机械总体方案的概述与设计PPT(27张)
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◆选题
◆调研和预测 ◆可行性论证 ◆确定设计任务
2. 总体方案设计阶段
◆目标分析 ◆创新构思 ◆方案拟定 ◆方案评价 ◆方案决策
阶段成果：
调研报告 产品开发可行性论证报告 设计任务书
阶段成果：
总体方案示意图 机械系统运动简图 方案设计计算说明书
一、机械产品的设计过程（续）
3. 结构技术设计阶段
◆结构方案拟定 ◆造型设计 ◆结构设计 ◆材料选择与尺寸设计 ◆设计图绘制
二、执行系统方案设计的内容（续）
机械执行系统方案设计流程图 机械预期实现的功能
功能 原理
摩 流电 机材 擦 体磁 械料 光其 传 传传 推变 电它 动 动动 拉形 原原 原 原原 原原 理理 理 理理 理理
运动 规律
工
工
工
工
艺
艺
艺
艺
动
动
动
动
ห้องสมุดไป่ตู้
作 分
作 分
作 分
…
作 分
解
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解…
解
方
方
方
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法
法
法
法
1
2
3
n
机构 型式
连
凸
其
机
结
杆
轮
它
构
构
机
机
机
组
变
构
构
构
合
异
§ 12-3 原动机的选择
一、原动机的类型和特点
1. 动力电动机
电动机的类型很多，不同类型的电动机具有不同的 结构型式和特性，可满足不同的工作环境和机械不同的 负载特性要求。
主要优点为：驱动效率高、有良好的调速性能、可远距 离控制，启动、制动、反向调速都易控制，与传动系统 或工作机械联接方便，作为一般传动，电动机的功率范 围很广。
第十二章 机械总体方案的设计
本章教学目标
◆了解产品设计过程和机械总体方案设计的内容； ◆了解机械执行系统方案设计的过程和内容 ◆了解常用原动机的类型和特点及其选取原则； ◆了解拟定简单机械传动系统方案的过程。
第十二章 机械总体方案的设计
本章教学内容
12-1 机械总体方案设计概述 12-2 机械执行系统的方案设计 12-3 原动机的选择 12-4 机械传动系统的方案设计
阶段成果
全套设计图纸 设计计算说明书
4. 生产施工设计阶段
阶段成果
◆工艺设计 ◆工装设计 ◆施工设计
工艺流程卡片、工装设计图 基础安装图、技术文件 使用说明书、备件明细表
二、机械总体方案设计的目的
总体方案设计阶段的工作是实现机械产品初期规 划阶段所提出的设计目标的关键。
产品设计的好坏，包括产品的功能是否齐全、性 能是否优良、经济效益是否显著，在很大程度上取决 于总体方案设计阶段的工作，取决于方案的构思和方 案拟定时的设计思想。
二、执行系统方案设计的内容（续）
给定某种预期功能要求
实现同一种功能要求，可以采用不同的工作原理； 实现同一种工作原理，可以选择不同的运动规律； 实现同一种运动规律，可以选择不同型式的机构。
获得多种不同的方案
机械执行系统方案设计所要研究的问题，就是如何合理 地利用设计者地专业知识和分析能力，创造性地构思出 各种可能地方案并从中选出最佳方案。
★ 控制系统的方案设计.
★ 其它辅助系统的设计。主要包括润滑系统、冷却 系统、故障监测系统、安全保护系统和照明系统等的 设计。
§ 12-2 机械执行系统的方案设计
一、执行系统方案设计的过程
框图表示
二、执行系统方案设计的内容
★ 功能原理设计：就是根据机械预期实现的功能，考虑选 择何种工作原理来实现这一功能要求。
主要缺点为必须有电源，不适于野外使用。 根据使用 电源的不同，又分为交流电动机和直流电动机两大类。
一、原动机的类型和特点（续）
2. 控制电动机（伺服电动机）
伺服电动机是指能精密控制系统位置和角度的 一类电动机。
特点：
它体积小、重量轻；具有宽广而平滑的调速范 围和快速响应能力，其理想的机械特性和调节特性 均为直线。
（2）特点及应用 优点是功率范围宽、操作简便、启动迅速；适用于
工作环境无电源的场合，多用于工程机械、农业机械、 船舶、车辆等。
缺点为对燃油的要求高，排气污染环境、噪音大、 结构复杂。
一、原动机的类型和特点（续）
4. 液压马达
液压马达又称为油马达，它是把液压能转变为机械能的 动力装置。其主要优点是可获得很大的动力或转矩，可通过 改变油量来调节执行机构速度，易进行无级调速，能快速响 应，操作控制简单，易实现复杂工艺过程的动作要求。缺点 是要求有高压油的供给系统，液压系统的制造装配要求高， 否则易影响效率和运动精度。
★ 运动和动力分析：即对整个执行系统进行运动分析和动 力分析，以检验其是否满足运动要求和动力性能方面的要求。
★ 方案评价与决策：方案评价包括定性评价和定量评价。 前者是指对结构的繁简、尺寸的大小、加工的难易等进行 评价，后者是指将运动和动力分析后所得的执行系统的具 体性能与使用要求所规定的预期性能进行比较，从而对设 计方案作出评价。
§12-1 机械总体方案设计概述
一、机械产品的设计过程
机械产品设计是一个通过分析、综合与创新获得满足某 些特定要求和功能的机械系统的过程。
机械新产品的开发设计过程一般可以分为四个阶段：
◆初期规划设计阶段 ◆总体方案设计阶段 ◆结构技术设计阶段 ◆生产施工设计阶段
一、机械产品的设计过程（续）
1. 初期规划设计阶段
三、机械系统的组成
机械系统主要是由原动机、传动系统、执行系统和 控制系统所组成。
四、机械总体方案设计的内容
★ 执行系统的方案设计。主要包括执行系统的功能 原理设计、运动规律设计、执行机构的型式设计、执 行系统的协调设计和执行系统的方案评价与决策。
★ 原动机类型的选择和传动系统的方案设计。其中 传动系统的方案设计主要包括传动类型和传动路线的 选择，传动链中机构顺序的安排和各级传动比的分配。
★ 运动规律设计：是指为实现上述工作原理而决定选择何 种运动规律。
★ 执行机构型式设计：是指究竟选择何种机构来实现上述 运动规律。
★ 执行机构的协调设计：就是根据工艺过程对各动作的 要求，分析各执行机构应当如何协调和配合，设计出协调 配合图。
二、执行系统方案设计的内容（续）
★ 机构尺度设计：是指对所选择的各个执行机构进行运动 和动力设计，确定各执行机构的运动尺寸，绘制出各执行 机构的运动简图。
应用；
伺服电机广泛应用于工业控制、军事、航空航 天等领域，如数控机床、工业机器人、火炮随动系 统中。
一、原动机的类型和特点（续）
3. 内燃机 （1）分类
按燃料种类分：柴油机、汽油机和煤油机
按工作循环中的冲程数分:四冲程和二冲程内燃机
按汽缸数目分:单缸和多缸内燃机
按主要机构的运动形式分:往复活塞式和旋转活塞式
◆调研和预测 ◆可行性论证 ◆确定设计任务
2. 总体方案设计阶段
◆目标分析 ◆创新构思 ◆方案拟定 ◆方案评价 ◆方案决策
阶段成果：
调研报告 产品开发可行性论证报告 设计任务书
阶段成果：
总体方案示意图 机械系统运动简图 方案设计计算说明书
一、机械产品的设计过程（续）
3. 结构技术设计阶段
◆结构方案拟定 ◆造型设计 ◆结构设计 ◆材料选择与尺寸设计 ◆设计图绘制
二、执行系统方案设计的内容（续）
机械执行系统方案设计流程图 机械预期实现的功能
功能 原理
摩 流电 机材 擦 体磁 械料 光其 传 传传 推变 电它 动 动动 拉形 原原 原 原原 原原 理理 理 理理 理理
运动 规律
工
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机构 型式
连
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机
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变
构
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合
异
§ 12-3 原动机的选择
一、原动机的类型和特点
1. 动力电动机
电动机的类型很多，不同类型的电动机具有不同的 结构型式和特性，可满足不同的工作环境和机械不同的 负载特性要求。
主要优点为：驱动效率高、有良好的调速性能、可远距 离控制，启动、制动、反向调速都易控制，与传动系统 或工作机械联接方便，作为一般传动，电动机的功率范 围很广。
第十二章 机械总体方案的设计
本章教学目标
◆了解产品设计过程和机械总体方案设计的内容； ◆了解机械执行系统方案设计的过程和内容 ◆了解常用原动机的类型和特点及其选取原则； ◆了解拟定简单机械传动系统方案的过程。
第十二章 机械总体方案的设计
本章教学内容
12-1 机械总体方案设计概述 12-2 机械执行系统的方案设计 12-3 原动机的选择 12-4 机械传动系统的方案设计
阶段成果
全套设计图纸 设计计算说明书
4. 生产施工设计阶段
阶段成果
◆工艺设计 ◆工装设计 ◆施工设计
工艺流程卡片、工装设计图 基础安装图、技术文件 使用说明书、备件明细表
二、机械总体方案设计的目的
总体方案设计阶段的工作是实现机械产品初期规 划阶段所提出的设计目标的关键。
产品设计的好坏，包括产品的功能是否齐全、性 能是否优良、经济效益是否显著，在很大程度上取决 于总体方案设计阶段的工作，取决于方案的构思和方 案拟定时的设计思想。
二、执行系统方案设计的内容（续）
给定某种预期功能要求
实现同一种功能要求，可以采用不同的工作原理； 实现同一种工作原理，可以选择不同的运动规律； 实现同一种运动规律，可以选择不同型式的机构。
获得多种不同的方案
机械执行系统方案设计所要研究的问题，就是如何合理 地利用设计者地专业知识和分析能力，创造性地构思出 各种可能地方案并从中选出最佳方案。
★ 控制系统的方案设计.
★ 其它辅助系统的设计。主要包括润滑系统、冷却 系统、故障监测系统、安全保护系统和照明系统等的 设计。
§ 12-2 机械执行系统的方案设计
一、执行系统方案设计的过程
框图表示
二、执行系统方案设计的内容
★ 功能原理设计：就是根据机械预期实现的功能，考虑选 择何种工作原理来实现这一功能要求。
主要缺点为必须有电源，不适于野外使用。 根据使用 电源的不同，又分为交流电动机和直流电动机两大类。
一、原动机的类型和特点（续）
2. 控制电动机（伺服电动机）
伺服电动机是指能精密控制系统位置和角度的 一类电动机。
特点：
它体积小、重量轻；具有宽广而平滑的调速范 围和快速响应能力，其理想的机械特性和调节特性 均为直线。
（2）特点及应用 优点是功率范围宽、操作简便、启动迅速；适用于
工作环境无电源的场合，多用于工程机械、农业机械、 船舶、车辆等。
缺点为对燃油的要求高，排气污染环境、噪音大、 结构复杂。
一、原动机的类型和特点（续）
4. 液压马达
液压马达又称为油马达，它是把液压能转变为机械能的 动力装置。其主要优点是可获得很大的动力或转矩，可通过 改变油量来调节执行机构速度，易进行无级调速，能快速响 应，操作控制简单，易实现复杂工艺过程的动作要求。缺点 是要求有高压油的供给系统，液压系统的制造装配要求高， 否则易影响效率和运动精度。
★ 运动和动力分析：即对整个执行系统进行运动分析和动 力分析，以检验其是否满足运动要求和动力性能方面的要求。
★ 方案评价与决策：方案评价包括定性评价和定量评价。 前者是指对结构的繁简、尺寸的大小、加工的难易等进行 评价，后者是指将运动和动力分析后所得的执行系统的具 体性能与使用要求所规定的预期性能进行比较，从而对设 计方案作出评价。
§12-1 机械总体方案设计概述
一、机械产品的设计过程
机械产品设计是一个通过分析、综合与创新获得满足某 些特定要求和功能的机械系统的过程。
机械新产品的开发设计过程一般可以分为四个阶段：
◆初期规划设计阶段 ◆总体方案设计阶段 ◆结构技术设计阶段 ◆生产施工设计阶段
一、机械产品的设计过程（续）
1. 初期规划设计阶段
三、机械系统的组成
机械系统主要是由原动机、传动系统、执行系统和 控制系统所组成。
四、机械总体方案设计的内容
★ 执行系统的方案设计。主要包括执行系统的功能 原理设计、运动规律设计、执行机构的型式设计、执 行系统的协调设计和执行系统的方案评价与决策。
★ 原动机类型的选择和传动系统的方案设计。其中 传动系统的方案设计主要包括传动类型和传动路线的 选择，传动链中机构顺序的安排和各级传动比的分配。
★ 运动规律设计：是指为实现上述工作原理而决定选择何 种运动规律。
★ 执行机构型式设计：是指究竟选择何种机构来实现上述 运动规律。
★ 执行机构的协调设计：就是根据工艺过程对各动作的 要求，分析各执行机构应当如何协调和配合，设计出协调 配合图。
二、执行系统方案设计的内容（续）
★ 机构尺度设计：是指对所选择的各个执行机构进行运动 和动力设计，确定各执行机构的运动尺寸，绘制出各执行 机构的运动简图。
应用；
伺服电机广泛应用于工业控制、军事、航空航 天等领域，如数控机床、工业机器人、火炮随动系 统中。
一、原动机的类型和特点（续）
3. 内燃机 （1）分类
按燃料种类分：柴油机、汽油机和煤油机
按工作循环中的冲程数分:四冲程和二冲程内燃机
按汽缸数目分:单缸和多缸内燃机
按主要机构的运动形式分:往复活塞式和旋转活塞式