哈工大机械系统设计实用教案

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1、教学(jio xu)目的 机械系统设计是学生学习技术基础课后，机电一体化学生的必修课之一，它在培养学生的工程意识、创新思维、运用规范的工程语言和技术信息解决工程实际问题的能力方面，具有重要作用。 通过学习本课程让学生在学习技术基础课后掌握机械系统的组成，设计过程和方法，其任务是开发新的产品和改造老产品，最终目的是为市场提供优质高效(o xio)，物美价廉的机械产品，以取得较好的经济效益 第1页/共31页第一页，共32页。主要(zhyo)内容学时分配 第一章 绪论(2学时) 第二章 机械系统总体设计(4学时) 第三章 执行系统设计(4学时) 第四章 传动系统设计(2学时) 第五章 支撑系统设计(

2、2学时) 第六章 价值(jizh)分析(2学时) 第七章 操纵系统及安全系统设计(2学时) 第八章 润滑系统设计(2学时) 第九章 绿色设计及微系统简介(2学时) 参观,实验(4学时) 总结(2学时) 考试(2学时)第2页/共31页第二页，共32页。考试成绩 平时出勤(ch qn)等占20% 期末考试(闭卷) 80%第3页/共31页第三页，共32页。第一章 绪论(xln) 本章重点: 1.机械系统设计(shj)的基本原则和要求 2.机械系统的组成 3.产品生产过程和寿命阶段流程图 4.机电一体化概念及工业三大要素 5.现代设计(shj)方法的主要内容第4页/共31页第四页，共32页。 1.1

3、机械系统设计在机械工程科学中的 地位和作用 一. 机械工程科学-研究机械产品(或系统)的性能,设计和制造的基础理论与技术的科学. 包括: 机械学-功能综合定量描述,控制其性能 机械制造学-研究机械制造系统及过程手段 设计为核心,制造为基础. 反之可出现:用先进(xinjn)的设计技术设计出”质量很差的先进(xinjn)产品,或用先进(xinjn)的制造技术生产出”落后的高质量产品”两者不能偏废.第5页/共31页第五页，共32页。电子学力学(l xu)数学材料科学计算机科学环境科学管理科学生命科学信息科学 机械学 机 械 设 计 过 程信息加工过程材料流机械制造机械制造过程材料的变形(bin x

4、ng)和质变信息流能量流工艺学第6页/共31页第六页，共32页。两种基本(jbn)设计思想示意图机器(j q)人人机器(j q)工作位置环境环境工作位置第7页/共31页第七页，共32页。人机工程学 研究机械系统与人和周围环境关系的科学 提问学生(xu sheng):机械系统与人的关系例子 机械系统与环境的关系例子 环境污染包括什么?第8页/共31页第八页，共32页。机械制造(j xi zh zo):冷加工和热加工 热加工: 1.将材料加工成一定形状和尺寸的机器部件 2.在加工中保证或改进材料的内部组织,化学成分和加工性能(xngnng) 3.研究发展机器部件所需的本体材料或其表面层 4.研究机

5、器部件的疲劳,蠕变,断裂韧性,应力腐蚀,寿命等问题 5.研究加工工艺,加工装备及自动流水线crack detection 按方法可分:铸造,锻造,焊接,金属热处理,无损探伤,表面工程第9页/共31页第九页，共32页。机械制造(j xi zh zo):冷加工和热加工 冷加工: 1.机械加工和装配工艺(gngy)过程的生产装备及其自动化,集成化与智能化 2.机械加工和装配工艺(gngy)的过程和方法 3.机械制造(冷加工)的基础理论第10页/共31页第十页，共32页。二.机械(jxi),系统,机械(jxi)系统 机械: 1.须由两个以上的零部件组成 2.这些零部件中的运动部件,应按照设计要求作确定

6、的运动 3.把外来的能源变为有用的机械功 系统:具有特定功能的,相互间具有一定(ydng)联系的许多要素构成的一个整体第11页/共31页第十一页，共32页。系统(xtng)的特性 1.目的性 2.相关性与整体性 3.环境(hunjng)的适应性第12页/共31页第十二页，共32页。三.机械系统的组成(z chn) 动力系统 传动系统 执行系统 POWER DRIVE EXECUTIVE 操纵系统和控制系统 OPERATE AND CONTROLL 支承(zh chn)系统 SUPPORT 系统边界 润滑冷却密封安全等系统 BORDER LUBRICATE COLD SEAL第13页/共31页第

7、十三页，共32页。第14页/共31页第十四页，共32页。第15页/共31页第十五页，共32页。四.机械系统的地位(dwi)及作用人生活的任何地方都有机械系统.只是(zhsh)简单复杂不同而已. 人体和机电一体化系统的五大要素:内脏 动力 五官 头脑 手脚 检测 控制 执行 传感器 计算机 支承(机构)骨骼(gg)第16页/共31页第十六页，共32页。1.2 机械系统设计的任务,基本原则(yunz) 及要求 一.任务和类型 任务:开发新产品,改造老产品,提供物美价廉的机器产品,以取得最高经济效益(jn j xio y). 类型 : 1.完全创新产品 无任何参考资料 2.适应性设计 局部变更 3.

8、变异性设计 结构配置和尺寸改变第17页/共31页第十七页，共32页。二.机械系统设计的基本原则(yunz)及要求 1.原则: A 需求原则 B 信息原则 C系统原则 D 优化,效益(xioy)原则 2.设计要求 A功能 B适应性 C可靠性 D生产能力 E使用经济性 F成本第18页/共31页第十八页，共32页。三.产品设计,生产(shngchn)过程 市场需求产品策划产品设计产品生产 产品销售产品使用产品报废或回收 功能原理(yunl)方案设计阶段 明确任务要求(设计任务书要求明细表) 功能分析 搜寻解法 方案综合 评价 决策确定最佳原理(yunl)解,画出原理(yunl)图第19页/共31页第

9、十九页，共32页。 结构总体设计阶段功能面变形(bin xng),连接变形(bin xng),材料变形(bin xng)定材料,尺寸评价最佳结构总装配图 技术设计阶段部件装配图零件图各种技术文件(零部件图样技术文件)试制第20页/共31页第二十页，共32页。机械(jxi)产品成本 材料费用 工资 附加费用 价格 工序数量 生产量 数量质量 工序时间 设备数量质量 利用程度 工人(gng rn)技术级别 生产管理水平 设计简化 安全系数 零件结构 制造方法第21页/共31页第二十一页，共32页。1.3 机械系统设计(shj)方法 一.机械系统的设计方法 传统的设计方法 现代设计方法 静态 半理论

10、,半经验( jngyn) 动态,科学,计算机化 性质 偏重技术 偏重功能目标,技术,经济 - 和社会环境综合一起 思维 结构的收敛性 总功能目标的发散性思维 方法 满足限定约束条件 多元性全优化 手段 图版,计算器等手工 计算机绘图,集团分工合作 对象 局限在零件和结构上 系统的全局构成,包括造型等 工况 按确定工况与静态考虑 随机工况,模糊性,复杂细解 评价 单项,手册标准(强度,成本等) 科学的模糊综合评价第22页/共31页第二十二页，共32页。现代设计(shj)方法主要内容 信息论方法 INFORMATION 信息分析法,技术( jsh)预测法 系统论方法 SYSTEM 人机工程,系统设

11、计法 控制论方法 CONTROLL 动态分析设计法 优化论方法 OPTIMIZE优化设计法是现代设计的目标 对应论方法 CORRESPONDING 相似设计法 智能论方法 INTELLIGENT CAD CAM 等 寿命论方法 LIFE 可靠性设计,价值工程等 离散论方法 DISPERSE 有限元和边界元分析设计法 模糊论方法 BLURRED ,DIM 模糊设计法 突变论方法 创造性设计等 艺术论方法 ART 第23页/共31页第二十三页，共32页。现代设计方法(fngf)与相关科学技术的关系 政治 社会学 心理学 经济学 自然科学-工程科学-现代设计(shj)方法 -工程技术生产 工业设计(

12、shj) 工艺品设计(shj) 艺术第24页/共31页第二十四页，共32页。1.4 机电(jdin)一体化 一.概念:在机械的主功能,动力功能,信息功能和控制功能上引进微电子技术,并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合构成系统的总称. 二. 组成 工业的三大要素:物质,能量,信息 旧的三要素变换,传递,储存(chcn)新的三要素 变换-可能是加工,处理, 储存(chcn)保持,存储,记录 传递-运输,移动第25页/共31页第二十五页，共32页。机电一体化系统的构成要素(yo s)及其功能 干扰 废弃物输出 物质能量信息(xnx) 新三要素 计测功能 动力功能 控制功能 动力输入 控制输入 控

13、制输出 主功能(gngnng)(变换,传递,储存)第26页/共31页第二十六页，共32页。数控机床构成(guchng)要素示意图 计算机数字控制(kngzh)装置接口(ji ku)控制器计算机数字控制装置接口动力源驱动源刀库机床主机位置检测传感器工业机器人执行元件机构第27页/共31页第二十七页，共32页。三.发展机电一体化技术(jsh)的基础 人才 人力技术组织(zzh)管理 需求 财力物力 政策法规 信息处理技术微机(wi j)及微电子技术电力电子变换技术信息处理技术机械工程系统设计制造技术系统总体技术精密机械技术实验模拟技术材料科学技术自动控制技术伺服驱动技术检测传感技术基础元件技术第2

14、8页/共31页第二十八页，共32页。 人才(rnci)和人才(rnci)培养经济基础技术基础机电一体化技术(jsh)与产品物资(wz)器材基础技术设计测试制造工艺标准资金社会环境政法管理组织管理需求和社会服务第29页/共31页第二十九页，共32页。四.机电(jdin)一体化的共性关键技术 1.检测传感技术 2.信息处理技术 3.自动(zdng)控制技术 4.伺服驱动技术 5.接口技术 6.精密机械技术 7.系统总体技术第30页/共31页第三十页，共32页。谢谢您的观看(gunkn)！第31页/共31页第三十一页，共32页。NoImage内容(nirng)总结教学目的。第七章 操纵系统及安全系统设计(2学时)。机械制造学-研究机械制造系统及过程手段。设计为核心,制造为基础.。2.在加工中保证或改进材料的内部组织,化学成分和加工性能。5.研究加工工艺(gngy),加工装备及自动流水线crack detection。2.机械加工和装配工艺(gngy)的过程和方法。人生活的任何地方都有机械系统.只是简单复杂不同而已.。明确任务要求(设计任务书要求明细表)。第30页/共31页。谢谢您的观看第三十二页，共32页。