哈工大機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)主講:郭景哲教學(xué)目的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)基礎(chǔ)課后，機(jī)電一體化學(xué)生的必修課之一，它在培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、創(chuàng)新思維、運(yùn)用規(guī)范的工程語言和技術(shù)信息解決工程實(shí)際問題的能力方面，具有重要作用。通過學(xué)習(xí)本課程讓學(xué)生在學(xué)習(xí)技術(shù)基礎(chǔ)課后掌握機(jī)械系統(tǒng)的組成，設(shè)計(jì)過程和方法，其任務(wù)是開發(fā)新的產(chǎn)品和改造老產(chǎn)品，最終目的是為市場(chǎng)提供優(yōu)質(zhì)高效，物美價(jià)廉的機(jī)械產(chǎn)品，以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益主要內(nèi)容學(xué)時(shí)分配第一章緒論(2學(xué)時(shí))第二章機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)(4學(xué)時(shí))第三章執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)(4學(xué)時(shí))第四章傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2學(xué)時(shí))第五章支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2學(xué)時(shí))第六章價(jià)值分析(2學(xué)時(shí))第七章操縱系統(tǒng)及安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2學(xué)時(shí))第八章潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2學(xué)時(shí))第九章綠色設(shè)計(jì)及微系統(tǒng)簡(jiǎn)介(2學(xué)時(shí))參觀,實(shí)驗(yàn)(4學(xué)時(shí))總結(jié)(2學(xué)時(shí))考試(2學(xué)時(shí))考試成績(jī)平時(shí)出勤等占20%期末考試(閉卷)80%第一章緒論本章重點(diǎn):1.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和要求2.機(jī)械系統(tǒng)的組成3.產(chǎn)品生產(chǎn)過程和壽命階段流程圖4.機(jī)電一體化概念及工業(yè)三大要素5.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的主要內(nèi)容

1.1

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)在機(jī)械工程科學(xué)中的地位和作用

一.機(jī)械工程科學(xué)---研究機(jī)械產(chǎn)品(或系統(tǒng))的性能,設(shè)計(jì)和制造的基礎(chǔ)理論與技術(shù)的科學(xué).包括:機(jī)械學(xué)-功能綜合定量描述,控制其性能機(jī)械制造學(xué)-研究機(jī)械制造系統(tǒng)及過程手段設(shè)計(jì)為核心,制造為基礎(chǔ).反之可出現(xiàn):用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)出”質(zhì)量很差的先進(jìn)產(chǎn)品,或用先進(jìn)的制造技術(shù)生產(chǎn)出”落后的高質(zhì)量產(chǎn)品”兩者不能偏廢.電子學(xué)

力學(xué)

數(shù)學(xué)

材料科學(xué)

計(jì)算機(jī)科學(xué)

環(huán)境科學(xué)

管理科學(xué)

生命科學(xué)

信息科學(xué)

機(jī)械學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)過程信息加工過程材料流機(jī)械制造機(jī)械制造過程材料的變形和質(zhì)變信息流能量流工藝學(xué)兩種基本設(shè)計(jì)思想示意圖機(jī)器人人機(jī)器工作位置環(huán)境環(huán)境工作位置人機(jī)工程學(xué)研究機(jī)械系統(tǒng)與人和周圍環(huán)境關(guān)系的科學(xué)提問學(xué)生:機(jī)械系統(tǒng)與人的關(guān)系例子機(jī)械系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系例子環(huán)境污染包括什么?機(jī)械制造:冷加工和熱加工熱加工:1.將材料加工成一定形狀和尺寸的機(jī)器部件2.在加工中保證或改進(jìn)材料的內(nèi)部組織,化學(xué)成分和加工性能3.研究發(fā)展機(jī)器部件所需的本體材料或其表面層4.研究機(jī)器部件的疲勞,蠕變,斷裂韌性,應(yīng)力腐蝕,壽命等問題5.研究加工工藝,加工裝備及自動(dòng)流水線crackdetection按方法可分:鑄造,鍛造,焊接,金屬熱處理,無損探傷,表面工程機(jī)械制造造:冷加加工和熱熱加工冷加工:1.機(jī)械械加工和和裝配工工藝過程程的生產(chǎn)產(chǎn)裝備及及其自動(dòng)動(dòng)化,集集成化與與智能化化2.機(jī)械械加工和和裝配工工藝的過過程和方方法3.機(jī)械械制造(冷加工工)的基基礎(chǔ)理論論二.機(jī)械械,系統(tǒng)統(tǒng),機(jī)械械系統(tǒng)機(jī)械:1.須由由兩個(gè)以以上的零零部件組組成2.這些些零部件件中的運(yùn)運(yùn)動(dòng)部件件,應(yīng)按按照設(shè)計(jì)計(jì)要求作作確定的的運(yùn)動(dòng)3.把外外來的能能源變?yōu)闉橛杏玫牡臋C(jī)械功功系統(tǒng):具具有特定定功能的的,相互互間具有有一定聯(lián)聯(lián)系的許許多要素素構(gòu)成的的一個(gè)整整體系統(tǒng)的特特性1.目的的性2.相關(guān)關(guān)性與整整體性3.環(huán)境境的適應(yīng)應(yīng)性三.機(jī)械械系統(tǒng)的的組成動(dòng)力系統(tǒng)統(tǒng)傳傳動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)執(zhí)執(zhí)行系系統(tǒng)POWERDRIVEEXECUTIVE操縱系統(tǒng)統(tǒng)和控制制系統(tǒng)OPERATEANDCONTROLL支承系統(tǒng)統(tǒng)SUPPORT系統(tǒng)邊邊界潤(rùn)潤(rùn)滑滑冷卻卻密封封安全全等系系統(tǒng)BORDERLUBRICATECOLDSEAL四.機(jī)機(jī)械系系統(tǒng)的的地位位及作作用人生活活的任任何地地方都都有機(jī)機(jī)械系系統(tǒng).只是是簡(jiǎn)單單復(fù)雜雜不同同而已已.人體和和機(jī)電電一體體化系系統(tǒng)的的五大大要素素:內(nèi)臟動(dòng)動(dòng)力力五官頭頭腦腦手手腳檢檢測(cè)測(cè)控控制執(zhí)執(zhí)行行傳感器器計(jì)計(jì)算算機(jī)支承(機(jī)構(gòu)構(gòu))骨骼1.2機(jī)械系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)的任務(wù)務(wù),基本原原則及要要求一.任務(wù)和和類型任務(wù):開發(fā)發(fā)新產(chǎn)品,改造老產(chǎn)產(chǎn)品,提供供物美價(jià)廉廉的機(jī)器產(chǎn)產(chǎn)品,以取取得最高經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益.類型:1.完全創(chuàng)創(chuàng)新產(chǎn)品無無任何參參考資料2.適應(yīng)應(yīng)性設(shè)計(jì)計(jì)局局部變更更3.變異異性設(shè)計(jì)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)配置和和尺寸改改變二.機(jī)械械系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)的基基本原則則及要求求1.原則則:A需求求原則B信息息原則C系統(tǒng)原原則D優(yōu)化化,效益益原則2.設(shè)計(jì)計(jì)要求A功能能B適適應(yīng)性C可靠靠性D生產(chǎn)能能力E使用經(jīng)經(jīng)濟(jì)性F成本本三.產(chǎn)品品設(shè)計(jì),生產(chǎn)過過程市場(chǎng)需求求—產(chǎn)品品策劃——產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)—產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)—產(chǎn)品銷售售—產(chǎn)品品使用——產(chǎn)品報(bào)報(bào)廢或回回收功能原理理方案設(shè)設(shè)計(jì)階段段明確任務(wù)務(wù)要求(設(shè)計(jì)任任務(wù)書要要求明細(xì)細(xì)表)功能分析析搜尋解法法方案綜合合評(píng)價(jià)決策確定定最佳原原理解,畫出原原理圖結(jié)構(gòu)總體體設(shè)計(jì)階階段功能面變變形,連連接變形形,材料料變形定材料,尺寸評(píng)價(jià)最佳結(jié)構(gòu)構(gòu)總裝配配圖技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)階段部件裝配配圖零件圖各種技術(shù)術(shù)文件(零部件件圖樣技技術(shù)文件件)試制機(jī)械產(chǎn)品品成本材料費(fèi)用用工工資資附附加加費(fèi)用價(jià)格工工序序數(shù)量生生產(chǎn)量數(shù)量質(zhì)量量工工序序時(shí)間設(shè)設(shè)備數(shù)數(shù)量質(zhì)量量利用程度度工工人人技術(shù)級(jí)級(jí)別生生產(chǎn)產(chǎn)管理水水平設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化化安安全全系數(shù)零零件結(jié)結(jié)構(gòu)制制造方方法1.3機(jī)機(jī)械系系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)方法一.機(jī)械械系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)方方法傳統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)方法法現(xiàn)現(xiàn)代代設(shè)計(jì)方方法靜態(tài)半半理論,半經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)動(dòng)動(dòng)態(tài),科科學(xué),計(jì)計(jì)算機(jī)化化性質(zhì)偏偏重重技術(shù)偏偏重功能能目標(biāo),技術(shù),經(jīng)濟(jì)-和和社會(huì)會(huì)環(huán)境綜綜合一起起思維結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的收斂斂性總總功能目目標(biāo)的發(fā)發(fā)散性思思維方法滿滿足限定定約束條條件多多元性全全優(yōu)化手段圖圖版,計(jì)計(jì)算器等等手工計(jì)計(jì)算算機(jī)繪圖圖,集團(tuán)團(tuán)分工合合作對(duì)象局局限在在零件和和結(jié)構(gòu)上上系系統(tǒng)的全全局構(gòu)成成,包括括造型等等工況按按確定工況與與靜態(tài)考慮隨隨機(jī)工工況,模糊性性,復(fù)雜細(xì)解解評(píng)價(jià)單項(xiàng),手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)(強(qiáng)度,成本本等)科科學(xué)的的模糊綜合評(píng)評(píng)價(jià)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法法主要內(nèi)容信息論方法INFORMATION信息息分析法,技技術(shù)預(yù)測(cè)法系統(tǒng)論方法SYSTEM人人—機(jī)工程,系統(tǒng)設(shè)計(jì)法法控制論方法CONTROLL動(dòng)態(tài)分析析設(shè)計(jì)法優(yōu)化論方法OPTIMIZE優(yōu)化設(shè)計(jì)法法是現(xiàn)代設(shè)計(jì)計(jì)的目標(biāo)對(duì)應(yīng)論方法CORRESPONDING相似設(shè)計(jì)計(jì)法智能論方法INTELLIGENTCADCAM等等壽命論方法LIFE可靠性性設(shè)計(jì),價(jià)值值工程等離散論方法DISPERSE有限元和和邊界元分析析設(shè)計(jì)法模糊論方法BLURRED,DIM模模糊設(shè)計(jì)法法突變論方法創(chuàng)創(chuàng)造性設(shè)設(shè)計(jì)等藝術(shù)論方法ART現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法法與相關(guān)科學(xué)學(xué)技術(shù)的關(guān)系系政治社會(huì)學(xué)心理學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)自然科學(xué)-工工程科學(xué)-現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法法-工程技技術(shù)—生產(chǎn)工業(yè)設(shè)計(jì)工藝品設(shè)計(jì)藝術(shù)1.4機(jī)電電一體化一.概念:在在機(jī)械的主功功能,動(dòng)力功功能,信息功功能和控制功功能上引進(jìn)微微電子技術(shù),并將機(jī)械裝裝置與電子裝裝置用相關(guān)軟軟件有機(jī)結(jié)合合構(gòu)成系統(tǒng)的的總稱.二.組成工業(yè)的三大要要素:物質(zhì),能量,信息息舊的三要素——變換,傳遞遞,儲(chǔ)存—新新的三要素變換-可能是是加工,處理理,儲(chǔ)存—保持,存儲(chǔ),記錄錄傳遞---運(yùn)運(yùn)輸,移動(dòng)機(jī)電一體化系系統(tǒng)的構(gòu)成要要素及其功能能干擾廢廢棄棄物輸出物質(zhì)能量信息息新新三要素計(jì)測(cè)功能動(dòng)力功能控控制功功能動(dòng)力輸入控控制輸入入控控制制輸出主功能(變換,傳遞遞,儲(chǔ)存)數(shù)控機(jī)床構(gòu)成成要素示意圖圖計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置接口控制器計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置接口動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)源刀庫機(jī)床主機(jī)位置檢測(cè)傳感器工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行元件機(jī)構(gòu)三.發(fā)展機(jī)電電一體化技術(shù)術(shù)的基礎(chǔ)人才人人力技術(shù)組織織管理需需求財(cái)力物物力政政策法規(guī)信息處理技術(shù)微機(jī)及微電子子技術(shù)電力電子變換換技術(shù)信息處理技術(shù)機(jī)械工程系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)制造技技術(shù)系統(tǒng)總體技術(shù)精密機(jī)械技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)M技術(shù)材料科學(xué)技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)檢測(cè)傳感技術(shù)基礎(chǔ)元件技術(shù)人才和人才培培養(yǎng)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)電一體化技術(shù)與產(chǎn)品物資器材基礎(chǔ)技術(shù)設(shè)計(jì)測(cè)試制造工藝標(biāo)準(zhǔn)資金社會(huì)環(huán)境政法管理組織管理需求和社會(huì)服服務(wù)四.機(jī)電一體體化的共性關(guān)關(guān)鍵技術(shù)1.檢測(cè)傳感