機械創(chuàng)新設計選修課資料(編輯修改稿)
2025-07-27 05:20 本頁面
【文章內容簡介】 一 般機械系統(tǒng)由動力部分、傳動部分、執(zhí)行部分和控制（測控）部分四部分組成。動力部分相當于人的心臟，為系統(tǒng)提供動力源，動力部分接受控制系統(tǒng)信息處理部分發(fā)出的控制指令和信號，完成由其他能向機械能的轉化；傳動部分傳遞動力與運動，完成運動形式、運動規(guī)律等的轉換；執(zhí)行部分是系統(tǒng)的末端，相當于人的手和足，是與作業(yè)對象接觸的部分，用來改變作業(yè)對象的性質、狀態(tài)、形狀、位置等；控制部分包含傳感和控制功能。傳感部分相當于人的眼、耳、鼻等感覺器官。它把機器工作過程中的各種參數(shù)和狀況檢測出來，變成可測定和控制的物理量，傳送到信息處理部分，此處相當于人的大腦，經過信息處理，發(fā)出對各部分工作的指令和控制信號。是用來操縱與控制動力、傳動、執(zhí)行等部分協(xié)調運行，準確可靠地完成系統(tǒng)的預定功能。它們之間關系用框圖描述如圖2．機械系統(tǒng)的相關性。每個系統(tǒng)一般都由若干個子系統(tǒng)組成，子系統(tǒng)又由各種元件與操作構成統(tǒng)中的各子系統(tǒng)之間互相影響，互相關聯(lián)，同時各子系統(tǒng)也影響著系統(tǒng)，而系統(tǒng)又受超系統(tǒng)的制約。超系統(tǒng)可以理解是系統(tǒng)的環(huán)境，系統(tǒng)得以存在的條件。這種各子系統(tǒng)之間，系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間，以及系統(tǒng)與超系統(tǒng)之間相互關聯(lián)的性質稱為系統(tǒng)的相關性。機械系統(tǒng)設計經歷下列四個階段1）產品規(guī)劃階段主要是進行市場需求調研與預測，進行國內外信息的研究與分析。論證產品開發(fā)的必要性、可行性，進而確定產品的功能目標。（2）方案設計階段以系統(tǒng)的總功能目標為基礎，繼續(xù)對系統(tǒng)進行分析、分解，確定各子系統(tǒng)的分功能及功能元；并針對各功能目標進行創(chuàng)新、探索、優(yōu)化、篩選，從而確定較理想的工作原理方案；最后還要針對不同的工作原理進行構型綜合，確定機構類型與結構形狀。 （3）技術設計階段在方案原理設計的基礎上，進行系統(tǒng)中零部件的尺寸、形狀、結構、強度、剛度、精度設計；繪制出相應的工作圖，編制出相應的設計技術資料。（4）施工設計階段在技術設計的基礎上進行加工和制造的工藝設計；進行安裝、調試、維護及使用的設計與說明。在這四個設計階段中，方案設計對產品的性能、成本、使用與競爭力的影響最大，也是最具有創(chuàng)新的階段。功能分類 功能分類就是將系統(tǒng)中輸入與輸出的三要素操作具體化，這將有利于功能的分析，也有利于原理的綜合與構型的綜合。功能分類可以按照機械系統(tǒng)的組成進行，也可按三要素變換的物理作用進行分類。1．按機械系統(tǒng)的組成進行功能分類 按機械系統(tǒng)的組成可將系統(tǒng)功能分為以下幾類。 （1）驅動功能 為系統(tǒng)提供能量或動力，它接受測控部分發(fā)出的指令，執(zhí)行驅動部分工作。其功能載體為各種類型原動機。如電動機、內燃機等。 （2）傳動功能傳遞驅動和執(zhí)行部分之間的運動和動力。包括運動形式、性質、方向、大小的變換。其功能載體可以是機械式、液壓氣動式或電磁式等（3）執(zhí)行功能實現(xiàn)和完成產品的最終功能。簡單系統(tǒng)可用簡單的構件實現(xiàn)特定的動作；復雜的系統(tǒng)有多個執(zhí)行功能，各動作需要（4）控制功能包括檢測、傳感與控制。它把系統(tǒng)工作過程中各種參數(shù)和工作狀況檢測出來，變換成可測定和可控制的物理量，傳送到信息處理部分，并發(fā)出對各部分的工作指令和控制信號。機構能實現(xiàn)的基本功能 機構能實現(xiàn)的基本功能可歸納為以下幾類。①變換運動的形式 運動形式主要有轉動、單雙向移動、單雙向擺動以及間歇運動等。②變換運動的速度 即減速、增速、變速或調速等。③變換運動的方向 主要指轉動件的兩軸線可平行、相交、空間交錯；對于空間連桿機構與空間凸輪機構可在運動空間實現(xiàn)任意方向運動的變換。 ④進行運動的合成與分解 兩個自由度的機構以及各種差速機構。⑤對運動進行操縱與控制 主要指各種離合裝置、操縱裝置。⑥實現(xiàn)給定的運動軌跡 機構中的浮動構件可實現(xiàn)各種軌跡要求。如連桿機構中的連桿；行星齒輪機構中的行星齒輪以及撓性件傳動機構中的撓性構件等。 ⑦實現(xiàn)給定的運動位置 指兩個連架桿的對應位置，以及浮動構件的導引位置。 ⑧實現(xiàn)某些特殊功能 有增力、增程、微動、急回、夾緊、定位和自鎖等。 構型綜合的注意的六個問題1．應盡量滿足或接近功能目標2．要力求結構簡單3．要方便加工制造，提高精度4．要保證良好的動力特性5．應注意機械效益與機械效率問題6．要考慮動力源及其形式216。 第六章1 機構形式設計的原則1．
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