武汉科技学院机械原理课件.pptx
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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
武汉科技学院机械原理课件
一、机械产品的设计过程（续）
1. 初期规划设计阶段
◆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
2、机构选型的基本原则 1）原动机的运动形式
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2）机构选型的基本原则 在进行机构选型和组合时，设计者必须熟悉各种 基本机构和常用机构的功能、结构和特点，并且 还应该遵循下列的基本原则：
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
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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。
阶段成果：源自文库
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
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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
阶段成果
全套设计图纸 设计计算说明书
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。
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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。
图11—7
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图（a）所示为扭结式包装原理，图（b）所示的 折叠式包装原理，图（c）所示的接缝式包装原理。 三种方法的工作原理不同，工艺动作显然不同， 所设计的机械的运动方案也完全不同
§14-2机构选型
1、实现执行构件各种运动形式的常用机构 实现执行机构某一运动形式的机构通常有好几种， 设计者必须根据工艺动作要求，受力大小，使用维 修方便与否，制造成本高低，加工难易程度等各种 因素进行分析比较，然后择优而取。实现执行构件 各种运动形式的常用机构有：
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1）实现连续旋转运动的机构： 双曲柄机构（包括平行四边形机构、双滑块机构）， 转动导杆机构，定轴齿轮传动机构（包括圆柱、圆 锥、交错轴斜齿轮传动机构等），蜗杆传动机构， 周转轮系机构（包括少齿差、摆线针轮、谐波齿轮 传动机构等），各种摩擦轮传动机构，各种柔型传 动机构（如带传动，链传动等），非圆齿轮传动， 齿轮—连杆机构，链轮—连杆机构，单、双万向联 轴节等都能实现连续旋转运动。
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例1 螺纹加工功能原理选择。 为了加工出螺栓上的螺纹，可以采用车削原理，也 可以采用套丝工作原理，还可以采用滚压工作原理。 这几种不同的加工原理适用于不同的场合，满足不 同的加工需要，其执行系统的运动方案也各不相同。
例2 糖果包装机功能原理选择 要求设计包装糖果的糖果包装机，如图11—7所示。
4）实现间歇往复摆动的机构： 带有休止段轮廓的摆动从动件凸轮机构、输出运动 为间歇往复摆动的组合机构等都能够实现间歇往复 摆动。此外，一些间歇运动机构通过与实现往复运 动的机构的组合，或者通过控制驱动液压缸（或汽 缸），也能实现间歇往复摆动。
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5）实现往复移动的机构： 曲柄滑块机构，正弦机构、移动导杆机构、齿轮齿 条机构、螺旋机构、各种移动从动件凸轮机构等都 能够实现往复移动。此外，通过曲柄摇杆机构与摇 杆滑块机构的组合或凸轮机构与摇杆滑块机构的组 合也能实现往复移动。
★ 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。
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§14-2执行系统的功能原理设计
1、功能原理的构思与选择 功能原理设计：根据机械预期实现的功能要求， 构思出所可能的功能原理，加以分析比较，并 根据使用要求或工艺要求，从中选出即能很好 地满足功能要求，工艺动作又简单的工作原理。 实现同一功能要求，可以有许多不同的工作原 理可选择，选择的工作原理不同，执行系统的 方案也必然不同。
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2）实现间歇旋转运动的机构： 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式 间歇运动机构等都能实现间歇旋转运动。
3）实现往复摆动的机构： 曲柄摇杆机构、摇块机构、摆动导杆机构、摆动从 动件凸轮机构、双摇杆机构（包括等腰梯形机构）、 由液压缸或汽缸驱动的齿条齿轮机构及输出运动为 摆动的组合机构等都能够实现往复摆动。
第十四章 机械系统方案设计 Design of Mechanism Systems
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
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§14-1 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。
6）实现间歇往复移动的机构： 利用连杆曲线的圆弧段来实现间歇运动的平面连 杆机构、凸轮轮廓有休止段的移动从动件凸轮机 构、中间有停歇的斜面拔销机构、不完全齿轮— 移动导杆机构组合等都能够实现间歇往复移动。 此外，棘轮棘齿条机构还能实现单向间歇直线移 动运动。
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7）实现刚体导引引动的机构： 铰链四杆机构、曲柄滑块机构、凸轮连杆机构、 齿轮—连杆机构等的连杆机构都能实现刚体导引 运动。 8）实现给定曲线（轨迹）运动的机构： 利用连杆曲线来实现给定运动轨迹的各种连杆机 构，实现给定轨迹的各种组合机构，如凸轮—连 杆机构、齿轮—连杆机构等。
◆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
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一、机械产品的设计过程（续）
1. 初期规划设计阶段
◆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
2、机构选型的基本原则 1）原动机的运动形式
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2）机构选型的基本原则 在进行机构选型和组合时，设计者必须熟悉各种 基本机构和常用机构的功能、结构和特点，并且 还应该遵循下列的基本原则：
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
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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。
阶段成果：源自文库
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
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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
阶段成果
全套设计图纸 设计计算说明书
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。
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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。
图11—7
武汉科技学院机械原理课件
图（a）所示为扭结式包装原理，图（b）所示的 折叠式包装原理，图（c）所示的接缝式包装原理。 三种方法的工作原理不同，工艺动作显然不同， 所设计的机械的运动方案也完全不同
§14-2机构选型
1、实现执行构件各种运动形式的常用机构 实现执行机构某一运动形式的机构通常有好几种， 设计者必须根据工艺动作要求，受力大小，使用维 修方便与否，制造成本高低，加工难易程度等各种 因素进行分析比较，然后择优而取。实现执行构件 各种运动形式的常用机构有：
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1）实现连续旋转运动的机构： 双曲柄机构（包括平行四边形机构、双滑块机构）， 转动导杆机构，定轴齿轮传动机构（包括圆柱、圆 锥、交错轴斜齿轮传动机构等），蜗杆传动机构， 周转轮系机构（包括少齿差、摆线针轮、谐波齿轮 传动机构等），各种摩擦轮传动机构，各种柔型传 动机构（如带传动，链传动等），非圆齿轮传动， 齿轮—连杆机构，链轮—连杆机构，单、双万向联 轴节等都能实现连续旋转运动。
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例1 螺纹加工功能原理选择。 为了加工出螺栓上的螺纹，可以采用车削原理，也 可以采用套丝工作原理，还可以采用滚压工作原理。 这几种不同的加工原理适用于不同的场合，满足不 同的加工需要，其执行系统的运动方案也各不相同。
例2 糖果包装机功能原理选择 要求设计包装糖果的糖果包装机，如图11—7所示。
4）实现间歇往复摆动的机构： 带有休止段轮廓的摆动从动件凸轮机构、输出运动 为间歇往复摆动的组合机构等都能够实现间歇往复 摆动。此外，一些间歇运动机构通过与实现往复运 动的机构的组合，或者通过控制驱动液压缸（或汽 缸），也能实现间歇往复摆动。
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5）实现往复移动的机构： 曲柄滑块机构，正弦机构、移动导杆机构、齿轮齿 条机构、螺旋机构、各种移动从动件凸轮机构等都 能够实现往复移动。此外，通过曲柄摇杆机构与摇 杆滑块机构的组合或凸轮机构与摇杆滑块机构的组 合也能实现往复移动。
★ 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。
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§14-2执行系统的功能原理设计
1、功能原理的构思与选择 功能原理设计：根据机械预期实现的功能要求， 构思出所可能的功能原理，加以分析比较，并 根据使用要求或工艺要求，从中选出即能很好 地满足功能要求，工艺动作又简单的工作原理。 实现同一功能要求，可以有许多不同的工作原 理可选择，选择的工作原理不同，执行系统的 方案也必然不同。
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2）实现间歇旋转运动的机构： 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式 间歇运动机构等都能实现间歇旋转运动。
3）实现往复摆动的机构： 曲柄摇杆机构、摇块机构、摆动导杆机构、摆动从 动件凸轮机构、双摇杆机构（包括等腰梯形机构）、 由液压缸或汽缸驱动的齿条齿轮机构及输出运动为 摆动的组合机构等都能够实现往复摆动。
第十四章 机械系统方案设计 Design of Mechanism Systems
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
武汉科技学院机械原理课件
§14-1 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。
6）实现间歇往复移动的机构： 利用连杆曲线的圆弧段来实现间歇运动的平面连 杆机构、凸轮轮廓有休止段的移动从动件凸轮机 构、中间有停歇的斜面拔销机构、不完全齿轮— 移动导杆机构组合等都能够实现间歇往复移动。 此外，棘轮棘齿条机构还能实现单向间歇直线移 动运动。
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7）实现刚体导引引动的机构： 铰链四杆机构、曲柄滑块机构、凸轮连杆机构、 齿轮—连杆机构等的连杆机构都能实现刚体导引 运动。 8）实现给定曲线（轨迹）运动的机构： 利用连杆曲线来实现给定运动轨迹的各种连杆机 构，实现给定轨迹的各种组合机构，如凸轮—连 杆机构、齿轮—连杆机构等。