机械系统方案设计ppt课件
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《机械系统方案》课件
机械传动技术
齿轮传动
利用齿轮之间的啮合传递动力，具有传动效 率高、传动比准确的特点。
链传动
利用链条与链轮之间的啮合传递动力，适用 于大功率、大扭矩的传动场合。
带传动
利用带与带轮之间的摩擦力传递动力，具有 结构简单、成本低廉的特点。
蜗杆传动
利用蜗杆与蜗轮之间的啮合传递动力，具有 传动平稳、噪声小的特点。
节能减排
环境友好型材料
通过优化机械系统的设计、制造和运 行过程，降低能耗和减少排放，实现 绿色制造。
采用无毒、低污染的材料，减少对环 境的负面影响，实现机械系统的可持 续发展。
资源回收利用
对机械系统的废弃物进行回收和再利 用，提高资源利用率，降低对环境的 影响。
2023
REPORTING
THANKS
智能制造机械系统
总结词
智能制造机械系统是现代制造技术的重 要发展方向，它通过引入人工智能、物 联网和大数据等技术，实现了制造过程 的自动化、智能化和柔性化。
VS
详细描述
智能制造机械系统可以实现自动化生产线 、智能仓储和物流、设备故障预测和维护 等功能。这些功能可以大幅提高生产效率 、降低制造成本、减少能耗和排放，同时 还可以快速响应市场需求，实现个性化定 制生产。
航空航天机械系统
总结词
航空航天机械系统是专门为航空器和航天器的制造和维护而设计的，其特点是高精度、高可靠性和极端环境适应 性。
详细描述
航空航天机械系统包括飞机发动机、起落架、航空电子设备和航天器结构等。这些设备和系统的制造和维护需要 极高的精度和可靠性，同时还要能够适应极端的环境条件，如高温、低温、高海拔和真空等。
建立机械系统的数学模型，以便进 行定量分析和优化。
《机械传动系统设计》课件
链传动的类型
根据链条的结构和用途，链传动可分 为滚子链、齿形链等类型。
链传动的特点
链传动具有结构简单、传动效率高、 耐冲击等优点，但也有噪声较大、链 条磨损较严重等缺点。
链传动的应用
链传动广泛应用于需要承受较大载荷 和冲击的场合，如摩托车、自行车等 。
04
机械传动系统的优化与改进
提高传动效率
优化齿轮设计
异常噪音和振动检测
定期监测齿轮的运行状态，发现异常噪音或 振动应及时排查原因并处理。
带传动的维护与保养
皮带张紧度调整
定期检查皮带的张紧度，保持适当的张紧以 减少皮带打滑或磨损。
皮带检查
定期检查皮带的表面，发现磨损或损伤应及 时修复或更换。
滑轮检查
定期检查皮带的滑轮，确保其转动灵活，无 卡滞现象。
异常噪音和振动检测
02
机械传动系统设计基础
齿轮设计
01
02
03
齿轮类型
直齿、斜齿、锥齿等，根 据传动需求选择合适的类 型。
齿轮材料
选择耐磨、耐冲击、耐高 温的材料，如铸钢、锻钢 、铜合金等。
齿轮精度
根据传动要求确定齿轮精 度等级，确保传动的平稳 性和准确性。
带传动设计
带类型
平带、V带、多楔带等，根据工作条件选择合适的 带类型。
定期监测链条的运行状态，发现异常噪音或振动应及时排查原因并处理。
THANKS
感谢观看
机械传动的应用
工业领域
机械传动系统广泛应用于各种工业领 域，如汽车、航空、船舶、能源等， 是实现机械设备运动和转矩传递的关 键部件。
农业领域
军事领域
在军事领域，坦克、装甲车等武器装 备的传动系统对于提高武器性能和战 斗力具有重要意义。
机械系统的总体方案设计(PPT33页)
（2）机械传动系统选择的原则
1）简化传动环节
a.当原动机的功率、转速或运动方式完全符合执行 系统的工况和工作要求时，可将原动机的输出轴与执 行机构的输入轴用联轴器直接联接。
b.在固定传动比的机械传动系统中，若原动机可 调速而执行系统的工作载荷又变化不大，或执行系统 有调速要求并与原动机的调速范围相适应，则可采用 固定传动比的机械传动装置。
第二类是以物体的有、无、动、停等逻辑状 态为控制对象，成为逻辑控制。逻辑控制可用 “0”、“1”两个逻辑控制信号来表示。
§5 机械系统方案评价与决策
一、方案评价与决策的意义
机械系统方案设计的最终目标，是寻求一种 既能实现预期功能要求，又性能优良、价格低廉 的设计方案。
由于功能原理、运动规律、形式设计、传动类 型的多方案性，机械系统方案设计的过程，就是 一个先通过分析、综合，使待选方案数目由少变 多，在通过评价、决策，使待选方案数目由多变 少，最后获得满意方案的过程。
表13-2 评分标准
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
分 制
不 能 用
缺 陷 多
较 差
勉 强 可 用
可 用
基 本 满 意
良
好
很 好
超 目 标
理 想
5
0
分
制 不能用
1
勉强 可用
2 可用
3 良好
4
5
很好
理 想
对于多评价目标的方案，其总分可按分值 相加法、分值连乘法、均值法或加权计分法 （有效值法）等方法进行计算（见表13-3）。
（1）满足执行构件的工艺动作和运动要求。 （2）尽量简化和缩短运动链，选择较简单的机构。 （3）尽量减小机构的尺寸 （4）选择合适的运动副形式 （5）考虑动力源的形式 （6）使执行系统具有良好的传力条件和动力特性 （7）使机械具有调节某些运动参数的能力 （8）保证机构的安全运转
1）简化传动环节
a.当原动机的功率、转速或运动方式完全符合执行 系统的工况和工作要求时，可将原动机的输出轴与执 行机构的输入轴用联轴器直接联接。
b.在固定传动比的机械传动系统中，若原动机可 调速而执行系统的工作载荷又变化不大，或执行系统 有调速要求并与原动机的调速范围相适应，则可采用 固定传动比的机械传动装置。
第二类是以物体的有、无、动、停等逻辑状 态为控制对象，成为逻辑控制。逻辑控制可用 “0”、“1”两个逻辑控制信号来表示。
§5 机械系统方案评价与决策
一、方案评价与决策的意义
机械系统方案设计的最终目标，是寻求一种 既能实现预期功能要求，又性能优良、价格低廉 的设计方案。
由于功能原理、运动规律、形式设计、传动类 型的多方案性，机械系统方案设计的过程，就是 一个先通过分析、综合，使待选方案数目由少变 多，在通过评价、决策，使待选方案数目由多变 少，最后获得满意方案的过程。
表13-2 评分标准
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
分 制
不 能 用
缺 陷 多
较 差
勉 强 可 用
可 用
基 本 满 意
良
好
很 好
超 目 标
理 想
5
0
分
制 不能用
1
勉强 可用
2 可用
3 良好
4
5
很好
理 想
对于多评价目标的方案，其总分可按分值 相加法、分值连乘法、均值法或加权计分法 （有效值法）等方法进行计算（见表13-3）。
（1）满足执行构件的工艺动作和运动要求。 （2）尽量简化和缩短运动链，选择较简单的机构。 （3）尽量减小机构的尺寸 （4）选择合适的运动副形式 （5）考虑动力源的形式 （6）使执行系统具有良好的传力条件和动力特性 （7）使机械具有调节某些运动参数的能力 （8）保证机构的安全运转
《机械系统设计》课件
《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
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
机械设计系统方案设计第九章开式链机构ppt课件
3
9-1 概述
• 机器人的作用:从事一般及特殊劳动.包括制造 业,制药业,微电子,深水,航空,挖掘,排险及军事, 医用,家用等.
4
9-1概述
• 机器人的基本组成: 1.执行系统(操作器); 2.控制系统; 3.驱动系统;
5
9-2 开式链机构的结构分析
一、操作器的组成 二、操作器的自由度 三、操作器的结构分类
• 为了使操作器手部能够达到空间任一位 置，通常的空间机器人操作器的臂部应 至少具有3个自由度。
• 为了使操作器手部能够达到平面任一位 置，通常的平面机器人操作器的臂部应 至少具有2个自由度。
9
9-2 开式链机构的结构分析
• 腕部的自由度主要是用来调整的姿态的 • 为了使手爪在空间能取得任意要求的姿
l1
s
in
1
l2 l2
cos(1 2 )
s in( 1
2
)
1 2
p
xB y B
l1 sin 1 l2 sin(1 2 )
l1
cos
1
l2
cos
(1
2
)
l2 sin(1 2 )1
l2
cos (1
2 )
2
J
12
J
L1 sin 1 L2 sin(1 2 )
6
9-2 开式链机构的结构分析
一、操作器的组成： 操作器是机器人的执行系统，是机
器人握持工具或工件、完成各种运动和 操作任务的机械部分。
操作器是由机身、臂部、腕部和手 部（末端执行器）等组成。
7
9-2 开式链机构的结构分析
二、操作器的自由度：
• 操作器的自由度是指在确定操作器所有构件的 位置时所必须给定的独立运动参数的数目。
9-1 概述
• 机器人的作用:从事一般及特殊劳动.包括制造 业,制药业,微电子,深水,航空,挖掘,排险及军事, 医用,家用等.
4
9-1概述
• 机器人的基本组成: 1.执行系统(操作器); 2.控制系统; 3.驱动系统;
5
9-2 开式链机构的结构分析
一、操作器的组成 二、操作器的自由度 三、操作器的结构分类
• 为了使操作器手部能够达到空间任一位 置，通常的空间机器人操作器的臂部应 至少具有3个自由度。
• 为了使操作器手部能够达到平面任一位 置，通常的平面机器人操作器的臂部应 至少具有2个自由度。
9
9-2 开式链机构的结构分析
• 腕部的自由度主要是用来调整的姿态的 • 为了使手爪在空间能取得任意要求的姿
l1
s
in
1
l2 l2
cos(1 2 )
s in( 1
2
)
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xB y B
l1 sin 1 l2 sin(1 2 )
l1
cos
1
l2
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2
)
l2 sin(1 2 )1
l2
cos (1
2 )
2
J
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J
L1 sin 1 L2 sin(1 2 )
6
9-2 开式链机构的结构分析
一、操作器的组成： 操作器是机器人的执行系统，是机
器人握持工具或工件、完成各种运动和 操作任务的机械部分。
操作器是由机身、臂部、腕部和手 部（末端执行器）等组成。
7
9-2 开式链机构的结构分析
二、操作器的自由度：
• 操作器的自由度是指在确定操作器所有构件的 位置时所必须给定的独立运动参数的数目。
机械设计课程设计ppt课件精选全文
24
4.确定电动机型号
例：P0 = 5.471 kW
根据电动机功率和同步转速，选定 电动机型号为Y132M2-6。查表查表知 其有关参数：
额定功率 P 5.5kW 电动机满载转速 nm 960r/min
电动机轴伸出直径 D 38mm
电动机轴伸出长度 L 80mm
25
四、传动装置总传动比的确定和分配
注意：
1动.按机额工定作功机率所需Pm电计动算机。功率P0 计算，而不按电
2.设计轴时应按其输入功率计算、设计传动零 件时应按主动轴的输出功率计算
30
1.各轴转速
Ⅰ轴
n
nm i带
Ⅱ轴
nII＝
n i1齿
Ⅲ轴
nⅢ
nII i2齿
Ⅳ轴（卷筒轴） nⅣ nⅢ
31
2.各轴输入功率
Ⅰ轴 PI P00 P0带 Ⅱ轴 PⅡ＝PⅡ P轴承１齿轮 Ⅲ轴 PⅢ PⅡⅡⅢ PⅡ轴承2齿轮
12
题目4：搅拌机传动装置设计
6
4
3 5
1
2
1、搅拌机效率0.8，包括搅拌轮与轴承的效率损失；
2、一班制，双向运转，有中等冲击，每年工作300天，工
作寿命10年；
3、动力源为电力，三相交流，电压380V。
13
题目5：设计一型砂运输机用的减速装置。传动方案如下图所 示
鼓轮直径D
输出转矩T 输送带带速V
可以参考《机械设计》教科书的例题。
43
二、减速器内传动零件设计
1.圆柱齿轮传动
已知条件：所需传递的功率(或转矩)； 主动轮转速和传动比；工作条件和尺寸限 制等。
设计内容：选择齿轮的材料及热处理 方式；确定齿轮传动的参数(中心距、齿数、 模数、齿宽等)；设计齿轮的结构及其他几 何尺寸；作用在轴上力的大小和方向；验 算传动比。
4.确定电动机型号
例：P0 = 5.471 kW
根据电动机功率和同步转速，选定 电动机型号为Y132M2-6。查表查表知 其有关参数：
额定功率 P 5.5kW 电动机满载转速 nm 960r/min
电动机轴伸出直径 D 38mm
电动机轴伸出长度 L 80mm
25
四、传动装置总传动比的确定和分配
注意：
1动.按机额工定作功机率所需Pm电计动算机。功率P0 计算，而不按电
2.设计轴时应按其输入功率计算、设计传动零 件时应按主动轴的输出功率计算
30
1.各轴转速
Ⅰ轴
n
nm i带
Ⅱ轴
nII＝
n i1齿
Ⅲ轴
nⅢ
nII i2齿
Ⅳ轴（卷筒轴） nⅣ nⅢ
31
2.各轴输入功率
Ⅰ轴 PI P00 P0带 Ⅱ轴 PⅡ＝PⅡ P轴承１齿轮 Ⅲ轴 PⅢ PⅡⅡⅢ PⅡ轴承2齿轮
12
题目4：搅拌机传动装置设计
6
4
3 5
1
2
1、搅拌机效率0.8，包括搅拌轮与轴承的效率损失；
2、一班制，双向运转，有中等冲击，每年工作300天，工
作寿命10年；
3、动力源为电力，三相交流，电压380V。
13
题目5：设计一型砂运输机用的减速装置。传动方案如下图所 示
鼓轮直径D
输出转矩T 输送带带速V
可以参考《机械设计》教科书的例题。
43
二、减速器内传动零件设计
1.圆柱齿轮传动
已知条件：所需传递的功率(或转矩)； 主动轮转速和传动比；工作条件和尺寸限 制等。
设计内容：选择齿轮的材料及热处理 方式；确定齿轮传动的参数(中心距、齿数、 模数、齿宽等)；设计齿轮的结构及其他几 何尺寸；作用在轴上力的大小和方向；验 算传动比。
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的 特
征
3）它用来完成有用功、转换能量或处理信息。
机构
机器
从结构与运动的角度分析，二者无异，统称为机械。
2. 系统、机械系统 系统——指具有特定功能的、相互间具有一定联系的许
多要素构成的一个整体。
系统本身可分成若干个子系统。
子系统里有时还可以分出更小的小子系统。
系统本身还可以作为更大系统的一个子系统。
制定装配调试、试运行及性能测试的步 骤及各阶段的技术指标
全套设 计图纸 、设计 计算说 明书
工艺流 程卡、 工装设 计图、 基础安 装图、 使用说 明书等
机械系统设计、产生过 程的另一种表达方式
连接
3. 机械系统设计的基本原则及要求
（1）设计的基本原则
1) 需求原则
2) 信息原则
3) 系统原则
4) 优化、效益原则
机械原理课程的研究对象与内容
从几个名词概念开始认识机械
机器
机构
构件
零件
机械
(1) 机器
是一种可用来传递 或变换能量、物料与信 息的机构或机构的组合。 它有三个特征。
回顾
(2)机构
是用来传递与变换 运动和动力的可动装置。 它有两个特征。
回顾
机
构 1）它是人为的实体组合；
机
的
器
特 征
2）各实体之间具有确定的相对运动；
机械工程学科的组成
第二节 机械系统的总体方案设计
机
总体方案设计
பைடு நூலகம்械 系
执行机构设计
统
◆功能原理设计
运
动
◆运动规律设计
方 案
◆选型构型设计 机构创新设计
设
◆运动协调设计
计 步
传动系统设计
骤
原动机选择
机械系统的总体方案设计
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。
机械制造是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。因此，机械制造学科是研究机械制造系统、 机械制造过程手段的科学。
设计和制造是两个不可分割的统一体，其中设计是核心，制 造是基础。若忽视了这一点就有可能出现：用先进的设计技术设 计出“质量很差的先进产品”，或用先进的制造技术生产出“落 后的高质量产品”的现象。因此，两者决不能偏废。
选最优，确认总体设计方案，绘制系统运 动简图，编写总体方案设计计算说明书
调研 报告
论证 报告
设计 任务书
总体方 案示意 图、机 械系统 运动简 图、运 动循环 图、方 案设计 计算说 明书
设结 计构 阶技 段术 设生 计产 阶施 段工
机械系统设计过程（续）
结构 设计
从加工工艺、装配工艺性等因素出发， 设计零部件的结构形式及连接方法
明确设计目标及需达到的功能和性能指标
根据设计任务，进行功能分析、工艺动作 分解，明确各工艺动作的工作原理
构思执行机构的运动方案并进行运动规律 设计、机构型式设计和协调设计
拟定总体方案，进行执行系统、传动系统 、原动机的选择和基本参数设计
对方案进行有关计算，做模拟试验，进行 功能、性能评价和技术、经济评价
“顾客购买的不是产品本身， 而是产品所具有的功能”。
2. 机械系统设计过程
选题
设初 计期 阶规 段划
调研 预测
可行性 论证
确定设 计任务
目标 分析
创新
设总
构思
计体
方案
阶方
拟定
段案
方案
评价
方案 决策
选择设计对象，提出设计题目
市场调查：预测销售量及市场占有率 技术调查：预测技术可行性及产品成本 同行调查：预测领先的可能性
论证产品开发的必要性和产品设计、制造、 销售上各项措施实施的可能性
尺寸 设计
图纸 绘制
选择零件材料、热处理方法和要求，确 定零部件各部分的尺寸、公差、精度及 制造安装的技术条件
绘制总装配图、各类系统图、部件装配 图和零件图。编制设计计算说明书
工艺 设计
工装 设计
施工 设计
进行加工工艺、装配工艺设计。制定工 艺流程及零部件检验标准
进行加工、装配时必要的工具、卡具、 夹具和模具的设计，包括必要的专用加 工设备及装置的设计
（2）设计的基本要求
1) 功能要求
2) 适应性要求
3) 可靠性要求
4) 生产能力要求
5) 使用经济性要求 6) 成本要求
四、机械系统设计在机械工程学科中的地位及作用
机械系统从构思到实现要经历设计和制造两大不同性质的阶 段。按照经历阶段的不同，机械工程学科可分成机械学和机械制 造两大分学科。
机械学是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。它的主要任务是把各种知识、信息注入到设计中， 加工成机械制造系统能接受的信息并输入到机械制造系统。
传动系统
执行系统
操纵系统和控制系统
支承系统 安全系统-润滑系统-冷却系统-密封系统等
三、机械系统设计
1. 机械系统设计的任务和类型
机械系统设计的任务是开发新产品和改造老 产品，最终目的是为市场提供优质高效、价廉物 美的机械产品，以取得较好的经济效益。
设计类型
开发性创新设计 改良性创新设计
组合创新设计
任何机械产品都是由若干个零部件及装置组成的一个特 定系统。即：由确定的质量、刚度及阻尼的若干个物质所组成， 彼此间有机联系，并能完成特定的功能，故亦称之为机械系统。
机械设计课程中所讲授的各种机械零件则是组成机械系 统的基本要素，它们为组成各种不同功能的机械系统而有机地 联系着。
二、机械系统的组成
动力系统
总体方案设计的内容：
从原动机─传动机构─执行机构的整个系统的设计
包括：控制系统的方案设计、其它辅助系统的设计（主要有润滑 系统、冷却系统、故障监测系统、安全保护系统和照明系统等）。
设计结果：给出满足运动性能要求的运动简图。
设计人员在进行了大量相关资料查阅之后，应设计出几 种不同的功能原理方案，以便从中选出较理想的一个为下一 步总体设计奠定基础。针对产品主要功能而进行的功能原理 设计这一步，在整个设计中是非常重要的一环。一个好的功 能原理设计应既有创新构思，同时又能满足用户的需求。因 此，在培养设计人员时，不仅要注重机构和结构设计的培养 和训练，而且更应注重功能原理设计的培养和训练。
第十章 机械系统的运动方案 及机构的创新设计
第一节 机械系统的设计过程
机械 系统 设计
第二节 机械系统的总体方案设计 第三节 机械执行系统的运动方案设计 第四节 机械传动系统的方案设计 第五节 原动机及其选择
第六节 机构的创新设计
回顾
第一节 机械系统方案设计概论
一、机械、机械系统、系统
1. 机械的概念（回顾）