机械系统的总体方案设计(PPT33页).pptx
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机械系统设计 ppt课件
（1）分析与确定系统的目的和要求 （2）模型化 （3）系统最优化 （4）系统评价
（5）体积和重量：尺寸、重量、功率质量比等；
（6）经济性：设计和制造的经济型、使用和维修 的经济性等；
PPT课件
8
（7）环境保护：噪声、振动、防尘、防毒、“三废”
的排放和治理、周围人员和设备的安全保护；
（8）产品造型：外观、色彩、装饰、形体及比例、人 -机-环境的协调等；
（9）其它：一些特殊机械的的特殊要求。
形符号、名词术语等。
我国标准分国家标准、专业标准、企业标准三级。根据 标准性质又分强制标准和推荐性标准。
国际标准化组织ISO 国际电工委员会IEC
PPT课件
22
3.采用新技术
设计是要善于学习和掌握使用各种新工
艺、新结构、新材料，提高产品的性能和经 济性。
4.改善零部件结构工艺性
零件结构工艺性包括锻造、铸造、冲压、焊 接、热处理、切削、装配等工艺性，良好的 工艺性时间少加工工时、提高生产率、缩短 生产周期、降低材料消耗和制造成本的前提， 也是实现设计目标、减少差错、提高产品质 量的基本保证
3
二、 机械系统的组成
机械系统的定义： 由若干机构、部件、零件组成的系统
机械系统----内部系统 人和环境----外部系统 机械系统的组成： 动力系统、传动系统、执行系统、操控系统
PPT课件
4
（一）动力系统
机械系统的动力源
一次动力----把自然界的能源转变为机械能的机械， 如内燃机、汽轮机、燃气轮机等。
二次动力----把二次能源（电能、液能、气能）转变
为机械能的机械，如电动机、液压马达、气动马达 等。
选择动力机应考虑能源条件、执行机械特性，机械
（5）体积和重量：尺寸、重量、功率质量比等；
（6）经济性：设计和制造的经济型、使用和维修 的经济性等；
PPT课件
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（7）环境保护：噪声、振动、防尘、防毒、“三废”
的排放和治理、周围人员和设备的安全保护；
（8）产品造型：外观、色彩、装饰、形体及比例、人 -机-环境的协调等；
（9）其它：一些特殊机械的的特殊要求。
形符号、名词术语等。
我国标准分国家标准、专业标准、企业标准三级。根据 标准性质又分强制标准和推荐性标准。
国际标准化组织ISO 国际电工委员会IEC
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3.采用新技术
设计是要善于学习和掌握使用各种新工
艺、新结构、新材料，提高产品的性能和经 济性。
4.改善零部件结构工艺性
零件结构工艺性包括锻造、铸造、冲压、焊 接、热处理、切削、装配等工艺性，良好的 工艺性时间少加工工时、提高生产率、缩短 生产周期、降低材料消耗和制造成本的前提， 也是实现设计目标、减少差错、提高产品质 量的基本保证
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二、 机械系统的组成
机械系统的定义： 由若干机构、部件、零件组成的系统
机械系统----内部系统 人和环境----外部系统 机械系统的组成： 动力系统、传动系统、执行系统、操控系统
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（一）动力系统
机械系统的动力源
一次动力----把自然界的能源转变为机械能的机械， 如内燃机、汽轮机、燃气轮机等。
二次动力----把二次能源（电能、液能、气能）转变
为机械能的机械，如电动机、液压马达、气动马达 等。
选择动力机应考虑能源条件、执行机械特性，机械
《机械整体方案设计》课件
案例三：某环保机械的整体方案设计
总结词
创新性、技术性
详细描述
该案例涉及环保机械的整体方案设计，需要运用先进的技术和设计理念，实现机械的功能性和创新性 。设计过程中需要充分考虑环保要求和可持续发展，确保机械能够高效地完成环保任务，同时降低能 耗和减少对环境的影响。
THANKS
感谢观看
总结词
复杂、综合性
详细描述
该案例涉及机械制造企业的整体方案设计，包括生产线的规划、工艺流程的优 化、设备选型和布局等方面的综合设计。需要考虑的因素众多，如生产效率、 制造成本、产品质量等，设计难度较大。
案例二：某农业机械的整体方案设计
总结词
针对性、实用性
详细描述
该案例针对农业机械的整体方案设计，需要充分考虑农业生产的特殊需求和环境 条件。设计重点在于提高机械的实用性和易用性，降低使用成本，同时保证机械 的可靠性和耐用性。
04
方案确定与
最终方案确定
在综合评估后，选定最优方案。
详细设计
对选定方案进行详细设计，包括结构设计、电路设计、软件设计等。
设计输出
将设计结果以书面报告、图纸、模型等形式输出。
设计评审与反馈
进行内部和外部评审，收集反馈并进行必要的修改。
04 机械整体方案设 计的实施与执行
实施计划制定
明确目标
在开始设计之前，需要明确机械整体 方案设计的目标，包括功能需求、性 能指标、成本预算等方面。
都有其特定的任务和要求。
01
1. 需求分析
此阶段主要对用户需求和市场调研结 果进行分析，明确机械系统的功能、
性能和工艺要求等方面的需求。
03
3. 详细设计
在概念设计的基础上，对优选的方案进行详 细设计，包括零件设计、结构设计、运动设
机械系统设计第2章机械系统的方案设计与总体设计.pptx
例如： 化学能
热能
机械能
内燃机能量流
包装物件 包装容器
包装机械 包装机械物料流
包装后成品
光强信号
照相机
光圈电机信号
图像信号
调整电机控制信号
傻瓜照相机信息流
在一些较复杂的机械系统中，能量流、物料流和信息流都 存在，如自走式合物联合收获机。
从这个意义上讲，机械系统可抽象为：实现输入的能量、物
料、信息和输出的能量、物料、信息转化的函数关系的机械装置。
三、确定工艺原理（“黑箱”变成“玻璃箱”）
表示机械系统的“黑箱”建立以后，打开“黑箱”， 实现 “黑箱”的透明化就成为了主要工作。
确定“黑箱”作业对象（物料、能量、信息）转化的工艺原 理，是打开“黑箱”的先决条件。
所谓工艺原理是指自然科学中各种定理、定律、原理及效 应的具体应用。
对于作业对象的一种转化，可以采用不同的工艺原理。
决策论
原
理
功能载体组合
模糊数学
方
功能原理方案(多个)
案
设
原理试验
计
评价决策
最优原理方案
原理参数表、方案原理图
阶 段
步骤
总体设计
结构设计
造型设计
技 结构价值分析
造型价值分析
结构方案(多个) 外观方案(多个)
术
试验
试验模型
设
评价决策
评价决策
最优结构方案 最优造型方案
计
最优技术设计方案
总体布置图、装配 总体效果图、
第二章 机械系统的方案设计与总体设计
第一节 机械系统的方案设计
看课本P16表1-1
计划
研究计划书、设计任务书 调查初研步究设计、方案设计
机械原理第八章机械系统的方案设计ppt课件
(2)功能原理设计是否合理对产品的成败具有决定性作 用，它从质的方面决定了机械的设计水平和综合性能状况。
2. 功能原理设计的创造性 功能原理设计是一个极富创造性的构思过程，涉及的知 识领域十分广泛，也没有某种固定的模式可以遵循。
功能原理设计的几种常用的方法 (1) 分析综合法 应用组合原理进行创造性设计，把机械系统预期实现的 功能要求作为总功能，将其分解为一系列分功能，通过研究、 分析分功能的本质，进行各分功能原理设计，然后把这些分 功能原理进行综合，形成机械系统的功能原理设计方案。
机械工艺动作过程分解的注意事项 (1)动作最简化 (2)动作可实现性 (3)动作数最小 (4)动作的变化规律 (5)动作的控制和协调配合
加工内孔工艺动作不同分解方案
镗内孔车床
镗内孔镗床
钻床
拉床
五、执行机构的型式设计 根据各执行构件所要完成的运动形式和运动规律，通过 从现有的机构中进行选择、比较、组合或创造新机构来确定 执行机构的型式。 究竟选择哪种机构，需要考虑机构的动力特性、机械效 率、制造成本、外形尺寸等因素。 执行机构型式设计所要解决的关键问题是：选择或创造 什么样的机构来实现给定的运动。这是机械系统方案设计中 最富有创造性的重要环节，直接影响到机械的工作质量、使 用效果、使用寿命、结构的繁简程度和经济效益等。
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
机械执行系统方案设计过程
机械预期实现 的功能要求
功能原理设计 运动规律设计 执行机构型式设计
第八章 机械系统的方案设计
第一节 概 述
2. 功能原理设计的创造性 功能原理设计是一个极富创造性的构思过程，涉及的知 识领域十分广泛，也没有某种固定的模式可以遵循。
功能原理设计的几种常用的方法 (1) 分析综合法 应用组合原理进行创造性设计，把机械系统预期实现的 功能要求作为总功能，将其分解为一系列分功能，通过研究、 分析分功能的本质，进行各分功能原理设计，然后把这些分 功能原理进行综合，形成机械系统的功能原理设计方案。
机械工艺动作过程分解的注意事项 (1)动作最简化 (2)动作可实现性 (3)动作数最小 (4)动作的变化规律 (5)动作的控制和协调配合
加工内孔工艺动作不同分解方案
镗内孔车床
镗内孔镗床
钻床
拉床
五、执行机构的型式设计 根据各执行构件所要完成的运动形式和运动规律，通过 从现有的机构中进行选择、比较、组合或创造新机构来确定 执行机构的型式。 究竟选择哪种机构，需要考虑机构的动力特性、机械效 率、制造成本、外形尺寸等因素。 执行机构型式设计所要解决的关键问题是：选择或创造 什么样的机构来实现给定的运动。这是机械系统方案设计中 最富有创造性的重要环节，直接影响到机械的工作质量、使 用效果、使用寿命、结构的繁简程度和经济效益等。
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
机械执行系统方案设计过程
机械预期实现 的功能要求
功能原理设计 运动规律设计 执行机构型式设计
第八章 机械系统的方案设计
第一节 概 述
《机械整体方案设计》PPT课件
• 第13章 机械总体方案的设计
13.1 机械产品的设计过程 13.2 机械总体方案设计的
目的和内容 13.3 机械总体方案设计中
的设计思想
13.1 机械产品的设计过程
机械产品设计:
分析 综合 创新
开发
特定要求
新产品
特定功能
13.1 机械产品的设计过程
机械新产品的开发设计过程：
1）初期规划设计阶段 2）总体方案设计阶段 3）结构技术设计阶段 4）生产施工设计阶段
• 润滑系统 • 冷却系统 • 故障监测系统 • 安全保护系统 • 照明系统
13.3 机械总体方案设计中的设计 思想
13.3.1 现代设计的概念
机械设计已不再纯属于工程技术范畴，而是自然科学、 人文科学和社会科学相互交叉、科学理论与工程技术高度融合所 形成的一门现代设计科学。
13.3.1 现代设计的概念
本章基本要求：
1.了解机械系统设计的整个过程； 2.明确总体方案设计阶段的设计目的，掌握各阶段的设
计内容和要求； 3.了解总体方案设计中的现代设计、系统工程和工程设
计观念，逐步学会正确、灵活地运用这些设计思想。
感谢下 载
• 一般机械系统： 由驱动系统、传动系统、
执行系统、控制系统等子系统 组成。
•各子系统都具有特定的功能
13.3.2 系统工程的概念
• 系统工程解决设计问题的基本思想： 1. 从系统的整体目标出发，将总体功能分解成若干功能
单元。 2. 寻找出能完成各个功能的技术方案。 3. 把能完成各个功能的技术方案组成方案组，进行分析
• 运动规律设计
• 执行机构的型式设计
• 执行系统的协调设计
• 执行系统的方案评价与决 策
13.1 机械产品的设计过程 13.2 机械总体方案设计的
目的和内容 13.3 机械总体方案设计中
的设计思想
13.1 机械产品的设计过程
机械产品设计:
分析 综合 创新
开发
特定要求
新产品
特定功能
13.1 机械产品的设计过程
机械新产品的开发设计过程：
1）初期规划设计阶段 2）总体方案设计阶段 3）结构技术设计阶段 4）生产施工设计阶段
• 润滑系统 • 冷却系统 • 故障监测系统 • 安全保护系统 • 照明系统
13.3 机械总体方案设计中的设计 思想
13.3.1 现代设计的概念
机械设计已不再纯属于工程技术范畴，而是自然科学、 人文科学和社会科学相互交叉、科学理论与工程技术高度融合所 形成的一门现代设计科学。
13.3.1 现代设计的概念
本章基本要求：
1.了解机械系统设计的整个过程； 2.明确总体方案设计阶段的设计目的，掌握各阶段的设
计内容和要求； 3.了解总体方案设计中的现代设计、系统工程和工程设
计观念，逐步学会正确、灵活地运用这些设计思想。
感谢下 载
• 一般机械系统： 由驱动系统、传动系统、
执行系统、控制系统等子系统 组成。
•各子系统都具有特定的功能
13.3.2 系统工程的概念
• 系统工程解决设计问题的基本思想： 1. 从系统的整体目标出发，将总体功能分解成若干功能
单元。 2. 寻找出能完成各个功能的技术方案。 3. 把能完成各个功能的技术方案组成方案组，进行分析
• 运动规律设计
• 执行机构的型式设计
• 执行系统的协调设计
• 执行系统的方案评价与决 策
机械系统设计ppt课件
11
3. 液压马达
液压马达是把液压能转变为机械能的动力装置，常用的有 齿轮式、叶片式和柱塞式。主要优点是可获得很大的动力或转 矩, 通过改变油量来进行无级调速,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。
（5）锥齿轮传动机构宜布置在高速级。大直径、大模数的锥 齿轮加工较困难，应尽量安排在高速级，并限制传动比的大小， 以减小锥齿轮的直径和模数。
（6）开式齿轮传动机构宜布置在低速级。开式齿轮传动机构工 作环境较差，不利于润滑，磨损严重。
28
3. 传动比的分配
传动系统各级传动比分配得是否合理，关系到传动系统的 外廓尺寸是否紧凑，零件之间是否会干涉以及安装是否方便等。 每一级传动比应在各类传动机构的合理范围内选取，当齿轮传 动链的传动比比较大时，通常应采用多级齿轮传动。
各种传动的传动比常用值
平带传动 i =24，最大5
③ 利用电动
电 机和电气 气 装置实现 传 的传动。 动
21
2、按传动比和输出速度的变化情况分
定传动比
齿轮传动、带传动、链传动、
恒定 蜗杆传动、螺旋传动，
不调速的电力、液压及气压传动
有级变速
变
传 动
无级变速
比
周期性变速
恒定 带塔轮的带传动,滑移齿轮变速箱
可调 电力、液压传动中的有级调速传动
机械无级变速器，磁粉离合器
6
机械系统方案设计的设计思想
机械系统机械系统的方案设计除了需要丰富的实 践经验和扎实的理论知识，更需要科学的设计思想和 方法，需要设计者具有现代设计的观念、系统工程的 观念和工程设计的观念。其主要思想如下：
3. 液压马达
液压马达是把液压能转变为机械能的动力装置，常用的有 齿轮式、叶片式和柱塞式。主要优点是可获得很大的动力或转 矩, 通过改变油量来进行无级调速,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。
（5）锥齿轮传动机构宜布置在高速级。大直径、大模数的锥 齿轮加工较困难，应尽量安排在高速级，并限制传动比的大小， 以减小锥齿轮的直径和模数。
（6）开式齿轮传动机构宜布置在低速级。开式齿轮传动机构工 作环境较差，不利于润滑，磨损严重。
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3. 传动比的分配
传动系统各级传动比分配得是否合理，关系到传动系统的 外廓尺寸是否紧凑，零件之间是否会干涉以及安装是否方便等。 每一级传动比应在各类传动机构的合理范围内选取，当齿轮传 动链的传动比比较大时，通常应采用多级齿轮传动。
各种传动的传动比常用值
平带传动 i =24，最大5
③ 利用电动
电 机和电气 气 装置实现 传 的传动。 动
21
2、按传动比和输出速度的变化情况分
定传动比
齿轮传动、带传动、链传动、
恒定 蜗杆传动、螺旋传动，
不调速的电力、液压及气压传动
有级变速
变
传 动
无级变速
比
周期性变速
恒定 带塔轮的带传动,滑移齿轮变速箱
可调 电力、液压传动中的有级调速传动
机械无级变速器，磁粉离合器
6
机械系统方案设计的设计思想
机械系统机械系统的方案设计除了需要丰富的实 践经验和扎实的理论知识，更需要科学的设计思想和 方法，需要设计者具有现代设计的观念、系统工程的 观念和工程设计的观念。其主要思想如下：
机械系统总体设计.ppt
2）同一种运动规律，可用（选用或创 造）不同的机构型式来实现；
3）同一种功能，可选用不同的工作原 理，不同的机构来满足功能要求；
4）同一种工作原理，可选用、创造不 同的机构及其组合来实现。
例：衣物洗涤， 如图2-6，2-7。
根据机构在运动转换中的功能，可把 各种机构分成如下五类：
1）实现运动形式变换的机构；
对于工作条件恶劣和工况复杂的机械， 还应考虑运动零部件惯性力、弹性变形、 过载变形及热变形、磨损、制造及装配 误差等因素的影响，确保运动零部件必 需的安全空间，相互间不发生运动干涉。 例如，汽车的货厢与驾驶室后壁之间必 需留有足够的间隙，以免当汽车在行驶 中紧急制动时引起货厢与驾驶室相互撞 击和摩擦。
总体设计的主要内容有：
1 ）总体布置设计； 2 ）确定总体主 要参数； 3 ）绘制总体设计图样； 4 ）编 写总体设计报告书及技术说明书等。
二、总体布置设计
（一）总体布置的基本要求
总体布置是结构布局的细化，需具体 确定各零部件之间的相对位置及联系尺寸、 运动和动力的传递方式及主要技术参数， 并绘制总体布置图。
一、方案设计的方法和步骤
对于机械产品来说，在功能分析和工 作原理确定的基础上进行工艺动作构思 和工艺动作分解，初步拟定各执行构件 动作相互协调配合的运动循环图，提出 机械运动方案和进行机械运动简图的设 计，这就是机械产品方案设计阶段的主 要内容。
（一）方案构思的常用方法
1．黑箱法
对于要解决的问题，设计人员难以 立即认识，犹如对待一个不透明、不知 其内部结构的“黑箱”。利用对未知系 统的外部观测，分析该系统与环境之间 的输入和输出，通过输入和输出的转换 关系确定系统的功能、特性所需具备的 工作原理与内部结构，这种方法称为黑 箱法。
3）同一种功能，可选用不同的工作原 理，不同的机构来满足功能要求；
4）同一种工作原理，可选用、创造不 同的机构及其组合来实现。
例：衣物洗涤， 如图2-6，2-7。
根据机构在运动转换中的功能，可把 各种机构分成如下五类：
1）实现运动形式变换的机构；
对于工作条件恶劣和工况复杂的机械， 还应考虑运动零部件惯性力、弹性变形、 过载变形及热变形、磨损、制造及装配 误差等因素的影响，确保运动零部件必 需的安全空间，相互间不发生运动干涉。 例如，汽车的货厢与驾驶室后壁之间必 需留有足够的间隙，以免当汽车在行驶 中紧急制动时引起货厢与驾驶室相互撞 击和摩擦。
总体设计的主要内容有：
1 ）总体布置设计； 2 ）确定总体主 要参数； 3 ）绘制总体设计图样； 4 ）编 写总体设计报告书及技术说明书等。
二、总体布置设计
（一）总体布置的基本要求
总体布置是结构布局的细化，需具体 确定各零部件之间的相对位置及联系尺寸、 运动和动力的传递方式及主要技术参数， 并绘制总体布置图。
一、方案设计的方法和步骤
对于机械产品来说，在功能分析和工 作原理确定的基础上进行工艺动作构思 和工艺动作分解，初步拟定各执行构件 动作相互协调配合的运动循环图，提出 机械运动方案和进行机械运动简图的设 计，这就是机械产品方案设计阶段的主 要内容。
（一）方案构思的常用方法
1．黑箱法
对于要解决的问题，设计人员难以 立即认识，犹如对待一个不透明、不知 其内部结构的“黑箱”。利用对未知系 统的外部观测，分析该系统与环境之间 的输入和输出，通过输入和输出的转换 关系确定系统的功能、特性所需具备的 工作原理与内部结构，这种方法称为黑 箱法。
机械系统设计_总体设计PPT课件
②“放大、缩小”功能元——是指各种能量、信号 向量（如力、速度）、物理量的放大和缩小及物 料性质的缩放（如压敏材料电阻随外压的变化 等）；
22
（1）物理功能元
物理功能元反映系统中能量流、物料流及信息流的基 本物理动作。
③“合并、分离”功能元——是指包括能量流、物料 流及同一性质或不同性质的信息流在数量上的结 合或分离；
材料拉伸试验机的功能结构图
试件拉伸
力
力测量
－
变
形
变形测量
测
量
动作控制
试件夹持和松开 夹头移动 信号获取 信号放大 力显示 信号获取 信号放大 变形显示 开机 停机 自动停机
30
五、功能元（分功能）求解
功能元求解——是寻找或创造实现总功能或分功能的 载体，完成功能元要求的运动指标。
功能元的求解方法主要有： ①参考有关资料、专刊或产品求解法； ②利用各种创造性方法以开阔思想去探讨求解法； ③利用设计目录求解法。
⑷优先选用主要分功能的较好解法。由该解法出发，选
择与它相容的其它分功能解法。
⑸特别注意防止按旧框框设计。要处理好继承与创新的
矛盾。
36
3.挖掘机的方案设计
1）明确任务要求 2）功能分析
①确定总功能： 挖掘机的总功能为物料取移。
能量（驱动）
能量（力、速度）
物料（待装） 信号
挖挖掘掘机机
物料（装车） 信号
输入
黑箱
灰箱
白箱
输出
15
例：硬币计数包卷机
一台硬币计数包卷机，它 的功能是用来整理、清点、 计数，最后按一定的枚数 将硬币用纸包卷起来或装 入袋内。
用黑箱法描述的硬币 机的总功能。
16
22
（1）物理功能元
物理功能元反映系统中能量流、物料流及信息流的基 本物理动作。
③“合并、分离”功能元——是指包括能量流、物料 流及同一性质或不同性质的信息流在数量上的结 合或分离；
材料拉伸试验机的功能结构图
试件拉伸
力
力测量
－
变
形
变形测量
测
量
动作控制
试件夹持和松开 夹头移动 信号获取 信号放大 力显示 信号获取 信号放大 变形显示 开机 停机 自动停机
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五、功能元（分功能）求解
功能元求解——是寻找或创造实现总功能或分功能的 载体，完成功能元要求的运动指标。
功能元的求解方法主要有： ①参考有关资料、专刊或产品求解法； ②利用各种创造性方法以开阔思想去探讨求解法； ③利用设计目录求解法。
⑷优先选用主要分功能的较好解法。由该解法出发，选
择与它相容的其它分功能解法。
⑸特别注意防止按旧框框设计。要处理好继承与创新的
矛盾。
36
3.挖掘机的方案设计
1）明确任务要求 2）功能分析
①确定总功能： 挖掘机的总功能为物料取移。
能量（驱动）
能量（力、速度）
物料（待装） 信号
挖挖掘掘机机
物料（装车） 信号
输入
黑箱
灰箱
白箱
输出
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例：硬币计数包卷机
一台硬币计数包卷机，它 的功能是用来整理、清点、 计数，最后按一定的枚数 将硬币用纸包卷起来或装 入袋内。
用黑箱法描述的硬币 机的总功能。
16
机械的总体方案设计ppt课件
3
机械系统的总体方案设计
（一）现代机械系统的概念和功能 机械系统的概念
由计算机与信息网络控制的、用于完成包括机械力、运动 和能量流等动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系
的系统 。 机械系统的功能
现代机械的总功能是对输入的物质、能量和信息进行预定 的变换（加工、处理）、传递（移动、输送）和保存（保 存、存储、记录)。
24
（一）执行机构型式设计的基本原则
1．满足执行机构运动规律的要求 2．结构简单，运动链短 3．使执行系统有尽可能好的动力性能 4．充分考虑动力源的形式 5．使机械操作方便，调整容易，安全可靠
25
图28-5 可生成直线轨迹的两种机构
a）产生近似直线轨迹的简单机构
b）产生精确直线轨迹的复杂机构
21
（二）运动规律设计的方法和注意事项
图28-4 四种不同的加工内孔的运动规律方案 a）车床方案 b）镗床方案 c）钻床方案 d）拉床方案
22
§28.3执行系统的型式设计和协调设计
一、执行机构的型式设计 二、执行机构的协调设计
23
一、执行机构的型式设计
执行系统的型式设计和协调设计
（一）执行机构型式设计的基本原则 （二）执行机构型式设计的方法
29
图28-9 有停歇的摆动导杆机构
30
图28-10 应用扩展法增大急回特性和运动行程
31
二、执行系统的协调设计
执行系统的型式设计和协调设计
（一）执行系统协调设计的原则 （二）执行系统协调设计的方法和步骤 （三）运动循环图 （四）举例
32
（一）执行系统协调设计的原则
1．满足工艺过程动作先后顺序的要求
第二十八章 机械执行系统的方案设计
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机械执行系统的方案设计应满足以下基本要 求：
1）保证设计时提出的功能目标
2）足够的使用寿命和强度、刚度要求 3）各执行机构应结构合理、配合协调
本节主要讨论执行结式设计
执行机构的型式设计即根据机械系统的运动方案 设计要求，针对不同的执行构件运动形式和运动规律， 选择合适的执行机构。
机械系统的总体方案设计
§1 机械总体方案设计
一、机械总体方案设计的目的
机械总体方案设计的目的，就是通过调查研究进行 机械产品规划、确定设计任务、明确设计要求和条件， 在此基础上寻求问题的解法及原理方案构思，进行功能 原理设计，拟定机械功能原理方案，选择机构类型，得 出一组可行的机械系统运动方案，为下一步进行详细的 结构设计作好原理方案方面的准备，也为最终进行评价、 选优、决策提供可行性、先行性等相关技术原理方面详 尽的科学依据。
（1）机械传动类型选择的依据
1）执行系统的性能参数和工况要求。
2）原动机的机械特性和调速性能。
3）对机械传动系统的性能、尺寸、重量和安装布 置的要求。
4）工作环境（例如高温、低温、潮湿、粉尘、腐 蚀、易燃、防爆等）的要求。
5）制造工艺性和经济性（例如制造和维修费用、 使用寿命、传动效率等）的要求。
按照执行构件所需的运动形式和运动变换功能的要 求，从各种常用机构中进行选择、分析和比较，满足运 动形式的变换和功能的实现，是执行机构选型时首先要 考虑的因素。
3、执行机构型式设计实例
试进行1.5t压片机上冲头主加压机构的型式设计。 压片机由电动机驱动，上冲头加压动作如图13-2所示， 图中h为冲头下移行程，h’为冲头冲压阶段行程。
上图a、b所示分别为精确和近似直线导向机构的简图。 由于在同一制造精度条件下前者的实际传动误差约为后者 的2-3倍，因此人们宁愿选用后者。
2、执行机构的选型
所谓机构的选型，就是将前人创造发明的数以千计 的各种机构，按照运动特性或动作功能进行分类，然后 根据设计对象中执行构件所需要的运动特性和动作功能 进行搜索、选择、比较和评价，选出执行机构的合适形 式。
（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。
（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
图13-1 直线机构
§3机械传动系统的方案设计和原动机选择
机械传动系统的方案设计是机械系统方案设 计中至关重要的一个环节。传动系统方案设计 的好坏，在很大程度上决定了所设计机械产品 是否先进合理、质高价廉及具有市场竞争力。 在完成了执行系统的方案设计和原动机的预选 型后，即可根据执行机构所需要的运动和动力 条件及原动机的类型和性能参数，进行传动系 统的方案设计。
c.当执行系统要求的调速范围较大，或用原动机调 速的机械特性不能满足要求时，可采用可调传动比的 机械传动装置。
1、执行系统协调设计的原则 （1）满足各执行机构动作先后顺序的要求； （2）满足各执行机构动作在时间上的同步性要求； （3）满足各执行机构在空间布置上的协调性要求； （4）满足各执行机构操作上的协同性要求； （5）各执行机构的动作安排要有利于提高劳动生产
率；
（6）各执行机构的布置有利于系统的能量协调和效 率的提高。
二、传动类型的选择
1、传动的类型和特点 （1）机械传动 （2）液压、液力传动 （3）气压传动 （4）电气传动
2、传动类型的选择 机械传动类型的选择关系到传动系统的方案设
计和工作性能参数。技术经济指标是确定传动方案 的主要因素，只有通过对多种传动方案的技术经济 指标作细致的综合分析和对比，才能比较合理地选 用机构传动的类型。
图13-2 压片机上冲头加压动作示意图
（1）分析上冲头加压工艺过程对主加 压机构的要求。经分析，上冲头加压工艺 过程加压机构的功能要求可概括为：
1）运动形式变换功能 2）运动方向交替变换功能
3）运动缩小功能 4）运动停歇功能 （2）提出并初选机构方案
二、执行系统的协调设计
为了完成机械系统的预定功能和生产过程，各 执行机构不仅要完成各自的执行动作，而且相互之 间必须协调一致。
2、执行系统协调设计的方法
根据生产工艺的不同，机构的运动循环可分为两大类。
（1）可变运动循环
（2）固定运动循环
3、机械运动循环图
机械运动循环图描述了各执行构件运动间相互协调 配合关系。在编制机械运动循环图时，必须选取机构 中某一主要的执行构件作为参考件，取其有代表性的 特征位置为起始位置，作为确定其他执行构件相对于 该主要执行构件运动的先后次序和配合关系的基准。 机械运动循环图是设计机器的控制系统和进行机器调 试的依据。
一、传动系统方案设计过程
1） 确定传动系统的总传动比。 2） 选择传动类型。 3） 拟定传动链的布置方案。 4） 分配传动比。 5） 确定各级传动机构的基本参数和主要几何尺寸，
计算传动系统的各项运动学和动力学参数，为各 级传动装置的结构设计、强度计算和传动 系统方 案评价提供依据和指标。 6） 绘制传动系统运动简图。
二、机械总体方案设计的内容
机械系统主要由驱动系统、传动系统、执 行系统和控制系统所组成。因此，总体方案设 计的主要内容就是围绕这几部分的方案设计。
1）执行系统的方案设计 2）原动机类型的选择和传动系统的方案设 计 3）控制系统的方案设计 4）其他辅助系统的设计
§2 机械执行系统的运动方案设计
机械执行系统的方案设计是机械总体方案设 计的核心，也是整个机械设计工作的基础。执 行系统方案设计的好坏，对机械能否完成预期 的功能目标，起着决定性的作用。
1）保证设计时提出的功能目标
2）足够的使用寿命和强度、刚度要求 3）各执行机构应结构合理、配合协调
本节主要讨论执行结式设计
执行机构的型式设计即根据机械系统的运动方案 设计要求，针对不同的执行构件运动形式和运动规律， 选择合适的执行机构。
机械系统的总体方案设计
§1 机械总体方案设计
一、机械总体方案设计的目的
机械总体方案设计的目的，就是通过调查研究进行 机械产品规划、确定设计任务、明确设计要求和条件， 在此基础上寻求问题的解法及原理方案构思，进行功能 原理设计，拟定机械功能原理方案，选择机构类型，得 出一组可行的机械系统运动方案，为下一步进行详细的 结构设计作好原理方案方面的准备，也为最终进行评价、 选优、决策提供可行性、先行性等相关技术原理方面详 尽的科学依据。
（1）机械传动类型选择的依据
1）执行系统的性能参数和工况要求。
2）原动机的机械特性和调速性能。
3）对机械传动系统的性能、尺寸、重量和安装布 置的要求。
4）工作环境（例如高温、低温、潮湿、粉尘、腐 蚀、易燃、防爆等）的要求。
5）制造工艺性和经济性（例如制造和维修费用、 使用寿命、传动效率等）的要求。
按照执行构件所需的运动形式和运动变换功能的要 求，从各种常用机构中进行选择、分析和比较，满足运 动形式的变换和功能的实现，是执行机构选型时首先要 考虑的因素。
3、执行机构型式设计实例
试进行1.5t压片机上冲头主加压机构的型式设计。 压片机由电动机驱动，上冲头加压动作如图13-2所示， 图中h为冲头下移行程，h’为冲头冲压阶段行程。
上图a、b所示分别为精确和近似直线导向机构的简图。 由于在同一制造精度条件下前者的实际传动误差约为后者 的2-3倍，因此人们宁愿选用后者。
2、执行机构的选型
所谓机构的选型，就是将前人创造发明的数以千计 的各种机构，按照运动特性或动作功能进行分类，然后 根据设计对象中执行构件所需要的运动特性和动作功能 进行搜索、选择、比较和评价，选出执行机构的合适形 式。
（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。
（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
图13-1 直线机构
§3机械传动系统的方案设计和原动机选择
机械传动系统的方案设计是机械系统方案设 计中至关重要的一个环节。传动系统方案设计 的好坏，在很大程度上决定了所设计机械产品 是否先进合理、质高价廉及具有市场竞争力。 在完成了执行系统的方案设计和原动机的预选 型后，即可根据执行机构所需要的运动和动力 条件及原动机的类型和性能参数，进行传动系 统的方案设计。
c.当执行系统要求的调速范围较大，或用原动机调 速的机械特性不能满足要求时，可采用可调传动比的 机械传动装置。
1、执行系统协调设计的原则 （1）满足各执行机构动作先后顺序的要求； （2）满足各执行机构动作在时间上的同步性要求； （3）满足各执行机构在空间布置上的协调性要求； （4）满足各执行机构操作上的协同性要求； （5）各执行机构的动作安排要有利于提高劳动生产
率；
（6）各执行机构的布置有利于系统的能量协调和效 率的提高。
二、传动类型的选择
1、传动的类型和特点 （1）机械传动 （2）液压、液力传动 （3）气压传动 （4）电气传动
2、传动类型的选择 机械传动类型的选择关系到传动系统的方案设
计和工作性能参数。技术经济指标是确定传动方案 的主要因素，只有通过对多种传动方案的技术经济 指标作细致的综合分析和对比，才能比较合理地选 用机构传动的类型。
图13-2 压片机上冲头加压动作示意图
（1）分析上冲头加压工艺过程对主加 压机构的要求。经分析，上冲头加压工艺 过程加压机构的功能要求可概括为：
1）运动形式变换功能 2）运动方向交替变换功能
3）运动缩小功能 4）运动停歇功能 （2）提出并初选机构方案
二、执行系统的协调设计
为了完成机械系统的预定功能和生产过程，各 执行机构不仅要完成各自的执行动作，而且相互之 间必须协调一致。
2、执行系统协调设计的方法
根据生产工艺的不同，机构的运动循环可分为两大类。
（1）可变运动循环
（2）固定运动循环
3、机械运动循环图
机械运动循环图描述了各执行构件运动间相互协调 配合关系。在编制机械运动循环图时，必须选取机构 中某一主要的执行构件作为参考件，取其有代表性的 特征位置为起始位置，作为确定其他执行构件相对于 该主要执行构件运动的先后次序和配合关系的基准。 机械运动循环图是设计机器的控制系统和进行机器调 试的依据。
一、传动系统方案设计过程
1） 确定传动系统的总传动比。 2） 选择传动类型。 3） 拟定传动链的布置方案。 4） 分配传动比。 5） 确定各级传动机构的基本参数和主要几何尺寸，
计算传动系统的各项运动学和动力学参数，为各 级传动装置的结构设计、强度计算和传动 系统方 案评价提供依据和指标。 6） 绘制传动系统运动简图。
二、机械总体方案设计的内容
机械系统主要由驱动系统、传动系统、执 行系统和控制系统所组成。因此，总体方案设 计的主要内容就是围绕这几部分的方案设计。
1）执行系统的方案设计 2）原动机类型的选择和传动系统的方案设 计 3）控制系统的方案设计 4）其他辅助系统的设计
§2 机械执行系统的运动方案设计
机械执行系统的方案设计是机械总体方案设 计的核心，也是整个机械设计工作的基础。执 行系统方案设计的好坏，对机械能否完成预期 的功能目标，起着决定性的作用。