《机械设计基础》：机械系统方案设计.ppt

第16章 机械系统方案设计 （时间：2次课，4学时） 第16章 机械系统方案设计 教学目标： 机械设计的任务是围绕着开发新的机械产品或改造老的机械产品而进行的，是形成机械产品的第一道工序。机械设计的最终目的是提供满足人们需求、具有一定功能、优质高效、价廉物美，并具有市场竞争力的机械产品。从系统工程的角度考虑机械的设计是现代机械设计方法的主要特点之一。本章将介绍机械系统方案设计的基础知识，通过本章的学习，要求读者： (1) 了解机械系统方案设计的过程和具体内容和基于功能原理的机械执行系统的方案设计方法。 (2) 了解执行机构形式的设计原理和执行机构协调设计的目的和方法，掌握机械运动循环图的绘制方法。 (3) 掌握传动系统的方案设计和原动机选择的基本方法。 第16章 机械系统方案设计 教学重点和难点： 机械系统方案设计的过程。 执行系统的功能原理设计。 执行系统的形式设计。 执行机构的协调设计。 传动系统的方案设计。 原动机选择的基本方法。 第16章 机械系统方案设计 案例导入： 在制药、食品、化工、冶金、陶瓷等行业，常常需要将各种颗粒状、晶体状或者流动性好的粉状原料压制成圆片状(或圆柱状、球状、凸面、凹面等其他各种几何形状)的片坯，其压片成形工艺动作的分解如图16-1所示。 ① 移动料筛至模具的型腔上方，将上一循环已经成型的片坯推出(卸料)，并准备将粉料装入型腔。 ② 振动料筛，将粉料装入型腔。 ③ 下冲头下沉一定深度，以防止上冲头下压时将粉料扑出。 ④ 上冲头下行，进入型腔。 ⑤ 上冲头下压，下冲头上压，将粉料加压并保压一定时间。 ⑥ 上冲头快速退出，下冲头随之将成型片坯推出型腔并停歇待料筛推进到型腔上方时推出片坯，下冲头随之下移，开始下一循环。 本章介绍的机械系统方案设计的方法就是要讨论如何设计构思一个机械系统(粉料压片成型机)，使粉料压片成型整个工作过程(送料、压形、脱离)均自动完成。 第16章 机械系统方案设计 第16章 机械系统方案设计 16.1 概 述 16.2 执行系统的功能原理设计和运动设计 16.3 执行机构系统型式设计 16.4 执行系统的协调设计 16.5 传动系统的方案设计和原动机选择 16.6 实验与实训 16.7 习 题 16.1 概 述 16.1.1 机械系统的组成 16.1.2 机械设计的一般程序 16.1 概 述 从系统工程的角度考虑机械的设计是现代机械设计方法的主要特点之一。所谓系统，是指具有特定功能，相互间具有有机联系，由若干要素构成的一个整体。任何机械都是由若干零件、部件和装置组成的，并具有特定功能的一个特定系统，因其有确定的质量、刚度和阻尼，故又称为机械系统。 16.1.1 机械系统的组成 较为复杂的机械系统基本上是由图16-2所示的子系统构成。 (1) 动力系统。包括原动机及其配套装置，是机械系统的动力源，如内燃机、电动机、液压马达、气动马达等。 (2) 执行系统。包括执行机构和执行构件，它的功能主要是利用机械能来改变作业对象的性质、状态、形状和位置，或对作业进行检测度量等。执行系统工作性能的好坏，直接影响整个系统的性能。 (3) 传动系统。把原动机的动力和运动传递给执行系统的中间装置，主要有以下功能：①改变运动速度。包括增速、减速和变速(包括有级变速和无级变速)等。②改变运动规律、把原动机输出的运动(多数为连续旋转)改变为按某种特定规律变化的连续或间歇运动，或改变运动的方向，以满足执行系统的运动要求。③传递动力。把原动机输出的动力传递给执行系统。 (4) 操纵和控制系统。使原动机、传动系统和执行系统间彼此协调运动，并准确完成整机功能的装置。操纵系统多指通过人工操作实现上述要求的装置；包括启动、离合、制动、变速、换向等装置。控制系统是指通过人工操作或由测量元件获得的信号，经控制器使控制对象改变工作参数或运动状态的装置，如伺服机构、自动控制装置。良好的控制系统可使机械系统处于最佳工作状态，提高其稳定性和可靠性，并有较好的经济性。 (5) 架体支承系统用于安装和支承动力系统、传动系统和操纵系统等的构件或部件。 此外，根据机械系统的功能要求还可有冷却、润滑、计数、行走等系统。 16.1.1 机械系统的组成 16.1.2 机械设计的一般程序 根据机械设计的进程，其基本程序可以分为设计规划、方案设计、技术设计、施工设计和试制投产等阶段，如图16-3所示。 (1) 设计规划。机械设计首先必须明确任务和要求。设计规划阶段的主要任务是在深入调查研究的基础上，对所开发的产品进行需求分析、市场预测和可行性分析，提出进行产品开发性设计的可行性报告，决定产品可以进行开发设计时，随即要提出设计任务书，列出