1、第二十八章第二十八章 機械執行系統的方案機械執行系統的方案設計設計28.1 機械系統的總體方案設計機械系統的總體方案設計 一、概述 二、機械系統總體方案設計的根本原那么與根本法規 三、總體參數及其確定一、概述 一現代機械系統的概念和功能 二機械系統總體方案設計的重要性 三機械總體方案設計的義務和內容 四機械系統總體方案設計的類型 五機械系統總體方案設計的特點機械系統的總體方案設計一現代機械系統的概念和功能 機械系統的概念 由計算機與信息網絡控制的、用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學義務的機械和或機電部件相互聯絡的系統 。 機械系統的功能 現代機械的總功能是對輸入的物質、能量和信息進展預定

2、的變換加工、處置、傳送挪動、保送和保管保管、存儲、記錄)。 機械系統的總體方案設計機械系統的功能 自動能 動力功能 控制功能 構造功能機械系統的總體方案設計二機械系統總體方案設計的重要性機械系統設計過程的四個階段初始規劃設計階段總體方案設計階段構造技術設計階段消費施工設計階段機械系統的總體方案設計三機械總體方案設計的義務和內容 義務 機械總體方案設計需求完成整體方案表示圖、機械系統運動簡圖、運動循環圖和方案設計計算闡明書。其中，包括了總體規劃、主要技術參數確實定和方案評價與決策。 內容機械系統的總體方案設計四機械系統總體方案設計的類型 開發性設計 變型設計 順應性設計機械系統的總體方案設計五機

3、械系統總體方案設計的特點 1協調性 2相關性 3內外結合性 機械系統的總體方案設計二、機械系統總體方案設計的根本原那么和根本法規 一根本原那么 二根本法規機械系統的總體方案設計一根本原那么 1需求原那么 2效益原那么 3信息原那么 4系統原那么 5創新原那么 6承繼原那么 7優化的原那么 8簡化的原那么 9實際與實際相結合的原那么 10工程的原那么 11廣義的原那么 12快速的原那么 機械系統的總體方案設計二根本法規 1規范化 2政策與法令 機械系統的總體方案設計三、總體參數及其確定 1.消費率 2.精度 3.速度參數 4動力參數 5尺寸和分量參數 6. 效率和壽命 機械系統的總體方案設計28

4、.2執行系統的功能原理和運動規律執行系統的功能原理和運動規律設計設計 一、執行系統的功能原理方案設計 二、執行系統的運動規律設計一、執行系統的功能原理方案設計 一功能原理方案設計的義務 二功能原理方案設計的特點執行系統的功能原理和運動規律設計執行系統的功能原理和運動規律設計一功能原理方案設計義務針對某一確定的功能要求，去尋求某些物理效應并借助一些作用原理來求得實現該功能目的的解法原理。常用的功能原理如摩擦傳動原理、機械推拉原理、資料變形原理、電磁傳動原理、流體傳動原理、光電原理等。 執行系統的功能原理和運動規律設計執行系統的功能原理和運動規律設計二功能原理方案設計的特點 1在功能原理方案設計中

5、經常會引入某種新技術、新工藝、新資料，它首先要求設計者要有新想法、新構思。 2功能原理方案設計能否合理將對產品的成敗起決議性的作用，它從質的方面決議了機械的設計程度和綜合性能情況。設計人員應給予高度注重。 執行系統的功能原理和運動規律設計執行系統的功能原理和運動規律設計二、執行系統的運動規律設計 一運動規律設計的義務及重要性 二運動規律設計的方法和本卷須知 二運動規律設計的方法和本卷須知同一種功能要求可以采用不同的任務原理來實現，而同一種任務原理，又可以采用不同的運動規律得到不同的運動方案。 圖28-3 三種不同的從地下取液體的運動規律方案a往復挪動改動容積 b往復擺動改動容積 c旋轉運動改動

6、容積二運動規律設計的方法和本卷須知圖28-4 四種不同的加工內孔的運動規律方案 a車床方案 b鏜床方案 c鉆床方案 d拉床方案28.3執行系統的型式設計和協調設計執行系統的型式設計和協調設計 一、執行機構的型式設計 二、執行機構的協調設計一、執行機構的型式設計 一執行機構型式設計的根本原那么 二執行機構型式設計的方法執行系統的型式設計和協調設計執行系統的型式設計和協調設計一執行機構型式設計的根本原那么 1滿足執行機構運動規律的要求 2構造簡單，運動鏈短 3使執行系統有盡能夠好的動力性能 4充分思索動力源的方式 5使機械操作方便，調整容易，平安可靠 圖28-5 可生成直線軌跡的兩種機構 a產生近

7、似直線軌跡的簡單機構 b產生準確直線軌跡的復雜機構二執行機構型式設計的方法 1機構的選型 2機構的構型 執行系統的型式設計和協調設計執行系統的型式設計和協調設計圖28-7 經過機架變換由齒輪機構得到行星輪系a外嚙合齒輪機構轉化為行星輪系 b內嚙合齒輪機構轉化為行星輪系圖28-8 用三個轉動副替代一個球面副a球面副S b用三個轉動副替代一個球面副 c替代后的的實例-單萬向聯軸節 圖28-9 有停歇的擺動導桿機構圖28-10 運用擴展法增大急回特性和運動行程二、執行系統的協調設計 一執行系統協調設計的原那么 二執行系統協調設計的方法和步驟 三運動循環圖 四舉例 執行系統的型式設計和協調設計執行系統

8、的型式設計和協調設計一執行系統協調設計的原那么 1滿足工藝過程動作先后順序的要求 2滿足執行系統循環任務的要求 3滿足各執行機構操作上的協調性要求 4滿足各執行機構位置上的協調性要求 5滿足提高消費率的要求 6滿足能量協調和提高效率的要求 二執行系統協調設計的方法和步驟執行系統協調設計的步驟普通為 1確定機械任務循環的周期 2確定各執行構件在一個運動循環中的各個行程段及其所需的時間 3確定各個執行構件動作間的協調配合關系 執行系統的型式設計和協調設計執行系統的型式設計和協調設計三運動循環圖 1.運動循環圖的概念 2運動循環圖的方式 執行系統的型式設計和協調設計執行系統的型式設計和協調設計1.運

9、動循環圖的概念用來描畫各執行構件運動間相互協調配合的圖稱為機械的運動循環圖。它是機械協調設計的重要技術文件。假設有分配軸，運動循環圖常以分配軸的轉角為坐標來編制；假設沒有分配軸，常選取執行系統中某一主要的執行構件為參考件。取具有代表性的特征位置作為起始位置，如以消費工藝的起始點作為運動循環的起點，由此來確定其它執行構件的運動相對于該主要執行構件的先后次序和配合關系。 執行系統的型式設計和協調設計執行系統的型式設計和協調設計圖28-11 簡易平板印刷機的運動循環圖a)直線式運動循環圖 b圓周式運動循環圖 c直角坐標式運動循環圖2運動循環圖的方式 1直線式運動循環圖 2圓周式運動循環圖 3直角坐標

10、式運動循環圖 4運動循環圖三種方式間的關系 執行系統的型式設計和協調設計執行系統的型式設計和協調設計四舉例 1各執行機構的型式和行程 2運動循環圖的設計 執行系統的型式設計和協調設計執行系統的型式設計和協調設計圖28-12 自動電阻壓帽機的機械運動表示圖 圖28-13 執行系統的初步運動循環圖 圖28-14 執行系統第一次修正后的運動循環圖 圖28-15 滿足要求的執行系統的運動循環圖 28.4基于功能分析的執行系統的方案基于功能分析的執行系統的方案設計設計 一、功能分析 二、基于功能分析的執行系統運動方案的系統解 一、功能分析 一總功能 二功能分解與功能構造 三功能元 四功能元求解 基于功能

11、分析的執行系統的方案設計基于功能分析的執行系統的方案設計一總功能 總功能是機械執行系統要完成的總義務。 對總功能的描畫要言語簡約、合理籠統、抓住本質。 基于功能分析的執行系統的方案設計基于功能分析的執行系統的方案設計 二功能分解與功能構造 功能元 功能構造 功能樹 基于功能分析的執行系統的方案設計基于功能分析的執行系統的方案設計圖28-16 樹形功能構造 三功能元 物理功能元 邏輯功能元 數學功能元 基于功能分析的執行系統的方案設計基于功能分析的執行系統的方案設計四功能元求解 為了便于運用，常將某些功能元的解用“解法目錄的方式列出來，它是功能元的知解或經過考驗的解的匯編。解法目錄中的解稱為解譜

12、。 可快速地根據設計義務的要求來檢索目錄中匯編的解； 匯編入的解譜要盡量充分、完備，至少是可以補全的； 盡能夠完全獨立于部門或工廠，以使其廣泛可用； 既可用于傳統的設計過程，也可以用于采用計算機的設計。 基于功能分析的執行系統的方案設計基于功能分析的執行系統的方案設計二、基于功能分析的執行系統運動方案的系統解 一功能元解組合成系統解的本卷須知 二功能元解矩陣 基于功能分析的執行系統的方案設計基于功能分析的執行系統的方案設計三、舉例三、舉例 1總功能 2功能分解 3執行系統的功能元求解 4求運動方案的系統解的數目 基于功能分析的執行系統的方案設計基于功能分析的執行系統的方案設計圖28-21自動電

13、阻壓帽機的功能分解 28.5方案評價與決策方案評價與決策 一、方案評價的必要性一、方案評價的必要性 二、機械系統運動方案設計的評價目的二、機械系統運動方案設計的評價目的和評價體系和評價體系 三機械系統運動方案評價方法簡介三機械系統運動方案評價方法簡介 四、評價結果的處置四、評價結果的處置 一、方案評價的必要性一、方案評價的必要性 機械系統方案設計的最終目的，是要尋求一種既能實現預期功能要求、又性能優良、價錢低廉的最正確方案； 進展執行系統的運動方案設計時，無論是用基于功能原理的方法，還是用基于功能分析的方法，都可以得到許多種設計方案，即機械系統的運動方案設計是一個多解問題。 機械系統方案設計的

14、過程，就是一個先經過分析、綜合，使待選方案的數目由少變多，再經過評價、決策，使待選方案的數目由多變少，最后獲得最正確方案的過程。方案評價與決策方案評價與決策二、機械系統運動方案設計的評價目的和二、機械系統運動方案設計的評價目的和評價體系評價體系 一評價目的 二評價體系 方案評價與決策方案評價與決策一評價目的 1功能性 2經濟性 3平安性 4可操作性 5溫馨性 方案評價與決策方案評價與決策二評價體系性能目的及代號詳細內容及代號分數備注機構的功能U1u1運動規律的實現u2傳動精度的高低55以實現運動為主時，可乘加權系數2機構任務性能U2u3運用范圍u4可調性u5運轉速度u6承載才干5555受力較大

15、時，u5和u6可乘加權系數1.5機構動力性能U3u7加速度的峰值u8噪音u9耐磨性u10最小傳動角的大小5555加速度較大時，可乘加權系數1.5經濟性U4u11制造難易u12資料的價錢與耗費u13調整方便性u14能耗的大小5555 構造的緊湊性U5u15尺寸大小u16分量大小u17構造復雜性555 系統協調性U6u18空間同步性u19時間同步性u20操作協同性和可靠性555 方案評價與決策方案評價與決策圖28-22 系統工程評價法的評價步驟 三機械系統運動方案評價方法簡介三機械系統運動方案評價方法簡介 一計算性的數學分析評價法 1價值工程法 2系統工程評價法 3模糊綜合評價法 4評分法 二實踐性的實驗評價法 方案評價與決策方案評價與決策四、評