机械系统设计总结

第一章绪论（蓝)

1、二战后，设计科学最具深远影响的三方面：1、“功能”思想的提出和发展；

2、“人机工程”学科的兴起；

3、“工业设计”学科的成熟。

2、设计学三个阶段：1、直觉设计阶段；2、经验设计阶段；

3、功能原理阶段。

3、“设计学”的核心技术：1、“功能”思想的提出和发展；2、“人机学”思想的形成和发展；3、“工业设计”学术体系的发展和成熟。

4、设计与科学研究关系（出发点、目标、结果）科学研究：求知欲好奇心，发现自然规律，更好的认识客观世界；产品设计：需求，发明新产品，创造一个更好的新世界。

5、机械产品设计的三个基本环节：功能

原理设计，实用化设计和商品化设计

第二章机器的组成及典型机器的功能分析

1 机器的定义：机器是由两个或两个以上相互联系配合的构件所组成的联合体，通过其中某些构件限定的相对运动，能转变某种原动力和运动，以执行人们预期的工作，在人或其他智能体的操作和控制下，实现为之设计的某种或某几种功能。

2 机器的特征：功能增加柔性提高；结构简化性能改善；效率提高成本降低。

3 机器的组成：1，从机构学的角度看由各种基本机构组合而成，其自由度应等于原动机数,2，从结构学的角度看由一系列基本零件组装而成，包括机架、箱体、齿轮等,3，从专业角度看则常以主要部件来看机器的组成,4，从功能观点看机器的组成：机器由多个主要分功能系统构成，他们的协调工作实现了机器的总功能；每个主要分功能系统可由原动机、传动机、工作机和控制器组成；其中工作机则多由执行机构和工作头构成。

4．机器的分类（功能）

机器工艺类机器：对物料进行工艺性加工的机器：加工机床食品机械纺织机械….

非工艺类机器：不对任何物料进行工艺性加工，而只是实现某些特殊的动作性功能。动力机械，起重运输机械，通用机械。

5．洗衣机：总功能：纤维油污与纤维分离1主要功能：加水功能；排水功能；洗涤功能；脱水功能。2辅助功能：洗涤时间设定功能；洗涤完成后报警功能。6．家用缝纫机：针尖引线代替针尾引线，双线互锁交织的方法代替线的反复穿刺。

1.缝纫机的总功能：是将线按一定的规律缝于缝料上。它可使一根线或者多根线通过自连，互连，或交织，在缝料上形成一定的线迹。

家用缝纫机的总功能：采用上下两根锋线互相交织，交织点位于缝料中间的双线锁式线迹 2.主要功能分析：引面线造环功能；钩面线扩环，使底面线交织的功能；供给和收回面线的功能；输送缝料的功能。 3.辅助功能：调节面线和底线阻尼的功能；调节压脚压紧力的功能；调节送布针距的功能；绕底线功能 4.控制功能：机器控制功能；人机控制功能；电子控制功能。

7．点钞机总功能：将一沓同样的纸币输入机器后，经过机器处理，最后输出整理好的一沓整齐的纸币。同时机器准确显示纸张的张数

1主要功能：进钞输入功能；分钞功能；计数功能；整理功能2辅助功能：动力及传动功能；接钞输入口倾斜及调节功能；阻尼轮压紧功能

第三章机械产品的功能原理设计

1、进行原理性构思时首先要考虑应用某种“物理效应”（如摩擦、离心力、气吹），然后利用某种“作用原理”（如摩擦轮、转动架、气嘴），最后达到实现“功能目标”的目的。

2、功能原理设计重点在于提出创新构思，使思维尽量“发散”，力求提出较多的解法供比较选优。

3、机器的更新换代都存在三个途径：一是改革工作原理，二是通过改进工艺、结构和材料提高技术性能，三是加强辅助功能使其更适应使用者心理。

4、功能原理设计的工作特点：1)功能原理设计往往是用一种新的物理效应来代替旧的物理效应，使机器的工作原理发生根本变化的设计；2）功能原理设计往往要引入某种新技术（新材料、新工艺….），但首先要求设计人员有一种新想法、新构思。3）功能原理设计使机器品质发生质的变化。

5、功能：一个技术系统再以实现某种任务为目标时，其输入量和输出量之间相互转换的关系。

6、黑箱：根据系统的输入输出关系来实现系统功能目标的一种方法。

7、功能原理分两大类：一类是动作功能，一类是工艺功能。所谓动作功能，是指以实现动作为目的的功能；所谓工艺功能，是指以完成对对象物的加工为目的的功能。

8、动作功能是指那些只完成动作而不同时对物体进行加工的功能。按其是否为一次性动作还是连续动作，分为“简单动作功能”和“复杂动作功能”。简单动作功能是由两个或两个以上的具有特殊几何形状的构件组成，利用它们形体上的特征，可以实现互相运动或锁合的动作。以几何形体组合法为求解思路。复杂动作功能以采用常用基本机构为主，其设计已有很成熟的理论和经验。以基本机构组合法为求解思路。

9、工艺功能：工作头和工作对象相互配合，实现一种功能。特点是工作头的形状，运动方式和作用场是完成工艺功能的三个主要因素。这里，工作头和工作对象是对立的统一，通过“场”产生相互作用。物一场分析法可以作为求解思路。

10、关键技术功能：特点是由于特殊的工作条件（约束）或特殊的使用要求，用常规技术或已有技术难以达到的技术难点，或是别人目前尚难以实现的技术高度，总的来说它的技术要求高，而解决方法也往往是出奇制胜。求解思路是技术矛盾分析法。11、综合技术功能：特点是在某些特定的条件下，采用广义物理效应，有可能实现比纯机械方法更好的动作或工艺功能。求解思路是物理效应引入法。第四章机械功能原理的实现

1、机构能实现以下动作功能：1、利用机构实现运动形式或运动规律变换的动作功能。

2、利用机构实现开关、联锁和检测等动作功能。

3、利用机构实现程序控制或手动控制的功能。

2、较宜用机构来实现的动作功能：1、功率性的机械运动形式或规律的变换功能。2、固定轨迹或简单可调的轨迹功能。

3、在特定条件下能优质地实现开关、联锁和检测等功能。

4、简单的固定程序或可变程序的控制功能。

3、锯床的锯弓所要求的锯断分功能至少应包含以下三个运动特性要求：旋转运动变换成直线往复运动；工作行程的时间大于回程时间的急回特性；防止锯齿在工作时受到冲击载荷，要求在工作行程的中间段具有近似的等速运动。机构分别有1、曲柄滑块机构，正弦机构、凸轮机构、齿轮齿条机构。

2、偏置曲柄滑块机构、曲柄摇杆机构、凸轮机构、曲柄导杆机构。

3、工作行程具有近似等速运动的功能特性要求除凸轮机构能单独完成外，其余机构均需相互配合。

4、小型机器采用集中驱动，分散控制。大型机器相反。4、常见的用于运动速度或力的大小变换的传动机构：1、通过啮合方式2、通过摩擦方式3、利用楔块原理4、利用流体作用原理

第五章机械产品的实用化设计

1、核心技术是指实现总功能的主要要求的技术，对于不同的机械，其核心技术是不相同的。

2、关键技术是指实现某种功能过程中需要解决的技术难题。

3、设计要求之主要设计要求：1、功能要求2、适应性要求3、性能要求

4、生产能力要求

5、可靠性要求

6、使用寿命要求

7、效率要求

8、成本要求

9、人机工程要求10、安全性要求11、包装运输要求。其他设计要求：1、强度和刚度要求2、制造工艺要求3、零件加工技术要求4、工作循环图要求。

4、实用化设计是在功能原理设计的基础上，将原理方案化、实体化，把关于原理方案设计的构思转化为具有实用水平的、达到设计要求的实体产品。

5、设计任务的类型：1）开发新产品，适应新的社会需求2）扩展已有产品的功能，提高产品的性能，扩大产品的使用范围，使其适合于更多的用户，扩大市场占有率3）选用新材料、新工艺、新结构，降低产品成本，提高市场竞争力。

6、功能原理选择的因素：1）原理方案的先进性及成熟程度2）实现功能的可能性与可靠性3）合理的运动设计4）工作效率与设计要求相适应，经济上合理。