天津大學機械原理和機械設(shè)計第28章 機械的總體方案設(shè)計ppt課件

1、第二十八章第二十八章 機械執(zhí)行系統(tǒng)的方案機械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計設(shè)計28.1 機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 一、概述 二、機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計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)代機械系統(tǒng)的概念和功能 二機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的重要性 三機械總體方案設(shè)計的義務(wù)和內(nèi)容 四機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的類型 五機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的特點機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計一現(xiàn)代機械系統(tǒng)的概念和功能 機械系統(tǒng)的概念 由計算機與信息網(wǎng)絡(luò)控制的、用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學義務(wù)的機械和或機電部件相互聯(lián)絡(luò)的系統(tǒng) 。 機械系統(tǒng)的功能 現(xiàn)代機械的總功能是對輸入的物質(zhì)、能量和信息進展預定

2、的變換加工、處置、傳送挪動、保送和保管保管、存儲、記錄)。 機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計機械系統(tǒng)的功能 自動能 動力功能 控制功能 構(gòu)造功能機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計二機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的重要性機械系統(tǒng)設(shè)計過程的四個階段初始規(guī)劃設(shè)計階段總體方案設(shè)計階段構(gòu)造技術(shù)設(shè)計階段消費施工設(shè)計階段機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計三機械總體方案設(shè)計的義務(wù)和內(nèi)容 義務(wù) 機械總體方案設(shè)計需求完成整體方案表示圖、機械系統(tǒng)運動簡圖、運動循環(huán)圖和方案設(shè)計計算闡明書。其中，包括了總體規(guī)劃、主要技術(shù)參數(shù)確實定和方案評價與決策。 內(nèi)容機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計四機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的類型 開發(fā)性設(shè)計 變型設(shè)計 順應性設(shè)計機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計五機

3、械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的特點 1協(xié)調(diào)性 2相關(guān)性 3內(nèi)外結(jié)合性 機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計二、機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的根本原那么和根本法規(guī) 一根本原那么 二根本法規(guī)機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計一根本原那么 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簡化的原那么 9實際與實際相結(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 機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計二根本法規(guī) 1規(guī)范化 2政策與法令 機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計三、總體參數(shù)及其確定 1.消費率 2.精度 3.速度參數(shù) 4動力參數(shù) 5尺寸和分量參數(shù) 6. 效率和壽命 機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計28

4、.2執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律設(shè)計設(shè)計 一、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理方案設(shè)計 二、執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設(shè)計一、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理方案設(shè)計 一功能原理方案設(shè)計的義務(wù) 二功能原理方案設(shè)計的特點執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律設(shè)計一功能原理方案設(shè)計義務(wù)針對某一確定的功能要求，去尋求某些物理效應并借助一些作用原理來求得實現(xiàn)該功能目的的解法原理。常用的功能原理如摩擦傳動原理、機械推拉原理、資料變形原理、電磁傳動原理、流體傳動原理、光電原理等。 執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律設(shè)計二功能原理方案設(shè)計的特點 1在功能原理方案設(shè)計中

5、經(jīng)常會引入某種新技術(shù)、新工藝、新資料，它首先要求設(shè)計者要有新想法、新構(gòu)思。 2功能原理方案設(shè)計能否合理將對產(chǎn)品的成敗起決議性的作用，它從質(zhì)的方面決議了機械的設(shè)計程度和綜合性能情況。設(shè)計人員應給予高度注重。 執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律設(shè)計二、執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設(shè)計 一運動規(guī)律設(shè)計的義務(wù)及重要性 二運動規(guī)律設(shè)計的方法和本卷須知 二運動規(guī)律設(shè)計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)原理來實現(xiàn)，而同一種任務(wù)原理，又可以采用不同的運動規(guī)律得到不同的運動方案。 圖28-3 三種不同的從地下取液體的運動規(guī)律方案a往復挪動改動容積 b往復擺動改動容積 c旋轉(zhuǎn)運動改動

6、容積二運動規(guī)律設(shè)計的方法和本卷須知圖28-4 四種不同的加工內(nèi)孔的運動規(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)計和協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計 一、執(zhí)行機構(gòu)的型式設(shè)計 二、執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計一、執(zhí)行機構(gòu)的型式設(shè)計 一執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計的根本原那么 二執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計的方法執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計一執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計的根本原那么 1滿足執(zhí)行機構(gòu)運動規(guī)律的要求 2構(gòu)造簡單，運動鏈短 3使執(zhí)行系統(tǒng)有盡能夠好的動力性能 4充分思索動力源的方式 5使機械操作方便，調(diào)整容易，平安可靠 圖28-5 可生成直線軌跡的兩種機構(gòu) a產(chǎn)生近

7、似直線軌跡的簡單機構(gòu) b產(chǎn)生準確直線軌跡的復雜機構(gòu)二執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計的方法 1機構(gòu)的選型 2機構(gòu)的構(gòu)型 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計圖28-7 經(jīng)過機架變換由齒輪機構(gòu)得到行星輪系a外嚙合齒輪機構(gòu)轉(zhuǎn)化為行星輪系 b內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)轉(zhuǎn)化為行星輪系圖28-8 用三個轉(zhuǎn)動副替代一個球面副a球面副S b用三個轉(zhuǎn)動副替代一個球面副 c替代后的的實例-單萬向聯(lián)軸節(jié) 圖28-9 有停歇的擺動導桿機構(gòu)圖28-10 運用擴展法增大急回特性和運動行程二、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計 一執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計的原那么 二執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計的方法和步驟 三運動循環(huán)圖 四舉例 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)

8、的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計一執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計的原那么 1滿足工藝過程動作先后順序的要求 2滿足執(zhí)行系統(tǒng)循環(huán)任務(wù)的要求 3滿足各執(zhí)行機構(gòu)操作上的協(xié)調(diào)性要求 4滿足各執(zhí)行機構(gòu)位置上的協(xié)調(diào)性要求 5滿足提高消費率的要求 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)計的方法和步驟執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計的步驟普通為 1確定機械任務(wù)循環(huán)的周期 2確定各執(zhí)行構(gòu)件在一個運動循環(huán)中的各個行程段及其所需的時間 3確定各個執(zhí)行構(gòu)件動作間的協(xié)調(diào)配合關(guān)系 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計三運動循環(huán)圖 1.運動循環(huán)圖的概念 2運動循環(huán)圖的方式 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計1.運

9、動循環(huán)圖的概念用來描畫各執(zhí)行構(gòu)件運動間相互協(xié)調(diào)配合的圖稱為機械的運動循環(huán)圖。它是機械協(xié)調(diào)設(shè)計的重要技術(shù)文件。假設(shè)有分配軸，運動循環(huán)圖常以分配軸的轉(zhuǎn)角為坐標來編制；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，如以消費工藝的起始點作為運動循環(huán)的起點，由此來確定其它執(zhí)行構(gòu)件的運動相對于該主要執(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)計和協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計圖28-11 簡易平板印刷機的運動循環(huán)圖a)直線式運動循環(huán)圖 b圓周式運動循環(huán)圖 c直角坐標式運動循環(huán)圖2運動循環(huán)圖的方式 1直線式運動循環(huán)圖 2圓周式運動循環(huán)圖 3直角坐標

10、式運動循環(huán)圖 4運動循環(huán)圖三種方式間的關(guān)系 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計四舉例 1各執(zhí)行機構(gòu)的型式和行程 2運動循環(huán)圖的設(shè)計 執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計圖28-12 自動電阻壓帽機的機械運動表示圖 圖28-13 執(zhí)行系統(tǒng)的初步運動循環(huán)圖 圖28-14 執(zhí)行系統(tǒng)第一次修正后的運動循環(huán)圖 圖28-15 滿足要求的執(zhí)行系統(tǒng)的運動循環(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)計設(shè)計 一、功能分析 二、基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)運動方案的系統(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)計基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計一總功能 總功能是機械執(zhí)行系統(tǒng)要完成的總義務(wù)。 對總功能的描畫要言語簡約、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)計基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計 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)計基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計圖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)學功能元 基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計四功能元求解 為了便于運用，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，至少是可以補全的； 盡能夠完全獨立于部門或工廠，以使其廣泛可用； 既可用于傳統(tǒng)的設(shè)計過程，也可以用于采用計算機的設(shè)計。 基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計二、基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)運動方案的系統(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)計基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計三、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求運動方案的系統(tǒng)解的數(shù)目 基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計圖28-21自動電

13、阻壓帽機的功能分解 28.5方案評價與決策方案評價與決策 一、方案評價的必要性一、方案評價的必要性 二、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的評價目的二、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的評價目的和評價體系和評價體系 三機械系統(tǒng)運動方案評價方法簡介三機械系統(tǒng)運動方案評價方法簡介 四、評價結(jié)果的處置四、評價結(jié)果的處置 一、方案評價的必要性一、方案評價的必要性 機械系統(tǒng)方案設(shè)計的最終目的，是要尋求一種既能實現(xiàn)預期功能要求、又性能優(yōu)良、價錢低廉的最正確方案； 進展執(zhí)行系統(tǒng)的運動方案設(shè)計時，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)計方案，即機械系統(tǒng)的運動方案設(shè)計是一個多解問題。 機械系統(tǒng)方案設(shè)計的

14、過程，就是一個先經(jīng)過分析、綜合，使待選方案的數(shù)目由少變多，再經(jīng)過評價、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。方案評價與決策方案評價與決策二、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的評價目的和二、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的評價目的和評價體系評價體系 一評價目的 二評價體系 方案評價與決策方案評價與決策一評價目的 1功能性 2經(jīng)濟性 3平安性 4可操作性 5溫馨性 方案評價與決策方案評價與決策二評價體系性能目的及代號詳細內(nèi)容及代號分數(shù)備注機構(gòu)的功能U1u1運動規(guī)律的實現(xiàn)u2傳動精度的高低55以實現(xiàn)運動為主時，可乘加權(quán)系數(shù)2機構(gòu)任務(wù)性能U2u3運用范圍u4可調(diào)性u5運轉(zhuǎn)速度u6承載才干5555受力較大

15、時，u5和u6可乘加權(quán)系數(shù)1.5機構(gòu)動力性能U3u7加速度的峰值u8噪音u9耐磨性u10最小傳動角的大小5555加速度較大時，可乘加權(quán)系數(shù)1.5經(jīng)濟性U4u11制造難易u12資料的價錢與耗費u13調(diào)整方便性u14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)造復雜性555 系統(tǒng)協(xié)調(diào)性U6u18空間同步性u19時間同步性u20操作協(xié)同性和可靠性555 方案評價與決策方案評價與決策圖28-22 系統(tǒng)工程評價法的評價步驟 三機械系統(tǒng)運動方案評價方法簡介三機械系統(tǒng)運動方案評價方法簡介 一計算性的數(shù)學分析評價法 1價值工程法 2系統(tǒng)工程評價法 3模糊綜合評價法 4評分法 二實踐性的實驗評價法 方案評價與決策方案評價與決策四、評