機械系統(tǒng)設(shè)計緒論

1、 機械系統(tǒng)設(shè)計機械系統(tǒng)設(shè)計 1機機 械械 系系 統(tǒng)統(tǒng) 設(shè)設(shè) 計計2345橋殼生產(chǎn)線橋殼生產(chǎn)線6驅(qū)動橋總成輸送線驅(qū)動橋總成輸送線7機機 械械 系系 統(tǒng)統(tǒng) 設(shè)設(shè) 計計 一、緒論一、緒論 二、方案設(shè)計與總體設(shè)計二、方案設(shè)計與總體設(shè)計 三、動力系統(tǒng)設(shè)計三、動力系統(tǒng)設(shè)計 四、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計四、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計 五、傳動系統(tǒng)設(shè)計五、傳動系統(tǒng)設(shè)計 六、操縱系統(tǒng)設(shè)計六、操縱系統(tǒng)設(shè)計 七、控制系統(tǒng)設(shè)計七、控制系統(tǒng)設(shè)計 八、人機工程學(xué)與系統(tǒng)設(shè)計八、人機工程學(xué)與系統(tǒng)設(shè)計8第一章第一章 緒緒 論論 1-1系統(tǒng)與機械系統(tǒng)系統(tǒng)與機械系統(tǒng)一、系統(tǒng)一、系統(tǒng) 1、系統(tǒng)的定義、系統(tǒng)的定義系統(tǒng)系統(tǒng)：具有具有特定功能特定功能的、相互間的、

2、相互間具有有機聯(lián)系具有有機聯(lián)系的許的許多要素構(gòu)成的一個整體。多要素構(gòu)成的一個整體。 一般認(rèn)為，由一般認(rèn)為，由兩個或兩個以上要素兩個或兩個以上要素組成的組成的具有一定具有一定結(jié)構(gòu)和特定功能的整體結(jié)構(gòu)和特定功能的整體，都可以看作是一個，都可以看作是一個系統(tǒng)系統(tǒng)。 任何機械都是由若干個零件、部件和裝置組成的一任何機械都是由若干個零件、部件和裝置組成的一個特定系統(tǒng)。個特定系統(tǒng)。機械零件機械零件是組成機械系統(tǒng)的基本要素，是組成機械系統(tǒng)的基本要素，部件和裝置部件和裝置是組成機械系統(tǒng)的是組成機械系統(tǒng)的子系統(tǒng)子系統(tǒng)。9機械系統(tǒng)設(shè)計時，把機械本身構(gòu)成的系統(tǒng)稱為機械系統(tǒng)設(shè)計時，把機械本身構(gòu)成的系統(tǒng)稱為內(nèi)部內(nèi)部系統(tǒng)

3、系統(tǒng)，而把人和環(huán)境構(gòu)成的系統(tǒng)稱為，而把人和環(huán)境構(gòu)成的系統(tǒng)稱為外部系統(tǒng)外部系統(tǒng)。內(nèi)部系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間存在著一定的聯(lián)系，即相互內(nèi)部系統(tǒng)和外部系統(tǒng)之間存在著一定的聯(lián)系，即相互間有作用和影響。外部系統(tǒng)對內(nèi)部系統(tǒng)的作用和影響，間有作用和影響。外部系統(tǒng)對內(nèi)部系統(tǒng)的作用和影響，對外部系統(tǒng)來說是輸出，而對內(nèi)部系統(tǒng)來說則是輸入；對外部系統(tǒng)來說是輸出，而對內(nèi)部系統(tǒng)來說則是輸入；反之亦然。反之亦然。10機械機械學(xué)院學(xué)院加工加工中心中心113600T壓力機壓力機12莫托曼機器人莫托曼機器人13啤酒灌裝壓蓋工序啤酒灌裝壓蓋工序141516鋼板型鋼拋丸清理機鋼板型鋼拋丸清理機172、系統(tǒng)的特性、系統(tǒng)的特性1）整體性）整

4、體性-最重要和最基本的特性。最重要和最基本的特性。系統(tǒng)是由若干個要素構(gòu)成的統(tǒng)一體，雖然各要素系統(tǒng)是由若干個要素構(gòu)成的統(tǒng)一體，雖然各要素具有各自不同的性能，但它們結(jié)合后必須服從整體具有各自不同的性能，但它們結(jié)合后必須服從整體功能的要求，相互間必須協(xié)調(diào)和適應(yīng)，如車床。功能的要求，相互間必須協(xié)調(diào)和適應(yīng)，如車床。2）相關(guān)性）相關(guān)性-系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間是有聯(lián)系的。系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間是有聯(lián)系的。3）目的性）目的性-系統(tǒng)完成特定功能，排除或減小有害的干擾。系統(tǒng)完成特定功能，排除或減小有害的干擾。4）環(huán)境適應(yīng)性）環(huán)境適應(yīng)性-系統(tǒng)對外部環(huán)境的各種變化和抗干系統(tǒng)對外部環(huán)境的各種變化和抗干擾有良好的適應(yīng)性。擾有良好

5、的適應(yīng)性。18履帶式拋丸機履帶式拋丸機19二、機械系統(tǒng)的組成二、機械系統(tǒng)的組成 從實現(xiàn)系統(tǒng)功能的角度來看，主要包括：從實現(xiàn)系統(tǒng)功能的角度來看，主要包括： 動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)和控動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等制系統(tǒng)等。動力系統(tǒng)動力系統(tǒng)傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng) 操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)2021 五軸加工中心五軸加工中心22鍛鍛造造操操作作機機231、動力系統(tǒng)、動力系統(tǒng) 包括動力機及其配套裝置，是機械系統(tǒng)的包括動力機及其配套裝置，是機械系統(tǒng)的動力源動力源。 一次動力機，如內(nèi)燃機、汽輪機、燃?xì)廨啓C等。一次動力機，如內(nèi)燃機、汽輪機、燃?xì)廨啓C等。

6、 二次動力機，如電動機、液壓馬達、氣壓馬達等。二次動力機，如電動機、液壓馬達、氣壓馬達等。 特點特點：輸出運動多為轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)速較高。：輸出運動多為轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)速較高。 選擇動力機時，全面考慮現(xiàn)場的能源條件，執(zhí)行選擇動力機時，全面考慮現(xiàn)場的能源條件，執(zhí)行機構(gòu)的機械特性、使用環(huán)境、工況、操作和維修等。機構(gòu)的機械特性、使用環(huán)境、工況、操作和維修等。 2、執(zhí)行系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng) 包括機械的包括機械的執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)和和執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件，通常稱為機械，通常稱為機械系統(tǒng)的系統(tǒng)的工作機工作機。 執(zhí)行系統(tǒng)通常處于機械系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)通常處于機械系統(tǒng)的末端末端，直接與作業(yè)，直接與作業(yè)對象接觸，其功能是機械系統(tǒng)的主要功能

7、。對象接觸，其功能是機械系統(tǒng)的主要功能。 243、傳動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng) 把動力機的動力和運動傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)的把動力機的動力和運動傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置中間裝置。主要功能：主要功能： 1）減速或增速；減速或增速；把動力機的速度降低或增高，以適應(yīng)把動力機的速度降低或增高，以適應(yīng)執(zhí)行系統(tǒng)工作的需要。執(zhí)行系統(tǒng)工作的需要。2）變速變速( (有級或無級變速有級或無級變速) )；當(dāng)有級變速不能滿足要求當(dāng)有級變速不能滿足要求或不經(jīng)濟時，通過傳動系統(tǒng)實行無級變速，以滿足執(zhí)或不經(jīng)濟時，通過傳動系統(tǒng)實行無級變速，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)各種不同速度的要求。行系統(tǒng)各種不同速度的要求。 253）改變運動規(guī)律或形式；改變運動規(guī)律或

8、形式； 將動力機輸出的均勻連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榘茨撤N規(guī)律將動力機輸出的均勻連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榘茨撤N規(guī)律變化的旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)、連續(xù)或間歇運動，或改變運動變化的旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)、連續(xù)或間歇運動，或改變運動方向，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)的運動要求。方向，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)的運動要求。 4）傳遞動力。傳遞動力。把動力機輸出的動力傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)，把動力機輸出的動力傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)，供給執(zhí)行系統(tǒng)所需的功率、轉(zhuǎn)矩或力。供給執(zhí)行系統(tǒng)所需的功率、轉(zhuǎn)矩或力。 如果動力機的工作性能完全符合執(zhí)行系統(tǒng)工作的如果動力機的工作性能完全符合執(zhí)行系統(tǒng)工作的要求，可以將傳動系統(tǒng)省略，使動力機與執(zhí)行系統(tǒng)直要求，可以將傳動系統(tǒng)省略，使動力機與執(zhí)行系統(tǒng)直接聯(lián)

9、結(jié)即可。接聯(lián)結(jié)即可。264、操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)1）目的：目的：使動力、傳動、執(zhí)行系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)運行，并準(zhǔn)使動力、傳動、執(zhí)行系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)運行，并準(zhǔn)確地完成整機功能。確地完成整機功能。2）區(qū)別：區(qū)別：操縱系統(tǒng)多指通過操縱系統(tǒng)多指通過人工操作人工操作以實現(xiàn)上述要以實現(xiàn)上述要求的裝置，通常包括啟動、離合、制動、變速、換向。求的裝置，通常包括啟動、離合、制動、變速、換向。 控制系統(tǒng)是指通過人工操作或由測量元件獲得的信號，經(jīng)控制系統(tǒng)是指通過人工操作或由測量元件獲得的信號，經(jīng)控制器使控制對象控制器使控制對象改變工作參數(shù)或運行狀態(tài)的裝置，如伺改變工作參數(shù)或運行狀態(tài)的裝置，如伺服機構(gòu)。良好的控制

10、系統(tǒng)可以便機械系統(tǒng)處于最佳的運行服機構(gòu)。良好的控制系統(tǒng)可以便機械系統(tǒng)處于最佳的運行狀態(tài)，提高穩(wěn)定性和可靠性，并有較好的經(jīng)濟性。狀態(tài)，提高穩(wěn)定性和可靠性，并有較好的經(jīng)濟性。27 從流的觀點出發(fā)，將機械系統(tǒng)劃分為物料流系統(tǒng)、能量流系統(tǒng)、信息流系統(tǒng)和機械運動系統(tǒng)。其構(gòu)成如圖所示。28292）能量流系統(tǒng)能源可分為自然能源和人工能源兩類。產(chǎn)生能量的資源3031三、現(xiàn)代機械系統(tǒng)的功能要求三、現(xiàn)代機械系統(tǒng)的功能要求對于普遍的機械系統(tǒng)產(chǎn)品的功能要求大致為：對于普遍的機械系統(tǒng)產(chǎn)品的功能要求大致為：1、運動要求運動要求如速度、加速度、轉(zhuǎn)速、調(diào)速范圍、行程（位移）、如速度、加速度、轉(zhuǎn)速、調(diào)速范圍、行程（位移）、運動

11、軌跡等；運動軌跡等；2、動力要求動力要求包括傳遞功率、轉(zhuǎn)矩、力、壓力等；包括傳遞功率、轉(zhuǎn)矩、力、壓力等；3、可靠性和壽命要求可靠性和壽命要求 4、安全性安全性 包括強度、剛度、熱力學(xué)性能、振動穩(wěn)定性、系統(tǒng)工包括強度、剛度、熱力學(xué)性能、振動穩(wěn)定性、系統(tǒng)工作的安全性及操作人員的安全性等；作的安全性及操作人員的安全性等；32 5、體積與重量要求體積與重量要求 如尺寸、重量、功率質(zhì)量比等；如尺寸、重量、功率質(zhì)量比等；6、經(jīng)濟性要求經(jīng)濟性要求 設(shè)計和制造的經(jīng)濟性設(shè)計和制造的經(jīng)濟性 + 使用和維修的經(jīng)濟性；使用和維修的經(jīng)濟性；7、環(huán)境保護要求環(huán)境保護要求 除塵、排污等；除塵、排污等；8、產(chǎn)品造型要求產(chǎn)品造

12、型要求 外觀、色彩、形體，人外觀、色彩、形體，人機機環(huán)境協(xié)調(diào)性；環(huán)境協(xié)調(diào)性；9、其它特殊要求其它特殊要求 如食品、醫(yī)藥加工機械的衛(wèi)生要求如食品、醫(yī)藥加工機械的衛(wèi)生要求。3312 機械系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)機械系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù) 機械系統(tǒng)設(shè)計的目的：機械系統(tǒng)設(shè)計的目的：為市場（用戶）提供優(yōu)質(zhì)高效、價廉物美的機械產(chǎn)品，為市場（用戶）提供優(yōu)質(zhì)高效、價廉物美的機械產(chǎn)品，即要求產(chǎn)品質(zhì)量高、經(jīng)濟效益好。產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效即要求產(chǎn)品質(zhì)量高、經(jīng)濟效益好。產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益取決于設(shè)計、制造和管理的綜合水平，而產(chǎn)品設(shè)計益取決于設(shè)計、制造和管理的綜合水平，而產(chǎn)品設(shè)計是關(guān)鍵。是關(guān)鍵。沒有經(jīng)濟觀點的設(shè)計人員，絕不可能設(shè)計出經(jīng)濟好的沒

13、有經(jīng)濟觀點的設(shè)計人員，絕不可能設(shè)計出經(jīng)濟好的產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計，產(chǎn)品的質(zhì)量事故約有產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計，產(chǎn)品的質(zhì)量事故約有50是設(shè)計不當(dāng)是設(shè)計不當(dāng)造成的產(chǎn)品的成本造成的產(chǎn)品的成本60-70取決于設(shè)計。機械設(shè)取決于設(shè)計。機械設(shè)計時，應(yīng)特別強調(diào)和重視要從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，合理計時，應(yīng)特別強調(diào)和重視要從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，合理地確定系統(tǒng)功能，增強可靠性，提高經(jīng)濟性，保證安地確定系統(tǒng)功能，增強可靠性，提高經(jīng)濟性，保證安全性。全性。從系統(tǒng)觀點出發(fā)，合理地確定系統(tǒng)功能。從系統(tǒng)觀點出發(fā)，合理地確定系統(tǒng)功能。34 一、從系統(tǒng)的觀點出發(fā)一、從系統(tǒng)的觀點出發(fā) 既要重視內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計，也要重視內(nèi)、外部系統(tǒng)的既要重視內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計，也要重視

14、內(nèi)、外部系統(tǒng)的聯(lián)系。聯(lián)系。1、內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足使用功能。零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足使用功能。2、外部系統(tǒng)的作用和影響外部系統(tǒng)的作用和影響 如市場要求、約束條件。如市場要求、約束條件。3、機械系統(tǒng)設(shè)計對外部環(huán)境的作用和影響機械系統(tǒng)設(shè)計對外部環(huán)境的作用和影響一項產(chǎn)品的推出總是以社會需求為前提而產(chǎn)生的。如一項產(chǎn)品的推出總是以社會需求為前提而產(chǎn)生的。如果沒有需求就沒有市場，從而也就失去了產(chǎn)品存在的果沒有需求就沒有市場，從而也就失去了產(chǎn)品存在的價值和依據(jù)。產(chǎn)品應(yīng)不斷地更新以適應(yīng)市場的變化，價值和依據(jù)。產(chǎn)品應(yīng)不斷地更新以適應(yīng)市場的變化，否則將會滯銷、積壓，造成浪費，影響企業(yè)的經(jīng)濟效

15、否則將會滯銷、積壓，造成浪費，影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。所以，設(shè)計師必須確立市場觀念，以社會需求作益。所以，設(shè)計師必須確立市場觀念，以社會需求作為基本出發(fā)點。為基本出發(fā)點。35 二、合理確定系統(tǒng)功能二、合理確定系統(tǒng)功能 樹立市場觀念，以社會需求和為用戶服務(wù)作為最基本樹立市場觀念，以社會需求和為用戶服務(wù)作為最基本出發(fā)點。出發(fā)點。產(chǎn)品的價值產(chǎn)品的價值: V = F( (產(chǎn)品的功能產(chǎn)品的功能) ) / C( (產(chǎn)品的成本產(chǎn)品的成本) ) 為提高產(chǎn)品的價值，一般采取五種措施：為提高產(chǎn)品的價值，一般采取五種措施： 1）增加功能，成本不變；增加功能，成本不變； 2）功能不變，降低成本；功能不變，降低成本； 3）

16、增加一些成本，得到更多的功能；增加一些成本，得到更多的功能； 4）降低一些功能，以便降低更多的成本；降低一些功能，以便降低更多的成本； 5）增加功能，同時降低成本。增加功能，同時降低成本。( (最理想的、也是最困最理想的、也是最困難的，產(chǎn)品的價值系數(shù)的提高在很大程度上取決于設(shè)難的，產(chǎn)品的價值系數(shù)的提高在很大程度上取決于設(shè)計。計。) )36在設(shè)計的每個階段都應(yīng)進行價值分析，采用多種方案在設(shè)計的每個階段都應(yīng)進行價值分析，采用多種方案進行經(jīng)濟比較，取得最佳方案。進行經(jīng)濟比較，取得最佳方案。應(yīng)遵循應(yīng)遵循保證基本功能保證基本功能( (用戶直接要求的功能用戶直接要求的功能) )、滿足使?jié)M足使用功能用功能、

17、剔除多余功能剔除多余功能、增添新穎功能增添新穎功能、恰到好處地恰到好處地利用外觀功能利用外觀功能的原則，降低成本，提高功能價值。的原則，降低成本，提高功能價值。37三、提高可靠性三、提高可靠性可靠性是衡量系統(tǒng)質(zhì)量的一個重要指標(biāo)?？煽啃允呛饬肯到y(tǒng)質(zhì)量的一個重要指標(biāo)?？煽啃允侵赶到y(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。規(guī)定功能的能力。當(dāng)缺乏可靠性計算的設(shè)計變量分布特性和數(shù)據(jù)時，可采當(dāng)缺乏可靠性計算的設(shè)計變量分布特性和數(shù)據(jù)時，可采取下述措施：取下述措施：1、分析失效機理，查找失效原因分析失效機理，查找失效原因如果能在研究和設(shè)計階段對可能發(fā)生的故

18、障或失效進行預(yù)測和如果能在研究和設(shè)計階段對可能發(fā)生的故障或失效進行預(yù)測和分析，掌握失效原因，分析失效機理，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，分析，掌握失效原因，分析失效機理，采取相應(yīng)的預(yù)防措施，則系統(tǒng)的失效率將會降低，可靠性會隨之提高。則系統(tǒng)的失效率將會降低，可靠性會隨之提高。2、把可靠性設(shè)計到零、部件中去、把可靠性設(shè)計到零、部件中去對系統(tǒng)可靠性有關(guān)鍵影響的零、部件都要有較高的可靠性。對系統(tǒng)可靠性有關(guān)鍵影響的零、部件都要有較高的可靠性。383、提高維修性提高維修性維修性維修性在在規(guī)定的條件下規(guī)定的條件下和和規(guī)定的時間內(nèi)按規(guī)定的程序和方法規(guī)定的時間內(nèi)按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復(fù)產(chǎn)品功能的能力。進行

19、維修時，保持或恢復(fù)產(chǎn)品功能的能力。在正常運行時期，如能進行良好的維修，及時更換磨損、疲勞在正常運行時期，如能進行良好的維修，及時更換磨損、疲勞及老化的零、部件，系統(tǒng)的壽命可以延長，故障率明顯下降。及老化的零、部件，系統(tǒng)的壽命可以延長，故障率明顯下降。設(shè)計階段應(yīng)考慮系統(tǒng)應(yīng)具有良好的維修性，易于裝配、易于檢設(shè)計階段應(yīng)考慮系統(tǒng)應(yīng)具有良好的維修性，易于裝配、易于檢測和發(fā)現(xiàn)故障。測和發(fā)現(xiàn)故障。4、簡化結(jié)構(gòu)，提高標(biāo)準(zhǔn)化程度簡化結(jié)構(gòu)，提高標(biāo)準(zhǔn)化程度結(jié)構(gòu)簡單的零、部件往往工藝性良好結(jié)構(gòu)簡單的零、部件往往工藝性良好(由行坯、制造、測量和裝由行坯、制造、測量和裝配方面來考慮配方面來考慮)，制造、測量和裝配后的質(zhì)量

20、容易得到保證，故，制造、測量和裝配后的質(zhì)量容易得到保證，故障的潛在因素也易于得到控制。障的潛在因素也易于得到控制。 標(biāo)準(zhǔn)化也是提高可靠性的一項重要措施。標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)工藝標(biāo)準(zhǔn)化也是提高可靠性的一項重要措施。標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)工藝性和可靠性一般都比較好。所以，應(yīng)盡量廣泛地采用標(biāo)準(zhǔn)件、性和可靠性一般都比較好。所以，應(yīng)盡量廣泛地采用標(biāo)準(zhǔn)件、規(guī)格件和通用件，以提高機械系統(tǒng)的壽命。規(guī)格件和通用件，以提高機械系統(tǒng)的壽命。39四、提高經(jīng)濟性四、提高經(jīng)濟性1、以壽命周期成本最低為目標(biāo)、以壽命周期成本最低為目標(biāo)壽命周期成本壽命周期成本LCC產(chǎn)品從計劃、設(shè)計、制造和使產(chǎn)品從計劃、設(shè)計、制造和使用直至報廢的整個壽命周期內(nèi)所

21、花費用的總和。用直至報廢的整個壽命周期內(nèi)所花費用的總和。壽命周期成本壽命周期成本 = = 生產(chǎn)成本生產(chǎn)成本 + + 使用成本使用成本 = =直接成本直接成本+ +間接成本間接成本+ +運行成本運行成本+ +維修成本維修成本2、提高設(shè)計和制造的經(jīng)濟性、提高設(shè)計和制造的經(jīng)濟性目的：生產(chǎn)成本低、物質(zhì)消耗少、生產(chǎn)周期短，以提目的：生產(chǎn)成本低、物質(zhì)消耗少、生產(chǎn)周期短，以提高制造廠方的經(jīng)濟效益。高制造廠方的經(jīng)濟效益。1）合理確定可靠性要求和安全系數(shù)）合理確定可靠性要求和安全系數(shù)在進行可靠性設(shè)計時，需把各設(shè)計參數(shù)作為隨機變量在進行可靠性設(shè)計時，需把各設(shè)計參數(shù)作為隨機變量40處理。當(dāng)缺乏這些必要的數(shù)據(jù)和資料時

22、，應(yīng)用安全處理。當(dāng)缺乏這些必要的數(shù)據(jù)和資料時，應(yīng)用安全系數(shù)計算。系數(shù)計算。2）貫徹標(biāo)準(zhǔn)化）貫徹標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化可以使生產(chǎn)技術(shù)活動獲得必要的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和標(biāo)準(zhǔn)化可以使生產(chǎn)技術(shù)活動獲得必要的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和最好的經(jīng)濟效果。最好的經(jīng)濟效果。標(biāo)準(zhǔn)化通常包括產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。標(biāo)準(zhǔn)化通常包括產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。我國標(biāo)準(zhǔn)分國家標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三級。我國標(biāo)準(zhǔn)分國家標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三級。3）采用新技術(shù)）采用新技術(shù)( (新產(chǎn)品、新方法、新工藝、新材料）新產(chǎn)品、新方法、新工藝、新材料）可以使產(chǎn)品具有更好的性能和經(jīng)濟性，具有更強的可以使產(chǎn)品具有更好的性能和經(jīng)濟性，具有更強的競爭力。競爭力。 4）改

23、善零部件結(jié)構(gòu)工藝性）改善零部件結(jié)構(gòu)工藝性41能用最有效最經(jīng)濟的工藝方法進行加工、測試和裝配，能用最有效最經(jīng)濟的工藝方法進行加工、測試和裝配，并使生產(chǎn)過程最簡單、周期最短且最經(jīng)濟。并使生產(chǎn)過程最簡單、周期最短且最經(jīng)濟。5）采用經(jīng)濟的技術(shù)要求、精度等級、粗糙度、材料）采用經(jīng)濟的技術(shù)要求、精度等級、粗糙度、材料力學(xué)性能等。力學(xué)性能等。3、提高使用和維修的經(jīng)濟性、提高使用和維修的經(jīng)濟性( (提高用戶的經(jīng)濟效益）提高用戶的經(jīng)濟效益）1）提高產(chǎn)品的效率）提高產(chǎn)品的效率機械設(shè)備的效率主要取決于傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)的效機械設(shè)備的效率主要取決于傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)的效率。率。 2）合理確定經(jīng)濟壽命）合理確定經(jīng)濟壽命

24、使用壽命愈長，系統(tǒng)的性能愈差，相應(yīng)的使用費用也使用壽命愈長，系統(tǒng)的性能愈差，相應(yīng)的使用費用也愈多，使用經(jīng)濟性愈低。愈多，使用經(jīng)濟性愈低。設(shè)備有：設(shè)備有：物質(zhì)壽命、技術(shù)壽命和經(jīng)濟壽命物質(zhì)壽命、技術(shù)壽命和經(jīng)濟壽命。42經(jīng)濟壽命經(jīng)濟壽命設(shè)備從開始使用至繼續(xù)使用其經(jīng)濟效益變設(shè)備從開始使用至繼續(xù)使用其經(jīng)濟效益變差所經(jīng)歷的時間。差所經(jīng)歷的時間。對設(shè)備進行適時的技術(shù)改造和良好的維修可延長其經(jīng)對設(shè)備進行適時的技術(shù)改造和良好的維修可延長其經(jīng)濟壽命。濟壽命。3）提高維修的經(jīng)濟性）提高維修的經(jīng)濟性設(shè)備維修的原則：以盡可能少的維修費用換取盡可能設(shè)備維修的原則：以盡可能少的維修費用換取盡可能多的使用經(jīng)濟效益。多的使用經(jīng)

25、濟效益。（1）定期維修）定期維修 目前應(yīng)用較多的一種。目前應(yīng)用較多的一種。維修周期主要根據(jù)使用經(jīng)驗、主觀判斷或統(tǒng)計資料確維修周期主要根據(jù)使用經(jīng)驗、主觀判斷或統(tǒng)計資料確定，常安排在非生產(chǎn)時間。定，常安排在非生產(chǎn)時間。 特點：無法準(zhǔn)確估計故障的因素和時間特點：無法準(zhǔn)確估計故障的因素和時間維修次數(shù)維修次數(shù)過多；有的零件未失效就提前換掉過多；有的零件未失效就提前換掉維修費用高。維修費用高。43（2）故障診斷）故障診斷不斷對系統(tǒng)中主要零部件進行特征值的測定（如溫度、不斷對系統(tǒng)中主要零部件進行特征值的測定（如溫度、壓力、振動、噪聲、油液、強度、表面狀態(tài)、無損檢壓力、振動、噪聲、油液、強度、表面狀態(tài)、無損檢

26、測、電氣參數(shù)、工況指標(biāo)等），當(dāng)發(fā)現(xiàn)某種故障征兆測、電氣參數(shù)、工況指標(biāo)等），當(dāng)發(fā)現(xiàn)某種故障征兆時進行更換或修理。時進行更換或修理。特點：能提高系統(tǒng)有效運行時間，充分利用零部件的特點：能提高系統(tǒng)有效運行時間，充分利用零部件的功能潛力，同時減少維修次數(shù)，總的經(jīng)濟效益較高。功能潛力，同時減少維修次數(shù)，總的經(jīng)濟效益較高。只在重要和價格昂貴的機械系統(tǒng)中使用。只在重要和價格昂貴的機械系統(tǒng)中使用。44五、保證安全性五、保證安全性 1、機械系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)期功能的安全性、機械系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)期功能的安全性系統(tǒng)運行時本身的安全性，如：必須滿足強度、剛度、系統(tǒng)運行時本身的安全性，如：必須滿足強度、剛度、耐磨性、穩(wěn)定性等要求。耐

27、磨性、穩(wěn)定性等要求。為防意外造成故障和失效，常配置過載保護、安全互為防意外造成故障和失效，常配置過載保護、安全互鎖等裝置。鎖等裝置。452、人、人機機環(huán)境系統(tǒng)的安全性環(huán)境系統(tǒng)的安全性機械是為人類服務(wù)的，同時它又在一定的環(huán)境中工作，人、機械是為人類服務(wù)的，同時它又在一定的環(huán)境中工作，人、機、環(huán)境三者構(gòu)成了一個特定的系統(tǒng)。機、環(huán)境三者構(gòu)成了一個特定的系統(tǒng)。 機械本身應(yīng)有良好的安全性；機械本身應(yīng)有良好的安全性； 使用機械的人員和周圍環(huán)境應(yīng)有良好的安全性。使用機械的人員和周圍環(huán)境應(yīng)有良好的安全性。以人以人為主體，統(tǒng)一協(xié)調(diào)三者，便于操作和使用。為主體，統(tǒng)一協(xié)調(diào)三者，便于操作和使用。1）勞動安全勞動安全

28、機械系統(tǒng)運行時，可能機械系統(tǒng)運行時，可能對人體造成傷害的危險區(qū)對人體造成傷害的危險區(qū)，應(yīng)進行切實有效的保護。如：設(shè)置防護罩、防護蓋、應(yīng)進行切實有效的保護。如：設(shè)置防護罩、防護蓋、安全擋板或隔離板等。安全擋板或隔離板等。對對高速機械、重要及容易出故障的設(shè)備高速機械、重要及容易出故障的設(shè)備，設(shè)計時應(yīng)，設(shè)計時應(yīng)考慮在可能發(fā)生故障的部分，采取安全措施?？紤]在可能發(fā)生故障的部分，采取安全措施。46472）環(huán)境保護）環(huán)境保護如廢氣、廢水、廢渣的治理；如廢氣、廢水、廢渣的治理；防塵、防毒、防暑降溫；防塵、防毒、防暑降溫；采光采暖與通風(fēng)；采光采暖與通風(fēng)；放射保護；放射保護；噪音和振動的控制等。噪音和振動的控制

29、等。具體的防治要求和措施，可參閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。具體的防治要求和措施，可參閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。48 13 機械系統(tǒng)設(shè)計方法概述機械系統(tǒng)設(shè)計方法概述一、機械系統(tǒng)設(shè)計過程一、機械系統(tǒng)設(shè)計過程1、計劃、計劃 了解設(shè)計任務(wù)，明確設(shè)計目的和功能的要求。了解設(shè)計任務(wù)，明確設(shè)計目的和功能的要求。2、外部系統(tǒng)設(shè)計、外部系統(tǒng)設(shè)計（簡稱外部設(shè)計）（簡稱外部設(shè)計）1）調(diào)查研究）調(diào)查研究 市場調(diào)查，掌握外部環(huán)境條件。市場調(diào)查，掌握外部環(huán)境條件。2）可行性研究）可行性研究 進行技術(shù)研究和費用預(yù)測，成本與效進行技術(shù)研究和費用預(yù)測，成本與效益分析。益分析。3）系統(tǒng)計劃）系統(tǒng)計劃 明確設(shè)計任務(wù)、目的和要求，制定系統(tǒng)明確設(shè)計任務(wù)

30、、目的和要求，制定系統(tǒng)開發(fā)計劃。開發(fā)計劃。 3、內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計、內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計 1）初步設(shè)計）初步設(shè)計49制定工作原理、總體方案和總體布局設(shè)計，關(guān)鍵性制定工作原理、總體方案和總體布局設(shè)計，關(guān)鍵性零、部件的實驗研究。零、部件的實驗研究。2）系統(tǒng)分解系統(tǒng)分解 將總體系統(tǒng)分解成子系統(tǒng)，繪制系統(tǒng)圖，以便于分將總體系統(tǒng)分解成子系統(tǒng)，繪制系統(tǒng)圖，以便于分析和設(shè)計。析和設(shè)計。3）系統(tǒng)分析）系統(tǒng)分析 分析和確定該系統(tǒng)的目的和要求，進行模型化，優(yōu)分析和確定該系統(tǒng)的目的和要求，進行模型化，優(yōu)化與評價，確定最佳系統(tǒng)方案。化與評價，確定最佳系統(tǒng)方案。4）技術(shù)設(shè)計）技術(shù)設(shè)計 子系統(tǒng)和總體系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計，計算并確定出主要尺寸

31、，子系統(tǒng)和總體系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計，計算并確定出主要尺寸，繪制部件裝配圖和總圖，必要的關(guān)鍵性實驗。繪制部件裝配圖和總圖，必要的關(guān)鍵性實驗。 5）工作圖設(shè)計）工作圖設(shè)計 繪制全部零件工作圖，編制各種技術(shù)文件和說明書。繪制全部零件工作圖，編制各種技術(shù)文件和說明書。50 6）鑒定和評審）鑒定和評審 對設(shè)計進行全面的技術(shù)、經(jīng)濟評價，分析內(nèi)部系統(tǒng)對設(shè)計進行全面的技術(shù)、經(jīng)濟評價，分析內(nèi)部系統(tǒng)對周圍環(huán)境的作用和影響。對周圍環(huán)境的作用和影響。4、制造和銷售、制造和銷售 1）樣機試制）樣機試制 試制、樣機實驗。試制、樣機實驗。2）樣機鑒定和評審）樣機鑒定和評審3）改進設(shè)計改進設(shè)計 對不能滿足系統(tǒng)要求的技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)進

32、行分析，對不能滿足系統(tǒng)要求的技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)進行分析，根據(jù)樣機鑒定和評審意見進行修改設(shè)計。根據(jù)樣機鑒定和評審意見進行修改設(shè)計。4）小批試制）小批試制經(jīng)修改、實驗、調(diào)整后，投入運行考核，修改完善。經(jīng)修改、實驗、調(diào)整后，投入運行考核，修改完善。515）定型設(shè)計）定型設(shè)計 完善全部工作圖、技術(shù)文件和工藝文件。完善全部工作圖、技術(shù)文件和工藝文件。6）銷售）銷售 二、機械系統(tǒng)設(shè)計的特點二、機械系統(tǒng)設(shè)計的特點機械系統(tǒng)設(shè)計時，機械系統(tǒng)設(shè)計時，特別強調(diào)系統(tǒng)的觀點，內(nèi)部設(shè)計與外特別強調(diào)系統(tǒng)的觀點，內(nèi)部設(shè)計與外部設(shè)計相結(jié)合，獲得總體最優(yōu)化。部設(shè)計相結(jié)合，獲得總體最優(yōu)化。如外部環(huán)境對該機械系統(tǒng)的作用和影響，同時內(nèi)部系

33、統(tǒng)如外部環(huán)境對該機械系統(tǒng)的作用和影響，同時內(nèi)部系統(tǒng)對外部環(huán)境的影響。對外部環(huán)境的影響。傳統(tǒng)的設(shè)計方法傳統(tǒng)的設(shè)計方法只注重內(nèi)部系統(tǒng)的設(shè)計，以改善零、部件的特性只注重內(nèi)部系統(tǒng)的設(shè)計，以改善零、部件的特性為重點，至于各零、部件之間，外部環(huán)境與內(nèi)部系統(tǒng)之間的相互為重點，至于各零、部件之間，外部環(huán)境與內(nèi)部系統(tǒng)之間的相互作用和影響考慮較少。雖然對零、部件的設(shè)計考慮得很仔細(xì)、很作用和影響考慮較少。雖然對零、部件的設(shè)計考慮得很仔細(xì)、很周到，但所設(shè)計出的系統(tǒng)仍不夠理想。零、部件的設(shè)計固然應(yīng)給周到，但所設(shè)計出的系統(tǒng)仍不夠理想。零、部件的設(shè)計固然應(yīng)給予足夠的重視，但全部用好的零件未必能組成好的系統(tǒng)，其技術(shù)予足夠的重

34、視，但全部用好的零件未必能組成好的系統(tǒng)，其技術(shù)和經(jīng)濟未必能實現(xiàn)良好的統(tǒng)一。和經(jīng)濟未必能實現(xiàn)良好的統(tǒng)一。52三、系統(tǒng)分解三、系統(tǒng)分解 系統(tǒng)分解法是系統(tǒng)設(shè)計中常用的方法。把復(fù)雜的系統(tǒng)分解系統(tǒng)分解法是系統(tǒng)設(shè)計中常用的方法。把復(fù)雜的系統(tǒng)分解為若干個相聯(lián)系的，相對比較簡單的子系統(tǒng)，這樣可使設(shè)為若干個相聯(lián)系的，相對比較簡單的子系統(tǒng)，這樣可使設(shè)計和分析比較簡便。根據(jù)需要各子系統(tǒng)還可再分解為更小計和分析比較簡便。根據(jù)需要各子系統(tǒng)還可再分解為更小的子系統(tǒng)，依次逐級分解，直到能進行適宜的設(shè)計和分析的子系統(tǒng)，依次逐級分解，直到能進行適宜的設(shè)計和分析為止。為止。系統(tǒng)分解可以是平面分解，也可以是分級分解，或是兼有系統(tǒng)分解可以是平面分解，也可以是分級分解，或是兼有二者的組合分解。二者的組合分解。53541、分解的數(shù)目和層次要適宜、分解的數(shù)目和層次要適宜2、避免過于復(fù)雜的分界面、避免過于復(fù)雜的分界面3、保持能量流、物料流和信息流的合理流通途徑、保持能量流、物料流和信息流的合理流通途徑4、了解系統(tǒng)分解