机械系统设计--课程知识点考点总结

1、机械系统设计总结1. 机械是机构和机器的统称。 机械零件是组成机械系统的基本要素。 人与机器组成了生产中的最基本单元。2. 系统是指具有特定功能的 相互间具有有机联系的若干个要素所组成的一个整体。3. 系统可以分为两种：流系统（柔性连接） ，结合系统（刚性连接） 。4. 机械系统的定义：任何机械都是由若干装置 部件和零件组成的一个特定系统，是一个由确定的质量 刚度和阻尼的物体组成的， 彼此有机联系的， 并能完成特定功能的系统。5. 机械系统的组成：动力系统 传动系统 执行系统 操作控制系统 框架支承结构系统 润滑系统等子系统组成。机械零件是组成机械系统的基本要素。6. 内部系统：机械本身构成的

2、系统外部系统：人和环境构成的系统7. 现代机械系统：由计算机信息网络协调与控制 用于完成包括机械力 运动和能量流等动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系的系统。8. 从系统类型来看，机械系统本身通常为结合系统。9. 机械系统特性：集合性 整体性 相关性 目的性 环境适应性。10. 整体性是系统所具有的最重要和最基本的特性。11. 动力系统包括动力机及其配套装置，是机械系统工作的动力源。按能量转换性质的不同，动力机可分为一次动力机和二次动力机。一次动力机是把自然界的能源转变为机械能的机械，如内燃机 汽轮机 水轮机等。二次动力机是把二次能源 （如电能 液能 气能）转变为机械能的机械， 如电动机

3、液压马达气动马达等。动力机输出的运动通常为转动，而且转速高。12. 选择动力机时，应全面考虑执行系统的运动和工作载荷 机械系统的使用环境和工况 工作载荷的机械特性等要求，使系统既有良好的动态性能，又有较好的经济性。13. 执行系统包括机械的执行机构和执行构件，是利用机械能来改变作业对象的性质 状态 形状和位置，或对作业对象进行检测 度量等，以进行生产或达到其他预定要求的装置， 根据不同的功能要求，各种机械的执行系统也不同，而且对运动和工作载荷的机械特性要求也不同。15. 执行系统通常处在机械系统的末端，直接与作业对象接触，其输出也是机械系统的主要输出。 因此，执行系统工作性能的好坏， 直接影响

4、整个系统的性能，执行系统除应满足强度、 刚度、寿命等要求外，还应充分注意其运动精度和动力学特性要求。16传动系统是把动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置。17传动系统功能：减速和增速、变速、改变运动规律或形式、传递动力。18当使用动力机变速不经济、不可能或不能满足要求时，通过传动系统实现变速（有级或无级），以满足执行系统多种速度的要求。19如果动力机的工作性能完全符合执行系统的要求，传动系统可以省略，而将动力机和执行系统直接连接。20框架支撑结构系统包括基础件和支承构件，它是用于安装和支撑动力系统、传动系统、执行系统和操纵系统等，是机械系统中必不可少的部分。机械中各部件之间的相对位置及位

5、置精度、运动部件的运动精度、机械系统承载的能力等主要依靠支撑系统来保证。21操纵系统和控制系统都是为了使动力系统、传动系统、执行系统彼此协调运行，准确可靠地完成整机功能的装置，二者的主要区别是操纵系统指通过人工操作来实现上述要求的装置，通常包括起动、离合、制动、变速、换向等装置。控制系统是指通过人工操作或测量元件获得的控制信号， 经由控制器，是控制对象改变其工作参数或运行状态而实现上述要求的装置， 如伺服机构、自动控制装置等。良好的控制系统可以使机械处于最佳运行状态，提高其稳定性和可靠性，并有较好的经济性22机械系统的功能要求：运动要求、动力要求、体积和和重量要求、可靠性和寿命要求、安全性要求

6、、经济性要求、环境保护要求、产品造型要求、其他要求。辅助系统：支撑系统、冷却润滑系统、通风除尘系统、照明系统。23. 机械系统设计的任务是开发新的机械产品和改造老的机械产品24. 机械系统设计中，创造性是最基本的特点，最优化是最终目标的要求25. 机械系统设计的原则：满足需要原则、可靠性原则、经济合理原则、标准化原则、安全性原则26. 从设计角度出发，实现经济合理原则有以下几个方面措施：合理确定可靠性和安全系数、采用新技术、改善零部件结构工艺性、提高产品的效率、合理确定经济寿命27. 零部件结构工艺性包括铸造工艺性、 锻造工艺性、冲压工艺性、焊接工艺性、热处理工艺性、切削加工工艺性和装配工艺性

7、28 产品的质量事故有50%是出于设计失误造成的产品的成本60%70%以上取决于设计29. 良好的工艺性是减小劳动量、提高生产率、缩短生命周期、降低材料消耗和制造成本的前提，也是实现设计目标、减少差错、提高产品质量的基本保证30. 标准化的水平，是衡量设计现代化程度的一个重要标志31. 标准化通常包括产品标准化、系列化和通用化32. 机械工业的技术标准有以下三大类：基础标准、方法标准、产品标准33. 国际标准主要是指国际标准化组织 ISO 和国际电工委员会 IEC 两个国际性的标准化机构公布的标准34. 机械系统的安全性包括机械系统执行与其功能的安全性和人机环境系统的安全性35. 机械系统执行

8、预期功能的安全性是指机械运行时系统本身的安全性，如满足必要的强度、刚度、稳定性、耐磨性等要求36. 设计上可归于四大类：环境设计、系统设计、产品设计、零件设计37. 常用零件的设计，如标准件（紧固件）或通用件（联轴器） ，设计时只需注意规格的选择以及互换性要求38. 从有无样机可参考的角度，机械设计分为三类：开发性设计、适应性设计、变形设计39. 传统设计是指经验设计和半理论半经验设计40. 机械系统设计一般程序：拟定计划、方案设计、技术设计、施工设计41. 机械系统设计一般分为三个阶段：功能原理设计阶段、实用化设计阶段、商品化设计阶段42. 结构设计的基本原则：明确、简单、安全可靠43. 简

9、单是指整机、部件和零件的结构，在满足总的功能前提下，尽量力求结构形状简单、零部件数量少。44 安全技术可分为：直接安全技术法、间接安全技术法和提示安全技术法45 直接安全技术法主要遵循下列三个原理：安全存在原理、有限损坏原理、冗余配置原理46 设计结构的基本原理：任务非配原理、自补偿原理、传递原理、变形协调原理、力平衡原理、等强度原理、稳定性原理。47 常见的自补原理的应用形式有三种：自增强、自平衡、自保护48 方案设计有三种基本活动组成：创造、分析、决策49 方案构思常见的方法：黑箱法、列举法、移植法、筛选法50 设计任务抽象化的目的是为了确定产品的总功能51 明确任务之后，把一个机械系统抽

10、象为三个基本要素：能量、物料、信息52 任何功能结构图，都有下面三个结构形式组成：串联结构、并联结构、循环结构（四路结构）53 功能结构图与功能分解图最重要的区别在于：功能结构图体现了功能与分功能之间的关系54 根据机构在运动转换中的功能，可以把各种机构分成五类：实现运动形式的变换的机构； 实现运动合成与分解的机构；实现运动轴线位置变换的结构；实现转速变换的结构；实现运动分支、链接、过载保护等其他功能的结构。55. 在方案设计过程中，应考虑下列因素：机械的结构尽可能简单、机械系统的运动链要短、 所包括的运动件和运动副尽量少、机械的尺寸要紧凑、传动条件要好、惯性力利于平衡56. 机械系统的总部局

11、的基本要求 ; 保证工艺的过程的连续和流畅； 降低质心的高度、减少偏置；保证精度、刚度及抗振要求； 充分考虑产品系列化的发展要求；结构紧凑，层次分明；操作、维修、调整简便；造型合理、实用美观；提高人机系统整体的效能57. 传动系统的布置： 简化传动链；合理安排传动机构顺序；注意传动系统的润滑和密封的可靠性58 . 对于以传动力为主的传动系统，应优先考虑蜗杆传动的布置在低速级的方案；对于以传动为主，尤其是传动精度较高的系统，才考虑从蜗杆传动布置在低速级的方案59.机械系统安全可靠的工作, 基本条件 : 组成机械系统的零部件应该具有足够的强度 , 刚度和稳定性 .60. 按载荷的作用方式分类 :

12、直接作用载荷 , 间接作用载荷 ; 按零件发生变形的不同分为 : 拉伸 ( 压缩 ) 载荷 , 弯曲载荷和扭转载荷 ; 按载荷是否随时间变化分为 : 静载荷和动载荷 .61. 动载荷主要有 : 周期载荷 , 冲击载荷 , 随机载荷 .62. 对于静载荷需要采用静强度判据 , 对于动载荷就需要疲劳强度的计算方法 .63. 确定载荷通常有三种方法 : 类比法 , 计算法和实测法 . 类比法主要应用于载荷较难确定的情况或初步设计阶段 .64. 电阻应变计测量法是目前最常用的一种实测载荷方法 .65. 动力机是机械设备中驱动执行机构的机械 , 又称原动机 . 动力机的输出转矩与转速之间的关系称为机械特

13、性 .66. 动力机的容量通常是指功率的大小 , 由负载所需的功率或转矩决定 , 动力机的转速则与工作机械的传动方案有关 .67. 选择动力机时 , 在确定类型后 , 应确定其容量 , 容量大小是按照负载大小确定的 . 即动力机的功率和转矩应大于负载的功率和转矩 , 特别是转矩必须有一定的储备系数 .68、工作机械的负载特性是指工作机械在运行过程中其功率、转矩和转速或唯一之间的关系69、负载特性有：恒转矩负载特性、恒功率负载特性、转矩是转速函数的负载特性、转矩是行程或者转角函数的负载特性、负载转矩变化无规律的负载特性70、负载图是表示功率、转矩与时间的关系图线71、起重机：恒转矩负载特性；许多

14、加工机床及推土机；恒功率负载特性；离心式鼓风机、水泵：转矩是转速函数的负载特性；塞式空气压缩机、 曲柄压力机：转矩是行程或者转角函数的负载特性；破碎机和球磨机负载转矩变化无规律的负载特性72、电动机功率的确定主要应考虑电动机的发热、允许的过载能力和起动能力三个因素，其中发热问题最为重要。 选择电动机的类型主要是根据工作机械的负载特性进行。73、执行系统是指在机械系统中直接完成预期工作任务的机构与装置，由执行构件和与之相连的执行机构组成74、执行系统是在执行构件与执行机构协调工作下完成任务的机构与装置，执行构件是执行系统中直接完成工作任务的零部件75、执行机构的作用是传递和变换运送和动力， 即把

15、传动系统传递过来的运动和动力进行必要的转换以满足执行构件的要求。 执行机构变换运动， 按变换形式有转动与移动之间的变换； 按照变换节拍分为将连续运动变换为不同形式的连续运动或间歇运动76、执行系统功能：转动或移动、施力、分度与转位、抓取与夹持、搬运与输送以及检测77、转动或移动是执行系统的基本功能；在现代机械中，抓取或夹持是执行系统的常见任务78、搬运与输送按其运输路线不同可分为：直线输送、环形输送、空间输送；按输送方式分连续输送、间歇输送79、执行构件的运动形式归纳起来不外乎移动和转动两类基本运动形式，而这两类基本运动又可分为连续与间歇两种80、执行系统按执行机构的数目及其相互间的联系可分为

16、：单一型、相互独立型、相互联系型；按其对运动和动力的不同要求，可分为：动作型、动力型、动作动力型81、执行机构常见运动形式： 1、平面运动：（ 1）旋转运动：连续转动、间歇转动、往复摆动（ 2）移动：连续移动、间歇移动、往复移动 2、空间运动：简单空间运动、复杂空间运动82、相互联系型的执行机构特点是：多个执行机构、运动上相互联系和制约；相互独立型执行系统的特点是：多个执行机构、运动上相互独立，没有制约；单一型的执行系统特点是：只有一个执行机构工作83、执行系统的设计步骤：拟定运动方案、合理选择执行机构类型，拟定机构组合方案、绘制工作循环图，运动分析及强度、刚度计算84、绘制工作循环图时，应选

17、择一个定标构件，通常可以选择机械主轴或分配轴作为定标构件，因为这些轴的周转数对应于机械的工作循环。工作循环图的形状可以按照具体情况画成矩形或圆形85、机械手一般由执行机构、传动装置、控制系统和辅助装置完成86 传动系统的类型按传动比或输出速度能否变化分为：定比传动和变速传动系统。按动力机驱动执行机构的数目分为：独立驱动，集中驱动和联合驱动系统。组成传动联系的一系列传动件称传动链。87 定比传动系统执行机构的速度或转速是固定的，即其传动系统具有固定的的转动比，组称传动链的各个环节也应有固定的传动比， 变速传动系统分为有级变速和无级变速传动系统。88 传动系统的组成：通常由变速装置，起停和换向装置

18、，制动装置以及安全保护装置的几个部分组成。89 确定传动系统的组成及其结构是传动系统设计的重要任务。90 变速装置的作用是改变动力机的输出转速和转矩以适应执行机构的需要。91 常见的变速装置有下面几种：交换齿轮变速机构，滑移齿轮变速机构，离合器变速机构，啮合器变速机构。92 离合器变速机构有：牙嵌式离合器，齿轮式离合器，摩擦片式离合器。93 起停和换向装置是用来控制执行机构的起动，停车以及改变运动方向，对起停和换向装置的基本要求是起停和换向方便省力，操作安全可靠，结构简单，并能传递足够的动力。94 当换向不频繁或换向虽然频繁但电动机功率较小时，可直接由电动机起停和换向。这种方式的优点是结构简单

19、操纵方便，当功率较大和换向频繁时，常采用离合器起停和换向。 执行结构的转速较高时采用摩擦离合器， 执行结构的转速较低时可采用牙嵌式离合器等刚性的啮式合器。95 制动装置的作用是使执行机构的运动能够迅速停止，对制动装置的基本要求是工作可靠， 操纵方便，制动迅速平稳， 结构简单，尺寸小，磨损小，散热好，常用的制动方式有电气制动和机械制动， 电动机起停和换向是， 常采用电动机反接制动：当传动链较长，起动比较频繁，传动系统惯性交大及传递功率较大时，常采用机械制动方式。96 制动器的设计与安装应考虑如下问题：制动器与离合器必须互锁；合理确定制动器的安装位置， 通常，制动器安装在转速较高，变速范围较小的轴

20、上；带式制动离合器的操纵力应作用在制动带的松边。97. 常见的安全保护装置：销钉安全联轴器，钢珠安全联轴器，摩擦安全联轴器。98 安全保护装置宜放在靠近执行机构且转速较高的传动构件上。99 后一变速组的级比指数等于前一个变速组的级比指数与传动副数之积。为了获得连续的等比级数的转动传递。 必须使几个变速组串联而成的传动系统符合级比规律，否则会出现转速重复或空缺的现象100 只表示传动比的相对关系而不表示转速值的线图称为结构图101 在设计有级变速传动系统时，常用到转速图。使用转速图可以直观的表达出传动系统中各轴转速的变化规律和传动副的速比关系。102 因结构网只能表示传动关系，而不表示转速数值，故可以画成对称形式。10