机械系统设计邹慧君

1、第四章机械系统设计的基本原理、机械设计与其他系统一样，通过有机结合、相互曹征、相互适应，实现机械系统的整体功能要求。机械系统还必须具有一般系统的特性，如完整性、相关性、目的和环境适应性。还需要注意的是，机械系统由于能量流、材料流和信息流变化的特殊性，设计方法也必须特别。因此，有必要说明机械系统设计的基本原理。根据4.1机械系统设计的一般程序和内容4.1.1机械系统设计的类型机械系统设计的内容特征，机械系统设计一般可分为开发设计、变异设计和悖论。1.开发设计针对新任务提出新方案，完成产品规划、概念设计、配置设计的全过程。2.突变设计在现有产品的基础上，针对现有缺点或新的工作要求，在工作原理、功能

2、结构、执行机构类型、规模等方面发生了一些变化，根据市场需求设计新产品，提高市场竞争力。这些设计也可以包含在基本产品中，其工作原理保持不变，并且可以开发具有不同参数、大小或功能和性能的变体系列。3.悖论系统对现有的先进产品或设计进行了深入的分析研究，探索了核心技术，在消化吸收的基础上开发了同类产品，但却开发了避免专利的新产品。(约翰f肯尼迪，美国电视电视剧，艺术)表4-1机械设计的一般程序框，设计阶段设计节目内容和设计阶段设计目标，目前广泛实施和应用的机械系统设计程序可以概括为表4-1所示的方框程序。4.1.3机械系统设计的基本内容描述如下表4-1所示的三个茄子设计阶段的基本内容：1.产品计划产

3、品计划提供详细的设计任务(或需求表)，作为需求分析、市场预测、可行性分析、设计参数和约束确定、设计、评估和医生确定的基础2。概念设计需求作为产品的功能实现，功能与产品设计的关系是因果关系。实现相同功能的产品可以有多种工作原理。因此，牙齿阶段的最终目标是在功能分析的基础上，通过构想设计理念、创新构想、搜索探索、最优化筛选，获得理想的工作原理方案。对于机械产品，在功能分析和功能原理决策的基础上，进行工艺动作构思和工艺动作分解，调整每个执行组件徐璐协调的运动循环图，进行机械运动方案设计(即机构系统的类型合成和数量合成)，是产品概念设计过程的主要内容。3 .结构设计结构设计是将方案(主要是机械运动方案

4、等)具体转换为机器及其零件的合理配置。就是完成机械产品的总体设计、装配和零件设计，完成所有生产图纸，制作设计手册等相关技术文件。结构设计要求零件和部件设计满足设计的功能要求。零件结构外观应易于制造和加工。常用部件尽可能标准化、序列化、一般化。整体设计还必须满足整体功能、人体工程学科、造型美学、包装和运输等要求。结构设计通常先将整个组合图面分割为组合、零件草图，然后在检核正确后由元件工作图面、组合图面绘制整个组合图面。最后，还有技术文件，例如设计指南、标准零件、市购明细表、备件、特殊工具明细表等。4.2 X导向设计原理机械系统设计的相关面很广，设计过程中必须考虑各方面的问题，因此，对制造、装配、

5、拆卸、维修、环境、回收等，存在设计原则。这种面向X的设计原理反映了机械系统设计的复杂性和广泛性。必须熟悉这些设计原理，以便机械系统设计达到全面和最佳的功能要求。下面分别介绍了基本设计原理。4.2.1面向制造的设计原理“制造设计”(design for manufacturing)称为DFM。面向制造的设计是在设计过程中充分考虑机械系统的功能，最大限度地简化机械系统的制造过程，最小化制造成本。1.制造的机械系统设计机械系统设计通常包括工作原理、基本配置和功能结构解决方案选择。方案颜色号码和步骤还不能断定各功能的结构和配置的具体参数，但必须考虑机械系统的工作原理、基本配置和功能结构的制造难度以及制

6、造成本的高低。例如，在机械系统中设计子功能需要实现直线往复运动，可以使用制造难度和制造成本不同的机械传动或液压传动方案。在机械系统的方案设计阶段考虑制造问题有全面的制造知识和丰富的实践经验。2 .制造的机械系统配置设计机械系统配置设计要求0，必须具体考虑使零件设计易于制造。1)零件、组合的规划尽可能简单。2)零件、部件的各个加工部分要容易加工。3)零件、部件的材料选择也要符合便于加工的原则。4.2.2面向组件的设计原则“面向组件的设计”(design for assembly)简称为DFA。面向装配的设计是在设计过程中充分考虑机械系统的功能，尽量简化机械系统的装配工艺，便于装配和调整。1.用于

7、装配的机械系统设计机械系统设计通常与工作原理、基本配置和功能结构解决方案的选择有关。情景设计阶段需要充分考虑机械系统的工作原理、基本配置和功能结构解决方案的组装性。基本配置的模块化，功能结构解决方案的简化，装配调整方便。例如，产业平织机主要有可视、线、检查、供应四个子功能，在保证产业平织机缝纫功能的条件下，实现四个子功能结构解决方案的模块化有助于简化零件装配。同时选择简单的子功能结构有助于简化部件中的部件。此外，在方案设计中，方案工作原理的选择也会影响组件的难度，因此必须慎重选择。2.装配的机械系统配置设计机械系统配置设计中必须充分考虑构件的组装性。为此，在设计时需要考虑以下几个茄子基本原则：

8、(1)通过集成部件的工作量减少功能，可以将多个部件完成的功能集中在一个部件上，从而减少部件数量，减少部件的总工作量。(2)装配容易，减少装配数量，适当增加装配空间，轻松装配装配装配结构尺寸，装配之间固定方式的简化属性均有利于装配。(3)减少装配部件的多样性，减少装配部件的种类，减少自动装配过程中的装配时间。4.2.3拆卸的设计原则拆卸的设计简称为DFD。面向分解的设计在设计过程中充分考虑了机械系统功能，使机械系统易于拆卸，有助于系统各个部分的维修和重用。1 .拆卸的机械系统方案设计阶段，需要考虑机械系统如何工作原理、基本配置和功能结构解决方案对拆卸方便性的影响。当然，这需要丰富的实际经验和对各

9、种功能结构的全面了解。例如，为了便于拆卸和维修，一些家用多功能缝纫机将四大功能模块选拔线、刺布、格子线、进纸设计成了相对独立的模块。2.用于拆卸的机械系统结构设计机械系统结构设计中，必须考虑方便拆卸和维修部件。:是设计零件时需要考虑的几个茄子基本原则，它大大减少了拆卸零件的工作量，使其最小化并易于接近。(2)容易拆卸的要选择适当的固定方法，减少固定物数，最小化分解工作的运动方式，分解物提供容易抓住的表面等，有助于拆卸。(3)通过减少零件多样性零件的标准化，可以减少零件多样化，并自动化分解过程。标准化固定方法可减少分解工具的数量。(4)尽可能使用插头和螺纹联接。两个零件的连接良好，插头和螺纹连接

10、良好，可拆卸性好。4.2.4面向环境的设计原则面向环境的设计是考虑环境影响问题，将产品对环境的整体影响降至最低。1.是在确保环境导向的机械系统设计环境导向的机械系统设计机械系统功能和质量以及其他必要条件的前提下，尽量提高资源利用，尽量减少环境污染。不同的方案对环境的影响不同。例如，设计冰箱，利用氟利昂冷却方案，或使用无氟冷却方案，在使用过程中，环境污染会完全不同。如何进行面向环境的产品设计必须综合利用多方面的专业知识和丰富的实践经验以获得更理想的方案设计。大卫亚设，“美国电视电视剧”，“环境”)2。面向环境的机械系统配置设计面向环境的机械系统配置设计的主要目标是尽量采用合理优化的零件配置减少资

11、源消耗和浪费减少对环境的影响主要方法和措施包括：(1)简化零部件的结构以简化零部件的机构，从而减少零件数量并降低吞吐量。因此，电力消耗和材料消耗都减少了。(2)优化零部件大小以优化零部件大小。尤其是减少盒子、薄壳等大型零件的体积和重量，会大大减少材料消耗。(3)改善组件受力状态的组件使用较小的截面，可以减少材料消耗，具有良好受力状态的组件寿命较长，可以减少组件破坏造成的资源损失。(4)可拆卸设计可拆卸性设计的目的是使使用的产品中的很多部件可回收和重复使用。尤其是对贵金属的回收价值很高。转眼就能节省大量原材料，减少环境造成的污染。4.3人机系统设计原理4.3.1人机系统的组成人机系统包括人机两种

12、茄子基本配置，徐璐连接，形成一个整体。人机系统的特性和特点可以用模型来表示，图4-1是人机系统的模型。说明人机之间存在信息环境，人机交互联系具有信息传递的性质。牙齿系统能否正常工作取决于信息传递过程能否持续有效地进行。信息是从人类的视觉、听觉和触觉得到的信息。图4-1人机系统模型，接收信息，控制，监视器，人在人际关系中的主导作用主要体现在人的决策功能上。人机截面是人和机器之间有相互作用的“面”。显示器将机器运转的信息传递给机器，实现机器-人信息传输。人通过控制器将自己的决策信息传递给机器，实现人机信息传输。因此，人机界面的设计主要是指人机界面符合人机信息交换的规则和特性的显示、控制和它们之间的

13、关系设计。4.3.2人机系统设计评价为了验证人机系统设计的好坏，一般可以从以下方面进行评价：1.提高工作效率的程度可以合理分配工作，正确的机械设计，良好的环境可以直接提高操作员的工作效率。2.消耗的教育费和时间好的工作程序设计可以降低操作员满足工作标准所需的教育费。3.人力资源的利用率降低了操作员的特殊能力和专业技能的要求，可以更好地利用人力资源。一般来说，利用人力资源的比率可以用作人力资源的利用率。4 .减少事故和人为错误的评价主要分析减少事故和人为错误的可能性。5.提高机器生产力的人类系统效率可以提高机器生产力。6.用户满意度好的人机关系可以提高操作效率，给用户带来满足感。4.3.3人类系

14、统设计节目图4-2表示人类系统设计程序。定义系统目标和工作要求，系统定义，初步设计，人机介面设计，工作支持设计，系统测试，1。定义系统目标和工作要求系统目标定义是用相对抽象和一般的文本描述人机系统的目标。设计洗衣机可以将牙齿系统概括为“污物和衣服的分离”或抽象地“干净的衣服”。系统运行要求是指为实现系统目标系统而必须执行的任务。具体包括“要求”和“限制因素”。定义人机系统的目标和工作要求时，要充分考虑和反映人的因素。2.系统定义的系统定义是定义系统的输入、输出和功能。在这里，“功能”是用文字描述的一系列任务，系统必须完成自己的功能任务，才能实现系统的目标。图4-3表示功能与输入和输出的关系。系统定义仅定义功能，而不定义如何实现功能。功能不能立即分配给人或机器。功能Fi、输入、输出、图4-3功能和输入、输出的关系、3。初步设计是以系统设计为中心的功能分配、工作要求和工作分析。权能分配是指根据特定分