机械系统方案设计1

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1、第十五章机械运动方案设计15-1机械系统设计的基本过程15-2功能分析方法15-3功能求解15-4执行系统的功能原理设计15-6机构运动协调设计15-7机械运动循环图15-8执行系统方案设计15-5机构选型15-1机械系统设计的基本过程机械系统（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，机械系统的开发设计过程一般可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调研和预测可行性论证确定设计任务调研报告可行性论证报告设计任务书目标分析创新构思方案评价方案拟定方案决策功能

2、分析、工艺动作分解、工作原理设计全面构思运动方案、运动规律设计、机构型式设计和协调设计拟定总体方案、进行执行系统、传动系统、原动机的选择和参数设计进行功能、性能、技术和经济评价方案选优并决策、绘制系统运动简图、编写总体方案设计说明书机械系统(产品)设计机械系统（总体）方案设计的基本内容1、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、执行机构的形式设计、执行系统的协调设计和执行系统的方案评价及决策。2、原动机类型的选择和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，传动链中机构的顺序安排和各级传动比的分配3、控制

3、系统的方案设计4、其它辅助系统设计主要包括润滑系统、冷却系统、故障检测系统、安全保护系统和照明系统等。15-2功能分析方法1、功能分析法控制论认为，世界以及任何系统都是由物质、能量和信息三大要素组成。与机械系统对应的技术系统与三大要素之间的关系可表示为：物质能量信息系统（变化、传递、存储）对外界的影响来自外界的影响物质能量信息具有所需要特性（功能）机械系统的用途或所具有的特定工作能力称为机械产品的功能，机械系统所能完成的功能常称为系统的总功能，总功能是由各个分功能完成的。功能分析法是拟定功能原理方案的主要方法。功能分析法是指把机械系统的

4、总功能分解成若干功能元，通过功能元求解，然后进行组合得到多个系统方案，以待选择。2、功能分析法的设计步骤及主要方法明确任务总功能黑箱法功能元功能树功能元解创造性技法功能原理方案形态学矩阵最佳功能原理方案评价方法1）、黑箱法系统工程学中用黑箱来描述系统的总功能，把技术系统看作一个黑箱，当该技术系统作为某中功能或任务的目标时，分析、比较输入和输出之间的关系，可反映系统的总功能。例：用黑箱法洗衣机的技术系统洗衣机技术系统（物质、能量及信息转换）衣物介质能量控制信号干净衣物污物介质干洗？湿洗冷水？热水波轮式？滚筒式？搅拌式？2）、功能分解机械系

5、统设计中，需要把复杂的总功能分解为各级分功能，最后直至功能元，再分别对功能元进行求解，最后综合成一个完整的功能原理方案。例：家用缝纫机的功能分解缝制衣服主要功能辅助功能控制功能引线功能勾线穿环功能挑线功能送料功能…………功能求解各分功能或功能元经有机组合而形成系统的总功能，功能元的排列方式可分为以下三种：a)、串联（链式）排列b)、并联排列F1F2F3F3F1F2F1F2F3c)、环形（反馈）排列15-3功能求解1、机构的基本功能任何系统由一些基本机构组成，如平面连杆机构（低副机构）、齿轮机构、凸轮机构（高副机构）、差动机构（多自由度）

6、等。这些机构的基本功能以功能符号表示：运动放大运动缩小运动形式转换运动方向交替变换运动轴线变向运动合成运动分解运动脱离运动连接机构的总功能就是以各基本功能经组合、变换而实现所需要的运动功能。2、常用运动形式与表达符号运动形式单向双向连续运动间歇运动极限位停歇转动摆动移动转动摆动移动摆动移动3、运动转换基本功能图符号及常用机构运动放大运动缩小带传动机构、链传动机构、螺旋传动机构、齿轮传动机构、摩擦轮传动机构、行星传动机构、蜗杆传动机构、谐波齿轮传动机构、连杆机构、摆线针轮传动机构运动轴线变向圆锥齿轮传动、蜗杆传动、双曲面齿轮传动、螺旋齿轮

7、传动、半交叉齿轮传动、单万向节传动运动轴线平移带传动、圆柱摩擦轮传动、平行四边形机构、链传动、双万向节传动、圆柱齿轮传动运动分支齿轮系、带轮系、链轮系运动合成运动分解差动螺旋机构、差动轮系、差动连杆机构、两自由度机构差动轮系、两自由度机构运动换向惰轮换向、棘轮换向、滑移齿轮换向、行星齿轮换向机构、摩擦差动换向机构运动形式变换连续转动往复摆动单向直线移动往复直线移动双侧停歇直线移动单侧停歇直线移动单向间歇转动双向摆动双侧停歇摆动单侧停歇摆动实现预定轨迹单向间歇转动齿轮齿条机构、螺旋机构、带传动机构、链传动机构曲柄滑块机构、六杆滑块机构、移

8、动从动件凸轮机构、正弦机构、连杆-齿轮齿条机构、齿轮-连杆组合机构移动从动件凸轮机构、利用连杆轨迹实现停歇运动机构、不完全齿轮齿条往复移动机构、不完全齿轮移动导杆间歇机构不完全齿轮齿条机构、行星内摆线间歇移