机械系统设计_总体设计

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1、机械系统设计第二章机械系统总体设计产品设计明确任务要求功能分析搜寻解法方案综合决策确定最佳原理解功能面变形构形联接变形材料变形定材料、尺寸最佳结构总装配图部件装配图零件图设计任务书要求明细表评价评价试制各种技术文件原理图总装配图零部件图样技术文件功能原理方案设计阶段结构总体设计阶段技术设计阶段机械系统总体设计机械系统总体设计的内容：1.机械系统功能原理设计;2.总体布局（各子系统如动力系统、传动系统、执行系统、操纵和控制系统等之间的相互关系）;3.主要技术参数（如尺寸参数、运动参数和动力参数等）的确定;4.技术经济分析等。机

2、械系统总体设计§2.1机械系统的功能原理设计§2.2结构总体设计§2.1机械系统的功能原理设计一、功能的定义及其分类1.定义：功能是系统必须实现的任务，或者说是系统具有转化能量、运动或其他物理量的特性。2.分类：功能附加功能必要功能非必要功能基本功能功能与产品产品是功能的实现形式，企业通过产品设计来满足用户的需要。整体功能功能部件元件功能元件功能元件元件部件产品功能部件元件功能元件功能元件元件部件…………自行车系统输入输出支架驱动变速控制转向制动车轮转动结构式功能系统图实例自行车中轴系统中　　轴左右脚蹬链　　条飞　　轮滚　　

3、珠车　　架车　　把前　　叉车　　座车闸系统衣货架车　轴轴　套辐　条轮　圈内　胎前后轮系统外　胎滚　珠代步、载货传递力矩固定足蹬转变动力传递力矩单向传递力矩减少摩擦连接各部件、构成车体控制方向连接前轮承载乘员减低速度承载货物固定车轮与轴配合承受拉力支撑车胎保持气压承重、转动承受压力、摩擦减少摩擦自行车的结构与结构式功能系统图二、功能原理设计及特点功能原理设计:针对所设计产品的主要功能提出一些原理性的构思，亦即针对产品的主要功能进行原理性设计。功能原理方案设计的任务：针对某一确定的功能要求，去寻求一些物理效应并借助某些作用原理来

4、求得一些实现功能目标的解法原理；或者说，功能原理设计的主要工作内容是：构思能实现功能目标的新的解法原理。二、功能原理设计及特点思路要广阔，呈发散状。http://www.shuguang.net/xspd/xspd-zsdt/069.htm功能原理设计特点：①由一种新的物理效应来代替旧的物理效应，使所设计系统的工作原理发生根本变化。②功能原理设计中往往要引入某种新技术、新材料、新工艺……，但首先要求设计人员有一种新想法、新构思。③功能原理设计使所设计的系统发生质的变化。创新的思维是发散的。三、功能原理设计的设计方法—“黑箱法

5、”“黑箱法”---暂时摒弃那些附加功能和非必要功能，突出必要功能和基本功能，并将这些功能用较为抽象的形式（如输入量和输出量）加以表达。突出设计中的主要矛盾，抓住问题的本质。待设计的技术系统（黑箱）输入输出“黑箱法”是指只知道输入量和输出量而不知道其内部结构的表述设计任务的一种模式。自行车系统输入输出支架驱动变速控制转向制动车轮转动待设计的技术系统（黑箱）输入输出黑箱法把技术系统看成一个黑箱，其输入和输出用信息流S、能量流E和物料流M来描述；输出用相应的S′、E′、M′来描述。来自外界的影响对外界的影响通过“黑箱”与输入、输出

6、量及周围环境的信息联系，了解系统（产品）的功能、特性，进一步探索出系统的机理和结构，逐步使“黑箱”透亮，直至方案拟定。三、功能原理设计的设计方法—“黑箱法”“黑箱法”---根据系统的输入、输出关系来研究实现系统功能目标的一种方法，即根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入—输出之间的转换，得到相应的解决办法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。黑箱白箱灰箱输入输出例：硬币计数包卷机一台硬币计数包卷机，它的功能是用来整理、清点、计数，最后按

7、一定的枚数将硬币用纸包卷起来或装入袋内。用黑箱法描述的硬币机的总功能。硬币机功能分解一般的机械执行系统都比较复杂，难以直接求得满足总功能的原理解。如果利用系统工程分解的原理，将总功能进行分解，则可化繁为简。如硬币计数包卷机可分解为图中所示的的7个分功能，各功能单元具有一定的独立性。硬币机功能分解1.硬币堆放、输送功能单元2.硬币排列、分选、挑残功能单元3-硬币分选计数功能单元4-硬币堆码、整理功能单元5-送纸、撕纸功能单元6-硬币包卷功能单元7-卷边功能单元功能分解功能分解可表示为树状的功能结构，称为功能树。功能树起于总功能

8、，按分功能、二级分功能……分解，末端为功能元。功能元是可以直接求解的系统最小组成单元。总功能分功能1分功能n二级分功能1二级分功能m功能树…….家用缝纫机的功能分解如家用缝纫机的功能分解：家用缝纫机的总功能是缝制衣物。要用多个分功能才能综合实现其总功能，具体分解如下：1.功能元由于一个系统