1、第十六章 機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計,第一節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的組成 第二節(jié) 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計的構(gòu)思 第三節(jié) 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計的方法 第四節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計,第一節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的組成,機(jī)器組成示意圖,電動大門示意圖,原動機(jī),機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng),機(jī)械控制系統(tǒng),組成,1.電動機(jī) 2.內(nèi)燃機(jī) 3.一次能源型原動機(jī),機(jī)械的控制系統(tǒng),控制方法： 機(jī)械控制、電氣控制、液壓控制、氣動控制及綜合控制 控制對象： 1. 以位移、速度、加速度、溫度、壓力等數(shù)量的大小為控制對象，可分為模擬控制與數(shù)字控制。 2. 以物體的有、無、動、停等邏輯狀態(tài)為控制對象，稱為邏輯控制。 控制方式： 閉環(huán)控制、開環(huán)控制,電動大門示意圖,組成：電動機(jī)（原動機(jī)） 減速器（

2、傳動系統(tǒng)） 連桿機(jī)構(gòu)ABCD（工作執(zhí)行系統(tǒng)） 電氣控制系統(tǒng),第二節(jié) 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計的構(gòu)思,一、機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)系統(tǒng) 二、機(jī)構(gòu)組合的構(gòu)思,一、機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)系統(tǒng),運(yùn)動形態(tài)和運(yùn)動軌跡的變換： 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)、正弦機(jī)構(gòu)、正切桿機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、平行四邊形機(jī)構(gòu)等 運(yùn)動速度的變換：圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、圓錐齒輪機(jī)構(gòu)、蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)等齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動機(jī)構(gòu)、鏈傳動機(jī)構(gòu)等 運(yùn)動規(guī)律的變換：凸輪機(jī)構(gòu) 運(yùn)動中動、停的運(yùn)動變換：棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)動到移動的運(yùn)動變換：螺旋機(jī)構(gòu),基本機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同功能目標(biāo)的單一機(jī)構(gòu)。 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)中，把單一的機(jī)構(gòu)（或基本機(jī)構(gòu)）組合在

3、一起形成的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，或兩個以上的基本機(jī)構(gòu)的組合，稱為機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。,二、機(jī)構(gòu)組合的構(gòu)思,1.傳動系統(tǒng)（以調(diào)速為主）中的機(jī)構(gòu)組合 2.工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組合設(shè)計,齒輪機(jī)構(gòu)的組合,帶傳動、螺旋傳動機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)的組合,1.傳動系統(tǒng)（以調(diào)速為主）中的機(jī)構(gòu)組合,牛頭刨床的機(jī)械運(yùn)動簡圖 平壓模切機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖,2.工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組合設(shè)計,第三節(jié) 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計的方法,組合方法分類：串行聯(lián)接、并行聯(lián)接、封閉式聯(lián)接、疊加聯(lián)接四種。 不同的聯(lián)接方式所產(chǎn)生的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)不同。 機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)：串行聯(lián)接、并行聯(lián)接、疊加聯(lián)接所組成的機(jī)構(gòu)系統(tǒng) 組合機(jī)構(gòu)系統(tǒng)：封閉式聯(lián)接所組成的機(jī)構(gòu)系統(tǒng),一、機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合 二、機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合

4、 三、機(jī)構(gòu)的封閉式聯(lián)接組合 四、機(jī)構(gòu)疊加組合原理,一、機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合,前一個機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件與后一個機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件聯(lián)接在一起，稱之為串聯(lián)組合。起主要作用的機(jī)構(gòu)稱為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，另一個機(jī)構(gòu)稱為附加機(jī)構(gòu)。其特征是基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)和附加機(jī)構(gòu)都是單自由度機(jī)構(gòu)，組合后各機(jī)構(gòu)的特征保持不變。,基礎(chǔ)機(jī)構(gòu) 附加機(jī)構(gòu),串聯(lián)機(jī)構(gòu)示意圖 連桿機(jī)構(gòu)的組合,二、 機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合,概念：若干個單自由度基本機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件連接在一起，保留各自的輸出運(yùn)動；或若干個單自由度機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件連接在一起，保留各自的輸入運(yùn)動；或有共同的輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件的聯(lián)接，稱為并行聯(lián)接。 特征：各基本機(jī)構(gòu)具有相同的自由度，且各機(jī)構(gòu)特征不變。 分類：I型并聯(lián)：各機(jī)

5、構(gòu)有共同的輸入件，保留各自輸出運(yùn)動 II型并聯(lián)：各機(jī)構(gòu)有不同的輸入件，保留相同輸出運(yùn)動 III型并聯(lián)：各機(jī)構(gòu)有共同的輸入運(yùn)動和共同的輸出運(yùn)動,（a） I型并聯(lián)； （b） II型并聯(lián) ；（c） III型并聯(lián),并聯(lián)組合示意圖,I型并聯(lián) II型并聯(lián) III型并聯(lián),并聯(lián)組合示意圖,三、機(jī)構(gòu)的封閉式聯(lián)接組合,概念：一個兩自由度機(jī)構(gòu)中的兩個輸入構(gòu)件或兩個輸出構(gòu)件用單自由度的機(jī)構(gòu)聯(lián)接起來，形成一個單自由度的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，稱為封閉式聯(lián)接。將兩自由度的機(jī)構(gòu)稱為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，單自由度機(jī)構(gòu)稱為附加機(jī)構(gòu)（或稱封閉機(jī)構(gòu)）。 分類： I型封閉機(jī)構(gòu)：一個單自由度的附加機(jī)構(gòu) 封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個輸入或輸出運(yùn)動。 II型封閉機(jī)構(gòu)：兩個單

6、自由度的附加機(jī)構(gòu) 封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的兩個輸入或輸出運(yùn)動。 III型封閉組合機(jī)構(gòu)：一個單自由度的附加 機(jī)構(gòu)封閉基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的一個輸入和輸出運(yùn)動。,封閉組合機(jī)構(gòu)示意圖,封閉組合機(jī)構(gòu)示意圖,（a） （b） （c） (a) I型齒輪連桿封閉組合機(jī)構(gòu)； (b) II型齒輪連桿封閉組合機(jī)構(gòu)； (c) I型凸輪連桿封閉組合機(jī)構(gòu)。,四、機(jī)構(gòu)疊加組合原理,機(jī)構(gòu)疊加組合是指在一個機(jī)構(gòu)的可動構(gòu)件上再安裝一個以上的機(jī)構(gòu)的組合方式。把支撐其它機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)稱為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，安裝在基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)可動構(gòu)件上面的機(jī)構(gòu)稱為附加機(jī)構(gòu)。 機(jī)構(gòu)疊加組合方法有三種：,I型疊加機(jī)構(gòu) II型疊加機(jī)構(gòu) III型疊加機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)疊加組合原理圖,機(jī)構(gòu)疊加組合原理圖,I

7、型疊加機(jī)構(gòu),II型疊加機(jī)構(gòu),III型疊加機(jī)構(gòu),第四節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計,一、概 述 二、運(yùn)動副的結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、活動構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 四、機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計,一、概述,任務(wù) 將原理方案設(shè)計結(jié)構(gòu)化，即把描述機(jī)構(gòu)組成和運(yùn)動情況的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為描述機(jī)械實(shí)體尺寸與裝配關(guān)系機(jī)械系統(tǒng)。 內(nèi)容 主要包括機(jī)構(gòu)系統(tǒng)中的構(gòu)件、運(yùn)動副以及機(jī)架的結(jié)構(gòu)化設(shè)計，即機(jī)械總體、各零部件布置、構(gòu)形和尺寸、參數(shù)的校核、計算、優(yōu)化。設(shè)計結(jié)果是按比例繪制的總圖、部件圖、零件圖和設(shè)計計算說明書等。 過程 原則上是按照從質(zhì)到量、從抽象到具體以及從粗略構(gòu)形到精確構(gòu)形的順序進(jìn)行，并且緊接著進(jìn)行檢查和修改完善。 主要目標(biāo) 滿足功能要求；經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)設(shè)計目

8、標(biāo)；對人和環(huán)境均是安全的； 滿足使用壽命； 安裝與維修方便等。,二、運(yùn)動副的結(jié)構(gòu)設(shè)計,轉(zhuǎn)動副的結(jié)構(gòu)設(shè)計 移動副的結(jié)構(gòu)設(shè)計 平面高副的結(jié)構(gòu)設(shè)計 虛約束在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用,三、活動構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計,桿件類構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 盤狀構(gòu)件的結(jié)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件的結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)設(shè)計舉例,結(jié)構(gòu)設(shè)計舉例,斜楔杠桿式夾持器,油泵機(jī)構(gòu),顎式破碎機(jī),四、機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計,機(jī)架是機(jī)構(gòu)中不動的構(gòu)件，與其他活動構(gòu)件以運(yùn)動副相連。在實(shí)際的機(jī)械系統(tǒng)中機(jī)架往往表現(xiàn)為支承件，如支架、箱體、工作臺、立柱、底座等，其作用是合理布置運(yùn)動副，滿足機(jī)構(gòu)的運(yùn)動要求；起支承和固定其他零件的作用，并承受各種力和力矩。,1.支承件的類型和基本要求 類型：

9、梁型（某一方向尺寸比其它兩方向尺寸大很多） 板型（某一方向尺寸比其它兩方向尺寸小得多） 箱型 （三個方向的尺寸差不多） 設(shè)計要求：足夠的強(qiáng)度和剛度，足夠的精度，較好的工藝性，較好 的尺寸穩(wěn)定性和抗振性，外形美觀。要考慮到吊裝，安放水平，電 器部件安裝/固定等問題。,2.保證支承件功能的結(jié)構(gòu)措施 合理確定截面的形狀和尺寸 合理布置隔板和加強(qiáng)肋 提高局部剛度和接觸剛度 材料的選擇和時效處理 結(jié)構(gòu)工藝性,第五節(jié) 機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例,一、齒輪減速器的設(shè)計 二級圓柱齒輪減速器 圓錐圓柱齒輪減速器 蝸桿減速器 蝸桿齒輪減速器 二、電磁饋源系統(tǒng)的設(shè)計 三、小結(jié),二級圓柱齒輪減速器,圓錐-圓柱齒輪減速器,蝸桿減速器,蝸桿-齒輪減速器,二、電磁饋源系統(tǒng)的設(shè)計,設(shè)計要求： 為了接收空間的電磁波， 鍋形天線必須完成繞豎 直軸A的轉(zhuǎn)動和繞水平軸 B 的轉(zhuǎn)動。整個天線系 統(tǒng)安裝在三角支撐架上。,電磁饋源系統(tǒng) 的裝配圖,電磁饋源系統(tǒng)的裝配圖,小 結(jié),把機(jī)構(gòu)或機(jī)構(gòu)系統(tǒng)簡圖轉(zhuǎn)化為機(jī)械裝配圖，是機(jī)械設(shè)計中的重要工作。它涉及到機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制圖、公差與配合、機(jī)械制造工藝、金屬材料與熱處理等許多門課程的知識。其中，機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的方案設(shè)計具有很大的創(chuàng)新空間。在