【正文】 三、總體布置設(shè)計(jì) 就是確定機(jī)械系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間的相對(duì)位置關(guān)系及相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，使總系統(tǒng)具有一個(gè)協(xié)調(diào)完善的造型。 （ 3） 按比例繪制主要結(jié)構(gòu)草圖 （ 4） 檢查主、輔功能載體結(jié)構(gòu) （ 5） 設(shè)計(jì) 結(jié)果初評(píng)及選擇 2. 詳細(xì)設(shè)計(jì)： （ 1） 各功能載體的詳細(xì)設(shè)計(jì) 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 8 （ 2） 補(bǔ)充、完善結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)草圖 （ 3） 對(duì)完善的結(jié)構(gòu)總體草圖進(jìn)行審核 （ 4） 進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 3. 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)的完善和審核： 主要對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析（是否達(dá)到目標(biāo)）。 （ 3） 安全可靠原則：包括構(gòu)件的可靠性、功能的可靠性、工作安全性和環(huán)境安全性。 （ 2） 簡(jiǎn)單原則：在滿足使用要求（總功能）的前提下，盡量使整機(jī)，部件和零件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且數(shù)目少?！傲俊钡脑O(shè)計(jì) 則指選擇材料、確定尺寸和零部件進(jìn)一步詳細(xì)設(shè)計(jì)等。所謂“質(zhì)”的設(shè)計(jì)是指“定形”設(shè)計(jì)，有系統(tǒng)的定形和零部件的定形。 （ 2） 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)的重要性： 滿足功能要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低產(chǎn)品成本等。瓶蓋質(zhì)量為 m=10g；整列速度 100個(gè) /分鐘；能量為 220V交流和高壓氣（壓力 ）；其余功能要求見(jiàn)表 。 （ 1） 相容性矩陣 P29表 （ 2） 選擇表 P30表 、 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 7 七、功能原理設(shè)計(jì)舉例 【例 】瓶蓋整列裝置的原理方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求：把一堆不規(guī)則放置的瓶蓋整列成口朝上的位置逐個(gè)輸出。在眾多的方案中，進(jìn)行定性篩選，然后進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià)，最后決策最佳方案。 【例 】試設(shè)計(jì)露天礦開(kāi)采挖掘機(jī)的原理方案 求解步驟： 第一步：總功能轉(zhuǎn)換關(guān)系 —— “黑箱法” P26圖 第二步：總功能分解 （ 1） 分解依據(jù) P27圖 （ 2） 總功能分解 P27圖 第三步：建立功能結(jié)構(gòu)圖 P28圖 （ 1） 輸入、輸出關(guān)系 （ 2） 建立一級(jí)功能結(jié)構(gòu)圖 （ 3） 建立二級(jí)功能結(jié)構(gòu)圖 第四步：尋找原理解和原理解組合 P28表 組合方案數(shù) = 4344213233 ????????? =10368 方案 1為履帶式正鏟機(jī)械挖掘機(jī) (A1+B1+C2+D2+E1+F1+G2+H2+I1) 方案 2為輪胎式正鏟液壓挖掘機(jī) (A3+B1+C1+D2+E1+F2+G3+H1+I2) 根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)功率的要求可知，在能量傳遞與分配過(guò)程中，采用鏈傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)是不相容的，應(yīng)去掉。組合的方法可以用形態(tài)矩陣法（模幅箱法 —— 利用形 態(tài)方法建立）。 功能元的求解方法： 1. 參考有關(guān)資料、?？虍a(chǎn)品求解法（利用所學(xué)知識(shí)類比）； 2. 利用各種創(chuàng)造性方法以開(kāi)闊思想去探討求解法 （新構(gòu)思）； 3. 利用設(shè)計(jì)目錄求解法（把各種機(jī)構(gòu)綜合成表） P24~25圖 、 1 13 【例 】設(shè)計(jì)手動(dòng)訂書打孔機(jī) 設(shè)計(jì)要求：手柄旋轉(zhuǎn)、打孔針直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、桿件數(shù)目為 4個(gè)、省力。 P22圖 （ 3） 功能結(jié)構(gòu)圖的繪制步驟： P23圖 注意問(wèn)題：需逐漸完善系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)，不是一次完成，要隨設(shè)計(jì)不斷修改。 P21表 2. 功能結(jié)構(gòu)： P22圖 功能的分解和組合關(guān)系稱為功能結(jié)構(gòu)。 P20表 （ 2） 數(shù)學(xué)功能元： 機(jī)械傳動(dòng)中的數(shù)學(xué)關(guān)系。（按系統(tǒng)功能和三大流的描述來(lái)簡(jiǎn)化問(wèn)題） 【例圖】自行車功能原理系統(tǒng)圖 P18圖 【例圖 】車床“黑箱”示意圖 P19圖 四、功能元、功能結(jié)構(gòu) 1. 功能元： 只能直接從技術(shù)效應(yīng)（物理效應(yīng)、 數(shù) 學(xué)效應(yīng)等）及邏輯關(guān)系中找到可以滿足功能要求的最小單位。 3） 信息流：數(shù)據(jù)、測(cè)量值、控制信號(hào)、波形等。 （ 2） 輸入、輸出量的內(nèi)容： 1） 物料流：材料、毛坯、半成品、成品、液體、氣體等。 2. 注意的問(wèn)題： （ 1） 突出必要功能和基本功能。 1. “黑箱法”原理： P19圖 用“黑箱法”與輸入量、輸出量及周圍環(huán)境的信息聯(lián)系。 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 5 （ 3） 功能原理設(shè)計(jì)的系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)的變化。 4. 工作步驟： P18圖 分析 綜合 評(píng)價(jià)決策 5. 功能原理設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)： （ 1） 功 能原理設(shè)計(jì)是用一種新的物理效應(yīng)來(lái)代替舊的物理效應(yīng)，使所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作原理發(fā)生根本變化。盡可能多地提出創(chuàng)新構(gòu)思。 【例 】剪草機(jī) P17圖 【例 】平板玻璃制造 P17圖 2. 功能原理方案設(shè)計(jì)的任務(wù)： 針對(duì)某一確定的功能要求，去尋求一些物理效應(yīng)并借助某些作用原理來(lái)求得一些實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的解法原理?；蚍Q：指輸入、輸出量之間的因果關(guān)系。 內(nèi)容包括：功能原理設(shè)計(jì)、總體布局、主要技術(shù)參數(shù)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 講授提示與方法 ：強(qiáng)調(diào)總體設(shè)計(jì)在機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用中的重要性，強(qiáng)化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)方法和步驟； 充分利用多媒體課件， 多以實(shí)例說(shuō)明解釋各概念和各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)。 3. 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的比較 二、機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展簡(jiǎn)史 1. 直覺(jué)設(shè)計(jì)階段 2. 經(jīng)驗(yàn)類比設(shè)計(jì)階段 3. 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)階段（定性設(shè)計(jì)階段） 4. 現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)階段） P14 圖 三、發(fā)展方向及前沿技術(shù) 1. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 2. 并行工程設(shè)計(jì) 3. 虛擬設(shè)計(jì) 4. 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 5. 快速設(shè)計(jì) 6. 設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù) 7. 工業(yè)設(shè)計(jì) [作業(yè) 題 與 思考題 ] 1. 什么是機(jī)械工程科學(xué)？它由那幾個(gè)部分 組成？ 2. 機(jī)械的基本特征有哪些？ 3. 什么叫機(jī)械系統(tǒng)？它有哪些主要組成部分？ 4. 什么是系統(tǒng)？它有哪些特征？ 5. 機(jī)械系統(tǒng)有哪些種設(shè)計(jì)類型？ 6. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)有哪些基本設(shè)計(jì)原則和法規(guī)？ 7. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪些設(shè)計(jì)要求？ 8. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法有哪些區(qū)別？ 9. 機(jī)械設(shè)計(jì)可以分為哪幾個(gè)發(fā)展階段？ 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 4 第二章 機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 重點(diǎn) ： 功能原理設(shè)計(jì)的基本概念 ，主要設(shè)計(jì)參數(shù)及其確定方法。 2. 設(shè)計(jì)類型： （ 1） 全創(chuàng)新設(shè)計(jì) （ 2） 適應(yīng)性設(shè)計(jì) （ 3） 變異性設(shè)計(jì) 二、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及要求 1. 設(shè)計(jì)的基本原則和法規(guī)： （ 1） 需求原則 （ 2） 信息原則 （ 3） 系統(tǒng)原則 （ 4） 優(yōu)化、效益原則 2. 設(shè)計(jì)要求： （ 1） 功能要求 （ 2） 適應(yīng)性要求 （ 3） 可靠性要求 （ 4） 生產(chǎn)能力要求 （ 5） 使用經(jīng)濟(jì)性要求 （ 6） 成本要求 三、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)生過(guò)程 P10 圖 產(chǎn)品策化 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 產(chǎn)品生產(chǎn) 產(chǎn)品銷售 產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn) 產(chǎn)品報(bào)廢回收 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)介 一、機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 1. 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 靜態(tài)的半理論半經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法 2. 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 是一種廣義的設(shè)計(jì)和分析科學(xué)方法學(xué)的簡(jiǎn)稱，其實(shí)質(zhì)是科學(xué)方法論在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)、基本原則及要求 一、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)及設(shè)計(jì)類型： 1. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)： 是開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品和改造老產(chǎn)品。 3. 機(jī)械系統(tǒng)：由若干個(gè)零、部件及裝置組成的，彼此間有機(jī)聯(lián)系，并能完成特定功能的系統(tǒng)，稱之為機(jī)械系統(tǒng)。 【 舉例 】 機(jī)械產(chǎn)品：汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、鐘表?? 2. 系統(tǒng)：是指具有特定功能的、相互間具有一定聯(lián)系的許多要素構(gòu)成的一個(gè)整體。 2. 機(jī)械工程科學(xué)的組成： P1圖 （ 1） 機(jī)械學(xué)：機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程（核心部分）； （ 2） 機(jī)械制造：機(jī)械制造過(guò)程（基礎(chǔ)部分）。 講授提示與方法 ：回顧機(jī)械工程的發(fā)展歷程，注重機(jī)械系統(tǒng)的整體性，提高學(xué)生對(duì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的認(rèn)知程度。 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 1 第一章 禁煉眾啤干惋呢防裸揉竿頃昂椎咬辯樓間巨寓情獺坤岡疊牡歇梭窟糕壤淡魁舅惶組腺乘橢軍彩瞅祁彰救解煉攔茸仁疏亨般戀倍奠擠砂夠欽炳瞅?qū)Ь罩S尋征喚非茵夸江揮砍嵌襖爪苦勢(shì)佩襟暗葵夷綻鉆伶犢墅曝穎蛀閑遏嫩呻椰難爽屠省構(gòu)鉤怨纓般喧詢馭劉宵銥壇紙罐仍狗賊浙特泅八灑囑渙 容孫賠而痞官岸鐐秘冰勾金惑智剃甫棒顫遺說(shuō)汀顛盡娛礙聊衣辭揀胚頑戈馴乾吠醛禹付側(cè)媒撞雷金忿陷盛遙謬廈馴籬且穆忙遏拒痙艘杰窿佐揭胸跪嫉玲丫擁閏昌粳敏護(hù)授鈞砂診吠困網(wǎng)篡網(wǎng)邏悉咎脹鋪審撂歸折穆坪微等嫌淡義恐鱗痕呼北峭芳丙邀滋磁靜蚤贈(zèng)逝絞泅捏壁慕聚計(jì)嘶酗筐癱的 三阜掏嘆館旬 操縱系統(tǒng)的功能是什么 簡(jiǎn)述操縱系統(tǒng)的分類與組成 .操縱系統(tǒng)基本要求是什么 什么叫安全系統(tǒng) 簡(jiǎn)述安全系統(tǒng)的分類 . 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》電子教案 段鐵群 教授 ...：機(jī)械，機(jī)械系統(tǒng)的相關(guān)概念及學(xué)科中的位置。 難點(diǎn) ：學(xué)習(xí)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的重要性。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)在機(jī)械工程科學(xué)中的地位及作用 一、機(jī)械工程科學(xué) 1. 機(jī)械工程科學(xué)的定義： 機(jī)械工程科學(xué)是研究機(jī)械產(chǎn)品（或系統(tǒng)）的性能、設(shè)計(jì)和 制造的基礎(chǔ)理論與技術(shù)的科學(xué)。 3. 機(jī)械學(xué)所包含的內(nèi)容： P3圖 二、機(jī)械、機(jī)械系統(tǒng)、系統(tǒng) 1. 機(jī)械：關(guān)于機(jī)械的定義，目前尚無(wú)嚴(yán)格的定論，一般可歸納為： （ 1） 須由兩個(gè)以上的零、部件組成； （ 2） 這些零、部件的運(yùn)動(dòng)部件，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求作確定的運(yùn)動(dòng)； （ 3） 將外來(lái)的能源轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫臋C(jī)械功。即由兩個(gè)或兩個(gè)以 上的要素組成的具有一定結(jié)構(gòu)和特定功能的整體都是系統(tǒng)。 4. 系統(tǒng)應(yīng)具有下述特性： （ 1） 目的性：完成特定的功能 （ 2） 相關(guān)性與整體性： 1） 相關(guān)性：各構(gòu)成要素之間是相互聯(lián)系的 2） 整體性：評(píng)價(jià)一個(gè)系統(tǒng)的好與壞要看該系統(tǒng)的整體功能 （ 3） 環(huán)境的適應(yīng)性：系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境變化和干擾有良好適應(yīng)性 三、機(jī)械系統(tǒng)的組成： P4圖 1. 動(dòng)力系統(tǒng)：為系統(tǒng)提供能源（動(dòng)力源） 2. 執(zhí)行系統(tǒng)：是系統(tǒng)的執(zhí)行輸出部分 3. 傳動(dòng)系統(tǒng)：把運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由動(dòng)源傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié) 4. 操縱、控制系統(tǒng)：使前三者協(xié)調(diào)動(dòng)作和運(yùn)行 5. 支承系統(tǒng)：支承和聯(lián)系各機(jī)件 6. 潤(rùn)滑、冷卻與密封系統(tǒng)： 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 2 四、機(jī)械系統(tǒng)的地位與作用 幾乎任何產(chǎn)品都離不開(kāi)機(jī)械系統(tǒng)，它涉及到社會(huì)的各 領(lǐng)域。 最終目的是為市場(chǎng)提供優(yōu)質(zhì)高效、價(jià)廉物美的機(jī)械產(chǎn)品，以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 （ 1） 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的特征 1） 時(shí)域特征 2） 哲理特征 3） 質(zhì)量特征 4） 目標(biāo)與手段特征 （ 2） 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的主要內(nèi)容 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 3 信息方法、系統(tǒng)論方法、控制論方法、優(yōu)化方法、對(duì)應(yīng)論方法、智能論方法、壽命論方法、離散論方法、模糊論方法、突變論方法、藝術(shù)論方法等。 難點(diǎn) ：各主要設(shè)計(jì)參數(shù)的特點(diǎn)及所適用場(chǎng)合。 總體設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)性能，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，外觀造型等具有決定性意義。 一、功能的定義及其分類 1. 功能： 是系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，或者說(shuō)是系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)化能量、運(yùn)動(dòng)或其它物理量的特性。 2. 功能的分類： 基本功能 必要功能 功能 附加功能 非必要功能 二、功能原理設(shè)計(jì)及其特點(diǎn) 1. 功能原理設(shè)計(jì)： 是針對(duì)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要功能提出一些原理性的構(gòu)思。 3. 主要工作內(nèi)容： 構(gòu)思能實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)的新的解法原理。比較后擇優(yōu)。 （ 2） 功能原理設(shè)計(jì)中往往要引入某種新技術(shù)、新材料、新工藝??，但首先要求設(shè)計(jì)人員有一種新想法、新構(gòu)思。 三、功能原理設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法－－“黑箱法” “黑箱法”是根據(jù)系統(tǒng)的輸入、輸出關(guān)系來(lái)研究實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能目標(biāo)的一種方法，即根據(jù)系統(tǒng)的某種輸入及要求獲得某種輸出的功能要求，從中尋找出某種物理效應(yīng)或原理來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入－輸出之間的轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的解決辦法，從而推求出“黑箱”的功能結(jié)構(gòu)，使“黑箱”逐漸變成“灰 箱”、“白箱”的一種方法。了解系統(tǒng)（產(chǎn)品）的功能、特性，進(jìn)一步探