天津大學(xué)機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)第28章 機(jī)械的總體方案設(shè)計(jì)ppt課件

1、第二十八章第二十八章 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)28.1 機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 一、概述 二、機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的根本原那么與根本法規(guī) 三、總體參數(shù)及其確定一、概述 一現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的概念和功能 二機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的重要性 三機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)的義務(wù)和內(nèi)容 四機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的類型 五機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的特點(diǎn)機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)一現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的概念和功能 機(jī)械系統(tǒng)的概念 由計(jì)算機(jī)與信息網(wǎng)絡(luò)控制的、用于完成包括機(jī)械力、運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)義務(wù)的機(jī)械和或機(jī)電部件相互聯(lián)絡(luò)的系統(tǒng) 。 機(jī)械系統(tǒng)的功能 現(xiàn)代機(jī)械的總功能是對(duì)輸入的物質(zhì)、能量和信息進(jìn)展預(yù)定

2、的變換加工、處置、傳送挪動(dòng)、保送和保管保管、存儲(chǔ)、記錄)。 機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的功能 自動(dòng)能 動(dòng)力功能 控制功能 構(gòu)造功能機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)二機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的重要性機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的四個(gè)階段初始規(guī)劃設(shè)計(jì)階段總體方案設(shè)計(jì)階段構(gòu)造技術(shù)設(shè)計(jì)階段消費(fèi)施工設(shè)計(jì)階段機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)三機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)的義務(wù)和內(nèi)容 義務(wù) 機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)需求完成整體方案表示圖、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖和方案設(shè)計(jì)計(jì)算闡明書。其中，包括了總體規(guī)劃、主要技術(shù)參數(shù)確實(shí)定和方案評(píng)價(jià)與決策。 內(nèi)容機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)四機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的類型 開發(fā)性設(shè)計(jì) 變型設(shè)計(jì) 順應(yīng)性設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)五機(jī)

3、械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 1協(xié)調(diào)性 2相關(guān)性 3內(nèi)外結(jié)合性 機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)二、機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的根本原那么和根本法規(guī) 一根本原那么 二根本法規(guī)機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)一根本原那么 1需求原那么 2效益原那么 3信息原那么 4系統(tǒng)原那么 5創(chuàng)新原那么 6承繼原那么 7優(yōu)化的原那么 8簡(jiǎn)化的原那么 9實(shí)際與實(shí)際相結(jié)合的原那么 10工程的原那么 11廣義的原那么 12快速的原那么 機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)二根本法規(guī) 1規(guī)范化 2政策與法令 機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)三、總體參數(shù)及其確定 1.消費(fèi)率 2.精度 3.速度參數(shù) 4動(dòng)力參數(shù) 5尺寸和分量參數(shù) 6. 效率和壽命 機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)28

4、.2執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 一、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理方案設(shè)計(jì) 二、執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)一、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理方案設(shè)計(jì) 一功能原理方案設(shè)計(jì)的義務(wù) 二功能原理方案設(shè)計(jì)的特點(diǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)一功能原理方案設(shè)計(jì)義務(wù)針對(duì)某一確定的功能要求，去尋求某些物理效應(yīng)并借助一些作用原理來求得實(shí)現(xiàn)該功能目的的解法原理。常用的功能原理如摩擦傳動(dòng)原理、機(jī)械推拉原理、資料變形原理、電磁傳動(dòng)原理、流體傳動(dòng)原理、光電原理等。 執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)二功能原理方案設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 1在功能原理方案設(shè)計(jì)中

5、經(jīng)常會(huì)引入某種新技術(shù)、新工藝、新資料，它首先要求設(shè)計(jì)者要有新想法、新構(gòu)思。 2功能原理方案設(shè)計(jì)能否合理將對(duì)產(chǎn)品的成敗起決議性的作用，它從質(zhì)的方面決議了機(jī)械的設(shè)計(jì)程度和綜合性能情況。設(shè)計(jì)人員應(yīng)給予高度注重。 執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)二、執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì) 一運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)的義務(wù)及重要性 二運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)的方法和本卷須知 二運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)的方法和本卷須知同一種功能要求可以采用不同的任務(wù)原理來實(shí)現(xiàn)，而同一種任務(wù)原理，又可以采用不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律得到不同的運(yùn)動(dòng)方案。 圖28-3 三種不同的從地下取液體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律方案a往復(fù)挪動(dòng)改動(dòng)容積 b往復(fù)擺動(dòng)改動(dòng)容積 c旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改動(dòng)

6、容積二運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)的方法和本卷須知圖28-4 四種不同的加工內(nèi)孔的運(yùn)動(dòng)規(guī)律方案 a車床方案 b鏜床方案 c鉆床方案 d拉床方案28.3執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 一、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì) 二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)一、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì) 一執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)的根本原那么 二執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)的方法執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)一執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)的根本原那么 1滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求 2構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)鏈短 3使執(zhí)行系統(tǒng)有盡能夠好的動(dòng)力性能 4充分思索動(dòng)力源的方式 5使機(jī)械操作方便，調(diào)整容易，平安可靠 圖28-5 可生成直線軌跡的兩種機(jī)構(gòu) a產(chǎn)生近

7、似直線軌跡的簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu) b產(chǎn)生準(zhǔn)確直線軌跡的復(fù)雜機(jī)構(gòu)二執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)的方法 1機(jī)構(gòu)的選型 2機(jī)構(gòu)的構(gòu)型 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)圖28-7 經(jīng)過機(jī)架變換由齒輪機(jī)構(gòu)得到行星輪系a外嚙合齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為行星輪系 b內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為行星輪系圖28-8 用三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副替代一個(gè)球面副a球面副S b用三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副替代一個(gè)球面副 c替代后的的實(shí)例-單萬向聯(lián)軸節(jié) 圖28-9 有停歇的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)圖28-10 運(yùn)用擴(kuò)展法增大急回特性和運(yùn)動(dòng)行程二、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 一執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的原那么 二執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的方法和步驟 三運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 四舉例 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)

8、的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)一執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的原那么 1滿足工藝過程動(dòng)作先后順序的要求 2滿足執(zhí)行系統(tǒng)循環(huán)任務(wù)的要求 3滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作上的協(xié)調(diào)性要求 4滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置上的協(xié)調(diào)性要求 5滿足提高消費(fèi)率的要求 6滿足能量協(xié)調(diào)和提高效率的要求 二執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的方法和步驟執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的步驟普通為 1確定機(jī)械任務(wù)循環(huán)的周期 2確定各執(zhí)行構(gòu)件在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的各個(gè)行程段及其所需的時(shí)間 3確定各個(gè)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作間的協(xié)調(diào)配合關(guān)系 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)三運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 1.運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的概念 2運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的方式 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)1.運(yùn)

9、動(dòng)循環(huán)圖的概念用來描畫各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)間相互協(xié)調(diào)配合的圖稱為機(jī)械的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。它是機(jī)械協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的重要技術(shù)文件。假設(shè)有分配軸，運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖常以分配軸的轉(zhuǎn)角為坐標(biāo)來編制；假設(shè)沒有分配軸，常選取執(zhí)行系統(tǒng)中某一主要的執(zhí)行構(gòu)件為參考件。取具有代表性的特征位置作為起始位置，如以消費(fèi)工藝的起始點(diǎn)作為運(yùn)動(dòng)循環(huán)的起點(diǎn)，由此來確定其它執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于該主要執(zhí)行構(gòu)件的先后次序和配合關(guān)系。 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)圖28-11 簡(jiǎn)易平板印刷機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖a)直線式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 b圓周式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 c直角坐標(biāo)式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖2運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的方式 1直線式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 2圓周式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 3直角坐標(biāo)

10、式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 4運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖三種方式間的關(guān)系 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)四舉例 1各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式和行程 2運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的設(shè)計(jì) 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)圖28-12 自動(dòng)電阻壓帽機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)表示圖 圖28-13 執(zhí)行系統(tǒng)的初步運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 圖28-14 執(zhí)行系統(tǒng)第一次修正后的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 圖28-15 滿足要求的執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 28.4基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 一、功能分析 二、基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的系統(tǒng)解 一、功能分析 一總功能 二功能分解與功能構(gòu)造 三功能元 四功能元求解 基于功能

11、分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)一總功能 總功能是機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)要完成的總義務(wù)。 對(duì)總功能的描畫要言語(yǔ)簡(jiǎn)約、合理籠統(tǒng)、抓住本質(zhì)。 基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 二功能分解與功能構(gòu)造 功能元 功能構(gòu)造 功能樹 基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)圖28-16 樹形功能構(gòu)造 三功能元 物理功能元 邏輯功能元 數(shù)學(xué)功能元 基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)四功能元求解 為了便于運(yùn)用，常將某些功能元的解用“解法目錄的方式列出來，它是功能元的知解或經(jīng)過考驗(yàn)的解的匯編。解法目錄中的解稱為解譜

12、。 可快速地根據(jù)設(shè)計(jì)義務(wù)的要求來檢索目錄中匯編的解； 匯編入的解譜要盡量充分、完備，至少是可以補(bǔ)全的； 盡能夠完全獨(dú)立于部門或工廠，以使其廣泛可用； 既可用于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，也可以用于采用計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)。 基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)二、基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的系統(tǒng)解 一功能元解組合成系統(tǒng)解的本卷須知 二功能元解矩陣 基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)三、舉例三、舉例 1總功能 2功能分解 3執(zhí)行系統(tǒng)的功能元求解 4求運(yùn)動(dòng)方案的系統(tǒng)解的數(shù)目 基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)圖28-21自動(dòng)電

13、阻壓帽機(jī)的功能分解 28.5方案評(píng)價(jià)與決策方案評(píng)價(jià)與決策 一、方案評(píng)價(jià)的必要性一、方案評(píng)價(jià)的必要性 二、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)目的二、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)目的和評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)體系 三機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介三機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介 四、評(píng)價(jià)結(jié)果的處置四、評(píng)價(jià)結(jié)果的處置 一、方案評(píng)價(jià)的必要性一、方案評(píng)價(jià)的必要性 機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的最終目的，是要尋求一種既能實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能要求、又性能優(yōu)良、價(jià)錢低廉的最正確方案； 進(jìn)展執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，無論是用基于功能原理的方法，還是用基于功能分析的方法，都可以得到許多種設(shè)計(jì)方案，即機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)是一個(gè)多解問題。 機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的

14、過程，就是一個(gè)先經(jīng)過分析、綜合，使待選方案的數(shù)目由少變多，再經(jīng)過評(píng)價(jià)、決策，使待選方案的數(shù)目由多變少，最后獲得最正確方案的過程。方案評(píng)價(jià)與決策方案評(píng)價(jià)與決策二、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)目的和二、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)目的和評(píng)價(jià)體系評(píng)價(jià)體系 一評(píng)價(jià)目的 二評(píng)價(jià)體系 方案評(píng)價(jià)與決策方案評(píng)價(jià)與決策一評(píng)價(jià)目的 1功能性 2經(jīng)濟(jì)性 3平安性 4可操作性 5溫馨性 方案評(píng)價(jià)與決策方案評(píng)價(jià)與決策二評(píng)價(jià)體系性能目的及代號(hào)詳細(xì)內(nèi)容及代號(hào)分?jǐn)?shù)備注機(jī)構(gòu)的功能U1u1運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)現(xiàn)u2傳動(dòng)精度的高低55以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)為主時(shí)，可乘加權(quán)系數(shù)2機(jī)構(gòu)任務(wù)性能U2u3運(yùn)用范圍u4可調(diào)性u(píng)5運(yùn)轉(zhuǎn)速度u6承載才干5555受力較大

15、時(shí)，u5和u6可乘加權(quán)系數(shù)1.5機(jī)構(gòu)動(dòng)力性能U3u7加速度的峰值u8噪音u9耐磨性u(píng)10最小傳動(dòng)角的大小5555加速度較大時(shí)，可乘加權(quán)系數(shù)1.5經(jīng)濟(jì)性U4u11制造難易u(yù)12資料的價(jià)錢與耗費(fèi)u13調(diào)整方便性u(píng)14能耗的大小5555 構(gòu)造的緊湊性U5u15尺寸大小u16分量大小u17構(gòu)造復(fù)雜性555 系統(tǒng)協(xié)調(diào)性U6u18空間同步性u(píng)19時(shí)間同步性u(píng)20操作協(xié)同性和可靠性555 方案評(píng)價(jià)與決策方案評(píng)價(jià)與決策圖28-22 系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)步驟 三機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介三機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)介 一計(jì)算性的數(shù)學(xué)分析評(píng)價(jià)法 1價(jià)值工程法 2系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)法 3模糊綜合評(píng)價(jià)法 4評(píng)分法 二實(shí)踐性的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)法 方案評(píng)價(jià)與決策方案評(píng)價(jià)與決策四、評(píng)