《机械系统设计》课程总结

《机械系统设计》课程总结

系统的概念：具有特定功能的，相互间具有有机联系的许多要素构成的整体。

四个特征：整体性；相关性；目的性；环境适应性。

组成框图：

边界

按机床数量划分：单机床加工系统、多机床加工系统

分类按通用化程度分：通用机床加工系统、专用机床加工系统、组合机床

加工系统、混合型机床加工系统

按自动化程度分：普通机床加工系统、数控机床加工系统、自动生产

线系统、柔性生产系统、集成制造系统

现代机械的功能要求：运动要求；动力要求；体积和重量要求；可靠性和寿命

要求；环保要求；安全性要求；经济性要求；产品造型要

求；其它要求

机械系统设计的任务：①合理确定系统功能；②提高可靠性；③提高经济性

设计过程：计划→外部设计→内部设计→制造和销售。

特点：传统：只注意内部系统的设计，忽略整体质量，不注重市场销售环节。

现代：注重内部设计与外部设计相结合，使设计尽可能周密、合理、少

走弯路。

系统分解方法：平面分解、分级分解、组合分解。

系统分析步骤：分析确定系统的目标、要求→制订模型→系统最优化→系统评价。

机械系统方案设计的大体步骤：设计任务抽象化→确定工艺原理→确定技术过

程→引进技术系统并确定系统边界→确定功能结构→确定设计方案。

总体布置设计基本要求：①保证工艺过程连续、流畅；②降低质心高度，尽量

对称布置；③保证精度、刚度及抗振性等；④充分考虑产品的标准化、规格化、

系列化和发展要求；⑤结构紧凑，层次分明；⑥操作、维修、调整方便；⑦外

执行系统布置应注意的问题：①减少构件和运动副数目，缩小构件尺寸；②原动件尽量接近执行机构；③考虑与中间联接件的装卡、传递，注意安全。 传动系统布置应注意的问题：①简化传动链；②合理安排传动机构顺序（转变运动形式的机构→低速端；带传动→高速端，吸振；链传动→低速端）；③注意传动系统的润滑和密封。

操纵件布置应注意的问题：①操纵件的运动方向与被驱动件的运动方向一致；②操纵件应尽量布置在操作人员近旁，操作人员处于工序集中，操纵频繁，易出现故障和便于观察的部位；③仪器、仪表应便于操作人员观察和维护。 工作载荷的类型：①按零件发生变形不同：拉（压）载荷、弯曲载荷、扭转载荷。②按载荷是否随时间变化：静载荷、动载荷（可简化为静载荷的动载荷：周期载荷、冲击载荷、随机载荷）。

工作载荷确定方法：1、类比法：①几何尺寸类比法；②动力类比法。2、计算法（运用各种力学原理、经验公式或图表等计算确定载荷）。3、实测法（常用

电阻应变式传感器；测量原理：惠斯通电桥εK R

R =∆；电阻应变仪分类：静态；静动态；动态；超动态；遥测。记录和分析仪器：光线振子示波器；函数记录仪；磁带记录仪）。

载荷类型：反映载荷数值随时间变化的特性；

工作机械工作制：反映负载持续情况。

电动机按电源不同可分为：

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧→⎩⎨⎧→励、并励、串励、复励按励磁方式，分为：他

直流电动机异步电动机同步电动机是否相同按电机转速与磁场转速交流电动机 三相异步电动机分类：①按转子结构型式：笼型电动机；绕线型电动机 ②按外壳结构形式：开启式；防护式；封闭式；防爆式。③按安装型式：立式；卧式。 三相异步电动机的机械特性：动力机的输出转矩与转速间的关系。

固有特性（M ¡—n ）：当定子电压和频率均为额定值，定子绕组按规定方式接线，定子和转子电路中不外接电阻或阻抗的机械特性。

内燃机：燃料在气缸内部燃烧，直接将产生的气体所含的热能转换为机械能的机器。

分类：①按燃料种类：柴油机、汽油机、煤气机和氢气机。②按一个工作循环冲程数：四冲程、二冲程等。③按点火方式：压燃式、点燃式。④按冷却方式：水冷式、风冷式。⑤按进气方式：自然吸气式、增压式。⑥按气缸数目：单缸、多缸。⑦按额定转速：高速，中速，低速。⑧按用途：农用、汽车用、工程用、

结构：①机体与曲柄连杆机构；②配气机构与进排气系；③燃料供给系统；④润滑系统；⑤冷却系统；⑥起动装置；⑦点火系统；⑧增压系统；⑨安全保护装置。

每工作循环四个冲程：进气、压缩、燃烧、排气。

主要性能参数：①有效功率9549/)(n M P e e =。②平均有效压力)/()30(h e e niV P p τ=。③标定功率eb P 。④升功率)/(h e L iV P P =。⑤有效燃油消耗率e f e P m g /)10(3⨯=。⑥机械效率 m η=有效功率/指示功率。

机械特性: ①负荷特性：转速不变时，性能参数（r e f t g m ,,）随),(e e e M p P 或的变化规律。②速度特性：转速n 与参数r e f e e t g m M P ,,,,间的关系（n M e -：抛物线，有最高点；n g e -：抛物线，有最低点）。③万有特性:柴油机各主要参数间的综合特性，以n 为横坐标，e p 为纵坐标，作出的若干条等e e P g ,的曲线组表示。

内燃机的选择:须了解内燃机的运行工况和特性，使其能很好地与被驱动工作机的负载特性相适应。运行工况：固定式工况、螺旋浆工况及车用工况。 液压马达的种类:

⎩⎨⎧><高速小扭矩液压马达

高速：达低，低速大扭矩液压马排量大，体积大，转速低速：,500,500rpm n rpm n 主要性能参数: ①转速n 。②压力p ：单位体积油液所具有的能量。③体积流量V q ：单位时间内输入液压马达的油液体积；排量q ：无漏失情况下液压马达每一转输入油液体积。④转矩πη2m pq M =。⑤总效率V m ηηη=。⑥功率60ηV pq P =。 气动马达：以压缩空气为动力输出扭矩，驱动执行机构作旋转运动的动力装置。 种类：

⎩⎨⎧→→少用

透平式常用式容积式：叶片式、活塞按工作原理 动力机的选择：①工作机的负载特性和要求。②动力机的机械特性。③进行经济性比较。④考虑空气污染和噪声污染等。

各动力机的优缺点：