【正文】 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。如果系統(tǒng)不具備有序穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，就不具有保持自身的能力，就會(huì)在外力和內(nèi)力的影響下分解、崩潰。 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 。 自組織 :系統(tǒng)自發(fā)地從無(wú)序狀態(tài)組織成一種有序結(jié)構(gòu)的過(guò)程 。這時(shí)要求外界環(huán)境不發(fā)生變化是不可能的，由于變化是絕對(duì)的，而穩(wěn)定是相對(duì)的、暫時(shí)的，所以只能 要求系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境的變化和干擾有良好的適應(yīng)能力 。這就是適應(yīng)性。 環(huán)境 系統(tǒng) (處理 ) 輸入 輸出 反饋 從 生產(chǎn) 的角度來(lái)看機(jī)械零件是組成機(jī)械的最小單元；從 物理 的角度來(lái)看，機(jī)械零件是具有一定質(zhì)量、剛度和阻尼的物體；從 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同層次 來(lái)看，零件、部件和裝置都是組成機(jī)械的要素，它們是機(jī)械處于不同層次的子系統(tǒng)。組成系統(tǒng)的基本要素是 機(jī)械零件 。常常把機(jī)械稱為這個(gè)大系統(tǒng)的 內(nèi)部系統(tǒng) ，而把人和環(huán)境 稱為 外部系統(tǒng) 。 外部系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)的作用和影響，對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)是輸入，對(duì)外部系統(tǒng)是輸出。 二、機(jī)械系統(tǒng)的組成 從實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的角度出發(fā)，機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)有以下必備的子系統(tǒng)組成： 動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱與控制系統(tǒng) 等。動(dòng)力系統(tǒng)一般包括動(dòng)力機(jī)和配套裝置，而 動(dòng)力機(jī)可以分為一次動(dòng)力機(jī)和二次動(dòng)力機(jī) 。為了使機(jī)械系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)特性及較好的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)為機(jī)械系統(tǒng)選擇合適的動(dòng)力機(jī)。 二次動(dòng)力機(jī)是 把 二次能源 (電能、液能、氣能 )變成機(jī)械能的機(jī)械，如電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)、氣壓馬達(dá)等。 為了能夠得到較高的經(jīng)濟(jì)效益，動(dòng)力機(jī)一般輸出的是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且轉(zhuǎn)速較高，力矩較小。功能有多解性，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的特定功能，可以尋求多種執(zhí)行系統(tǒng)的方案。 （二）執(zhí)行系統(tǒng) 執(zhí)行系統(tǒng)： 直接實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)功能的裝置，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件組成 。如谷物收穗機(jī)、洗衣機(jī)、鍋爐、車(chē)床、汽錘、運(yùn)輸機(jī)、起重機(jī)等。如材料試驗(yàn)機(jī)、 X光機(jī)、地磅等。計(jì)算機(jī)、電話機(jī)、照相機(jī)、攝像機(jī)等。 傳遞動(dòng)力 ：把動(dòng)力系統(tǒng)輸出的動(dòng)力改變后傳送給執(zhí)行系統(tǒng)，使執(zhí)行系統(tǒng)具有完成功能所需要的轉(zhuǎn)矩或力。 （三）傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是把動(dòng)力系統(tǒng)提供的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)。 變速 ：保持動(dòng)力系統(tǒng)輸出的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)形式不變，根據(jù)執(zhí)行系統(tǒng)的要求，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多種速度。因此，利用傳動(dòng)系統(tǒng)變速是必要的。 改變運(yùn)動(dòng)規(guī)律或形式 ：把動(dòng)力系統(tǒng)輸出的均勻連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)執(zhí)行系統(tǒng)的要求，轉(zhuǎn)變成按照某種運(yùn)動(dòng)規(guī)律變化的運(yùn)動(dòng)形式。 機(jī)械系統(tǒng)除了上述的四個(gè)必備的系統(tǒng)外，有些機(jī)械系統(tǒng)還要具有潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等一些輔助系統(tǒng)。 操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的差別： 操縱系統(tǒng)是通過(guò)人工操作來(lái)實(shí)現(xiàn)上述要求的 。 控制系統(tǒng)則可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)上述要求 。對(duì)于有控制系統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)，人只有確定控制要求和制定控制程序的作用，不直接操縱機(jī)械系統(tǒng)。 三、現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)的功能要求 物品提升 物品移動(dòng) 卸下物品 提升機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 吊車(chē) 、 挖掘機(jī) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 龍門(mén)吊 、 叉車(chē) 、 裝載機(jī) 變幅機(jī)構(gòu) 起重機(jī) （ 鶴式 、 橋式 ） 提升機(jī)構(gòu) 例如 :起重機(jī)的工作過(guò)程 : 從起重機(jī)的工作過(guò)程可以看出，起重機(jī)的各個(gè)機(jī)構(gòu)在兩次工作之間一般都有短暫的停歇，因此 各機(jī)構(gòu)經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)及正反向運(yùn)轉(zhuǎn)等相互交替的停歇和運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 。 對(duì)于要移位的起重機(jī)械，還要求具有一定的機(jī)動(dòng)性 。 可移動(dòng)的起重機(jī)要移動(dòng)工作位置 取物點(diǎn) 移位 卸物點(diǎn) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 加熱裝置 模具及閉合機(jī)構(gòu) 注射機(jī)構(gòu) 冷卻裝置 ， 鎖緊保壓裝置 顆粒狀塑料塑化熔融 成型模閉合 熔料注入模具 模具閉合狀態(tài)下冷卻固化 開(kāi)模取出制品 開(kāi)模及取出裝置 塑料注塑機(jī)的工作過(guò)程： 塑料注塑機(jī)的主要功能： 能計(jì)量原料并使其熔融；將物料以所需要的速度和壓力射出；成型模具的開(kāi)、合、鎖緊與保壓；工藝參數(shù)（壓力、速度、溫度、時(shí)間等）須根據(jù)不同制品和原料進(jìn)行調(diào)整和控制；保證制品的尺寸精度和穩(wěn)定性；提高塑化能力、冷卻速度與生產(chǎn)率；工作過(guò)程的安全性、可靠性及熱穩(wěn)定性 等。如速度、加速度、轉(zhuǎn)速、調(diào)速范圍、行程、運(yùn)動(dòng)軌跡及運(yùn)動(dòng)精確性的要求。如傳遞的功率、轉(zhuǎn)矩、力等方面的要求。如外形尺寸、重量、功率重量比等要求。如功能的可靠性、零部件的耐磨性及使用壽命等要求。如強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性、熱力學(xué)性能、摩擦學(xué)性能、系統(tǒng)工作的安全性、操作人員的安全性等方面的要求。如設(shè)計(jì)和制造的經(jīng)濟(jì)性、使用和維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性等要求。如對(duì)噪聲、振動(dòng)、防塵、防毒、“三廢”的排放、周?chē)藛T和設(shè)備安全性方面的要求。如外觀、色彩、與環(huán)境協(xié)調(diào)性方面的要求。如精密機(jī)械有較高的精度和震動(dòng)穩(wěn)定性要求，而食品機(jī)械有不污染加工產(chǎn)品的要求等。 第二節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù) 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是提供機(jī)械產(chǎn)品，該產(chǎn)品應(yīng)該是優(yōu)質(zhì)高效、物美價(jià)廉的，應(yīng)能夠在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，應(yīng)能夠贏得用戶，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 產(chǎn)品的質(zhì)量事故， 50%是設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的，產(chǎn)品成本 60%70%取決于設(shè)計(jì)。 （ 2）設(shè)計(jì)良好的機(jī)械產(chǎn)品，在外部環(huán)境下使用時(shí)，技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益未必是良好的。 導(dǎo)致會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況： （ 1）用設(shè)計(jì)良好的零部件組裝起來(lái)的機(jī)械系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)性能和經(jīng)濟(jì)效益未必是良好的； 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，要充分考慮內(nèi)部系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的相互影響和作用，也就是說(shuō)既要考慮內(nèi)部系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，又要重視內(nèi)部系統(tǒng)和外部系統(tǒng)的聯(lián)系，還要充分考慮組成系統(tǒng)的零部件之間的相互作用和影響，既要重視零部件的設(shè)計(jì)，又要重視各個(gè)零部件之間的協(xié)調(diào)和配合。 不能單純考慮各零部件之間的工作狀態(tài)和性能，不能片面追求每一個(gè)零部件都是最優(yōu)秀的 ，而是應(yīng)當(dāng)在滿足整機(jī)工作狀態(tài)和性能最好的條件下，確定對(duì)各零部件的基本要求，并要充分考慮各零部件以及各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的要求表現(xiàn)在：資金、材料、設(shè)備、技術(shù)、人員培訓(xùn)、信息、使用環(huán)境、后勤供應(yīng)、售后服務(wù)、法律、政策等方面。對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械而言，外部環(huán)境對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的影響尤為重要。同時(shí)還應(yīng)考慮機(jī)械產(chǎn)品在投入市場(chǎng)后，對(duì)市場(chǎng)形勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的影響。 二、合理確定機(jī)械系統(tǒng)的功能 企業(yè)為何要生產(chǎn)某種產(chǎn)品，用戶為何要購(gòu)買(mǎi)這種機(jī)械產(chǎn)品，其根源就在于機(jī)械產(chǎn)品具有某種功能，能夠滿足社會(huì)的需要。 社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的需求表現(xiàn)在對(duì)產(chǎn)品功能的需求， 用戶購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品，實(shí)際上購(gòu)買(mǎi)的是產(chǎn)品的功能 。 功能的分類(lèi) （ 1）按照性能不同，功能可以分為 基本功能和輔助功能 。 輔助功能是實(shí)現(xiàn)基本功能的手段 。 基本功能：用戶直接要求的功能。 輔助功能多解性：為了實(shí)現(xiàn)某一基本功能，可以采用不同的技術(shù)方案（手段）。 實(shí)現(xiàn)上述基本功能的技術(shù)方案有：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、氣壓缸或液壓缸機(jī)構(gòu)、近似直線機(jī)構(gòu)等等。 如果在設(shè)計(jì)的過(guò)程中不注意，就會(huì)產(chǎn)生 多余的功能 ，比如強(qiáng)度過(guò)剩、精度過(guò)高、壽命過(guò)長(zhǎng)以及產(chǎn)生多余約束等等，這都是多余功能。 外觀功能：在使用功能的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品起著 美化和裝飾作用 的功能。 使用功能： 滿足用戶要求 、 體現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)際使用價(jià)值 的功能。 外觀功能可以增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和吸引顧客。在保證產(chǎn)品性能好和質(zhì)量高的前提下，講究產(chǎn)品的造型、色彩和裝飾等功能，外觀功能即使提高了產(chǎn)品的成本，也是必要的，絕不能看成是產(chǎn)品的多余功能。 思考題： 舉例說(shuō)明什么是系統(tǒng)，系統(tǒng)有什么特性。 常規(guī)設(shè)計(jì)方法有什么不足，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)為什么強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如何合理地確定產(chǎn)品的功能。可以 用產(chǎn)品的價(jià)值來(lái)評(píng)價(jià)功能與成本的統(tǒng)一程度以及表示產(chǎn)品的物美價(jià)廉的程度 。 產(chǎn)品的成本 C可用貨幣量來(lái)表示，為了使功能 F與成本 C相比較，必須把 功能 F量化成貨幣量 ，因此 這樣上述式子就可以改寫(xiě)成為 FV= =C功 能 評(píng) 價(jià) 值 實(shí) 現(xiàn) 功 能 的 最 低 費(fèi) 用功 能 價(jià) 值功 能 現(xiàn) 實(shí) 成 本 實(shí) 現(xiàn) 功 能 的 實(shí) 際 費(fèi) 用 從上述式子可以看出， 功能價(jià)值 V≤1。 Ⅲ V1，這說(shuō)明 CF，實(shí)現(xiàn)功能的現(xiàn)實(shí)成本 C低于實(shí)現(xiàn)功能的最低費(fèi)用 F，情況不正常 ，應(yīng)首先檢查 F與 C取值是否正確，若取值無(wú)誤，應(yīng)取 F=C， V=1 應(yīng)用功能價(jià)值 V進(jìn)行分析時(shí)，可以得到以下三種情況： Ⅰ V=1，這說(shuō)明 C=F，實(shí)現(xiàn)功能的現(xiàn)實(shí)成本 C與實(shí)現(xiàn)功能的最低費(fèi)用 F相等，這是 最理想 的情況。 為了提高產(chǎn)品的功能價(jià)值 V，可以采取以下 5種措施： ① 保持現(xiàn)實(shí)成本 C不變，增強(qiáng)產(chǎn)品的功能 F；花同樣的錢(qián)辦更多的事。 FV=C③ 產(chǎn)品的實(shí)際成本 C有較小的增加，產(chǎn)品的功能 F有較大的增加 ；花的錢(qián)稍有增加，辦的事大大增加。 ④ 產(chǎn)品的功能 F稍有減小，產(chǎn)品的實(shí)際成本 C大大減小 ；花的錢(qián)大大減少，辦的事略有減少，適應(yīng)購(gòu)買(mǎi)力較低的用戶，或一些靠?jī)r(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的場(chǎng)合。花較少的錢(qián)辦較多的事。 功能評(píng)價(jià)值 F與實(shí)現(xiàn)功能的難易程度有關(guān)，對(duì)于較難實(shí)現(xiàn)的功能，功能評(píng)價(jià)值 F就較高。要在同行業(yè)中的各個(gè)企業(yè)之間進(jìn)行比較，就需要 制定統(tǒng)一的功能評(píng)價(jià)值 F， 制定功能評(píng)價(jià)值 F的方法有兩種： Ⅰ 通過(guò)調(diào)查研究，取行業(yè)之間實(shí)現(xiàn)該功能的最低費(fèi)用為功能評(píng)價(jià)值； Ⅱ 按照 P6（ 12）式子計(jì)算獲得功能評(píng)價(jià)值 F : ip= D I + B（ ）Bp— 單位產(chǎn)品的銷(xiāo)售費(fèi)用。 降低功能的現(xiàn)實(shí)成本 C，提高產(chǎn)品的功能價(jià)值 V，力求使產(chǎn)品達(dá)到 盡善盡美 的境地。 三、提高機(jī)械系統(tǒng)的可靠性 可靠性：在規(guī)定的條件和時(shí)間里，產(chǎn)品完成規(guī)定的功能的能力。產(chǎn)品可以是零件、部件、裝置，也可以是整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)。 規(guī)定時(shí)間： 考核產(chǎn)品的時(shí)間。 失效： 產(chǎn)品喪失了規(guī)定的功能的現(xiàn)象。 如有 N0臺(tái)機(jī)械產(chǎn)品，在規(guī)定的條件下使用了 t小時(shí)，有 N臺(tái)沒(méi)有發(fā)生失效或故障（還能夠完成預(yù)定的功能），則 （一）衡量可靠性的指標(biāo) 可靠度 R(t)： 產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間里不失效或不發(fā)生故障的概率。 0 ( t ) 1R?? 例： 滾動(dòng)軸承在基本額定動(dòng)載荷下，壽命為一百萬(wàn)轉(zhuǎn)，可靠度為 90%。 000( t ) 1 1 ( t )( t ) ( t ) 1NN NFRNNFR?? ? ? ? ??? 有 N0臺(tái)機(jī)械產(chǎn)品，在規(guī)定條件下工作了 t小時(shí)，有 N臺(tái)沒(méi)有失效或者發(fā)生故障，在此后的 ⊿ t時(shí)刻里，有 ⊿ N臺(tái)發(fā)生了失效或故障，則 失效率 λ（ t）： 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下工作了 t小時(shí)，在單位時(shí)間里發(fā)生失效或故障的概率。 失效率的計(jì)算定義式中之所以取負(fù)號(hào)，是由于 △ N/△ t 0，為了使失效率λ（ t） 為正值，所以取負(fù)號(hào)。 平均無(wú)故障時(shí)間 MTBF與失效率 λ（ t）互為倒數(shù) 。 1( t )M T BF ? ? MTTF（ Mean Time To Failures）是指從產(chǎn)品開(kāi)始直至失效的平均工作時(shí)間。 失效前平均工作時(shí)間 MTTF： 維修度 M（ t）： 在規(guī)定的條件下使用產(chǎn)品，在規(guī)定的時(shí)間里，按照規(guī)定的方法和程序進(jìn)行維修，保持和恢復(fù)到規(guī)定的功能的概率。 若以 tn表示觀察期間產(chǎn)品能夠工作的時(shí)間，以 t0表示不能工作的時(shí)間（用于維修的時(shí)間），則有效度 A(t)可以表示為： 有效度 A(t)： 可修復(fù)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下使用，按照規(guī)定的程序維修，在規(guī)定的時(shí)間里 能夠保持其功能處于正常狀態(tài)的概率 。 以上所介紹的以及其他一些可靠性衡量指標(biāo)，都只是衡量和評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性某一方面特征的尺度，在具體的應(yīng)用過(guò)程中，各個(gè)衡量指標(biāo)之間 不能相互代替 。 （ 1） 要有采用系統(tǒng)方法得到的各個(gè)設(shè)計(jì)變量的分布特性和數(shù)據(jù)。 要進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，就必須采用統(tǒng)計(jì)的方法得出這些變量的分布規(guī)律和數(shù)據(jù)。 在設(shè)計(jì)新的機(jī)械系統(tǒng)之前，對(duì)現(xiàn)有或類(lèi)似的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量調(diào)查或者用戶訪問(wèn)，查找失效的原因。預(yù)計(jì)所設(shè)計(jì)的新的機(jī)械系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生哪些故障或產(chǎn)生哪些失效形式，掌握發(fā)生故障或失效的原因，從而在設(shè)計(jì)的過(guò)程中采取相應(yīng)的措施。 ⒉ 提高零部件特別是關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)可靠性 但并不是要求機(jī)械系統(tǒng)中所有的零部件都有較高的可靠性，應(yīng) 保證對(duì)系統(tǒng)可靠性起關(guān)鍵作用的零部件具有較高的可靠性 。 例如設(shè)計(jì)減速器，第一類(lèi)零部件（關(guān)鍵零部件）齒輪、軸等都詳細(xì)計(jì)算。這類(lèi)零件比第一類(lèi)次要。 所以可以體