機械系統(tǒng)的總體設(shè)計

第一節(jié)概述第二章機械系統(tǒng)的總體設(shè)計第二節(jié)設(shè)計任務(wù)的形成與確定第三節(jié)機械系統(tǒng)的功能及指標分解第四節(jié)機械系統(tǒng)的方案設(shè)計第五節(jié)機械系統(tǒng)方案的評價第六節(jié)機械系統(tǒng)的總體布局設(shè)計及主要參數(shù)確定第七節(jié)機械系統(tǒng)總體設(shè)計實例1第一節(jié)概述系統(tǒng)的原理方案的構(gòu)思結(jié)構(gòu)方案設(shè)計總體布局與環(huán)境設(shè)計主要參數(shù)及技術(shù)指標總體方案的評價與決策總體設(shè)計機械系統(tǒng)設(shè)計的第一個環(huán)節(jié)是，就是在具體設(shè)計之前對所要設(shè)計的機械系統(tǒng)的各方面，本著簡單、實用、經(jīng)濟、安全、美觀等基本原則所進行的綜合性設(shè)計，是一個從整體目標出發(fā)，實現(xiàn)系統(tǒng)整體優(yōu)化設(shè)計的一個階段。總體設(shè)計2產(chǎn)品目標設(shè)想可行性論證和技術(shù)經(jīng)濟分析確定總體功能、指標提出方案設(shè)想系統(tǒng)分析和功能分解形成總體方案?？傮w設(shè)計步驟：3設(shè)計任務(wù)書不行系統(tǒng)總體原理方案分析及確定必要時原理方案試驗技術(shù)文件1：系統(tǒng)工作原理行功能分析功能求解：初步形成物料流、能量流及信息流方案技術(shù)文件2：主要部件工作原理圖關(guān)鍵技術(shù)驗證必要時不行行總體布置設(shè)計技術(shù)文件4：總體設(shè)計報告技術(shù)文件5：總體布置圖結(jié)構(gòu)方案設(shè)計：分系統(tǒng)及總成選配，接口設(shè)計方案評審技術(shù)文件3：方案評審報告不行總體設(shè)計的基本步驟：4圖2-1機械系統(tǒng)總體設(shè)計基本步驟工程設(shè)計必要時設(shè)計評審不行行返回上一頁測試測試試驗必要時不行行試制調(diào)試設(shè)計任務(wù)完成必要時調(diào)試結(jié)果不行5

(1)系統(tǒng)工作原理簡圖；

(2)主要部件的工作原理圖；

(3)方案評價報告；

(4)總體設(shè)計報告；

(5)系統(tǒng)總體布置圖在總體設(shè)計過程中形成的技術(shù)文件：62.適應(yīng)性設(shè)計3.變型設(shè)計1.開發(fā)性設(shè)計2.2.1設(shè)計任務(wù)的類型第二節(jié)設(shè)計任務(wù)的形成與確定72.適應(yīng)性設(shè)計3.變型設(shè)計1.開發(fā)性設(shè)計2.2.1設(shè)計任務(wù)的類型第二節(jié)設(shè)計任務(wù)的形成與確定82.2.2設(shè)計任務(wù)的來源1.指令性設(shè)計任務(wù)2.來自市場的設(shè)計任務(wù)3.考慮前瞻的預(yù)研設(shè)計任務(wù)從國家大的發(fā)展戰(zhàn)略、國防等方面考慮用戶根據(jù)需要提出產(chǎn)品的更新?lián)Q代92.2.3擬定設(shè)計任務(wù)書1.擬定設(shè)計任務(wù)書的一般原則合理而先進詳細而明確列出全部設(shè)計要求設(shè)計要求盡可能定量化，明確主次要求要求適度，實事求是與國內(nèi)外同類產(chǎn)品產(chǎn)品功能、技術(shù)性能、經(jīng)濟指標都有先進性10(1)產(chǎn)品功能要求2.產(chǎn)品設(shè)計要求(2)適應(yīng)性要求(3)性能要求(4)生產(chǎn)能力要求(5)制造工藝要求(6)可靠性要求

(7)使用壽命要求(8)人機工程要求(9)安全性要求11(1)產(chǎn)品功能要求2.產(chǎn)品設(shè)計要求(2)適應(yīng)性要求(3)性能要求(4)生產(chǎn)能力要求(5)制造工藝要求(6)可靠性要求

(7)使用壽命要求(8)人機工程要求(9)安全性要求123.設(shè)計任務(wù)書的擬定13第三節(jié)機械系統(tǒng)的功能及指標分解

總體設(shè)計的第一步就是充分理解設(shè)計任務(wù)書所規(guī)定的設(shè)計要求，并將其抽象化，即對系統(tǒng)的功能（包括約束）進行描述。2.3.1系統(tǒng)的功能描述功能是對某一產(chǎn)品的特定工作能力的形象化描述。功能的描述要準確、簡潔，合理地抽象，抓住其本質(zhì)，避免帶有傾向性的提法。141)主功能——物料的輸入、轉(zhuǎn)換與輸出功能2)

動力功能——能量傳遞與變換功能3)

控制功能——信息傳遞與控制功能4)

結(jié)構(gòu)功能——將各要素組合起來、形成一個統(tǒng)一的整體2.3.1系統(tǒng)的功能描述15162.3.2系統(tǒng)的原理方案總體分析在功能分析的基礎(chǔ)上，首先應(yīng)對系統(tǒng)的原理方案進行總體分析。在分析或設(shè)計一個現(xiàn)代化機械系統(tǒng)時，首先應(yīng)該從主功能分析著手。立體光固化成型

17采用激光束聚焦的能量氣化切痕以得到一定精度輪廓的料型，并用壓輥加熱逐層粘合各層料。分層實體制造18螺紋加工機的總體原理方案分析19螺紋加工機的總體原理方案分析202.3.3

功能分解與功能樹按系統(tǒng)工程分解性原理進行功能分解，建立功能結(jié)構(gòu)圖即功能樹。功能樹起于總功能，按一級分功能、二級分功能......進行分解，其末端為功能元。前級功能是后級的目的功能，后級是前級的手段功能。21例如：微電腦洗衣機的設(shè)計222.3.4功能求解對功能求解，是原理方案設(shè)計中的重要的搜索階段。設(shè)計人員的思維要發(fā)散。應(yīng)用科學(xué)原理進行技術(shù)原理構(gòu)思從而進行功能求解按技術(shù)原理組織功能結(jié)構(gòu)，在一定條件下作用于加工對象，成為技術(shù)分系統(tǒng)，實現(xiàn)分功能。不局限于機械學(xué)范圍，力學(xué)、電子學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、仿生學(xué)......同一種功能可以用不同的技術(shù)原理來實現(xiàn)對一個功能元應(yīng)盡可能多地提出幾種技術(shù)原理，為后續(xù)方案的構(gòu)思和評價提供較多的選擇231.負壓效應(yīng)例如：輸送液體原理解法分析

1)利用壓力p與溶積v的關(guān)系（pv=常數(shù)），增大容積空間形成負壓吸入液體，減少容積空間形成高壓輸出液體。

2)利用流速與壓力的關(guān)系，及文丘里喉管原理，使流體（液體或氣體）流經(jīng)變截面喉管，在狹窄處流速增大，形成負壓，被輸送液體就可從小孔M抽進喉管，當流速大600m-700m/s時，水頭可達5-6m242慣性力效應(yīng)1)利用離心慣性力將水引出。一般離心泵、化工系統(tǒng)的化工離心泵都是應(yīng)用這種原理。2)利用往復(fù)運動的慣性力。將管1置于水中，在A、B方向往復(fù)運動，水即通過單向閥2、3由管4輸出。3)虹吸原理。液態(tài)分子間引力與位能差造成，利用水柱壓力差，使水上升后再流到低處。253毛細管效應(yīng)

高性能的輕質(zhì)熱管為兩端封閉的管子，襯里為數(shù)層金屬絲網(wǎng)，管內(nèi)封裝液體，在高溫端液體吸熱蒸發(fā)，蒸氣流至低溫端放熱，冷凝后的液體由毛細管效應(yīng)通過金屬絲網(wǎng)流回?zé)岫?。此種熱管用于人造衛(wèi)星和凍土層輸油管保溫等。

26第四節(jié)機械系統(tǒng)的方案設(shè)計什么是方案設(shè)計？對子功能方案進行方案綜合的過程2728

方案設(shè)計實際上就是對子功能方案進行方案綜合。盛裝衣物分離衣物鋁桶塑料桶陶瓷桶機械摩擦電磁震蕩超聲波292.4.1形態(tài)學(xué)矩陣將各子系統(tǒng)的目標（功能）及基本可能實現(xiàn)的辦法（可以是物理效應(yīng)、作用原理或功能載體）列入一個矩陣形式的表中，這個表就稱為形態(tài)學(xué)矩陣，亦稱模幅箱圖。形態(tài)分析法是一種系統(tǒng)搜索和程式化求解的創(chuàng)新技法。組合創(chuàng)新法聯(lián)想類推法智力激勵法提問追溯法302.4.2

總體方案求解1.求解原則1)各功能元原理方案之間在物理上的相容性鑒別能量流、物料流及信息流不受干擾地連續(xù)流過功能元的原理方案在幾何學(xué)和運動學(xué)上是否有矛盾2)從技術(shù)、經(jīng)濟效益較好的角度1）要考慮設(shè)計要求及附加要求2）選擇時，不僅針對某項具體功能元，還要兼顧到全局及其它相關(guān)功能元。3）對于關(guān)鍵性的功能元，應(yīng)多考慮采用創(chuàng)造性方法解決，必要時應(yīng)做有關(guān)的實驗。剔除挑選311)功能分解2)功能求解3)列形態(tài)學(xué)矩陣并進行方案綜合例1：單缸洗衣機的總體方案設(shè)計總功能出發(fā)，分析實現(xiàn)“洗滌衣物”功能的手段實現(xiàn)各種功能的技術(shù)手段或方法，列舉功能形態(tài)分功能功能解A盛裝衣物鋁桶塑料桶玻璃鋼桶陶瓷桶B分離贓物機械摩擦電磁振蕩熱脹超聲波C控制洗劑人工控制機械控制電腦自控2.4.2總體方案求解32分功能功能解A盛裝衣物鋁桶塑料桶玻璃鋼桶陶瓷桶B分離贓物機械摩擦電磁振蕩熱脹超聲波C控制洗劑人工控制機械控制電腦自控?zé)崦浽鰤菏紸1-B2-C2A1-B1-C1A1-B1-C2A2-B3-C1332.功能集成功能集成，即如何將求解所得的功能載體進行集成，其中最主要的工作就是接口設(shè)計。除了在控制信息上互相協(xié)調(diào)外，每個單元的輸出都不影響其他單元的輸出，我們稱這種狀態(tài)為正交。2.4.2

總體方案求解34

在許多情況下，這些功能載體是互相關(guān)聯(lián)的。這些關(guān)聯(lián)有的表現(xiàn)在運動學(xué)上，有的則表現(xiàn)在動力學(xué)上。動力學(xué)如：機器人2.4.2

總體方案求解35功能集成需要考慮各功能載體在機械結(jié)構(gòu)上的關(guān)聯(lián)與控制信息上的關(guān)系兩個方面，是一個充分考慮如何確定合理的整體布局形式，采用恰當?shù)膫鲃雍椭谓Y(jié)構(gòu)，檢測控制硬件、信息處理方法等的過程。2.4.2總體方案求解雙桶洗衣機單桶洗衣機36第一步：尋找總功能的轉(zhuǎn)換關(guān)系

例2：挖掘機的總體方案設(shè)計37第二步：總功能分解（分解依據(jù)——挖掘機的技術(shù)輪廓）。38第二步：總功能分解——功能樹39第三步：建立功能結(jié)構(gòu)圖40第四步：尋找原理解法——形態(tài)學(xué)矩陣序號分功能技術(shù)物理解方案序號1234A推壓齒條鋼絲繩油缸B鏟斗正鏟斗反鏟斗抓斗C提升油缸繩索D回轉(zhuǎn)內(nèi)齒輪傳動外齒輪傳動液輪E能量轉(zhuǎn)換柴油機F能量傳遞與分配齒輪箱油泵鏈傳動皮帶傳動G制動帶式制動閘瓦制動片式制動圓錐形制動H變速液壓式齒輪式液壓—齒輪I行走履帶輪胎邁步式軌道—車輪41第四步：尋找原理解法和原理解組合序號分功能技術(shù)物理解方案序號1234A推壓齒條鋼絲繩油缸B鏟斗正鏟斗反鏟斗抓斗C提升油缸繩索D回轉(zhuǎn)內(nèi)齒輪傳動外齒輪傳動液輪E能量轉(zhuǎn)換柴油機F能量傳遞與分配齒輪箱油泵鏈傳動皮帶傳動G制動帶式制動閘瓦制動片式制動圓錐形制動H變速液壓式齒輪式液壓—齒輪I行走履帶輪胎邁步式軌道—車輪組合方案數(shù)=3×3×2×3×1×4×4×3×4=10368方案1為履帶式正鏟機械挖掘機(A1+B1+C2+D2+E1+F1+G2+H2+I1)方案2為輪胎式正鏟液壓挖掘機(A3+B1+C1+D2+E1+F2+G3+H1+I2)

根據(jù)設(shè)計對功率的要求可知，在能量傳遞與分配過程中，采用鏈傳動和皮帶傳動是不相容的，應(yīng)去掉。故組合方案數(shù)=3×3×2×3×1×2×4×3×4=5184。42第五節(jié)機械系統(tǒng)方案的評價系統(tǒng)評價時應(yīng)考慮的因素很多，既有客觀因素，又有主觀因素。功能、性能指標、可靠性、成本、壽命及人類工程學(xué)等評價人員的經(jīng)驗及其評價角度43在進行系統(tǒng)評價時，遵循的原則1.客觀性原則2.可比性原則3.合理性原則4.整體性原則

系統(tǒng)評價方法——現(xiàn)在采用的較多的還是專家評審集體討論的方法，具體有名次計分法、評分法、技術(shù)經(jīng)濟評價法、模糊評價法等。

評價的目標——將系統(tǒng)的總收益與總投資費用之比作為主要評價值。442.5.1

評價目標1.評價目標的內(nèi)容1）技術(shù)評價目標2）經(jīng)濟評價指標3）社會評價目標選擇主要的要求和約束條件作為實際評價目標。6~8項工作性能指標、加工裝配工藝性、使用維護性、技術(shù)上的先進性成本、利潤、投資回收期等方案實施的社會影響、市場效應(yīng)、節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等性能經(jīng)濟性社會性452.加權(quán)系數(shù)加權(quán)系數(shù)是反映目標重要程度的量化系數(shù)，加權(quán)系數(shù)大意味著重要程度高。加權(quán)系數(shù)值一般經(jīng)驗確定或采用強制判定法（ForcedDecision，簡稱FD）計算。式中：ki—各評價目標的總分，n—評價目標數(shù)評價目標與比較目標列于縱橫坐標，根據(jù)目標的重要程度兩兩加以比較2.5.1

評價目標46例題：確定洗衣機的評價目標的加權(quán)系數(shù)。按FD法確定加權(quán)系數(shù)，列出判別表并計算各評價目標加權(quán)系數(shù)47用系統(tǒng)分析的方法對目標系統(tǒng)進行分解并圖示，將總目標具體化為便于定性或定量評價的目標元，從而形成目標樹。3.評價目標樹洗衣機洗凈度0.25壽命0.17維修性0.17性能0.59價格0.31經(jīng)濟性0.31耗水量0.02外觀0.08社會性0.1洗衣機的評價目標樹2.5.1

評價目標482.5.2

模糊評價法利用集合和模糊數(shù)學(xué)將模糊信息數(shù)值化以進行定量評價的方法。1.隸屬度隸屬度表示某方案對評價標準的從屬程度。確定隸屬度的可采用統(tǒng)計法或隸屬函數(shù)法。0~1之間的一個實數(shù)，越接近1，說明隸屬程度越高。統(tǒng)計法收集一定量的評價信息通過統(tǒng)計得到隸屬度，例如對洗衣機洗凈度進行評價，標準為優(yōu)、良、中、差通過調(diào)查統(tǒng)計得到隸屬度49對于多個評價目標的方案，先分別求各評價目標的隸屬度，考慮加權(quán)系數(shù)，根據(jù)模糊矩陣的合成規(guī)律求得綜合模糊評價的隸屬度，再通過比較求得最佳方案。2.模糊評價多目標的模糊評價步驟如下：2.5.2模糊評價法501)取評價目標集Y={y1,y2,

…,yn}評價標準集X={x1,x2,…,xm}2)某方案對n個評價目標的模糊評價隸屬度矩陣加權(quán)系數(shù)矩陣A=[a1,a2…an]2.5.2

模糊評價法513)綜合模糊評價隸屬度矩陣B=A?R=[b1b2bj…bm]乘加法：bj=a1r1j+a2r2j+…+anrnj取小取大法模糊矩陣合成方法2.5.2

模糊評價法52方案比較時遵循兩個原則確定級別并排序：最高隸屬度原則：每個方案按綜合模糊評價集中隸屬度最高的一級確定其級別；b)排序原則：方案優(yōu)劣排序時同級中隸屬度高者在先，注意應(yīng)以本級與最高級隸屬度之和為準進行比較。4)方案選優(yōu)2.5.2

模糊評價法53

例：某廠在開發(fā)一種新產(chǎn)品時，總體設(shè)計時選定了A1、A2兩個候選方案。為了確定選擇哪個方案，組織了一個由10位專家組成的評價小組用模糊綜合評價法對兩個方案進行評價。專家組進行了如下幾項工作：1.確定評價指標及評價尺度2.確定評價指標加權(quán)系數(shù)3.構(gòu)造評價方案A1、A2的隸屬度矩陣4.計算評價方案的綜合模糊評價隸屬度矩陣5.計算評價方案的綜合得分（優(yōu)先度）并優(yōu)選2.5.2

模糊評價法54在開發(fā)某機器時，總體設(shè)計選定了兩種備選方案，為了確定選擇哪個方案，組織了一個由20位專家組成的評價小組用模糊綜合評價法對兩個方案進行評價。已知：1)評價指標：產(chǎn)品性能（B1）、可靠性（B2）、使用方便性（B3）、制造成本（B4）、使用成本（B5）；每個評價指標劃分為優(yōu)、良、中等、較差、很差5個等級：0.9，0.7，0.5，0.3，0.1；2)評價指標B1、B2、B3、B4、B5的權(quán)分別為：

0.3、0.2、0.2、0.2、0.1；3)投票結(jié)果如下表所示：作業(yè)題與思考題55評價指標評價等級（A方案）優(yōu)良中等較差很差B1104420B2104420B384242B484440B58642056評價指標評價等級（B方案）優(yōu)良中等較差很差B186420B284422B384242B464424B56464057第六節(jié)機械系統(tǒng)的總體布局設(shè)計和主要參數(shù)確定582.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計1.結(jié)構(gòu)方案設(shè)計機械系統(tǒng)的原理方案僅表示功能載體的組合，但同樣的功能載體可以有不同的組合，所得到的產(chǎn)品不僅可能有不同的形狀和尺寸，甚至可能影響到整體性能。

結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的主要工作就是確定功能載體的組合方式。因此說，結(jié)構(gòu)方案設(shè)計的目的不僅是將原理方案結(jié)構(gòu)化，而且要實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與創(chuàng)新。59在進行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計時，首先要求了解所設(shè)計產(chǎn)品的具體功能要求，其次要求對所選取的功能載體工作原理十分明確。2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計60結(jié)構(gòu)布局設(shè)計雖沒有固定的模式遵循，設(shè)計時需考慮：1)運動學(xué)原則2)基面合一原則3)最短傳動鏈原則4)保證安全性原則5)簡單化原則2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計按所需自由度數(shù)配置約束數(shù)減少材料的消耗，降低制造費用結(jié)構(gòu)簡單，幾何形狀簡單，標準化通用化612.總體布局設(shè)計的基本要求總體布局設(shè)計的主要任務(wù)是，確定系統(tǒng)各主要部件之間相對應(yīng)的位置關(guān)系以及它們之間所需要的相對運動關(guān)系?？傮w布局設(shè)計一般從粗到細，有時要經(jīng)過多次反復(fù)才能確定。總體布局圖可由正視圖和側(cè)視圖組成或用三維圖形表達，總體布局圖應(yīng)能反映：1)機械的大致工藝路線2)機型特征、外形尺寸3)主要組成部件及其相對位置、尺寸2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計62在進行總體布局時，應(yīng)注意以下基本問題：1)有利于系統(tǒng)功能的實現(xiàn)2)有利于物料流的通暢3)有利于安裝、使用與維修4)應(yīng)注意到整體的平衡性5)有效避免干涉2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計633機械系統(tǒng)總體布局的基本形式

1)按主要工作機構(gòu)的空間幾何位置可分為:

平面式、空間式等；

2)按原動機與機架相對位置可分為:

前置式、中置式、后置式等；

3)按工件或機械內(nèi)部工作機構(gòu)的運動方式可分為:

回轉(zhuǎn)式、直線式、振動式等；

4)按機架或機殼的形式可分為:

整體式、剖分式、組合式，龍門式和懸臂式等；5)按主要工作機構(gòu)的布置方向可分為:

水平式(臥式)、傾斜式、直立式和圓弧式等；

6)按工件運動回路或機械系統(tǒng)功率傳遞路線的特點可為分:

開式、閉式等。2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計64臥式布置龍門式布置立式布置懸臂式布置典型布置形式65654.總體布局示例2)洗衣機3)銑床的總體布局4)粒狀巧克力糖包裝機整體布局5)手扶拖拉機的整體布置2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計1)谷物收獲機662.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計a)和c)駕駛員的工作條件較好，保養(yǎng)空間較大，糧箱容積受空間限制c)對駕駛員影響小，檢修不方便b)糧箱容積可增大，發(fā)動機靠近駕駛臺67割臺輸送裝置發(fā)動機糧倉傳動系統(tǒng)行走裝置操縱控制裝置脫粒系統(tǒng)68割臺切割谷物輸送裝置脫粒裝置分離裝置排出機外短脫出物清糧裝置籽粒輕雜干凈籽粒糧倉輕雜物

穗頭長莖稈長脫出物收割臺、輸送裝置、脫粒裝置、分離裝置、清選裝置、糧箱、發(fā)動機、傳動裝置、行走裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、操縱裝置、駕駛室694.總體布局示例2)洗衣機3)銑床的總體布局4)粒狀巧克力糖包裝機整體布局5)手扶拖拉機的整體布置2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計1)谷物收獲機70洗衣機一般都有洗衣桶、脫水桶及相應(yīng)動力和傳動機構(gòu)、進水和排水裝置、控制臺等幾部分組成2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計雙桶洗衣機洗衣桶及脫水桶分別放置全自動洗衣機套缸式結(jié)構(gòu)一個電機洗滌—脫水離合裝置714.總體布局示例2)洗衣機3)銑床的總體布局4)粒狀巧克力糖包裝機整體布局5)手扶拖拉機的整體布置2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計1)谷物收獲機72銑床的總體布置(a)升降臺臥式銑床(b)工作臺不升降立式銑床適用于加工質(zhì)量及尺寸較小的工件。銑刀只作回轉(zhuǎn)銑削運動，工件的三個方向移動分別由工作臺、滑鞍和升降臺完成。適用于加工質(zhì)量和尺寸較大的工件。工作臺不能升降，只能作縱、橫方向運動，上下的運動由銑頭完成。2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計73(c)橫梁移動式龍門銑床(d)地坑式龍門銑床適用于加工特大型的工件。工件不動，三個方向的運動均由龍門架和銑頭完成。適用于加工大型的工件。工件隨工作臺作縱向移動，升降和橫向運動由橫梁和銑頭完成。結(jié)論：工件大小是影響總體布置的重要因素2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計744.總體布局示例2)洗衣機3)銑床的總體布局4)粒狀巧克力糖包裝機整體布局5)手扶拖拉機的整體布置2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計1)谷物收獲機75粒狀巧克力包裝機總體布局根據(jù)巧克力糖包裝機工藝，確定自動機的執(zhí)行機構(gòu)：送糖機構(gòu)、供紙機構(gòu)、接糖和頂糖機構(gòu)、抄紙機構(gòu)、拔糖機構(gòu)、鉗糖機械手的開合機構(gòu)以及轉(zhuǎn)盤步進傳動機構(gòu)等。布局形式由于巧克力糖是流水線生產(chǎn)，不宜采用料倉式上料方式，而應(yīng)將包裝機的進料系統(tǒng)直接與生產(chǎn)線前端設(shè)備巧克力糖的澆注成形機的出口相銜接，因此，采用回轉(zhuǎn)式工藝路線的多工位自動機型，立式布局（與巧克力糖的澆注成形機相適應(yīng)）2)執(zhí)行機構(gòu)簡介3)總體布局764.總體布局示例2)洗衣機3)銑床的總體布局4)粒狀巧克力糖包裝機整體布局5)手扶拖拉機的整體布置2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計1)谷物收獲機77手扶拖拉機的總體布置(1)保持總體平衡(2)發(fā)動機和傳動系統(tǒng)橫向平行布置(3)操縱件集中布置在扶手架上結(jié)論：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是影響總體布置的重要因素2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計78(1)保持總體平衡手扶拖拉機單機不能平衡，必須配帶機具(如犁、或拖車)才能平衡并穩(wěn)定行駛。本例采用在機架前部和扶手架上安置配重塊以保持總體平衡的辦法。

(2)發(fā)動機和傳動系統(tǒng)橫向平行布置采用單缸臥式發(fā)動機作橫向布置。傳動系統(tǒng)中的所有軸都是平行的，簡化了傳動系統(tǒng)。離合器多為多片常合式，為使結(jié)構(gòu)緊湊，通常將其布置在從動V帶輪內(nèi)部。發(fā)動機橫置減小了手扶拖拉機的橫向振動。

(3)操縱件集中布置在扶手架上扶手架在高度和長度方向均可調(diào)。2.6.1

結(jié)構(gòu)方案與總體布局設(shè)計792.6.2機械系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)與技術(shù)指標

機械系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)是能夠基本反映出該系統(tǒng)的概貌與特征的一些項目。機械系統(tǒng)的技術(shù)指標，主要是指設(shè)備或產(chǎn)品的精度、功能等。802.6.2機械系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)與技術(shù)指標1.尺寸與規(guī)格參數(shù)2.重量參數(shù)影響力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)尺寸，規(guī)格尺寸整機重量，各部件重量，重心位置等重心位置反映機器的穩(wěn)定性及支承點的分布普通車床最大工件直徑最大工件長度鉆床最大鉆孔直徑及主軸至立體導(dǎo)軌之間的跨距齒輪加工機床最大工件直徑及齒輪的最大模數(shù)一般在產(chǎn)品的設(shè)計任務(wù)書中規(guī)定81

3.運動參數(shù)執(zhí)行機構(gòu)的轉(zhuǎn)動或移動速度及調(diào)速范圍等。4）動力參數(shù)動力參數(shù)是指電動機的額定功率、液壓缸的牽引力、液壓馬達、氣動馬達、伺服電動機或步進電動機的額定轉(zhuǎn)矩等。

機械系統(tǒng)中執(zhí)行件的速度一般是根據(jù)工作對象的工藝過程要求和生產(chǎn)率等因素確定。2.2.4總體參數(shù)的確定822.6.3繪制總體設(shè)計圖單個產(chǎn)品的總裝配圖成套設(shè)備的總體布置詳圖總體設(shè)計圖按比例繪制表示重要零部件的細部結(jié)構(gòu)機構(gòu)運動部件的極限位置操縱件的位置標注有關(guān)尺寸根據(jù)需要繪制分系統(tǒng)圖傳動系統(tǒng)圖液壓系統(tǒng)圖潤滑系統(tǒng)圖原理圖電氣原理圖邏輯原理圖功能原理圖電路接線圖繪制要求83電子皮帶秤是對松散物料在運輸過程中進行稱量的計量設(shè)備，并能遠距離傳輸各種重要信息，以實現(xiàn)遙控和自動控制。電子皮帶秤是各種配料系統(tǒng)中的一個重要組成部分。第七節(jié)機械系統(tǒng)總體設(shè)計實例以電子皮帶秤的總體設(shè)計為例介紹總體設(shè)計過程841.明確設(shè)計任務(wù)，編寫設(shè)計任務(wù)書2.系統(tǒng)功能描述3.工藝原理選擇4.功能分解5.總體方案設(shè)計6.總體布局設(shè)計總體設(shè)計的基本步驟：85

根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模不同，電子皮帶秤的稱量范圍可分為三檔：0.2~1t/h、0.8~4t/h、4~20t/h。由于本產(chǎn)品一般用來實現(xiàn)配料時的成份控制，因此，要求稱量準確、工作可靠。根據(jù)市場調(diào)研，擬定的設(shè)計任務(wù)書。1.明確設(shè)計任務(wù)，編寫設(shè)計任務(wù)書86返回1.明確設(shè)計任務(wù)，編寫設(shè)計任務(wù)書87根據(jù)設(shè)計任務(wù)書可知，皮帶秤主要服務(wù)于散裝物料的配料過程，實現(xiàn)在運送過程中的稱量和控制。返回2.系統(tǒng)功能描述88稱量的工藝原理主要有兩種：3.工藝原理選擇②采用傳感器也基于杠桿原理，但稱重不是采用砝碼，而采用傳感器，因此，不僅能做到稱量準確，而且可測出所要求的物料輸出速度。①傳統(tǒng)的杠桿砝碼式利用杠桿原理的機械式稱量，這種稱量方式不僅無法滿足準確性的水泥等行業(yè)的配比要求，而且無法測出所要求的物料輸出速度。89電子皮帶秤工藝原理簡圖返回3.工藝原理選擇90為了完成散裝物料運送過程中的定量及其控制，皮帶秤應(yīng)能承接、運送、稱量散裝物料，并能按給定的信息控制稱量的重量，這就要求皮帶秤能實現(xiàn)測重及測速，并在超差時通過調(diào)節(jié)運送速度控制稱量的重量，還要顯示稱量過的累積重量。4.功能分解91分功能接、送料張緊標定測量分功能接、送料稱量(機械結(jié)構(gòu))測量測速變能變速傳動控制顯示穩(wěn)壓清料分功能主功能(稱量散裝物料)驅(qū)動功能調(diào)控功能其它功能返回4.功能分解電子皮帶秤總功能電子皮帶秤的功能樹925.總體方案設(shè)計1)功能求解2）方案評價①評價指標及加權(quán)系數(shù)的確立②專家組評分并決策分為兩步：935.總體方案設(shè)計

根據(jù)功能樹中所提出的各分功能，尋求可能的功能載體，形成功能載體形態(tài)學(xué)矩陣，1)功能求解94根據(jù)形態(tài)學(xué)矩陣可組合出很多