讨论，确定最佳方案（周二）。
3。小组内分工，分别设计最佳方案的机构尺寸：连杆机构、 凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构等（周三） 。
机械系统运动方案设计及机械创新设计
机械系统运动方案设计及机械创新设计随着科技的进步和工业化的发展，机械系统的运动方案设计和机械创新设计显得越来越重要。
机械系统的运动方案设计是指确定机械系统中各个零件的运动方式和相互之间的协调关系，以及确定控制系统的工作方式和方法。
机械创新设计是指在现有的机械系统基础上，通过创新设计实现更高效、更节能、更安全、更可靠的机械装置。
机械系统的运动方案设计首先需要明确机械系统的功能需求和工作环境。
根据需求和环境的不同，可以选择不同的运动方式，如直线运动、旋转运动等。
同时，还需要考虑机械系统各个零件之间的协调关系，确保机械系统能够正常运行。
在确定运动方式和协调关系后，需要对机械系统进行动力学分析和动力学仿真，以验证设计方案的合理性和可行性。
在机械创新设计中，需要进行创新思维和创新方法的应用。
创新思维是指通过对问题的重新思考，寻找不同的解决方案。
创新方法包括TRIZ理论、设计结构矩阵等，可以帮助设计者发现问题的本质，并提供创新的设计思路。
在进行创新设计时，需要对现有的机械系统进行全面的技术分析和市场研究，找出其不足之处，并提出相应的改进方案。
通过创新设计，可以提高机械系统的性能和可靠性，降低能源消耗，提高生产效率。
在机械系统运动方案设计和机械创新设计过程中，需要注重以下几点。
首先，需要保证设计方案的合理性和可行性。
设计方案必须满足机械系统的功能需求，并且能够在实际应用中实现。
其次，需要进行全面的技术分析和市场研究。
通过对现有技术和市场需求的了解和分析，可以为设计提供有价值的参考。
最后，需要进行充分的沟通和协作。
机械系统运动方案设计和机械创新设计往往涉及多个领域的专业知识，需要不同领域的专家和设计者之间的有效沟通和协作，才能获得最终的设计方案。
总之，机械系统运动方案设计和机械创新设计对于提高机械装置的性能和可靠性具有重要意义。
通过合理的运动方案设计和创新的设计思路，可以更好地满足市场需求，并促进机械装置的发展。
机械的总体方案设计
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方案评价与决策
二、机械系统运动方案设计的评价指标和 评价体系
• （一）评价指标 • （二）评价体系
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（一）评价指标
• 1．功能性 • 2．经济性 • 3．安全性 • 4．可操作性 • 5．舒适性
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方案评价与决策
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（二）评价体系
方案评价与决策
图28-4 四种不同的加工内孔的运动规律方案 a）车床方案 b）镗床方案 c）钻床方案 d）拉床方案
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§28.3执行系统的型式设计和协调设计
• 一、执行机构的型式设计 • 二、执行机构的协调设计
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执行系统的型式设计和协调设计
一、执行机构的型式设计
• （一）执行机构型式设计的基本原则 • （二）执行机构型式设计的方法
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基于功能分析的执行系统的方案设计
二、基于功能分析的执行系统运动方案的 系统解
• （一）功能元解组合成系统解的注意事项 • （二）功能元解矩阵
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三、举例
基于功能分析的执行系统的方案设计
• 1．总功能 • 2．功能分解 • 3．执行系统的功能元求解
• 4．求运动方案的系统解的数目
第二十八章 机械执行系统的方案 设计
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§28.1 机械系统的总体方案设计
• 一、概述 • 二、机械系统总体方案设计的基本原则
与基本法规 • 三、总体参数及其确定
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一、概述
机械系统的总体方案设计
• （一）现代机械系统的概念和功能 • （二）机械系统总体方案设计的重要性 • （三）机械总体方案设计的任务和内容 • （四）机械系统总体方案设计的类型 • （五）机械系统总体方案设计的特点
机械系统的方案设计与总体设计
机械系统的方案设计与总体设计1.引言机械系统的方案设计和总体设计是系统工程中的重要环节，它涉及到机械设计的各个方面，包括机械部件的选择、尺寸设计、结构设计等。
本文将主要介绍机械系统的方案设计和总体设计的内容和流程，以便于开展机械系统设计工作。
2.机械系统方案设计机械系统的方案设计是指在机械系统设计的初期阶段，通过对需求和功能的分析，确定机械系统的总体设计方案。
下面是机械系统方案设计的几个关键步骤：2.1 系统需求分析在进行机械系统方案设计之前，需要对系统的需求进行详细的分析。
这包括对系统的工作环境、使用条件、功能需求等方面的分析。
通过需求分析，可以明确系统设计的目标和要求，为后续的方案设计提供依据。
2.2 方案生成根据系统的需求和目标，可以生成多个方案作为设计的候选。
这些方案可以从不同的角度进行思考和设计，以满足系统的需求。
方案的生成可以采用创新设计方法，也可以参考已有的设计方案，进行改进和优化。
2.3 方案评估生成方案后，需要进行方案的评估和比较。
评估的内容包括方案的可行性、技术可行性、经济可行性等方面。
评估的结果将作为确定最终方案的依据，同时也可以为后续的详细设计提供参考。
2.4 最终方案确定在方案评估的基础上，确定最终的系统设计方案。
最终方案是在满足系统需求和目标的基础上，综合考虑各方面因素确定的。
3.机械系统总体设计机械系统的总体设计是在方案设计的基础上，对机械系统的具体细节进行设计。
它包括了机械部件的选择、尺寸设计、结构设计等内容。
3.1 机械部件选择在机械系统总体设计中，需要选择适合的机械部件来满足系统的需求。
机械部件的选择应考虑功耗、使用寿命、稳定性等因素，并符合系统设计方案。
3.2 尺寸设计机械系统总体设计的一个重要内容是尺寸设计。
尺寸设计包括机械部件的尺寸确定和布局设计。
尺寸设计应根据系统的需求和机械部件的要求，合理确定各部件的尺寸，并考虑到安装、维修和使用的方便性。
3.3 结构设计机械系统总体设计还包括结构设计。
机械系统运动方案设计概述
机械系统运动方案设计概述引言机械系统运动方案设计是指根据产品需求和性能要求，设计出满足这些要求的机械运动系统的方案。
机械系统运动方案设计涉及到机械结构设计、运动学分析、动力学分析等方面，需要综合考虑多个因素，以确保最终设计方案的可行性和稳定性。
设计流程机械系统运动方案设计通常包括以下几个阶段：需求分析需求分析是指对产品需求进行详细的分析和理解，包括机械系统的运动特性、工作环境、产品性能要求等。
在这一阶段中，设计师需要与产品经理、工程师等多个相关方进行充分的沟通和讨论，以确保对需求的准确理解。
概念设计概念设计是指在需求分析的基础上，通过创造性的思考和设计，提出多个不同的运动方案候选。
在这一阶段中，设计师需要考虑多种因素，例如运动机构的类型、传动方式、结构形式等。
同时，设计师还需要进行初步的运动学和动力学分析，并评估候选方案的可行性和优劣。
详细设计详细设计是指对概念设计中选定的方案进行深入的设计和分析。
在这一阶段中，设计师需要进行详细的运动学和动力学分析，包括运动学链的建模和运动参数的计算，动力学模型的建立和分析等。
此外，设计师还需要对各个运动部件进行结构设计和优化，以满足产品性能要求。
核实验证是指对设计方案进行实际验证和验证结果的分析。
在这一阶段中，设计师需要制作相应的样机，进行实际的运动测试，并对测试结果进行分析和评估。
如果验证结果不符合设计要求，设计师需要进行相应的修正和改进，直到满足设计要求为止。
文档编制文档编制是整个机械系统运动方案设计的最后环节。
设计师需要将设计过程、分析结果、验证报告等内容进行整理和总结，形成相应的文档。
在编制文档时，设计师需要使用适当的标准和格式，以便其他相关人员能够理解和使用该文档。
设计要点在机械系统运动方案设计过程中，设计师需要特别注意以下几个方面：运动学分析是机械系统运动方案设计的基础，设计师需要对各个运动部件的运动学特性进行严密的分析和计算。
在进行运动学分析时，设计师需要考虑速度、加速度、位移等关键参数，并根据这些参数对各个部件的尺寸和结构进行选择和优化。
机械原理-机械系统运动方案设计
机械系统的发展趋势
总结词：机械系统的发展趋势
详细描述：随着科技的不断进步和应用需求的不断提高 ，机械系统也在不断发展。目前，机械系统的发展趋势 主要包括智能化、模块化、集成化和绿色化等。智能化 是指通过引入人工智能和传感器技术，实现机械系统的 自主控制和智能决策；模块化是指将机械系统中的各个 部件标准化和模块化，便于生产和维修；集成化是指将 多个机械系统集成在一起，实现更高效和更精确的运动 控制；绿色化是指注重环保和节能，采用更环保的材料 和设计，降低能耗和排放。
机械原理-机械系统运动方案设计
目录
• 机械系统概述 • 机械原理基础 • 机械系统运动方案设计 • 典型机械系统运动方案分析 • 现代设计方法在机械系统运动方案设计中
的应用 • 机械系统运动方案设计案例分析
01 机械系统概述
机械系统的定义与组成
总结词
机械系统的定义与组成
详细描述
机械系统是由多个相互关联和相互作用的机械部件组成的整体。这些部件包括 原动机、传动机构、执行机构和控制机构等，它们通过各种方式相互连接和配 合，以实现特定的运动和功能。
齿轮机构运动方案分析
齿轮机构组成
由两个或多个齿轮组成，通过齿 轮之间的啮合实现运动和动力的
传递。
齿轮机构分类
按照齿轮类型可分为直齿、斜齿、 锥齿和蜗轮蜗杆等；按照齿轮轴 线关系可分为平行轴、相交轴和
交错轴齿轮机构。
齿轮机构运动特性
具有传动效率高、传动比稳定、 寿命长等优点，适用于大功率、
高精度和长期使用的场合。
机械பைடு நூலகம்统的分类与特点
总结词
机械系统的分类与特点
详细描述
根据不同的分类标准，可以将机械系统分为多种类型。例如，根据能量传递方式的不同，可以分为传动系统和控 制系统；根据功能的不同，可以分为原动机、传动装置、执行器和控制器等。不同类型的机械系统具有不同的特 点和应用范围，需要根据具体需求进行选择和设计。
机械系统运动方案设计
机械系统运动方案设计机械系统是指由多个机械部件组成的系统，可以完成某种特定的运动或工作任务。
机械系统运动方案设计是指对机械系统中运动的方案进行设计，以实现特定的工作任务。
本文将从机械系统运动方案设计的原理、步骤、方法和注意事项等方面进行阐述。
一、机械系统运动方案设计的原理任何一台机械设备或系统，在设计之初就要确定其运动方案，运动方案的设计必须考虑到整个系统的工作要求和性能，保证系统的可靠性和稳定性。
机械系统的运动方案设计的原理是使系统的运动状态达到特定的要求，同时满足以下几点原则：1、稳定性机械系统的运动状态必须是稳定的，不会因外部环境的变化而使系统发生过度振荡或者失去控制。
因此在运动方案设计中必须考虑惯性、摩擦、弹性、耗能等因素，控制系统的稳定性。
2、能效性机械系统的运动方案必须达到最佳的能效性，即在运动过程中实现最大程度的能量转换和利用。
这要求设计人员对机械系统的工作原理和运动方式有深入的了解和熟练的技能，优化运动方案，降低能量损失。
3、可靠性机械系统的运动方案设计需要考虑到系统的可靠性。
要确保机械系统的实际运动方案能够持续、稳定、可靠地运行，达到预期的工作要求。
4、安全性机械系统运动方案的设计要求考虑到系统的安全性。
机械系统运动过程中要注意遵循安全生产相关规定，保证工作环境安全，预防机械设备事故和故障的发生。
二、机械系统运动方案设计的步骤机械系统运动方案设计是一个复杂的过程，在设计时应该全面考虑各个方面的因素。
下面介绍机械系统运动方案设计的步骤：1、分析运动特性和工作要求设计人员需要了解机械系统的运动特性和工作要求，包括机械系统的材料属性、运动速度、功率大小、工作环境等因素，以此来确定机械系统的运动方案。
2、确定运动方式和工作原理确定机械系统的运动方式，并根据系统的工作原理制定运动方案。
机械系统运动方式有直线运动、旋转运动，以及复杂的多轴运动等，根据具体的工作条件选择合适的方式。
3、选择机械部件和材料根据机械系统的工作要求和运动方式，选择合适的机械部件和材料。
机械系统的方案设计
3、实现运动轨迹的机构(Mechanism to realize any
motion path)
1) 四杆机构（连杆曲线）(Four-bar Linkage)
四杆机构的连杆上的每一点均可以实现一定的封闭运动轨迹
2) 开式链机构(Open Chain Mechanism)
任何开式链机构上的端点都可以实现一定的运动轨 迹，工业机器人操作机大多是由开链机构组成的。
3、带传动与链传动
带传动及链传动多用于中心距较大的传动。
4、连杆机构Biblioteka 连杆机构在机械设备及日常生活中有大量应用。
5、凸轮机构。
由于凸轮机构是高副接触，决定了这种机构主要 用于传递运动。
14.2.3
执行机构的运动类型及典型机构
(Motion Type of Executive Mechanism and Its Typical Mechanisms) 机器中最接近被作业工件一端的机构称为执行机构。 执行机构中接触工件或执行终端运动的构件称为执行 构件。机器通过执行构件完成作业任务。 执行机构的运动分为直线运动、回转运动、任意轨迹 运动、点到点的运动及位到位的运动等主要五种运动 形式。实现不同运动形式的典型机构主要有：
4)双摇杆机构
起重机的变幅机构
5) 链传动（直线段部分的运动）(Chain Drive Mechanism) 带有翼片的链传动，可以拖动被作业件在两链轮间的 直线段做直线运动。
2、实现回转运动的机构
(Mechanism to Realize Rotary Motion)
1) 齿轮传动机构(Gear
第6章--机械系统运动方案设计
T1= to+td1+tK+td2 行程时间
冲头初始位置 上的停息时间
冲头前进 空程时间
冲头回退 空程时间
3）自动机的循环图
自动机的循环图是各执行机构的运动循环图按同一 时间(或转角)比例绘制的总图。它表示自动机各执行机 构的运动循环在自动机的工作循环内的相互关系。并以 该图某一主要执行机构的起点为基准，表示其余各执行 机构的动作顺序。
自动冲压机的循环图：
4）自动机循环图的功用
•表示自动机的执行机构的数目；表示各执行机构运动循环 之间的相互关系即运动的时间顺序，执行件的空间位置。
•是各执行机构凸轮廓线设计的依据(凸轮的转角分配)。
•自动机的循环图是重要的设计文件之一，它是自动机安装、 调试的依据。
•通过循环图设计，可以获得合理的自动机工作循环，可以 充分发挥自动机的生产能力。
执行机构的运动形式：多种多样，如：
1）原动机的运动匀速回转，实现执行构件匀速回转的机构：
匀非速匀回速转回机转构机类构型类型应用实例
平行四边形机构 双转块机构 齿轮机构
摆线针轮机构 谐波传动机构 周转轮系 挠性传动机构
火车车轮连动机构、联轴器 联轴器 增速、减速、变速装置 增速、减速、变速装置 增速、减速、变速装置 增速、减速、运动合成与分解 远距离传送、无级变速装置
易损坏衣物
设计模仿人手的机械手，
难度大
很难把衣物各处都刷洗到
波轮洗衣机
滚筒洗衣机
功能分解： 一般技术系统都比较复杂，难以直接求得满足总功能的
原理解。可利用系统工程分解性原理将功能系统按总功能、 分功能、功能元进 行分解，化繁为简，以便 通过功能元解的有机组合 求得技术系统解。
机械系统的方案设计
机械系统的方案设计摘要本文旨在介绍机械系统的方案设计，包括了概述、需求分析、设计与实现这些方面的内容。
机械系统的方案设计是一个复杂的过程，需要考虑到众多因素，如性能需求、可靠性、安全性等等。
通过合理的方案设计，可以使机械系统具有更好的性能和使用体验。
概述机械系统是由多个部件组成的复杂系统，其目的是完成某种特定的功能。
机械系统的方案设计是指根据用户的需求和要求，利用机械原理及相关知识，设计出满足要求的机械结构和部件的过程。
机械系统的方案设计依赖于第一阶段的需求分析，需求分析主要包括了对用户需求和功能需求的分析。
通过对需求的明确和理解，可以为后续的设计与实现提供指导和支持。
需求分析在进行机械系统设计前，首先要进行需求分析。
需求分析是指对用户需求和功能需求进行详细的分析和整理，以明确设计的目标和要求。
用户需求分析用户需求是指机械系统的最终用户对系统的期望和要求。
在进行用户需求分析时，需要与用户充分沟通，了解他们的期望和要求。
用户需求分析通常包括以下几个方面：1.功能需求：用户希望机械系统能够完成哪些功能，如加工、搬运、传送等。
2.性能需求：用户对机械系统的性能有哪些要求，如速度、精度、负载能力等。
3.可靠性需求：用户对机械系统的可靠性有哪些要求，如工作时间、故障率等。
4.安全性需求：用户对机械系统的安全性有哪些要求，如防护措施、安全标识等。
功能需求分析功能需求是指机械系统应该具备的功能能力。
根据用户需求分析的结果，可以明确机械系统的功能需求。
功能需求分析通常包括以下几个方面：1.运动分析：机械系统需要进行哪些运动，如平移、旋转、摆动等。
2.动力传递：机械系统需要进行哪些动力传递，如传动装置的选择、传动比的确定等。
3.控制系统：机械系统需要具备什么样的控制功能，如手动控制、自动控制等。
4.稳定性：机械系统需要具备怎样的稳定性，如抗震、抗侧倾等。
设计与实现机械系统的设计与实现是一个迭代的过程，包括了初步设计、详细设计、制造、装配和测试等阶段。
机械系统的方案设计
机械系统的方案设计1. 引言机械系统的方案设计是产品开发过程中非常重要的一环。
一个好的机械系统方案可以提高产品的性能、降低生产成本，并且增加产品的可靠性和稳定性。
本文将介绍机械系统方案设计的一般步骤和注意事项，并且通过一个案例来详细说明。
2. 方案设计步骤机械系统的方案设计通常包括以下步骤：2.1 需求分析在开始方案设计之前，首先需要明确产品的需求。
这包括产品的功能需求、性能需求、约束条件等。
需求分析可以通过与客户、市场调研以及竞品分析等方法来获取。
根据需求分析的结果，进行概念设计。
概念设计是指通过创新思维和系统性方法来生成不同的设计方案。
概念设计阶段需要对产品的整体结构、功能模块以及工作原理进行初步的思考和设计。
2.3 详细设计在完成概念设计之后，需要进行详细设计。
详细设计是指对概念设计的进一步完善和细化。
在详细设计阶段，需要考虑材料选择、结构设计、工艺流程等具体的设计细节。
2.4 原型制作和测试在完成详细设计之后，需要制作机械系统的原型，并进行测试。
原型制作和测试可以帮助我们验证设计的可行性和性能是否符合要求。
如果测试结果不理想，还需要对设计进行修正和改进。
根据原型测试结果进行修改优化，并进行最终设计。
最终设计需要考虑产品的可制造性、维修性以及成本等因素。
2.6 生产和验证完成最终设计后，进入生产和验证阶段。
在生产过程中，需要建立质量控制体系，并进行生产过程的监控和调整。
验证阶段可以通过产品测试、用户反馈等方法来验证产品的性能和可靠性。
3. 设计注意事项在进行机械系统方案设计时，需要注意以下几点：3.1 功能与性能需求确保设计方案满足产品的功能和性能需求。
功能需求是指产品需要具备的基本功能，而性能需求是指产品在正常使用情况下的性能指标。
3.2 可制造性和可维修性在设计过程中要考虑产品的可制造性和可维修性。
可制造性是指产品设计是否符合生产工艺和设备的要求，可维修性是指产品易于维修和更换零部件的能力。
机械系统的总体方案设计
机械系统的总体方案设计一、方案设计的基本原则1.安全性原则：要确保设计的机械系统在使用过程中不会对人员和设备造成伤害。
2.可靠性原则：要确保设计的机械系统能够稳定运行，具有良好的使用寿命和维修维护性能。
3.经济性原则：要充分考虑制造成本、购买成本、运行成本以及后期维护和升级等因素。
二、方案设计的步骤1.了解用户需求：通过与用户沟通，了解用户对机械系统的功能、性能、外观和使用要求等方面的需求。
可以通过需求调研和用户访谈等方式收集信息。
2.系统分析：在了解用户需求的基础上，对机械系统进行综合分析，包括系统的工作原理、基本构成部分和各个部分之间的关系等。
可以使用形式化分析方法如功能分解与组合、失效模式与影响分析等。
3.确定设计目标：根据用户需求和系统分析结果，制定出机械系统总体设计的目标和约束条件。
目标可以关注系统的性能指标、功能实现等方面。
4.建立系统模型：根据设计目标，利用计算机辅助设计软件或建立物理模型等方法，对机械系统进行模拟和仿真分析。
包括结构分析、运动学分析、动力学分析等。
5.方案设计：通过在系统模型基础上的分析、优化和创新，制定出一个能够满足设计目标和约束条件的总体设计方案。
包括机械结构的设计、驱动系统的设计、控制系统的设计等。
6.方案评估：对设计方案进行评估，主要包括机械系统的性能、成本、安全性等方面。
可以通过实验验证、数值模拟和仿真等方法进行评估。
7.优化改进：根据评估结果，对设计方案进行优化改进。
可以采用机器学习、遗传算法等方法进行优化和改进。
三、方案设计的关键问题1.结构设计：机械系统的结构设计是指确定系统各个部件的类型、数量和布局。
需要综合考虑系统的强度、刚度、重量和成本等因素，避免出现单点故障和过度设计的问题。
2.驱动系统设计：机械系统的驱动系统设计是指选择合适的驱动装置，以满足系统的运动和力学要求。
需要考虑到驱动能力、精度和反应速度等因素。
3.控制系统设计：机械系统的控制系统设计是指选择合适的控制方法和控制器，以实现系统的自动化控制。
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（又称丝杠传动），它主要用于将回转运动 转变为直线运动，具有增力效果。
❖ 3、带传动与链传动
❖ 带传动及链传动多用于中心距较大的传动。
❖ 4、连杆机构
❖ 连杆机构在机械设备及日常生活中有大量应用。
❖ 5、凸轮机构。
❖ 由于凸轮机构是高副接触，决定了这种机构主要 用于传递运动。
第14章 机械系统的方案设计
❖ 14.1 概述 ❖ 机械系统的方案设计就是要完成从原
动机、传动机构到执行机构的设计。其 中传递动力和实现预期运动是机械系统 的两个基本任务。机械系统设计是否合 理直接影响到机械的功能实现，性能质 量的好坏、成本（制造成本和使用成本） 的高低等。
w 设计的四个阶段：
w 1.产品规划阶段，2.方案设计阶段，3.详细设计阶段， w 4.改进设计阶段
❖ 4、机构设计：设计各执行机构，初步确定机构尺 寸，画机构运动简图；
❖ 5、参数计算：对各初选方案进行运动学分析、动 力学分析及有关计算；
❖ 6、方案评价与决策：对各方案作技术、经济及社 会评价，必要时作反馈修改，最后从中选择最优 方案，绘制系统运动简图、编写总体方案设计计 算说明书。
❖ 14.2 机械系统的方案拟定
❖ 液压马达及液压油缸是主要的液压原动机。
❖ 气马达及气缸则是主要的气压原动机。
14.2.2 传动机构的类型及功用(Type and
Application of Transmission Mechanism ) 常用的传动机构有：
1、齿轮机构 齿轮机构应用在中心距较小，传动精度
较高，各种不同传递动力范围的场合。 2、螺旋机构
❖ 14.2.3 执行机构的运动类型及典型机构
(Motion Type of Executive Mechanism and Its Typical Mechanisms)
❖ 机器中最接近被作业工件一端的机构称为执行机构。 执行机构中接触工件或执行终端运动的构件称为执行 构件。机器通过执行构件完成作业任务。
❖ 14.2.1 原动机的Байду номын сангаас型及应用( Type and Application of Priming Mover)
❖ 原动机的动力源主要有电、热、液及气四种。
❖ 电动机是最常用的原动机，交流异步电动机、直 流电动机、交流伺服电动机、直流伺服电动机、 步进电动机及直线电机等均有广泛的应用。
❖ 热机是指内燃机、汽轮机、蒸汽机、燃气轮机等
四杆机构的连杆上的每一点均可以实现一定的封闭运动轨迹
❖ 2) 开式链机构(Open Chain Mechanism)
w 任何开式链机构上的端点都可以实现一定的运动轨 迹，工业机器人操作机大多是由开链机构组成的。
❖ 4、点到点的运动机构(Mechanism to Realize
信息； ❖ 4、充分重视其他学科的技术应用； ❖ 5、应有创新意识并掌握常用的创新设计方法。
方案设计的主要步骤：
1、目标分析：根据任务书给定的总功能作功能分 解，直至分解到可以直接求解的功能元 ；
2、创新构思：求各功能元的解，同一功能元的解 可以运用不同的原理，同一原理又可以有若干不 同方案，将方案评价选优； 3、方案拟定：拟定总体方案，动力源的选择、传 动系统及执行机构的确定，并将各执行机构作协 调设计即设计绘制运动循环图；
w 带有翼片的链传动，可以拖动被作业件在两链轮间的 直线段做直线运动。
2、实现回转运动的机构
(Mechanism to Realize Rotary Motion)
❖ 1) 齿轮传动机构(Gear
Transmmision Mechanism
w2) 双曲柄机构（含平行四边形机构） (Double Crank Mechanism)
w 一曲柄回转可带动另一曲 w 柄做等速或不等速回转运动
w3) 链传动及带传动(Train and Belt Transmissions)
w可以实现较长距离的回转运动
w3、实现运动轨迹的机构(Mechanism to realize any
motion path)
w1) 四杆机构（连杆曲线）(Four-bar Linkage)
❖ 执行机构的运动分为直线运动、回转运动、任意轨迹 运动、点到点的运动及位到位的运动等主要五种运动 形式。实现不同运动形式的典型机构主要有：
1、实现直线运动的机构(Mechanism to Gain Straight Line Path)
w 1) 齿轮-齿条机构(Pinion-Rack) w 齿轮的正、反向回转可以使齿条做
往复直线运动
❖ 2) 螺旋机构(Screw Mechanism)
❖ 丝杠的回转可以使螺母实 现往复直线运动
w 3) 曲柄滑块机构(CrankSlider)
w 当曲柄连续回转时，滑块 可做往复直线运动
4)双摇杆机构 起重机的变幅机构
w 5) 链传动（直线段部分的运动）(Chain Drive Mechanism)
3.详细设计阶段 该阶段是将机械运动简图具体化为机器及零部件的合理结构。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 明书等技术文件。
4.改进设计阶段 本阶段的主要任务是根据试验、使用、鉴定所暴露的问题，进一 步做出相应的技术完善工作，以确保产品的设计质量。
❖ 方案设计的必备知识 ❖ 1、充分了解并掌握各种常用机构的基本知识； ❖ 2、必须了解和掌握各种动力源的性能和使用要求； ❖ 3、熟悉对设计方案的选择有重要影响的周围环境的
1.产品规划阶段 本阶段主要是通过市场调查了解市场需求，作出市场预测，对产 品开发的可能性作综合研究并提出可行性报告，本阶段最终目的是确定任务 并给出详细的设计任务书。
2.方案设计阶段 通过规划阶段明确了设计任务，确定了系统的功能。当然能实现 同一功能的系统可以有不同的工作原理，同一原理又可以有不同的运动方案。 通过功能分析并确定了工作原理的基础上进行工艺动作构思，初步拟定出从 原动机经传动机构到执行机构的运动方案，并画出各执行构件动作相互协调 配合的运动循环图，设计各执行机构，画出机构运动简图并作机构的运动学 分析和动力学分析计算，这是机械产品方案设计阶段的主要内容。