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
机械原理第八章机械系统的方案设计
(一)执行机构型式设计的基本原则 1. 满足执行构件的运动要求 2. 结构简单，运动链短
精确直线导向机构
近似直线导向机构
3. 机构尺寸应尽可能小 滑块行程为曲柄长度的4倍
4. 注意运动副的选择 用滚动摩擦代替滑动摩擦
5. 充分考虑动力源的形式
内燃机
电动机
液压马达
气动马达
6. 使执行系统有良好的传力特性和动力性能
运动轴线变向
运动(位移或 速度)放大 运动(位移或 速度)缩小
运动分解 运动脱离 运动连接
总功能的分解
U(Ui )
i 1，2，…，m
实现执行机构总功能的功能—技术矩阵
分功能
实现分功能的对应机构
U1
t11
…
t1j
…
t1n1
…
…
…
…
Ui
ti1
…
tij
…
t in i
…
…
…
Um
tm1
…
tmj
…
tmnm
实现总功能的最多方案数
(5)表面处理 例如对工作对象表面进行喷涂、洗刷的机 构等。
(6)施力 通过对工作对象施加力或力矩以改变工作对象 的形状和尺寸，例如锻压机、剪切机、碎石机和加工机床中 的机构等。
执行系统方案设计应满足的要求 (1)实现预期的运动和动作 (2)各构件具有足够的强度和刚度 (3) 各执行机构之间应动作协调 (4) 机构结构合理，造型美观，便于加工与安装 (5) 工作安全可靠，具有足够的使用寿命
二、执行系统方案设计的主要内容 ● 执行系统的功能原理设计 ● 执行系统的运动规律设计 ● 执行机构的型式设计 ● 执行系统的协调设计 ● 执行机构的尺度设计 ● 执行系统运动和动力分析 ● 执行系统的方案评价与决策
机械系统的方案设计概述
机械系统的方案设计概述1. 引言机械系统的方案设计是指在机械制造过程中对机械系统进行设计的过程，包括了方案制定、设计流程、设计原则等内容。
本文将对机械系统的方案设计进行概述，介绍在设计过程中需要考虑的重要因素和设计方法。
2. 方案制定方案制定是机械系统方案设计的第一步，需要明确设计的目标和要求。
在方案制定阶段，应该考虑以下几个方面：•使用环境：机械系统使用的环境将直接影响到设计方案的选择，包括温度、湿度、振动等因素。
•功能需求：明确机械系统需要完成的功能，例如工作速度、载荷要求等。
•资源投入：考虑可用的预算、材料和人力资源等，以确定设计方案的可行性。
•安全性：确保机械系统可以在安全的条件下运行，防止事故或伤害的发生。
3. 设计流程设计流程是指在方案制定之后，对机械系统进行详细设计的过程。
根据不同的机械系统，设计流程可能略有差异，但通常包括以下几个步骤：3.1. 概念设计概念设计阶段是在方案制定基础上进行更详细的设计。
在这个阶段，需要将机械系统的功能划分为不同的模块或部件，并进行初步的尺寸计算和布局设计。
3.2. 详细设计在概念设计阶段确定了机械系统的基本结构后，需要进行详细设计。
详细设计包括选择合适的材料、确定部件的尺寸和形状、设计连接方式等。
在这个阶段，需要充分考虑机械系统的可制造性和可维护性。
3.3. 验证和优化设计完成后，需要对机械系统进行验证和优化。
验证主要是通过计算和仿真的方式，分析机械系统的性能和安全性是否满足设计要求。
如果存在问题或不足，需要进行适当的优化和调整。
3.4. 制造和装配设计验证通过后，可以进行机械系统的制造和装配。
在制造过程中，需要按照设计要求进行加工和组装。
同时，需要进行质量控制和测试，确保机械系统的性能和质量符合设计要求。
4. 设计原则在机械系统方案设计过程中，需要遵循一些基本的设计原则，以确保设计的有效性和可靠性。
•功能性：设计方案应该能够实现所需的功能，满足用户的需求。
机械系统设计改进方案
机械系统设计改进方案
在机械系统设计改进方面，我们可以采取以下几个方案：
1. 优化结构设计：通过改变构件的形状、尺寸或材料，来提高机械系统的性能。
例如，可以使用轻量化材料替代原来的重型材料，从而减轻系统的重量，提高运行效率。
2. 引入智能控制：利用先进的传感器技术和自动控制方法，实现对机械系统的智能化控制。
例如，可以引入自适应控制算法，根据系统实时状态进行调整，提高系统的稳定性和响应速度。
3. 提高能量效率：通过改进机械系统的能量转换和传输方式，减少能量的损耗和浪费，提高系统的能量利用率。
例如，可以采用高效的传动机构、优化的能量转换装置等，来降低能量损失。
4. 引入可靠性设计：在机械系统设计阶段考虑到故障预防和容错设计，增加系统的可靠性和安全性。
例如，可以采用双重备份的设计，当一个部件发生故障时，能够自动切换到备用部件，保持系统的正常运行。
5. 进行仿真分析：在机械系统设计前进行详细的仿真分析，评估系统的性能和可靠性。
通过确定系统的瓶颈和改进空间，可以针对性地进行设计改进，提高系统的整体性能。
综上所述，机械系统设计的改进方案可以通过优化结构设计、引入智能控制、提高能量效率、引入可靠性设计和进行仿真分
析等方法来实现。
这些方案将为机械系统的性能提升和优化带来巨大的潜力和机会。
机械系统运动方案设计
机械系统运动方案设计引言机械系统的运动方案设计是一个关键的工程任务，它涉及到机械系统的运动特性、性能指标、传动机构和控制策略等方面。
本文旨在介绍机械系统运动方案设计的一般过程和方法，并通过一个实际案例来说明。
运动特性分析在进行机械系统运动方案设计之前，首先需要对该机械系统的运动特性进行分析。
这包括系统的运动模式（例如直线运动、旋转运动等）、运动范围、加速度和速度要求等。
性能指标规定根据机械系统的使用需求和实际应用场景，确定系统的性能指标是非常重要的。
这些性能指标可能包括速度、精度、刚度、承载能力等。
在确定这些性能指标时，需要综合考虑系统的运动特性和工作环境的要求。
传动机构设计传动机构是机械系统中实现运动转换和传递的关键部件。
在进行传动机构设计时，需要根据系统的运动特性和性能指标来选择适当的传动方式（例如齿轮传动、皮带传动、链传动等）和传动比。
同时还需要考虑传动效率、传动平稳性、传动装配和维护方便性等因素。
控制策略设计控制策略设计是机械系统运动方案设计的重要组成部分。
在确定控制策略时，需要考虑系统的运动特性和性能指标，并采用适当的控制方式（例如开环控制、闭环控制等）和控制算法。
同时，还需要选择合适的传感器和执行器，并进行系统建模和仿真分析等。
实际案例：自动化生产线的运动方案设计假设有一个自动化生产线，需要设计其运动方案。
该生产线包括搬运机器人、传送带和几个工作站。
要求生产线能够实现零件的快速搬运、准确定位和高效加工。
根据生产线的运动特性和性能指标，我们可以进行如下的运动方案设计：1.搬运机器人的运动方式选择为轨道运动，并采用闭环控制策略。
机器人通过激光传感器实时感知目标位置，然后通过控制算法准确地控制机器人的运动路径和速度。
2.传送带的运动方式选择为连续运动。
传送带通过电机驱动，并采用闭环控制方式。
通过编码器实时反馈传送带的位置和速度，然后通过控制算法实现传送带的准确控制。
3.工作站的运动方式选择为旋转运动。
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。
工程机械系统方案
工程机械系统方案一、引言工程机械系统是指对土地、水域、建筑物以及其他建设工程进行施工与维护的机械设备。
它广泛应用于土木工程、公路工程、铁路工程、桥梁工程、港口工程、水利工程、矿山工程等各个领域。
工程机械的运用可以大幅提高工程施工效率，保障工程质量，减少人力成本，保障施工人员安全。
为了实现工程机械系统的高效、高质、安全运行，制定科学合理的工程机械系统方案显得尤为重要。
本文将从系统方案规划、设备选型、系统管理、安全保障等方面进行详细阐述，以期为工程机械系统设计提供一定的指导和借鉴。
二、系统方案规划1. 工程机械系统目标明确工程机械系统设计的目标非常重要，其包括但不限于提高施工效率、降低成本、提高工程质量、保障施工人员安全等。
视具体的工程项目而定，可制定相应的目标指标，以保证系统方案的实施具有明确的导向性。
2. 工程机械系统范围工程机械系统应包括施工所需的各种机械设备和工具，如挖掘机、推土机、起重机、混凝土搅拌车、压路机等，并且应考虑到设备的搬运、安装、维护等相关环节。
另外，工程机械系统还应涉及到相关的管理信息系统、人员培训等内容。
3. 工程机械系统流程明确工程机械系统的运行流程及工作环节。
其包括工程机械设备的调配、施工现场设备的布置、设备的使用和维护、施工进度与质量的监控等环节。
4. 工程机械系统的可行性分析对工程机械系统设计方案进行可行性分析，考虑各种因素对系统进行全面的评估，如技术可行性、经济可行性、人力资源支撑等因素，以保证系统的实施是科学合理的。
三、设备选型1. 设备性能需求在进行设备选型时，应根据工程需要明确不同设备的性能需求，如工作能力、工作精度、工作效率、能源消耗等指标。
同时也要考虑到设备的环保性、安全性等因素。
2. 设备品牌和供应商选择在选择设备供应商和品牌时应考虑到设备的质量、售后服务、价格等方面的因素，以保证设备的购买是具有性价比的。
3. 设备配套工程机械系统除了设备本身的选择外，还要考虑到设备的配套设施，如燃料、润滑油、维修工具等。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
对于有运动协调配合要求的执行 构件，往往采用一个原动机，通过运 动链将运动分配到各执行构件上去， 借助机械传动系统实现运动的协调配 合。但在一些现代机械中，常用多个 原动机分别驱动，借助数控系统实现 运动的协调配合。
14
（2） 机械的工作循环图 用来描述机械在一个工作循环中各执行构件
运动配合关系的图称为机械的工作循环图。
（3）实现往复移动和往复摆动的机构
连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、齿轮齿条机构及 组合机构等。 此外，往复移动和往复摆动页常用液压缸和汽缸来 实现。
（4）再现轨迹的机构
连杆机构、齿轮－连杆机构、凸轮－连杆机构、联
动凸轮机构等。
21
2. 机构的变异
当所选机构不能全面满足对机械提出 的运动和动力要求时，或为了改善所选机 构的性能或结构时，可以通过改变机构中 某些构件的结构形状、运动尺寸、变换机 架或原动件、增加辅助构件等方法获得新 的机构或特性，称为机构的变异。
6
注意：
1、拟定机械的工作原理方案时，思路要开阔， 要利用发散思维，考虑各种完成机械功能的可能 性，能用最简单的方法实现同一种功能的方案一 般才是最佳方案。
2、在拟定原理方案时，不要把思路局限在某一 领域，要拓宽到光、机、电、液各相关领域。
7
§14.3 执行构件的运动设计和原动机 的选择
根据拟定的工作原理和工艺过程，确定执行构 件的数目、运动形式、运动参数及运动协调关系， 并选择恰当的原动机的类型和运动参数与之匹配。
11
3. 各执行构件间运动的协调配合和机械的工作 循环图 (1) 各执行构件运动的协调配合关系
在某些机械中，其各执行构件间的运 动是彼此独立的，不需要协调配合。
12
而在另外一些机械中，要求各执行构件 的运动必须准确协调配合才能保证其工作 的完成。
1）各执行构件动作的协调配合 2）各执行构件运动速度的协调配合
• 它是机械协调设计的重要技术文件。
• 若有分配轴，运动循环图常以分配轴的转角为 坐标来编制；
• 若没有分配轴，常选取执行系统中某一主要的 执行构件为参考件。取具有代表性的特征位置 作为起始位置，如以生产工艺的起始点作为运 动循环的起点，由此来确定其它执行构件的运 动相对于该主要执行构件的先后次序和配合关 系。
实现机械功能的工作原理，决定着机械产品的技 术水平、工作质量、系统方案、结构形式和成本等， 所以应利用各种“创造技法”，并借鉴同类产品成功 的经验和最新科技成果，以便拟定出合理的工作原理。
4
实现同一种功能，可以采用不同的工作原理。
采用同一种工作原理，可以拟定出几种不同的机 械运动方案。
5
机械的工作原理确定后，为了便于设计，应将机 械的总功能分解为许多分功能，并形成机械的工 艺动作过程。
22
（1）改变构件的结构形状
单侧 停歇 导杆 机构
23
（2）改变构件的运动尺寸
如在棘轮机构中，若棘轮的直径变为无穷 大，就变成作直线运动的棘条机构了。
（3）选不同的构件为机架
又称为机构的倒置。
摆动 推杆 盘形 凸轮 机构
24
（4）选不同的构件为原动件 在一般的机构中，常选取连架杆为原动件，
15
执行系统协调设计的步骤： 1．确定机械工作循环的周期 2．确定各执行构件在一个运动循环中的各个
行程段及其所需的时间 3．确定各个执行构件动作间的协调配合关系
工作循环图的形式
• （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
16
（1）直线式工作循环图
17
（2）圆周式工作循环图
3Leabharlann §14.2 机械工作原理的拟定设计机械产品时，首先应根据使用要求，技术条 件及工作环境等情况，明确提出机械所要表达到的总 功能；然后拟定实现这些功能的工作原理及技术手段； 最后设计出系统方案。
机械产品的功能，即其用途、性能、使用价值等， 根据人们生产或生活需要提出来的。
在确定机械产品的功能指标时应进行科学分析， 以保证产品的先进性、可行性和经济性。
18
（3）直角坐标式工作循环图
19
§14.4 机构的选型和变异
1.机构的选型 选择或创造出满足执行构件运动和动力要求的机构。 （1）传递连续回转运动的机构
1）摩擦传动机构 2）啮合传动机构 3）连杆传动机构
20
（2）实现单向间歇回转运动的机构
槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间 歇机构及齿轮-连杆组合机构等。
第十四章 机械系统的方案设计
• 一、概述 • 二、机械工作原理的拟定 • 三、执行构件的运动设计和原动机的选择 • 四、机构的选型和变异 • 五、机构的组合 • 六、机械系统方案的拟定
1
§14.1 概述
1. 机械设计的一般过程
• 计划 • 方案设计 • 技术设计 • 试制实验 • 投产以后
上述设计过程一般不是一帆风顺的，也不会一次就 能依次进行到底，而是不断出现反复和交叉。
2
2. 机械系统的方案设计
机械系统是机械的重要组成部分，是机械的主体。 机械系统设计是机械设计中极其重要的一环，设计得正确 和合理与否，对提高机械的性能和质量、降低制造成本与 维护费用等影响很大。
步骤
• 拟定机械的工作原理 • 执行构件和原动机的运动设计 • 机构的选型、变异与组合 • 机构的尺寸综合 • 方案分析 • 方案评审
8
1. 执行构件的运动设计
（1）执行构件的数目 执行构件的数目取决于机械分功能或分动作
的数目的多少，但两者不一定相等。
（2）执行构件的运动形式和运动参数 执行构件的运动形式取决于要实现的分功能
的运动要求。 常见的运动形式有回转（摆动）运动、直线
运动、曲线运动及复合运动等四种。 当执行构件的运动形式确定后，还要确定其
运动参数。
9
2. 原动机的类型及其运动参数的选择
原动机的运动形式主要是回转运动、往复摆 动和往复直线运动等。
原动机选择是否恰当，对整个机械的性能及 成本，对机械传动系统的组成及其繁简程度将有 直接影响。
10
2. 原动机的类型及其运动参数的选择
电动机是机械中使用最广泛的一种原动机。 一般用的最多的是交流异步电动机。 当执行构件需无级变速时，可考虑用直流电 动机或交流变频电动机。 若采用气动原动机时，需要气压源。 若采用液压原动机时，一般一台设备就需要 一台液压源，成本较高。