机械系统分析与综合-课程论文.docVIP

课程名称: 机械系统分析与综合 学 院: 机电工程学院 专 业: 仪器仪表工程 姓 名: 刘 * 学 号: 机械系统分析与综合学习研究报告 机械系统分析与综合是研究在规定完成的任务情况下，进行机械元件的最佳综合，使系统的输入与输出保持某种因果关系的一门课程。在本课程的学习中，要求完成的任务是提出在自己学习、工作、生活中发现或遇到的与机械系统有关的5个问题，并通过分析思考，提出不少于5个的解决方案，并对每个方案的特点分析比较，选出最佳方案，从而完成本课程的学习。 罗老师在第一节课中向我们提问到什么是机械？我们都知道课本里机械的定义：机械是指机器与机构的总称。罗老师说要用我们自己的语言和想法来说什么机械？普遍的说机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置，像筷子、扫帚以及镊子一类的物品都可以被称为机械，他们是简单机械。而复杂机械就是由两种或两种以上的简单机械构成。通常把这些比较复杂的机械叫做机器。从而教科书就总结到从结构和运动的观点来看，机构和机器并无区别，泛称为机械。 那什么是系统？系统是由具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。系统特性：（1）整体性（2）相关性（3）自组织性与动态性（4）目的性（5）优化原则任何机械均是由若干机构、部件和零件组成的系统。其功用不同，我们把它们分别称为传动系统（包括变速装置、起停与换向装置、制动装置及安全保护装置）、执行系统、操纵系统，总称机械运动系统。 摘 要：本文简要概述了机械系统创新设计的基本思路和主要过程，介绍了五种不同的机构结构综合方法。基于上述方法，本文对生活中的一些不便之处做了现象说明、问题分析，并提出了一些解决方案，通过对比其中的解决方案，选出最优并优化。 关键词：机械系统；创新设计；分析与综合；方案优化 1. 机械系统创新设计的基本思路、主要过程 机械系统创新设计是一个创造性很强的活动，其思维过程是形象思维和抽象思维综合作用的结果。目前主要是利用CAD，并以逻辑思维为基础，再结合知识工程和专家系统的方法来实现设计。通常的方案设计可表达为两个映射： 图1.1 方案设计映射关系图 方案创新设计阶段主要有两个任务：首先是建立技术系统的功能结构，然后通过选择相应于功能结构中的每个功能载体，并组合这些被选择的功能载体形成整个技术系统的设计方案。由需求域到功能域的映射过程最能体现设计者的创造能力，这一过程涉及到对设计思维规律和创造性机理的认识水平，涉及到所需的专业知识水平等一系列问题。从功能到结构的映射，实际上是功能结构图的每一个分功能与能实现该功能的结构进行匹配，一般来说，总体功能能包括许多分功能，而每一个分功能可以由不同的结构来实现，因此存在组合、协调和评价筛选的问题。 2. 机构结构综合方法简介 机械结构综合方法有很多，现本文主要介绍3种：基于结构类型变异机构综合方法、集成功能推理及结构推理的方案创新设计过程模型和基于螺旋理论的综合方法。 2.1 基于结构类型变异机构综合方法 自图论理论被应用于机构设计中后，它在机构分析与综合方面的应用得到了深入的研究。这个方法中，封闭的图代表机构，顶点代表连杆，边代表运动副。图可以用矩阵（如邻接矩阵和关联矩阵）来表示、 分析和计算。该方法还包括如下几个环节： 1、根据用户需求提出机构创新设计任务与技术要求： （1）、拓扑结构需求（如运动性质）、基本回路数、运动副类型及数目、构件类型及数目、主动副类型及其位置； （2）、功能性要求（如输出构件数目及位置、输出构件的任务等）； （3）、约束条件（如运动精度、刚度及制造、装配、成本等方面的约束）。 2、结构类型综合。通过结构类型综合列出满足设计任务要求的全部结构类型并以适当形式表示。 3、优选结构类型。根据功能要求和约束条件，筛选出好的结构类型。 2.2 集成功能推理及结构推理的方案创新设计过程模型 集成功能推理及结构推理的方案创新设计过程模型是基于功能推理和基于结构推理有机联系在一起而形成的方法。该设计过程的主要步骤有： （1）根据设计要求，建立功能结构图，并寻找满足各子功能要求的功能载体，组合成为原始机械方案； （2）将原始机械方案抽象化为表达机械方案联系信息的运动链表示，并记录原始方案一些约束信息，如自由度、杆数等； （3）运动链发散。列举所有与抽象化表示的运动链具有相同自由度、杆副类型及杆数的非同构运动链； （4）机械方案元型集的生成。对筛选的运动链进行机架识别、原动件