机械系统设计
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-
机械系统设计引言机械系统设计是工程师在工程项目中必不可少的一个环节。
机械系统设计涉及到多个领域，包括力学、材料科学、流体力学等等。
本文将介绍机械系统设计的基本原则和流程。
机械系统设计的目标机械系统设计的主要目标是满足项目的需求，并达到设计的性能指标。
根据项目的特点和要求，机械系统的设计目标可能包括以下几个方面：1.功能性：机械系统需要能够完成项目要求的功能。
2.可靠性：机械系统应具有足够的可靠性，以确保正常运行。
3.经济性：机械系统设计应该尽可能降低成本，以提高项目的经济效益。
4.安全性：机械系统设计需要考虑到安全因素，以确保使用过程中的安全性。
5.环保性：机械系统设计应该尽可能降低对环境的负面影响。
机械系统设计的基本原则在进行机械系统设计时，有一些基本原则需要遵循，以确保设计的成功和可行性。
以下是一些常见的机械系统设计原则：1.综合考虑：设计师应综合考虑项目的需求、性能指标和各种限制条件，进行综合优化。
2.简化和标准化：设计应尽可能简化和标准化，以降低制造和维护成本。
3.模块化设计：将整个机械系统分解为若干个模块，每个模块负责一个特定的功能，以便于设计、制造和维护。
4.可靠性分析：进行可靠性分析，以评估系统的可靠性，并对设计进行改进。
5.安全性设计：设计应考虑到安全因素，包括安全保护装置、人机工程学和紧急停机等。
机械系统设计的流程机械系统设计通常包括以下几个主要步骤：1.确定需求：与项目经理和用户进行沟通，明确项目的需求和性能指标。
2.方案设计：根据需求，设计师进行方案设计，确定机械系统的整体结构和模块划分。
3.详细设计：在方案的基础上，进行详细设计，包括各个模块的设计和选型等。
4.制造和实施：将设计转化为实际的机械系统，并进行制造和安装。
5.测试和验证：对制造的机械系统进行测试和验证，确保其满足性能指标和需求。
6.维护和改进：机械系统投入使用后，需要进行定期的维护和改进，以确保其可靠运行。
结论机械系统设计是一个复杂而关键的工程环节。
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》课件
contents
目录
• 机械系统概述 • 机械系统设计基础 • 机械系统中的常用机构 • 机械系统中的传动装置 • 机械系统中的控制系统 • 机械系统设计实例分析
01
机械系统概述
机械系统的定义与分类
总结词
机械系统是由若干相互联系、相互作用的零部件，按照一定的规律和要求组成的整体，具有特定的功能和运动形 式。根据不同的分类标准，机械系统可以分为多种类型。
制器。
调节器
根据反馈信号和设定值 ，调整控制信号，使系
统输出达到设定值。
控制系统的设计方法
解析法
实验法
通过建立数学模型，分析系统的稳定性、 响应速度和误差等性能指标，设计控制器 和调节器。
通过实验测试系统的性能指标，调整控制 器和调节器参数，以达到最优性能。
仿真法
人工智能法
通过建立系统仿真模型，模拟系统的动态 特性和性能指标，优化控制器和调节器参 数。
详细描述
在机械系统的设计过程中，应充分考虑用户需求和使用条件，确保系统具有完善的功能 和性能。同时，要注重优化系统结构，简化设计，降低制造成本和维护成本。此外，还 要保证系统的安全性和可靠性，防止意外事故的发生。最后，要注重系统的经济实用性
，为用户提供性价比高的机械系统。
02
机械系统设计基础
机械系统设计的基本流程
凸轮机构
总结词
实现精确的运动规律控制
详细描述
凸轮机构由凸轮和从动件组成，通过凸轮的旋转运动，可以精确控制从动件的位 移、速度和加速度等运动规律，广泛应用于自动化生产线、仪器仪表和轻工等领 域。
齿轮机构
总结词
实现高效的动力传递和运动转换
详细描述
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。
机械系统设计教学大纲
机械系统设计教学大纲一、课程简介1.1 课程名称：机械系统设计1.2 学时安排：总学时40学时（理论课30学时，实践课10学时）1.3 先修课程：机械设计基础、工程材料、自动控制原理等1.4 课程性质：专业核心课程二、课程目标2.1 培养学生的机械系统设计能力，使其能够独立完成一般机械系统的设计任务；2.2 使学生掌握机械系统设计的基本原理、方法和工具；2.3 提高学生的动手能力和合作意识，培养团队合作精神；2.4 培养学生的创新思维和问题解决能力。
三、教学内容3.1 机械系统设计基础知识3.1.2 机械系统设计的流程和方法3.1.3 机械系统设计的基本原理和理论3.2 机械系统设计工具与软件3.2.1 机械系统设计软件的使用技巧 3.2.2 自动化设计软件的应用3.2.3 仿真软件的使用方法3.3 机械系统设计实践3.3.1 机械系统设计案例分析3.3.2 机械系统装配与调试3.3.3 机械系统性能测试与评价3.3.4 机械系统故障诊断与解决3.4 机械系统设计项目3.4.1 学生团队合作设计项目3.4.3 机械系统设计方案展示与评审四、教学方法4.1 理论教学与实践相结合4.2 课堂讲授与案例分析相结合4.3 学生自主探究与团队合作相结合4.4 教师引导与学生互动相结合五、评价与考核5.1 平时成绩占40%，包括课堂表现、实验报告、课堂作业等；5.2 期末考试占60%，包括理论知识考核和实践能力考核；5.3 机械系统设计项目成果占总成绩的一定比例。
六、参考教材6.1 《机械系统设计原理与方法》李明等编著6.2 《机械系统设计案例选析》张华等编著6.3 《自动设计与工程实践》王刚等编著七、教学资源7.1 实验室设备：包括机械设计软件、自动化设计软件、仿真软件等；7.2 实验材料：包括机械零部件、传动件、控制器件等；7.3 教师助教：提供教学指导和实践辅导；7.4 图书馆资源：提供相关参考书籍和资料。
机械系统设计实践报告
机械系统设计实践报告一、引言机械系统设计是机械工程专业中重要的一门课程，通过该课程的学习和实践，学生能够了解机械系统设计的基本原理和方法，并能够独立完成一个简单的机械系统设计项目。
本次实践报告将针对我的机械系统设计项目进行详细的介绍和分析。
二、项目简介我选择的机械系统设计项目是一个自动化装配线的设计。
该装配线的主要功能是将多个部件进行快速、准确地装配，并最终制成成品。
整个装配线由多个工位组成，每个工位负责一个具体的装配工序。
在设计过程中，我主要考虑了装配线的稳定性、精度和效率。
三、设计过程1.系统需求分析首先，我对整个装配线的需求进行了分析。
我考虑到了装配部件的类型、尺寸、装配顺序等因素。
同时，我也对装配线的工作环境、生产周期、人工成本等因素进行了考虑。
根据这些需求，我确定了整个装配线的基本设计参数。
2.工位设计基于装配线的需求分析，我设计了每个工位的结构和功能。
我选择了适当的装配工具和夹具，并设计了相应的传动装置和控制系统。
同时，我还对每个工位的工作流程进行了优化，以最大程度地提高装配效率。
3.系统集成与测试完成了每个工位的设计后，我对整个装配线进行了系统集成与测试。
我确保每个工位都能够正常工作，并与其他工位协调配合。
同时，我还对整个装配线的稳定性和性能进行了评估和调整。
四、实践成果经过几个月的努力，我完成了整个机械系统的设计，并进行了实践测试。
通过测试，我发现我的机械系统设计能够满足预期的需求。
装配线能够高效、准确地完成装配任务，生产效率和装配精度都得到了较大提升。
五、实践心得通过这次机械系统设计的实践，我收获了很多。
首先，我学会了系统需求分析和工作流程优化的方法和技巧。
其次，我掌握了常用的机械设计软件和工具的使用。
最重要的是，我深刻理解了机械系统设计的复杂性和重要性。
六、总结机械系统设计是机械工程专业中的重要课程，通过这次实践项目的设计，我深入理解了机械系统设计的基本原理和方法，并掌握了一定的实践经验。
机械系统方案设计
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。
机械系统设计第一章绪论
机械系统设计是一个关键的工程领域，它涵盖了资源管理、技术创新和生产 力的各个方面。通过合理的设计，我们能够开发出智能、高效、可靠的机械 系统。
背景和目的
历史和演变
探索机械系统设计的起源和不断发展的历程。
设计的目标
明确机械系统设计的目的，包括提高效率、减少成本和降低环境影响。
应用领域
3
详细设计
制定具体方案，细化设计细节并进行验证。
机械系统设计的挑战和解决方案
复杂性
面对复杂的机械系统，我们需 要采用合适的工具和方法进行 设计和分析。
资源优化
创新和工程
设计过程需要平衡功能需求和 资源利用效率，优化设计方案。
不断创新和改进设计方法，提 高设计效率和质量。
总结和展望
机械系统设计是一个复杂而关键的工程领域，其重要性在未来将继续增加。 通过深入理解和应用设计原则和方法，我们可以创造出卓越的机械系统。
• 考虑系统的实际运行 环境和操作条件。
可制造性
• 设计应考虑制造过程 和资源的可用性。
• 简化组装和维修过程， 减少成本和时间。
可维护性
• 设计应便于检修和维护。 • 考虑维护工作和零部的主要步骤
1
需求分析
了解客户需求和系统要求，明确设计目标和约束条件。
2
概念设计
生成多个潜在的设计方案，评估其优缺点。
机械系统设计的重要性
1 性能优化
通过设计，我们能够优 化机械系统的性能和功 能，提供更好的用户体 验。
2 成本效益
3 可靠性和安全性
优秀的机械系统设计可 以最大限度地减少成本， 并提高生产效率和质量。
合理的设计能够提高系 统的可靠性，降低事故 和损坏的风险。
机械系统设计
机械系统设计1.系统的含义系统是由具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。
2.系统的特性整体性相关性自组织性和动态性目的性优化原则3. 机械系统的构成物料流系统能量流系统信息流系统机械结构系统机械运动系统4. 机械系统设计的基本思想在机械系统设计时不应追求局部最优，而应该追求整体的最优。
5. 机械系统设计的任务机械系统设计的任务是为市场提供优质，高效，价廉物美的产品，在市场竞争中取得优势，赢得用户，并取得良好的经济效益。
6. 机械系统设计的一般过程机械系统设计的一般过程包括产品规划、系统技术设计和制造销售三个阶段7. 设计任务的类型开发性设计适应性设计变型设计8.设计任务的来源（1）指令性设计任务（2）来自市场的设计任务（3）考虑前瞻的预研设计任务9. 系统的功能描述主功能———物料的输入、转换与输出功能（物料流）；动力动能———能量传递与变换功能（能量流）；控制功能———信息传递与控制功能（信息流）；结构功能10. 形态学矩阵在形态学中，将各子系统的目标及基本可能实现的办法列入一个矩阵形式的表中，这个表就称形态学矩阵11.设计时的参考原则运动学原则基面合一原则最短传动链原则保证安全性原则简单化原则12.系统总体布局的基本形式（1）按主要工作机构的空间几何位置，可分为平面式、空间式等。
（2）按主要工作机构的相对位置，可分为前置式、中置式、后置式等。
（3）按主要工作机构的运动轨迹，可分为回转式、直线式、振动式等。
（4）按机架或机壳的形式，可分为整体式、组合式等。
13.物料流的基本概念及其重要性（1）物料流指的是机械系统工作过程中的一切物料的运动变化过程。
（2）重要性：物料流系统决定了机械系统的总体布置。
物料流系统决定了能量流系统的主要参数物料流系统是信息流系统的主要控制对象14.物料流系统的组成加工输送储存检验15.机械系统的能量流程16.机械系统的能量流理论包括（1）机械工作状态能量信息论（2）机械工作过程能量损失论（3）机械工作过程节能效益论17.工作机械的载荷类型周期载荷准周期性载荷瞬变载荷随机载荷18.工作机械载荷的构成工作阻力摩擦力自重载荷外部动载荷传动系统的动载荷其他载荷19.工作机械载荷的确定方法相似类比法实际测量法计算法（GD法）20.三相异步电动机的固有机械特性曲线21.信息流的概念信息自信息的发源地经信息传递渠道至信息的接受地的传递过程，简而言之，信息流便是信息的传递过程。
工程师机械工程中的机械系统设计
工程师机械工程中的机械系统设计工程师机械工程中的机械系统设计是现代工程领域中至关重要的一环。
随着科技的不断发展和工业的飞速进步，机械系统设计的角色变得越来越关键。
本文将探讨工程师在机械工程中的机械系统设计，并介绍其设计原则和方法。
一、机械系统设计的定义和意义机械系统设计是指将机械元件和设备组合成一个可工作的系统的过程。
这个过程需要工程师综合考虑材料、能源、力学、动力学、热学、流体力学等多个方面的知识，以及各种优化设计和成本控制的要求。
机械系统设计的成功与否直接影响到工程项目的效果和可行性。
二、机械系统设计的原则1.功能性原则机械系统的设计首要目标是实现预期的功能。
在设计过程中，工程师需要明确系统所需完成的主要任务，并确保设计方案能够满足这些功能需求。
2.安全性原则机械系统设计要符合安全性原则，确保在使用过程中不会造成人身伤害或财产损失。
工程师需要考虑到系统使用过程中可能存在的风险，采取相应的安全措施，如添加安全装置、设定警告系统等。
3.可靠性原则机械系统设计应具备良好的可靠性，即能在一定时间内保持稳定工作状态，并且不易发生故障或损坏。
工程师应考虑到系统中各个部件的寿命、疲劳特性以及材料的可靠性，并合理设计以提高系统的可靠性。
4.可维修性原则机械系统设计应考虑到日后可能需要进行维修和保养的情况。
工程师需要保证系统中的关键部件易于拆装和更换，并提供相应的维修和保养指南，以确保系统长期稳定运行。
三、机械系统设计的方法1.需求分析在机械系统设计之前，工程师需要仔细分析和理解项目需求，并确定系统所需达到的性能指标。
这个阶段通常包括与客户、用户或项目组成员的沟通和协商，以明确设计的目标和范围。
2.概念设计概念设计阶段是机械系统设计的重要一步。
工程师需要根据需求和目标，提出不同的设计方案，并进行评估和比较。
这个阶段的任务是在不同的设计选项中选择最合适的方案，并进行初步的系统设计。
3.详细设计在详细设计阶段，工程师会对所选方案进行更加细致和具体的设计。
第2章机械系统总体设计
24
2.1.2 功能原理设计及其特点
剪草机功能原理设计
25
2.1.2 功能原理设计及其特点
玻璃制作的功能原理设计
1）垂直引上法（传统方法），此法是把半流体的玻璃从熔 池中不断向上引，开始时通过轧辊控制厚度，然后边向上引边凝 固。这样加工出来的玻璃表面总是有波纹，且厚度不匀。 2）浮法制造平面玻璃的新工艺，让液态玻璃飘浮在低熔点 金属的液面上，边向前流动边凝固。用此方法生产出来的玻璃克 服了厚薄不均且有波纹的缺点。
例如，联接两个轴的离合器，其联接方式可以是牙嵌式的、齿形式 的、摩擦锥式的、单片或多片摩擦片式、超越离合器式和电磁离合 器式等。又如对摩擦式的联接，其压力产生又可以是机械式的、液 压式的和电动式的3．联想类推法 该法是通过启发、类比、联想、综合等创造出新的想法来 解决问题。主要有以下几种方法
11
创新设计方法的应用（补充内容）
仿生机器鱼
游 动 方 向 波 动 方 向
推 进 部 分
推 进 部 分
推 进 部 分
12
创新设计方法的应用（补充内容）
4．系统搜索法（2种） 对于技术系统，可以根据其组成或影响性能的全部参数，系统 地依次分析搜索，以探求更多的解决问题途径。这种方法称为系统 搜索法。 如果产品是功能和动作都要求复杂的机械系统，还有两种具 体指导设计人员进行创新设计的方法。 (1)机构系统搜寻法 针对设计要求，首先系统地找出各种可能的 机构，然后进行评价择优。（并联机构）
机械系统设计 第二章 机械系统总体设计
本章学习重点
功能原理设计 机械系统总体设计 结构总体设计
功能原理设计的方法：黑箱法 ( 功能结构、功能分解、功能元) 结构总体设计的任务、原则、步骤、基本原理
机械系统设计全解
机械系统设计全解机械系统设计是指将机械原理、机械元件、机械材料等相关知识与技术方法应用于机械产品的设计与制造过程。
一个成功的机械系统设计需要综合考虑系统的功能、可靠性、经济性、制造性等方面因素，使机械系统能够满足用户的需求。
首先是需求分析阶段。
在这个阶段，设计师需要与用户进行充分的沟通与了解，明确用户的需求和要求。
通过分析用户需求，设计师可以确定机械系统的功能、性能指标、工作环境等基本要求。
此外，还需要进行市场调研和竞争分析，以了解市场需求和竞争格局，为后续的设计提供依据。
接下来是概念设计阶段。
在这个阶段，设计师需要根据需求分析的结果，进行创意思考和方案设计。
通过结合机械原理、计算机辅助设计和虚拟仿真等技术手段，设计师可以生成多个概念设计方案，并通过多准则优选的方法，评估和比较各个方案的优劣，最终确定最佳方案。
然后是详细设计阶段。
在这个阶段，设计师需要对概念设计方案进行细化和详细设计。
首先是机械结构设计，包括选择适当的结构形式、确定机械零部件的尺寸、布局和材料等。
其次是机械传动设计，包括选取适当的传动方式、计算传动比和选择齿轮、带轮等传动元件。
最后是机械控制设计，包括制定合理的控制策略和设计控制回路。
最后是制造与测试阶段。
在这个阶段，设计师需要将详细设计结果转化为实际产品。
首先是制造工艺设计，包括制定适当的工艺流程和选择合适的制造设备。
然后是制造过程控制，包括监控和调整制造过程，以确保产品的质量和性能。
最后是产品测试和验证，包括进行功能测试、性能测试和可靠性测试等，以检验产品是否符合设计要求。
机械系统设计需要综合运用多学科知识和跨领域技术，如机械工程、电气工程、控制工程、材料科学等。
设计师应具备扎实的理论基础和丰富的实践经验，熟练掌握相关的设计方法和工具。
此外，设计师还应具备创新思维和解决问题的能力，能够在面对复杂的设计问题时，做出合理的决策和创造性的解决方案。
总之，机械系统设计是一项综合性的工程设计工作，它需要设计师在不同的设计阶段运用不同的方法和工具，以确保设计结果符合用户需求，并满足系统的性能和质量要求。
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
机械系统设计概念总结
机械系统设计概念总结第一篇：机械系统设计概念总结1)机械工程学科是研究机械产品（或系统）的性能、设计和制造的基础理论和技术的科学；分为机械学和机械制造2)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；3)机械制造：接受设计输出的指令和信息，并加工出合乎设计要求的产品的过程。
分为热加工和冷加工。
热：研究如何将材料加工成产品，如何保证、评估、提高这些产品的安全可靠度和寿命的技术科学.冷：研究各种机械制造过程和方法的技术科学；1)系统：是指由特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即有两个或以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体二1.2机械系统设计一、任务：开发新的产品和改造老产品，最终目的是为市场提供优高效、价廉物美的机械产品，以取得较好的效益。
设计角度的种类：完全创新二、设计的的基本原则和要求 1)需求、信息、系统（输入输出；三大流）、优化和效益要求：功能、适应性、可靠性、生产能力、使用经济性、成本三、产品设计、生产过程1)产品策划（指导性作用）、产品设计、产品生产、产品销售、产品运转、产品报废或回收2)功能原理方案设计、结构总体设计和技术设计阶段第二章机械系统总体设计是产品设计的关键，对产品的技术性能、经济指标和外观造型均具有决定性意义2.1功能原理设计必要功能（基本功能和附加功能）非必要功能 1)定义：针对所设计的产品的主要功能提出一些原理性的构思，即针对产品的主要功能进行原理性设计2)任务：针对某一确定的功能要求，去寻求一些物理效应并借助某些作用原理来求得一些实现该功能目标的解法原理来。
1)输入输出量只涉及物料流、能量流、信号流2)用来描述产品的功能，内部结构未知3)特点：暂时不考虑附加和非必须功能、突出。
将这些功能用抽象的形式（）表达，通过抽象化清晰掌握设计产品功能和主要约束条件，从而突出设计中的主要矛盾问题本质基本的功能单位：功能元：能直接从技术效应及逻辑关系中找到可以满足功能要求的最小单位功能元：物理反映系三大流的基本物理动作、数学：逻辑结构总体设计任务：将原理方案设计机构化 1)1、明确原则：功能、工作情况、结构的工作原理2、简单原则3、安全可靠原则：构件可靠性、功能可靠性、工作安全性、环境安全性步骤 1)初步设计：1、明确设计要求2、主功能载体的初步设计3、按比例绘制主要结构草图4、检查主、辅功能载体结构5设计结果触屏机选择2)详细设计1各功能载体的详细设计2补充、完善结构总体设计草图3对完善的结构总体草图进行审核4进行技术经济评分3)机构总体设计的完善和审核总体布置设计1)任务：确定机械系统中各子系统之间的相对位置及相对运动关系，使总系统具有一个协调完善的造型 2)基本要求1功能合理2结构紧凑、层次清晰、比例协调3充分考虑产品的系列化及发展总体参数是结构总体设计和零部件设计的依据，参数：性能生产能力、结构、运动、动力；最高、最低转速的确定；转速相对损失A与公比ψ、变速范围Rn 与级数Z；确定公比ψ的原则执行系统设计要求：保证设计提出的功能目标、使用寿命强度刚度、各执行机构结构合理配合协调轴静刚度：轴尺寸形状、轴承数量预紧配置、前后支撑距离、前悬伸量、传动件布置、主轴组件的制造和装配质量导轨：导向和承载3类要求：导向精度及精度保持性（几何和接触精度、刚度、高灵敏度间隙：镶条和压板传动：独立、集中、联合驱动组成：变速改变动力源的输出转矩和力矩适应执行间的要求；离合器：牙嵌式、齿轮、摩擦片式：减小尺寸、超速、结构因素起停换向：方便省力、操作安全、结构安全可靠并能传递足够动力：齿轮-摩擦离合器、齿轮换向机构制动：与离合器互锁、合理确定制动器的安装位置、闸带式制动器的操纵力应作用在松边安全保护：销钉安全联轴器、钢珠、摩擦安全离合器内联：保证传动精度指各执行末端之间的协调性和均匀性；提高精度原则：缩短传动链、降速传动、合理分配传动比、合理选择传动件、合理确定传动副的精度、教正装置支承件作用：支撑零件部件、并保持被支撑零部件的相互位置关系及承受各种力和力矩：静刚度、动、热、内应力变形及刚度:自身、局部、接触截面积：空心、形状、封闭操纵系统集中、独立控制操纵系统：操纵件、变送、执行要求：操纵灵活省力、方便舒适、安全可靠设计原理方案和机构设计安全：目的系统运行和人身位置、手段：电气液机械润滑：减少摩擦损失、工作表面的磨损发热、提高寿命及精度、工作效率冲洗、防腐。
机械系统的设计与优化
机械系统的设计与优化一、引言机械系统的设计与优化在现代工业生产环境中起着至关重要的作用。
通过合理的设计和精确的优化，机械系统可以提高工作效率、降低成本并增强可靠性。
本文将探讨机械系统设计与优化的重要性，并介绍几种常用的方法。
二、机械系统设计1. 概述机械系统设计是指将各种机械元件组合成一个完整、功能正常的系统的过程。
这个过程需要考虑到系统的功能需求、材料选择、结构设计以及工艺等因素。
一个好的机械系统设计可以提高工作效率、降低能源消耗和减少零部件的磨损。
2. 功能需求分析在进行机械系统设计之前，首先需要对系统的功能需求进行分析。
这涉及到确定系统的工作目标、运行环境和工作条件等。
通过对功能需求的详细分析，可以有效地指导后续的设计和优化工作。
3. 材料选择和结构设计在机械系统设计过程中，材料选择和结构设计是至关重要的环节。
材料的选择应考虑到工作环境的特点和要求，例如强度、耐磨性和耐腐蚀性等。
结构设计则需要符合系统的功能需求，并且必须考虑到部件之间的协调性和相互作用。
4. 工艺优化工艺优化是指通过调整制造过程中的各个环节来提高机械系统的生产效率和产品质量。
这可以包括选择最佳的加工方法、合理安排生产线和优化生产工艺等。
通过工艺优化，可以降低生产成本并提高产品的竞争力。
三、机械系统优化1. 概述机械系统优化是指通过改进设计和优化参数来提高系统的性能和效率。
通过优化，可以实现更好的效果和更高的生产能力。
机械系统的优化方法有很多种，下面将介绍一些常用的方法。
2. 数值模拟和仿真数值模拟和仿真是一种常用的机械系统优化方法。
通过建立数学模型和使用计算机软件进行仿真，可以预测系统的性能并找出优化的方向。
这种方法可以减少试验和开发的成本，提高设计的精确度。
3. 基于数据的优化基于数据的优化是一种通过收集和分析现实数据来改进机械系统性能的方法。
通过监测和收集机械系统的运行数据，可以找出问题和瓶颈，并针对性地优化系统的结构和参数。
机械设计中的机械系统与工艺设计
机械设计中的机械系统与工艺设计机械设计是一门涵盖许多领域的综合性学科，其中机械系统与工艺设计起着至关重要的作用。
机械系统设计是指根据机械原理和工艺要求，将机械设备的各个部件有机地组合在一起，形成一个具有特定功能的整体系统。
而工艺设计则是考虑到机械设备的实际使用情况和制造工艺，对机械系统进行优化和改进，以提高机械设备的性能和可靠性。
本文将从机械系统设计和工艺设计两个方面来探讨机械设计中的重要性及其应用。
一、机械系统设计机械系统设计是机械设计中不可或缺的一部分，它涉及到机械设备的结构、功能、动力传递、运动学和动力学等方面。
在机械系统设计中，需要考虑的因素众多，其中最核心的是功能需求和性能要求。
根据机械设备的用途和要求，需要设计出适合的结构形式和传动机构，以实现机械设备的功能。
在机械系统设计中，还需要考虑机械设备的稳定性、可靠性和安全性。
例如，在设计一个工业机器人时，需要考虑到机器人的载荷能力、运动灵活性以及安全控制等因素，以确保机器人能够稳定地进行工作，并保证操作人员的安全。
机械系统设计也需要考虑到可维修性和可操作性等因素，以提高机械设备的使用效率和便利性。
工艺设计在机械设计中，工艺设计是为了解决机械系统的制造、装配和维修等问题。
在机械系统的工艺设计中，需要考虑到材料选择、加工技术、装配工艺和检测方法等因素。
例如，在设计一个汽车发动机时，需要选择适合的材料和加工工艺，以确保发动机的性能和耐久性。
工艺设计不仅仅考虑到制造过程中的技术问题，还需要考虑到工人的工作环境和安全等因素。
在机械设备的装配过程中，工艺设计需要考虑到装配的顺序和方法，以减少装配难度和提高装配效率。
另外，还需要制定相应的维修方案和维护手册，以确保机械设备能够长时间稳定地运行。
机械系统与工艺设计的关系机械系统和工艺设计是相互关联的，它们的目标都是为了提高机械设备的性能和可靠性。
机械系统设计和工艺设计在整个机械设计过程中是紧密联系在一起的。
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《机械系统设计》
习题选集
机械设计教研室
第一章
1．系统的概念。
2．系统的特点。
3．机械系统的特性。
4．从流的观点出发，机械系统的组成
5．机械系统设计的特点。
6．机械系统设计的基本思想。
7．机械系统设计的一般过程。
第二章
1．总体设计过程中应形成的基本技术文件。
2．设计任务的类型。
3．设计任务的来源。
4．试拟定播种、施肥机的设计任务书。
5．画出播种、施肥机的功能构成图。
6．试建立播种、施肥机的功能树。
7．形态学矩阵的概念。
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。
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.总体布置的基本原则。
12•总体布置的基本形式。
13.试分析手扶拖拉机的总体布置方案。
14.机械系统常用技术参数及指标的类型。
第三章
1.物料流系统的基本概念。
2.物料流设计在机械系统设计中的重要地位。
3.物料流系统的组成。
4.简述常用存储子系统。
5.简述常用输送、搬运子系统。
6.简述六点定位规则。
7.夹紧装置的组成。
8.试结合生产实习中所见的一种物料系统，分析制造系统物料流系统的组成。
9.如图所示，某物料流系统设计时，要把工件从 A工位送至B工位，请提出你自
己的设计方案。
注意：1）工件输送过程中姿态要求保持不变;
2）需要给出方案简图。
第四章1．简介机械系统能量流理论。
试结合机械工作过程的能量损失论谈一谈曲柄压力机设计中的动力机容量选择问题。
2．试分析起重机的载荷构成。
3．什么叫编谱？编谱的要求是什么？ 4．常用的循
环计数方法。
5．什么叫动力机的机械特性？ 6．三相异步电机的固有机械特性与人为机械特性。
7．画出三相异步电机的固有机械特性曲线图 ,并在图上表示出：
1）起动点 A （起动转矩为T Q ）；
2）额定工作点B（额定转矩为T N）；
3）同步转速点 H；
最大转矩点 P 和 P'（电机的最大转矩为T m ,回馈制动的最大转矩为T m' 8．以反应式步进电机为例说明其工作原理。
9．直流电机按励磁方式不同可分为哪几种？10．如何合理的选择伺服电机？ 11．什么是内燃机的有效燃油消耗率？ 12．柴油机的三类工况。
13•某提升机，卷筒直径为D，起升重量为W，吊具重为W1，提升速度V，加速时间10s,稳速提升时间50s，减速时间12s,停歇时间10s,假定折算到动力机轴上的转动惯量为J,其它重量及阻力均不计，试画出其工作负载图，转速变化图，加速度变化图及动力机的负载图（要求有计算过程）。
14．各举一例，说明能量流系统的布局形式，并做简要分析。
第五章
1．简述传动系统的功能和要求。
2．简述传动系统的组成。
3．安全保护装置应如何布置？ 4．什么是传动系统的转速图？拟定转速图时应注意什么？ 5．滚珠丝杠传动的特点。
6．简述执行系统的功能。
7．执行系统设计应满足哪些基本要？
8 •什么是工作循环图？绘制工作循环图时应注意哪些冋题? 9 •微位移系统时常用的驱动单元有哪些？ 10. 常用的微位移机构有哪些？
11 •简述操纵系统的功能、要求、组成及分类 12. 简述操纵系统设计参数确定的一般过程。
13. 什么是助力操纵系统？举例说明其特点。
14. 结合机床的微量进给装置说明电热式微驱动装置工作原理
15. 图示为一圆盘印刷机的结构简图，已知其动要求是： 1）油墨先定量送至墨 盘2,墨盘作间歇转动，使墨辊1蘸墨时能较均匀地得到供墨；2）墨辊沿墨盘 面和铜锌板面4上下运动，完成蘸墨和刷墨动作；3）放有白纸的压印板3绕一 固定点A 来回摆动，其工作行程终点使用使白纸与涂有油墨的铜墙铁壁锌板压
1440rpm ，工作主轴转速n=60~190rpm ，变速级
数为6级，电机与变速箱之间用一级带传动
1） 计算公比© （已知公比©标准系列：1.06,1.12,1.26,1.41,1.58,1.78,2； 2） 计算系统总级数Z; 3） 拟定结构式，画转速图
第六章
1．信息流系统有哪些环节组成？试画出其结构模型并作说明。
合，完成印刷工艺。
当空回行程时便可取出成品
试画出其工作循环图 （示意图）。
16.已知某设备所用电机转速为
1—起匾2一盘 2 —压印懂』一flW
2．控制系统的基本要求有哪些？ 3．工业控制微机系统的组成及基本要求。
4．传感器的静态特性。
5．简述传感器的选用原则。
6．监控系统的组成。
7．典型闭环控制系统有哪些基本环节组成？各有什么作用？8．简述现代控制理论的主要研究领域。
9．什么是数字直接控制？试画出其控制系统原理图。
10．数控系统的分类与功能。
11．试根据本书第三章所给出的实例工艺过程的分析，给出其信息流系统的设计
第七章
1．布置操纵人年时应注意哪些因素？
2．如何布置显示装置？
3．试从人机工程学观点分析汽车驾驶室的布置设计。
4．引起机械系统的噪声的原因。
5．简述机械系统噪声控制的途径、程序及一般原则。
6．衡量机械系统噪声常用的物理指标有哪些？
7．表达振动量的绝对单位制及相对单位制。
8．振动控制的技术途径。
9．什么是主动隔振？什么是被动隔振？ 10．隔振主要是控制振动系统的哪三个参数？三者各有什么作用？ 11．常见的机械基础的结构型式有哪几种？各有什么特点？ 12．基础常用隔振器有哪些布置型式？各有什么特点？ 13．如何衡量隔振器的隔振效果？
第八章
1•什么是专家系统？专家系统的作用是什么?
2•简述现代虚拟样机仿真分析的目的与意义。
3•专家系统的结构。
4.常用的知识的表达方法
5•试总结出三条齿轮传动设计的知识，并用规则的方法表达。
6.对于不确定性（或具有模糊性）的知识，专家系统如何进行处理?
7.简述机械系统设计专家系统的控制策略。
8.简述专家系统的两级推理结构。
9.机械系统、模型、仿真三者之间的关系。
10.从不同的角度出发，系统仿真如何分类？
综合设计题
1 .试进行水果分选机的原理方案设计和结构方案设计
2 .试进行回收后的牛奶瓶或啤酒瓶洗瓶机的原理方案设计和结构方案设计
3.给出一种步进式送料机构的设计构思。
（本题可与相应的实验结合使用）
要求：应含有存储、送料、检验及检验后的分类处理等环节。
（以棒料为例）4.图示为工厂中使用的虎钳，采用丝杆螺母机构，当需
要较大距离移动钳口时非常不便。
请针对这一问题进行
一种可实现快速进给的虎钳机构设计（原理方案设
计），画出其原理图。
5.试
对于鸡蛋大小分级的分选机进行原理设计。
（请至少提供两种方案，并简要说明实现方法）
6.根据对电子配钥匙机器的观察，对其作出原理构思并作出初步的结构设计。
请用结构简图画出你的设计来，要求准确的表达其功能特点，并附有文字说明
7.图示一种可纵横开启的窗户，试构思一种机构能满足这种窗户的功能。
请用结构简图画出你
的设计来，要求准确的表达其功能特点，并附有文
字说明。
8.试对捆箱器进行原理构思：
功能要求：能将编织带收紧、扎牢，使纸箱在搬运
中不至于松散，用于包装纸箱的捆扎。
设计要求：作出原理构思和初步的结构设计。
请用结构简图画出你的设计来，并附有文字说明。