了解产品设计过程和机械总体方案设计的内容.ppt
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1、了解产品设计过程和机械总体方案设计的内容;了解产品设计过程和机械总体方案设计的内容;了解机械执行系统方案设计的过程和内容了解机械执行系统方案设计的过程和内容了解常用原动机的类型和特点及其选取原则;了解常用原动机的类型和特点及其选取原则;了解拟定简单机械传动系统方案的过程。了解拟定简单机械传动系统方案的过程。本章教学目标本章教学目标第十二章第十二章 机械总体方案的设计机械总体方案的设计2021/9/23112-1 机械总体方案设计概述机械总体方案设计概述12-2 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计12-3 原动机的选择原动机的选择12-4 机械传动系统的方案设计机械传动系统的方案设计本
2、章教学内容本章教学内容第十二章第十二章 机械总体方案的设计机械总体方案的设计2021/9/232一、机械产品的设计过程一、机械产品的设计过程初期规划设计阶段初期规划设计阶段总体方案设计阶段总体方案设计阶段结构技术设计阶段结构技术设计阶段生产施工设计阶段生产施工设计阶段机械产品设计机械产品设计是一个通过分析、综合与创新获得满足某是一个通过分析、综合与创新获得满足某些特定要求和功能的机械系统的过程。些特定要求和功能的机械系统的过程。12-1 12-1 机械总体方案设计概述机械总体方案设计概述机械新产品的开发设计过程一般可以分为四个阶段:机械新产品的开发设计过程一般可以分为四个阶段:2021/9/2
3、331.初期规划设计阶段初期规划设计阶段选题选题调研和预测调研和预测可行性论证可行性论证确定设计任务确定设计任务阶段成果:阶段成果:调研报告调研报告设计任务书设计任务书产品开发可行性论证报告产品开发可行性论证报告2.总体方案设计阶段总体方案设计阶段目标分析目标分析创新构思创新构思方案拟定方案拟定方案评价方案评价方案决策方案决策总体方案示意图总体方案示意图机械系统运动简图机械系统运动简图方案设计计算说明书方案设计计算说明书阶段成果:阶段成果:一、机械产品的设计过程(续)一、机械产品的设计过程(续)2021/9/2343.结构技术设计阶段结构技术设计阶段结构方案拟定结构方案拟定造型设计造型设计结构
4、设计结构设计材料选择与尺寸设计材料选择与尺寸设计设计图绘制设计图绘制 阶段成果阶段成果全套设计图纸全套设计图纸设计计算说明书设计计算说明书4.生产施工设计阶段生产施工设计阶段工艺设计工艺设计工装设计工装设计施工设计施工设计 阶段成果阶段成果工艺流程卡片、工装设计图工艺流程卡片、工装设计图基础安装图、技术文件基础安装图、技术文件使用说明书、备件明细表使用说明书、备件明细表一、机械产品的设计过程(续)一、机械产品的设计过程(续)2021/9/235二、机械总体方案设计的目的二、机械总体方案设计的目的 总体方案设计阶段的工作是实现机械产品初期规总体方案设计阶段的工作是实现机械产品初期规划阶段所提出的
5、设计目标的关键。划阶段所提出的设计目标的关键。产品设计的好坏,包括产品的功能是否齐全、性产品设计的好坏,包括产品的功能是否齐全、性能是否优良、经济效益是否显著,在很大程度上取决能是否优良、经济效益是否显著,在很大程度上取决于总体方案设计阶段的工作,取决于方案的构思和方于总体方案设计阶段的工作,取决于方案的构思和方案拟定时的设计思想。案拟定时的设计思想。机械系统主要是由原动机、传动系统、执行系统和机械系统主要是由原动机、传动系统、执行系统和控制系统所组成。控制系统所组成。三、机械系统的组成三、机械系统的组成2021/9/236四、机械总体方案设计的内容四、机械总体方案设计的内容 执行系统的方案设
6、计。主要包括执行系统的功能执行系统的方案设计。主要包括执行系统的功能原理设计、运动规律设计、执行机构的型式设计、执原理设计、运动规律设计、执行机构的型式设计、执行系统的协调设计和执行系统的方案评价与决策。行系统的协调设计和执行系统的方案评价与决策。原动机类型的选择和传动系统的方案设计。其中原动机类型的选择和传动系统的方案设计。其中传动系统的方案设计主要包括传动类型和传动路线的传动系统的方案设计主要包括传动类型和传动路线的选择,传动链中机构顺序的安排和各级传动比的分配。选择,传动链中机构顺序的安排和各级传动比的分配。控制系统的方案设计控制系统的方案设计.其它辅助系统的设计。主要包括润滑系统、冷却
7、其它辅助系统的设计。主要包括润滑系统、冷却系统、故障监测系统、安全保护系统和照明系统等的系统、故障监测系统、安全保护系统和照明系统等的设计。设计。2021/9/237一、执行系统方案设计的过程一、执行系统方案设计的过程 12-2 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计 功能原理设计:就是根据机械预期实现的功能,考虑选功能原理设计:就是根据机械预期实现的功能,考虑选择何种工作原理来实现这一功能要求。择何种工作原理来实现这一功能要求。运动规律设计:是指为实现上述工作原理而决定选择何运动规律设计:是指为实现上述工作原理而决定选择何种运动规律。种运动规律。执行机构型式设计:是指究竟选择何种机构来
8、实现上述执行机构型式设计:是指究竟选择何种机构来实现上述运动规律。运动规律。框图表示框图表示二、执行系统方案设计的内容二、执行系统方案设计的内容 执行机构的协调设计:就是根据工艺过程对各动作的执行机构的协调设计:就是根据工艺过程对各动作的要求,分析各执行机构应当如何协调和配合,设计出协调要求,分析各执行机构应当如何协调和配合,设计出协调配合图。配合图。2021/9/238 机构尺度设计:是指对所选择的各个执行机构进行运动机构尺度设计:是指对所选择的各个执行机构进行运动和动力设计,确定各执行机构的运动尺寸,绘制出各执行机和动力设计,确定各执行机构的运动尺寸,绘制出各执行机构的运动简图。构的运动简
9、图。运动和动力分析:即对整个执行系统进行运动分析和动运动和动力分析:即对整个执行系统进行运动分析和动力分析,以检验其是否满足运动要求和动力性能方面的要求。力分析,以检验其是否满足运动要求和动力性能方面的要求。方案评价与决策:方案评价包括定性评价和定量评价。方案评价与决策:方案评价包括定性评价和定量评价。前者是指对结构的繁简、尺寸的大小、加工的难易等进行前者是指对结构的繁简、尺寸的大小、加工的难易等进行评价,后者是指将运动和动力分析后所得的执行系统的具评价,后者是指将运动和动力分析后所得的执行系统的具体性能与使用要求所规定的预期性能进行比较,从而对设体性能与使用要求所规定的预期性能进行比较,从而
10、对设计方案作出评价。计方案作出评价。二、执行系统方案设计的内容(续)二、执行系统方案设计的内容(续)2021/9/239实现同一种功能要求,可以采用不同的工作原理;实现同一种功能要求,可以采用不同的工作原理;实现同一种工作原理,可以选择不同的运动规律;实现同一种工作原理,可以选择不同的运动规律;实现同一种运动规律,可以选择不同型式的机构。实现同一种运动规律,可以选择不同型式的机构。二、执行系统方案设计的内容(续)二、执行系统方案设计的内容(续)获得多种不同的方案获得多种不同的方案给定某种预期功能要求给定某种预期功能要求机械执行系统方案设计机械执行系统方案设计所要研究的问题,就是如何合理所要研究
11、的问题,就是如何合理地利用设计者地专业知识和分析能力,创造性地构思出地利用设计者地专业知识和分析能力,创造性地构思出各种可能地方案并从中选出最佳方案。各种可能地方案并从中选出最佳方案。2021/9/2310机械预期实现的功能机械预期实现的功能功能功能原理原理摩摩擦擦传传动动原原理理流流体体传传动动原原理理电电磁磁传传动动原原理理机机械械推推拉拉原原理理材材料料变变形形原原理理光光电电原原理理其其它它原原理理运动运动规律规律二、执行系统方案设计的内容(续)二、执行系统方案设计的内容(续)机械执行系统方案设计流程图机械执行系统方案设计流程图2021/9/2311工工艺艺动动作作分分解解方方法法1工
12、工艺艺动动作作分分解解方方法法2工工艺艺动动作作分分解解方方法法3机构机构型式型式工工艺艺动动作作分分解解方方法法n连连杆杆机机构构凸凸轮轮机机构构其其它它机机构构机机构构组组合合结结构构变变异异2021/9/2312一、原动机的类型和特点一、原动机的类型和特点 12-3 12-3 原动机的选择原动机的选择 电动机的类型很多,不同类型的电动机具有不同的电动机的类型很多,不同类型的电动机具有不同的结构型式和特性,可满足不同的工作环境和机械不同的结构型式和特性,可满足不同的工作环境和机械不同的负载特性要求。负载特性要求。主要优点为:主要优点为:驱动效率高、有良好的调速性能、可远距驱动效率高、有良好
13、的调速性能、可远距离控制,启动、制动、反向调速都易控制,与传动系统离控制,启动、制动、反向调速都易控制,与传动系统或工作机械联接方便,作为一般传动,电动机的功率范或工作机械联接方便,作为一般传动,电动机的功率范围很广。围很广。主要缺点为必须有电源,不适于野外使用。主要缺点为必须有电源,不适于野外使用。根据使用根据使用电源的不同,又分为电源的不同,又分为交流电动机交流电动机和和直流电动机直流电动机两大类。两大类。1.动力电动机动力电动机2021/9/2313 伺服电动机是指能精密控制系统位置和角度的伺服电动机是指能精密控制系统位置和角度的一类电动机。一类电动机。特点:特点:它它体积小、重量轻;具
14、有宽广而平滑的调速范体积小、重量轻;具有宽广而平滑的调速范围和快速响应能力围和快速响应能力,其理想的机械特性和调节特性,其理想的机械特性和调节特性均为直线。均为直线。应用;应用;伺服电机广泛应用于工业控制、军事、航空航伺服电机广泛应用于工业控制、军事、航空航天等领域,如数控机床、工业机器人、火炮随动系天等领域,如数控机床、工业机器人、火炮随动系统中。统中。2.控制电动机(伺服电动机)控制电动机(伺服电动机)一、原动机的类型和特点(续)一、原动机的类型和特点(续)2021/9/2314(1)分类)分类按燃料种类分:柴油机、汽油机和煤油机按燃料种类分:柴油机、汽油机和煤油机按工作循环中的冲程数分按
15、工作循环中的冲程数分:四冲程和二冲程内燃机四冲程和二冲程内燃机按汽缸数目分按汽缸数目分:单缸和多缸内燃机单缸和多缸内燃机按主要机构的运动形式分按主要机构的运动形式分:往复活塞式和旋转活塞式往复活塞式和旋转活塞式(2)特点及应用)特点及应用 优点是优点是功率范围宽、操作简便、启动迅速;适用于功率范围宽、操作简便、启动迅速;适用于工作环境无电源的场合工作环境无电源的场合,多用于工程机械、农业机械、,多用于工程机械、农业机械、船舶、车辆等。船舶、车辆等。缺点为对燃油的要求高,排气污染环境、噪音大、缺点为对燃油的要求高,排气污染环境、噪音大、结构复杂。结构复杂。3.内燃机内燃机一、原动机的类型和特点(
16、续)一、原动机的类型和特点(续)2021/9/2315 液压马达又称为油马达,它是把液压能转变为机械能的液压马达又称为油马达,它是把液压能转变为机械能的动力装置。其主要优点是动力装置。其主要优点是可获得很大的动力或转矩,可通过可获得很大的动力或转矩,可通过改变油量来调节执行机构速度,易进行无级调速,能快速响改变油量来调节执行机构速度,易进行无级调速,能快速响应,操作控制简单,易实现复杂工艺过程的动作要求应,操作控制简单,易实现复杂工艺过程的动作要求。缺点。缺点是要求有高压油的供给系统,液压系统的制造装配要求高,是要求有高压油的供给系统,液压系统的制造装配要求高,否则易影响效率和运动精度。否则易
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