第二十八章機械執行系統的方案設計1精選PPT§28.1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基本原則與基本法規三、總體參數及其確定2精選PPT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任務和內容（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3精選PPT（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任務的機械和（或）機電部件相互聯系的系統。機械系統的功能

現代機械的總功能是對輸入的物質、能量和信息進行預定的變換（加工、處理）、傳遞（移動、輸送）和保存（保存、存儲、記錄)。

機械系統的總體方案設計4精選PPT機械系統的功能主動能動力功能控制功能結構功能機械系統的總體方案設計5精選PPT（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結構技術設計階段生產施工設計階段機械系統的總體方案設計6精選PPT（三）機械總體方案設計的任務和內容任務機械總體方案設計需要完成整體方案示意圖、機械系統運動簡圖、運動循環圖和方案設計計算說明書。其中，包括了總體布局、主要技術參數的確定和方案評價與決策。

內容機械系統的總體方案設計7精選PPT（四）機械系統總體方案設計的類型開發性設計變型設計適應性設計機械系統的總體方案設計8精選PPT（五）機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9精選PPT二、機械系統總體方案設計的基本原則和基本法規（一）基本原則（二）基本法規機械系統的總體方案設計10精選PPT（一）基本原則1．需求原則

2．效益原則

3．信息原則

4．系統原則

5．創新原則

6．繼承原則

7．優化的原則

8．簡化的原則

9．理論與實踐相結合的原則

10．工程的原則

11．廣義的原則

12．快速的原則

機械系統的總體方案設計11精選PPT（二）基本法規1．標準化

2．政策與法令

機械系統的總體方案設計12精選PPT三、總體參數及其確定1.生產率

2.精度3.速度參數

4．動力參數

5．尺寸和重量參數

6.效率和壽命

機械系統的總體方案設計13精選PPT§28.2執行系統的功能原理和運動規律設計

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14精選PPT一、執行系統的功能原理方案設計（一）功能原理方案設計的任務（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15精選PPT16精選PPT17精選PPT（一）功能原理方案設計任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標的解法原理。常用的功能原理如摩擦傳動原理、機械推拉原理、材料變形原理、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18精選PPT（二）功能原理方案設計的特點

1．在功能原理方案設計中常常會引入某種新技術、新工藝、新材料，它首先要求設計者要有新想法、新構思。

2．功能原理方案設計是否合理將對產品的成敗起決定性的作用，它從質的方面決定了機械的設計水平和綜合性能狀況。設計人員應給予高度重視。

執行系統的功能原理和運動規律設計19精選PPT二、執行系統的運動規律設計

（一）運動規律設計的任務及重要性

（二）運動規律設計的方法和注意事項

20精選PPT（二）運動規律設計的方法和注意事項同一種功能要求可以采用不同的工作原理來實現，而同一種工作原理，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）往復移動改變容積b）往復擺動改變容積c）旋轉運動改變容積21精選PPT（二）運動規律設計的方法和注意事項圖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22精選PPT§28.3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23精選PPT一、執行機構的型式設計（一）執行機構型式設計的基本原則（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24精選PPT（一）執行機構型式設計的基本原則1．滿足執行機構運動規律的要求

2．結構簡單，運動鏈短3．使執行系統有盡可能好的動力性能

4．充分考慮動力源的形式5．使機械操作方便，調整容易，安全可靠25精選PPT圖28-5可生成直線軌跡的兩種機構a）產生近似直線軌跡的簡單機構b）產生精確直線軌跡的復雜機構26精選PPT（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27精選PPT圖28-7通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28精選PPT圖28-8用三個轉動副代替一個球面副a）球面副Sb）用三個轉動副代替一個球面副c）代替后的的實例-單萬向聯軸節

29精選PPT圖28-9有停歇的擺動導桿機構30精選PPT圖28-10應用擴展法增大急回特性和運動行程31精選PPT二、執行系統的協調設計

（一）執行系統協調設計的原則

（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32精選PPT（一）執行系統協調設計的原則

1．滿足工藝過程動作先后順序的要求

2．滿足執行系統循環工作的要求

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．滿足提高生產率的要求

6．滿足能量協調和提高效率的要求

33精選PPT（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一般為

1．確定機械工作循環的周期

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34精選PPT（三）運動循環圖1.運動循環圖的概念

2．運動循環圖的形式

執行系統的型式設計和協調設計35精選PPT1.運動循環圖的概念用來描述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。若有分配軸，運動循環圖常以分配軸的轉角為坐標來編制；若沒有分配軸，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，如以生產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36精選PPT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37精選PPT2．運動循環圖的形式（1）直線式運動循環圖

（2）圓周式運動循環圖

（3）直角坐標式運動循環圖

（4）運動循環圖三種形式間的關系

執行系統的型式設計和協調設計38精選PPT（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39精選PPT圖28-12自動電阻壓帽機的機械運動示意圖

40精選PPT圖28-13執行系統的初步運動循環圖41精選PPT圖28-14執行系統第一次修改后的運動循環圖

42精選PPT圖28-15滿足要求的執行系統的運動循環圖

43精選PPT§28.4基于功能分析的執行系統的方案設計一、功能分析

二、基于功能分析的執行系統運動方案的系統解

44精選PPT一、功能分析（一）總功能

（二）功能分解與功能結構

（三）功能元

（四）功能元求解

基于功能分析的執行系統的方案設計45精選PPT（一）總功能總功能是機械執行系統要完成的總任務。對總功能的描述要語言簡潔、合理抽象、抓住本質。

基于功能分析的執行系統的方案設計46精選PPT

（二）功能分解與功能結構

功能元功能結構功能樹

基于功能分析的執行系統的方案設計47精選PPT圖28-16樹形功能結構

48精選PPT（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49精選PPT（四）功能元求解為了便于應用，常將某些功能元的解用“解法目錄”的形式列出來，它是功能元的已知解或經過考驗的解的匯編。解法目錄中的解稱為解譜。

可快速地根據設計任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；

盡可能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50精選PPT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注意事項

（二）功能元解矩陣

基于功能分析的執行系統的方案設計51精選PPT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52精選PPT圖28-21自動電阻壓帽機的功能分解

53精選PPT§28.5方案評價與決策一、方案評價的必要性

二、機械系統運動方案設計的評價指標和評價體系

三．機械系統運動方案評價方法簡介

四、評價結果的處理

54精選PPT一、方案評價的必要性機械系統方案設計的最終目標，是要尋求一種既能實現預期功能要求、又性能優良、價格低廉的最佳方案；進行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過程，就是一個先通過分析、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，最后獲得最佳方案的過程。方案評價與決策55精選PPT二、機械系統運動方案設計的評價指標和評價體系（一）評價指標

（二）評價體系

方案評價與決策56精選PPT（一）評價指標1．功能性

2．經濟性

3．安全性

4．可操作性

5．舒適性

方案評價與決策57精選PPT（二）評價體系性能指標及代號具體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

機構工作性能U2u3應用范圍u4可調性u5運轉速度u6承載能力5555受力較大時，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材料的價格與消耗u13調整方便性u14能耗的大小5555

結構的緊湊性U5u15尺寸大小u16重量大小u17結構復雜性5 55

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58精選PPT圖28-22系統工程評價法的評價步驟

59精選PPT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）實際性的試驗評價法

方案評價與決策60