机械系统方案设计ppt课件
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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；
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。
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
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
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）
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
“顾客购买的不是产品本身， 而是产品所具有的功能”。
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。
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。
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
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
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
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
原源自文库机选择
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。
（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。
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
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
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；
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。
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
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
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）
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
“顾客购买的不是产品本身， 而是产品所具有的功能”。
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。
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。
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
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
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
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
原源自文库机选择
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。
（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。
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
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