机械原理（朱龙英西电版）第10章机械执行系统方案设计

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1、第10章　机械执行系统方案设计10.1机械系统总体方案设计10.2机械执行系统的功能原理设计和运动规律设计10.3执行机构的型式设计10.4执行系统的协调设计思考题及习题10.1机械系统总体方案设计机械系统设计是一个复杂的分析、规划、推理与决策的过程，蕴含了人类对机械系统的发明和创新。机械系统设计的目的是：根据既定目标，获取机械系统的设计信息(包括文字说明、设计方案、技术数据、设计图纸和工艺方案)，经过评估、改进和制造，最终形成满足设计要求的机械产品。机械系统设计一般要经过产品规划设计、总体方案设计、技术设计、施工设计等几个阶段。表10-

2、1详细介绍了这四个设计阶段的设计内容和阶段成果。10.1.1机械产品的现代设计思想科学技术的迅猛发展引起了学科的交叉和综合，使得机械产品设计已不再属于工程技术范畴，而是自然科学、人文科学和社会科学相互交叉，科学理论与工程技术高度融合所形成的一门现代设计科学。系统论、控制论、信息论、智能理论等现代理论已经进入机械设计领域，优化设计、可靠性设计、工业造型设计、计算机辅助设计、价值工程、反求工程等促进机械设计的深入，使机械设计摆脱了以经验为主的传统模式，进入了现代设计阶段。现代机械设计思想主要有以下几方面。1．设计的理论性传统的机械设计偏重

3、经验，设计过程中大量采用经验数据和经验公式。传统的设计主要是改型设计，设计方法主要是仿照和类比，因而忽视了创新设计的重要性，甚至忽略了方案设计阶段。机械设计虽属工程设计，具有很强的工程性，但也具有很强的理论性。近年来，与机械设计有关的理论有了长足的发展，机械学科与其它学科交叉形成了新的现代设计理论，例如，方案设计中采用形态学矩阵，大大扩大了方案的数量；与运筹学中优化理论相结合形成了机械优化设计理论与方法；与人工智能理论相结合形成了机械设计专家系统。大量的设计理论和实验数据构成了庞大的知识库，在推理机中不仅应用精确的方法，还应用模糊论，使得

4、结论更可靠、更科学。由此可见，各种现代设计方法和设计系统都是以现代科学理论为基础的，强调设计的理论性是现代机械设计的重要思想。2．设计的创造性人类文明的源泉是创造，而设计的本质就是创造性的思维活动。尤其在方案设计阶段，更应敢于创新，充分发挥创造力。由于传统设计中仿形设计、改形设计多，只需借鉴现成资料改变现有产品中的某些结构或尺寸，或只需消化引进产品，仿照生产，因此往往从一开始就进入了常规设计，跃过了创新构思的方案设计阶段。这就像生物遗传中只有继承，没有变异。生物遗传没有突变，生物就不可能进化。设计中只有仿照，没有创新就出不了新型产品。

5、满足设计任务书中的基本要求，不应是设计的最终目标，为使产品更具竞争力，现代设计提倡使用创造性思维方式进行创新设计。在拟定方案的过程中冲破定型的思维方式，不断提出：是否可找到新的更好的设计方案？是否可使用其它的设计方法？是否可增加新的功能？是否可进一步改善性能、延长使用寿命？是否可进一步减轻重量、降低成本？当这些问题一个个解决时，设计便取得成功，便可得到一个功能更全、质量更高、成本更低的新的设计方案。3．设计的系统性机械产品现代设计强调用系统工程的方法处理机械系统设计问题。设计时,应分析各部分的有机关系，力求系统整体最优，同时应考虑技术系统

6、与外界的联系，即人－机－环境的大系统关系。设计时，必须从系统角度来全面考虑各方面的问题，既要考虑产品本身，还要考虑对系统和环境的影响；　不仅要考虑技术领域，还要考虑经济、社会效益；不但要考虑当前问题，还需考虑长远发展。例如，汽车设计，不仅要考虑汽车本身的有关技术问题，还要考虑使用者的安全、舒适、操作方便等；另外，还需考虑汽车的燃料供应、车辆存放、环境污染、道路发展以及国家能源政策、资源条件、道路建设、城市规划等政策及社会条件限制等问题。4．设计的最优化因为机构、原动机的类型很多，组合的方式也很多，所以能满足设计基本要求的可行性设计方案相当

7、多。传统的设计方法是按类比方式，凭现成的资料、手册、数据和经验确定一个方案，经校核后能满足要求，即认为可行，予以确认。现代设计则认为设计的方案不仅要可行，还必须最优。设计过程中要避免主观的直接决策，强调客观的优化决策。设计者在方案拟定阶段，必须从方案群中探索出一组既满足设计要求又各有特色的待选方案，然后以科学的标准来评价各方案，评价值最高者为最佳方案。随着信息高速公路的开通，信息传输技术已达到了一个新阶段，设计图纸的异地甚至跨国传输、设计方案的实时异地讨论、异地现场修改都已成为现实。每个跨世纪的机械设计人员，必须充分注重现代机械设计的思想

8、，冲破传统设计的框框，掌握现代设计的新理论、新技术、新方法，建立起现代设计的观念。10.1.2总体方案设计的内容总体方案设计的主要内容有如下几个方面：（1）执行系统的方案设计