【正文】 產(chǎn)品 。 0( t ) NR= N可靠度 R(t)是隨著時(shí)間 t的變化而變化的，它是時(shí)間 t的減函數(shù) ?？梢圆捎眠\(yùn)行時(shí)間、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、行駛里程等指標(biāo)。 與可靠性相關(guān)的幾個(gè)概念： 產(chǎn)品： 單獨(dú)進(jìn)行可靠性研究或考核的對(duì)象。 式中： D— 現(xiàn)有情況下，通過市場(chǎng)預(yù)測(cè)得到的用戶認(rèn)可的價(jià)格； Ii— 產(chǎn)品預(yù)期的利潤(rùn)和稅金； 確定機(jī)械系統(tǒng)功能應(yīng)達(dá)到的要求： 確定機(jī)械系統(tǒng)功能的原則： 保證基本功能，滿足使用功能，剔除多余功能，增加新穎功能，恰到好處地利用外觀功能 。 這些措施為提高產(chǎn)品價(jià)值指出了路。這種產(chǎn)品即使售價(jià)有所提高，消費(fèi)者也愿意購買。 Ⅱ V1，這說明 CF，實(shí)現(xiàn)功能的現(xiàn)實(shí)成本 C高于實(shí)現(xiàn)功能的最低費(fèi)用 F，情況不理想 ，應(yīng)當(dāng)設(shè)法降低實(shí)現(xiàn)功能的現(xiàn)實(shí)成本 C。 FCV以 表示產(chǎn)品的功能，以 表示產(chǎn)品的成本，以 表示產(chǎn)品的價(jià)值，它們 之間的關(guān)系可以表示成為： FV=CF— 實(shí)現(xiàn)功能的最低費(fèi)用， 功能評(píng)價(jià)值 ，貨幣量； C— 實(shí)現(xiàn)功能的實(shí)際費(fèi)用， 功能的現(xiàn)實(shí)成本 ，貨幣量； V— 功能價(jià)值 ，無量綱。 什么是產(chǎn)品的基本功能，輔助功能，次要功能，必要功能，多余功能，使用功能和外觀功能。 但在一些對(duì)產(chǎn)品的外觀功能沒有具體要求的情況下（比如 埋在地下的管道、電纜 等）在外觀上花費(fèi)任何費(fèi)用都是多余的。使用功能屬于必要功能，設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí)一定要滿足使用功能。 因此，按照性能的不同提出了： 基本功能、輔助功能、必要功能、次級(jí)功能和多余功能 等一系列功能。 ※ 例： 基本功能： 變轉(zhuǎn)動(dòng)為往復(fù)移動(dòng) ，同時(shí) 達(dá)到增力 的效果。同時(shí)，輔助功能具有多解性。為此， 在設(shè)計(jì)產(chǎn)品之前，要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行功能分析，為產(chǎn)品制定出合理的功能 。 不能忽略機(jī)械產(chǎn)品對(duì)外部環(huán)境的影響 。 外部環(huán)境對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的作用和影響有多種形式。 應(yīng)在調(diào)查和研究的基礎(chǔ)上，搞清外部環(huán)境對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的作用和影響 。沒有高質(zhì)量的設(shè)計(jì)就不可能有高質(zhì)量的產(chǎn)品。 與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比， 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，特別強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求合理地確定機(jī)械系統(tǒng)的功能；要求增強(qiáng)機(jī)械系統(tǒng)的“三性” — 可靠性、經(jīng)濟(jì)性和安全性 ，這也就是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)。 產(chǎn)品造型的要求。 經(jīng)濟(jì)性方面的要求。 可靠性和壽命方面的要求。 動(dòng)力方面的要求。 對(duì)于大跨度的龍門起重機(jī)，還要求大車運(yùn)行時(shí)兩側(cè)門腿移動(dòng)的同步性。 不同機(jī)械系統(tǒng)，由于工作要求、追求的目標(biāo)和使用環(huán)境等因素的不同，對(duì)它所提出的功能要求有較大的差異。比如機(jī)械系統(tǒng)中的起動(dòng)、離合、變速、換向等裝置都可以構(gòu)成操縱系統(tǒng)。 執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)形式是多種多樣的，如旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和非旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)動(dòng)和間歇運(yùn)動(dòng)、單向運(yùn)動(dòng)和多向運(yùn)動(dòng)等等。 有一些動(dòng)力機(jī)，如直流電動(dòng)機(jī)，可以提供一定范圍的變化轉(zhuǎn)速，但是對(duì)于多數(shù)動(dòng)力機(jī)，這樣做是不經(jīng)濟(jì)或者是不能滿足執(zhí)行系統(tǒng)的要求。 如果動(dòng)力機(jī)的工作性能與執(zhí)行系統(tǒng)的要求完全相符，也可以將動(dòng)力系統(tǒng)與執(zhí)行系統(tǒng)直接聯(lián)接起來，不過這樣的機(jī)械系統(tǒng)比較少見。 可以 傳遞或轉(zhuǎn)換信息 的執(zhí)行系統(tǒng)。 按照功能的不同對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行分類，這時(shí)它可以分為如下 3類： 利用機(jī)械能 改變作業(yè)對(duì)象 — 物料的性質(zhì)、形態(tài)、形狀或位置 的執(zhí)行系統(tǒng)。 機(jī)械系統(tǒng)的功能不同，執(zhí)行系統(tǒng)就不相同，因此應(yīng)當(dāng) 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的功能選擇合適的執(zhí)行系統(tǒng) 。 選擇動(dòng)力機(jī)時(shí)， 應(yīng)考慮以下 5個(gè)方面的因素 ： （ 1）現(xiàn)場(chǎng)的能源條件； （ 2）執(zhí)行系統(tǒng)的機(jī)械特性與工作制度； （ 3）機(jī)械系統(tǒng)的使用環(huán)境、工作狀況、操作和維修條件； （ 4）機(jī)械系統(tǒng)對(duì)起動(dòng)、過載、調(diào)速及運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的要求； （ 5）應(yīng)使機(jī)械系統(tǒng)在運(yùn)行中有良好的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。 (一 )動(dòng)力系統(tǒng) 動(dòng)力系統(tǒng)的功能是為機(jī)械系統(tǒng)提供動(dòng)力 。 系統(tǒng)輸出 + 機(jī) 環(huán)境 任務(wù)要求 － 人 顯示 環(huán)境 控制 圖 14 人機(jī)環(huán)系統(tǒng)示意圖 內(nèi)部系統(tǒng) 外部系統(tǒng) 外部系統(tǒng)部 外 統(tǒng) 系 部 統(tǒng) 內(nèi) 系 輸入 3 輸入 2 輸入 1 外 部 系 統(tǒng) 輸入 1 輸入 3 輸入 2 輸出 2 輸出 3 輸出 1 外部系統(tǒng)與內(nèi)部系統(tǒng)的關(guān)系可以用輸入和輸出表示。 任何機(jī)械都可以看成是由若干個(gè)裝置、部件和零件按照一定的結(jié)構(gòu)組合而成的有特定功能的整體 ，我們稱其為機(jī)械系統(tǒng)。 例如谷物收割機(jī)在一定的環(huán)境中工作，當(dāng)環(huán)境改變，盡管谷物收割機(jī)的一些參數(shù)發(fā)生變化，但其仍能工作。 系統(tǒng)在自組織的過程中，系統(tǒng)吸收相互作用所產(chǎn)生的信息，并通過信息反饋來協(xié)調(diào)內(nèi)部關(guān)系以及它與環(huán)境的關(guān)系，從而使系統(tǒng)從無序狀態(tài)走向穩(wěn)定有序的結(jié)構(gòu)，這樣就表現(xiàn)出自組織這種目的性。系統(tǒng)的價(jià)值體現(xiàn)在它的功能上。 高層次系統(tǒng)與低層次系統(tǒng)形成一種 縱向聯(lián) 系 。在條件具備時(shí)，平衡是可以打破的，打破之后要在新的基礎(chǔ)上建立新的動(dòng)態(tài)平衡，以維持新的穩(wěn)定有序狀態(tài)。 動(dòng)態(tài)性對(duì)設(shè)計(jì)工作的啟示： ① 要 以發(fā)展變化的觀點(diǎn)來研究問題 ，把握設(shè)計(jì)對(duì)象的發(fā)展趨勢(shì)和變化規(guī)律，在實(shí)踐中防止退化，促成進(jìn)化。 系統(tǒng)具有絕對(duì)的動(dòng)態(tài)性，并不否認(rèn)系統(tǒng)具有相對(duì)的穩(wěn)定性。 （ 3） 動(dòng)態(tài)性 任何具體系統(tǒng)都要經(jīng)歷產(chǎn)生、發(fā)展、穩(wěn)定、老化和衰亡的過程， 系統(tǒng)狀態(tài)是時(shí)間的函數(shù) ，這就是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。系統(tǒng)世界應(yīng)該是一個(gè)和諧發(fā)展的世界。 結(jié)構(gòu)決定功能，功能又反作用于結(jié)構(gòu)。 ?結(jié)構(gòu)性 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性是指要素與要素、要素與整體的相互聯(lián)系、相互作用的特性。 整體與部分相對(duì)應(yīng)，整體是各個(gè)部分綜合的產(chǎn)物。 在構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，各種要素要形成一定的結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)的性質(zhì)除了決定于要素外，還決定于 聯(lián)系各要素之間的結(jié)構(gòu) ，結(jié)構(gòu)的好壞直接是由要素之間的協(xié)調(diào)作用體現(xiàn)出來的。 系統(tǒng)的整體性可以表現(xiàn)為以下 3各方面： ① 判斷一個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)劣，最終是看系統(tǒng)的整體功能如何 。當(dāng)然子系統(tǒng)還可能是由若干個(gè)更小的子系統(tǒng)組成的。大多數(shù)系統(tǒng)是自然系統(tǒng)與人工系統(tǒng)的復(fù)合系統(tǒng)。 功能表明系統(tǒng)需要與環(huán)境發(fā)生關(guān)系。 （ 2） 結(jié)構(gòu) ：系統(tǒng)各個(gè)要素相對(duì)穩(wěn)定的相互聯(lián)系、相互作用的方式。 系統(tǒng)（ System）定義： 系統(tǒng)： 由相互之間有機(jī)聯(lián)系的要素組成，具有特定功能的整體。 圖 13 都江堰 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)于系統(tǒng)思想的發(fā)展有著重大的貢獻(xiàn)。 具有防御 、 通訊和保護(hù)交通的功能 ， 從 工程計(jì)算 、 建筑材料到施工管理均體現(xiàn)了系統(tǒng)思想 。這些學(xué)說都把宇宙看作一個(gè)整體。人類為了科學(xué)把握和研究某一事物，除了必須分析和研究該事物的特性和發(fā)展規(guī)律外，還必須研究和分析與該事物相關(guān)的事物之間的聯(lián)系和作用，這樣就形成了“系統(tǒng)”的概念。 第一章 緒論 第一節(jié) 機(jī)械與機(jī)械系統(tǒng) 輸出 輸入 驅(qū)動(dòng) 控制 變速 轉(zhuǎn)向 制動(dòng) 支架 轉(zhuǎn) 動(dòng) 自行車系統(tǒng) 一、系統(tǒng)的概念 系統(tǒng)的概念非常廣泛，可以舉出許多的例子。 《 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》 是系統(tǒng)工程學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的分支 ，屬于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。經(jīng)過近十年的發(fā)展，該課程對(duì)學(xué)生的就業(yè)起到了一定的作用。 把機(jī)器作為一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)來加以研究 ，這也是 《 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》 這門課程的研究目的和方法。 因?yàn)闄C(jī)器是由許多零部件有機(jī)結(jié)合而組成的，它可以分成許多組成部分： 原動(dòng)部分 傳動(dòng)部分 執(zhí)行部分 輔助裝置（如潤(rùn)滑裝置、顯示及照明裝置） 操縱和控制裝置 組成機(jī)器的各個(gè)部分協(xié)調(diào)工作才能夠完成機(jī)器的功能。 設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制圖技能、實(shí)驗(yàn)技能、編制技術(shù)文件技能和 CAD應(yīng)用技能等。第一章 緒論 《 機(jī)械原理 》 、 《 機(jī)械設(shè)計(jì) 》 、 《 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》 的關(guān)系 《 機(jī)械原理 》 是研究各種機(jī)械的 組成原理 、機(jī)器中常用 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能分析與設(shè)計(jì) 、 機(jī)器動(dòng)力學(xué) 等問題的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課。 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原則、機(jī)械零件的失效形式、工作能力計(jì)算準(zhǔn)則、受力分析、應(yīng)力分析和提高零件強(qiáng)度的措施。 學(xué)習(xí)完 《 機(jī)械設(shè)計(jì) 》 課程以后，同學(xué)們肯定會(huì)想 我們能設(shè)計(jì)出一臺(tái)真正的機(jī)器嗎 ？通過分析，大家就會(huì)發(fā)現(xiàn)，搞清楚通用零部件、機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法，并 不等于已經(jīng)具備設(shè)計(jì)機(jī)器的能力 。 所以光是把傳動(dòng)件、軸承等設(shè)計(jì)得很好是不夠的。 二、開設(shè) 《 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》 是教育改革的成果 在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)代替各種機(jī)械專業(yè)，成為了機(jī)械類的主干專業(yè)后，以講述方案設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)，載荷特性和動(dòng)力機(jī)選擇，執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容的《 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》 出現(xiàn)了。學(xué)習(xí)該課程后，學(xué)生具有較為寬廣的知識(shí)和視野，有較強(qiáng)的工作適應(yīng)能力，有從事機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，有對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的具體技術(shù)問題進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)的能力，還具有進(jìn)行整機(jī)設(shè)計(jì)的初步能力。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法強(qiáng)調(diào) 以系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì) ，既重視內(nèi)部系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，又重視內(nèi)部系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的相互作用和影響；既重視零部件的設(shè)計(jì)，又重視零部件之間的相互協(xié)調(diào)和配合。社會(huì)中的事物是復(fù)雜的，各事物之間是相互聯(lián)系和相互作用的。戰(zhàn)國(guó)時(shí)的子思、孟子提出了 “天人合一”的思想 。 全長(zhǎng) 6700公里 ， 是世界上最長(zhǎng)的城墻建筑 。在 規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等方面都體現(xiàn)了系統(tǒng)思想 。 1986至 1998年汪應(yīng)洛院士給出的系統(tǒng)定義： 系統(tǒng)是具有特定功能的、相互間具有有機(jī)聯(lián)系的許多要素構(gòu)成的一個(gè)整體 。是系統(tǒng)的組成部分，又稱為子系統(tǒng)。 （ 4） 環(huán)境 ：存在于系統(tǒng)外與系統(tǒng)發(fā)生作用的各種因素的總體。 劃分依據(jù) 系統(tǒng)類型 實(shí)例 系統(tǒng)起源 自然系統(tǒng) Natural systems 海洋系統(tǒng)，天體系統(tǒng)，生物系統(tǒng) 人工系統(tǒng) Artificial systems 工程系統(tǒng)，社會(huì)系統(tǒng)，管理系統(tǒng) 要素性質(zhì) 物質(zhì)系統(tǒng) Physical systems 礦藏系統(tǒng)，生物系統(tǒng)，技術(shù)系統(tǒng) 概念系統(tǒng) Conceptual systems 法律系統(tǒng)，文學(xué)系統(tǒng)，藝術(shù)系統(tǒng) 與時(shí)間關(guān)系 動(dòng)態(tài)系統(tǒng) Dynamic systems 氣象系統(tǒng)，生物系統(tǒng)，生產(chǎn)系統(tǒng) 靜態(tài)系統(tǒng) Static systems 建筑物，地圖 要素?cái)?shù)量和結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單系統(tǒng) Simple systems 原子系統(tǒng)，簡(jiǎn)單工具 復(fù)雜系統(tǒng) Complex systems 生命系統(tǒng)，生產(chǎn)系統(tǒng)，社會(huì)系統(tǒng) 與外界的作用 孤立系統(tǒng) Island systems 宇宙飛船的密封倉 封閉系統(tǒng) Closed systems 外加磁 /電場(chǎng)中的磁 /電介質(zhì)系統(tǒng) 開放系統(tǒng) Open systems 生命系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，社會(huì)系統(tǒng) 認(rèn)識(shí)論 黑色系統(tǒng) Black systems 銀河系外遙遠(yuǎn)星座，待設(shè)計(jì)產(chǎn)品 白色系統(tǒng) Whitening systems 可拆卸的機(jī)器，已解決的問題 灰色系統(tǒng) Grey systems 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，人體系統(tǒng) 復(fù)合系統(tǒng) （ Compound systems）：幾種類型的系統(tǒng)互相重合和嵌套所組成的系統(tǒng)。 一個(gè)大的系統(tǒng)可以看成是若干個(gè)小的系統(tǒng) — 子系統(tǒng)組成的。 （ 1） 整體性 ：整體性是系統(tǒng)所具有的 最重要和最基本 的特性。 系統(tǒng)的性質(zhì)、功能和運(yùn)動(dòng)規(guī)律只有從整體上才能顯示出來。因此， 合理地選擇要素，處理好要素以及要素與系統(tǒng)之間的關(guān)系，對(duì)于系統(tǒng)的功能和性質(zhì)是至關(guān)重要的 。 ② 組成系統(tǒng)間的要素相互間必須有機(jī)地聯(lián)系 要素間有機(jī)聯(lián)系才能組成系統(tǒng)，而要素間的隨意組合，不能形成系統(tǒng)。 （ 2） 相關(guān)性（ 包括結(jié)構(gòu)性與開放性 ） ：組成系統(tǒng)的各個(gè)要素之間有機(jī)聯(lián)系、相互作用和相互影響所形成的特定關(guān)系就是相關(guān)性。 結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，功能是結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)。 環(huán)境選擇系統(tǒng)，系統(tǒng)也選擇環(huán)境。開放性是在與環(huán)境的相互作用中實(shí)現(xiàn)的。 系統(tǒng)的發(fā)展方式： 直線式、階段式、飛躍式和振蕩式 等。 系統(tǒng)抵抗干擾和故障以保存自身的屬性，又稱為整體穩(wěn)定性。 ③ 要保持系統(tǒng)的穩(wěn)定有序狀態(tài)，必須 在動(dòng)態(tài)中平衡系統(tǒng) 。 ③ 不同層次的系統(tǒng)之間是相互影響的 。 社會(huì)系統(tǒng) 農(nóng)業(yè)系統(tǒng) 工業(yè)系統(tǒng) 種植業(yè)系統(tǒng) （ 4） 層次性 （ 5） 目的性 ： 系統(tǒng)具有特定的功能是系統(tǒng)存在的目的。 系統(tǒng)的目的性 并不是超自然的神秘力量，而是 系統(tǒng)自組織 的結(jié)果 。這時(shí)要求外界環(huán)境不發(fā)生變