机械系统设计 (6)

机械系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握机械系统设计的基本原理和方法，包括力学、材料力学、机械原理等基础知识；2. 了解机械系统设计中常用的设计工具和软件，并能运用它们进行简单的机械结构设计；3. 掌握机械系统的运动分析、力学分析和强度计算，能够对机械系统进行性能评估和优化。

技能目标：1. 能够运用所学的理论知识，进行实际机械系统的设计和计算；2. 培养学生的创新设计能力，能够独立思考并解决机械系统设计中的问题；3. 提高学生的团队协作能力，学会在团队中有效沟通、分工与协作，完成复杂的机械系统设计任务。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械系统设计的兴趣和热情，激发他们的探索精神和创造力；2. 培养学生的工程意识，使他们认识到机械系统设计在工程领域的重要性和实际应用价值；3. 培养学生的责任感和职业道德，让他们明白作为一名机械设计师应承担的社会责任。

本课程针对高年级学生，具有较强的理论性和实践性。

在教学过程中，要注意引导学生将理论知识与实际应用相结合，培养他们解决实际问题的能力。

课程目标的设定旨在使学生能够全面掌握机械系统设计的基本知识和技能，同时培养他们的创新意识和团队协作能力，为将来的职业发展打下坚实基础。

通过对课程目标的分解和教学评估，教师可以更好地指导学生学习，确保课程目标的实现。

二、教学内容1. 引言：机械系统设计的基本概念、原理及其在工程中的应用。

- 教材章节：第一章 机械系统设计概述2. 机械系统设计的基础理论- 教材章节：第二章 力学基础、第三章 材料力学基础、第四章 机械原理- 内容：力学原理、材料力学性能、常用机械传动方式、机构设计原理等。

3. 机械系统设计的方法与工具- 教材章节：第五章 设计方法、第六章 设计工具与软件- 内容：设计流程、设计规范、常用设计工具、CAD软件应用等。

4. 机械系统的运动分析与力学计算- 教材章节：第七章 运动分析、第八章 力学计算- 内容：运动方程建立、动力学分析、强度计算、刚度计算等。

机械系统设计-详解机械系统设计(Mechanical System Design，MSD)目录• 1 什么是机械系统设计[1]• 2 机械系统设计的类型[2]• 3 机械系统设计的特点[3]• 4 机械系统设计的任务[3]• 5 机械系统设计的约束[4]• 6 机械系统设计思想[2]•7 机械系统设计的系统法[2]•8 机械系统设计的步骤[4]•9 相关条目•10 参考文献什么是机械系统设计[1]机械系统设计是对机械系统进行构思、计划并把设想变为现实的技术实践活动。

机械系统设计的类型[2]虽然机械系统种类繁多，结构千变万化，但从设计角度来看一般可分为开发设计、变异设计和反求设计。

1．开发设计针对新任务，提出新方案，完成产品规划、概念设计、构形设计的全过程。

2．变异设计在已有产品的基础上，针对原有缺点或新的工作要求，从工作原理、功能结构、执行机构类型和尺寸等方面进行一定的变异，设计出新产品以适应市场需要，增强市场竞争力。

这种设计也可包括在基本型产品的基础上，工作原理保持不变，开发出不同参数、不同尺寸或不同功能和性能的变型系列产品。

如空调机系统产品，有不同功率的空调机系列、不同性能(变频、净化等)空调机系列等都属于变异设计。

3．反求设计针对已有的先进产品或设计，进行深入分析研究，探索掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上，开发出同类型、但能避开其专利的新产品。

机械系统设计的特点[3]机械系统设计必须考虑整个系统的运行，而不是只关心各组成都分的工作状态和性能。

传统的设计方法注重内部系统的设计，且以改善零部件的特性为重点，至于各零部件之间、外部环境与内部系统之间的相互作用和影响考虑较少。

零部件的设计固然应该给予足够的重视，但全部用最好的零部件未必能组成好的系统，其技术和经济性未必能实现良好的统一。

应该在保证系统整体工作状态和性能最好的前提下，确定各零部件的基本要求及它们之间的协调和统一。

同时，应在调查研究的基础上搞清外部环境对该机械系统的作用和影响，如市场的要求(包括功能、价格、销售量、尺寸、质量、工期、外观等)和约束条件(包括资金、材料、设备、技术、人员培训、信息、使用环境、后勤供应、检修、售后服务、基础和地基、法律和政策等)。

机械系统设计第一章一、系统：指具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。

二、系统的一些特性：整体性、相关性、目的性、环境适应性三、机械系统的组成：动力系统、执行系统、传动系统、操作系统和控制系统四、机械设计的一般过程包括：计划、外部系统设计、内部系统设计、制造销售五、系统分解（了解）P17第一章一、方案设计的工作内容：研究给定的设计任务、构思实现功能的原理和方法、选择工艺原理、确定技术过程、引进技术系统、分析结构布局、拟定设计方案并进行设计方案评价、确定能实现预定设计目标的最佳方案—里始一・・、,B . *相：指仅知输入量和输出量而不知其内部结构的表述设计任务的一种模式。

黑箱明确表示了设计任务的基本功能要求和主要约束条件三、工艺原理：指各种物理效应（包括物理学、化学、生物学等自然科学中的定理、定律、原理及效应）的具体应用。

四、系统的功能结构：P22五、方案评价的目的：是通过对可行的候选方案进行技术、经济、外部环境等方面的评定，提出方案的评价意见，为决策者最后确定设计方案提供信息和依据。

六、方案的评价原则：客观性原则、可比性原则、合理性原则、整体性原则七、总体设计的主要内容：总体布置设计、确定总体主要参数、绘制总体设计图样、编写总体设计报告书计技术说明书等八、总体设计的基本要求：（1）保证工艺过程的连续和流畅（2）降低质心高度、减小偏置（3）保证精度、刚体，提高抗振性及热稳定性（4）充分考虑产品系列化和发展（5）结构紧凑，层次分明（6）操作、维修、调整方便（7）外形美观九、传动系统的布置（1）简化传动链：在保证运动要求的前提下，传动链愈简短，零件数就愈少，材料的消耗和制造费用就愈低，同时也有利于提高传动效率、可靠性和精度。

（2）合理安排传动机构顺序:若以传递动力，应优先考虑蜗杆传动布置在高速级的方案；若以传递运动为主，尤其是传动精度要求较高时，应考虑蜗杆传动布置在低俗级的方案。

（3）注意传动系统润滑和密封的便利性和可靠性第二章一、载荷的分类：静载荷和动载荷二、静载荷：指大小、方向和位置都不变的载荷三、动载荷：指大小、方向和位置都改变的载荷四、载荷历程：工程上常把载荷随时间的变化称为载荷的一一时间历程，简称载荷历程五、载荷的处理方法：对静载荷：可用静强度判据来设计计算对周期载荷和非周期载荷：利用疲劳强度理论进行设计计算六、编制载荷的方法：功率谱法和循环计数法七、常用的循环计数法：峰值计数法、穿级计数法、幅程计数法和雨流计数法八、选择电动机的一般原则：在满足使用要求的前提下，交流电动机优选于直流电动机，笼行型电动机优选与绕线型电动机，专用电动机优选与通用电动机九、决定电动机功率的因素：电动机的发热、允许的过载能力和起动能力十、电动机的负载图和发热计算（P62）十、内燃机：指燃料在汽缸内进行燃烧，直接将产生的气体所含的热能转化为机械能的装置十二、内燃机按燃料种类的分类：柴油机和汽油机第四章一、执行系统的功能：一（一）夹持：示例1抓取动作：夹持器向下运动，手指碰上工件1后，在工件对手指反力的作用下，压缩弹簧4,使手指3张开，完成抓取动作。

机械系统设计课后答案机械系统设计课后答案【篇一：机械系统设计习题(有答案版)】：具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。

2、机械系统的组成：1、动力系统。

2、执行系统。

3、传动系统。

4、操纵、控制系统。

5、支承系统。

6、润滑、冷却与密封系统。

3、产品设计类型：完全创新设计、适应性设计、变异性设计。

4、机械系统的设计要求：功能、适应性、可靠性、生产能力、使用经济性、成本六方面的要求。

5、产品的产生过程分哪几个阶段？产品策划---产品设计---产品生产---产品运转---产品报废或回收。

6、产品的设计过程分哪几个阶段？功能原理方案设计阶段---结构总体设计阶段---技术设计阶段第二章机械系统总体设计1、功能原理方案设计步骤设计任务-求总功能-总共能分解-寻求子功能解-原理解功能-评价与决策-最佳原理方案2、什么是“黑箱法”：根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。

3、功能元、功能结构功能元：在一个系统中，总功能可以分解为一些分功能，其中可以分解到最低层次的分功能，并且分解到最后不能再分解的基本功能单位叫做功能元。

功能结构：将总功能分解为分功能，并相应找出实现各分功能的原理方案，从而简化了实现总功能的原理构思。

反之，同一层次的功能单位组合起来，应能满足上一层次功能的要求，最后组合成的整体应能满足总功能的要求。

这种功能的分解和组合关系称为功能结构。

4、机械系统总体参数包括哪些性能参数、结构参数、尺寸参数、运动参数、动力参数。

5、七个标准公比为：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。

第三章执行系统设计1、执行系统的组成：由执行末端和与之相连的执行机构。

机械系统设计（习题集）第一章绪论1．机械工程学科研究的内容包括几大分学科？各分学科之间的相互关系又怎样？2．系统的概念及系统的特点。

3．什么是机械系统？机械系统由几大部分组成？机械系统在产品中的地位作用？4．简述产品产生过程及设计的一般过程。

5．什么是机械系统的现代设计方法？此方法与传动设计阶段的设计方法有何联系与区别？第二章机械系统总体设计1．产品的功能是如何划分呢？在设计产品时，如何合理确定产品的各种功能？2．为什么在产品功能原理方案是1阶段常采用的“黑箱法”？“黑箱法”的设计思路及特点是怎样的？3．简述功能原理方案设计的步骤。

4．什么是功能源、功能结构？5．简述结构总体设计原则、基本原理及设计步骤？6．当采用有级变速传动时，为什么通常采用等比数列？7．制定公比φ的标准值的原则有几条？列出常用标准公比值。

8．试建立挖掘机的形态学矩阵，并根据总体方案确定的基本原则，确定几种合理的方案，并作简要说明。

9．机械系统方案评价的基本原则。

常用的评价方法。

10．在某机器设计中，有两种备选方案，为了确定选择哪个方案，组织了一个由20位专家组成的评价小组用模糊综合评价法对两个方案进行评价。

试对两种设计方案作出评价。

已知：1) 评价指标：产品性能（B1）、可靠性（B2）、使用方便性（B3）、制造成本（B4）、使用成本（B5）；每个评价指标划分为优、良、中等、较差、很差5个等级：0.9，0.7，0.5，0.3，0.1；2) 评价指标B1、B2、B3、B4、B5的权分别为：0.25、0.2、0.2、0.2、0.15；3) 投票结果如下表所示：11．试用计算法求下列参数：1)已知：R n=10，Z=11，求φ；2)已知：R n=355，φ=1.41，求Z；3)已知：φ=1.06，Z=24，求R n；第三章执行系统设计1．执行系统由几大部分组成？简述其分类及可实现的功能？2．一般执行轴由几大部分组成？执行轴的基本要求有哪几项？如果达不到设计要求，将有什么影响？3．影响执行轴组件的静刚度有哪些因素?从哪些方面来提高执行轴组件的静刚度？4．在什么情况下执行轴组件采用三支承较为合理？前、后支承中的滚动轴承的制造误差对主轴组件的旋转精度有何影响？为什么执行轴前轴承的精度比后轴承的高？5．简述如何在不提高轴承的精度等级情况下，用“选配法”和对执行轴前、后轴承的合理安装来提高执行轴的旋转精度。

机械系统设计报告---操纵系统设计第一节操作系统的功能和要求一、操纵系统概述什么操作系统?是指把人和机械联系起来，使机械按照人的指令工作的机构和元件所构成的整体。

二、操纵系统的功能实现信号转换，把操作者施加于机械的信号经转换，传递到执行系统，实现机械的启动、停止制动、换向、变速和变力等目的。

三、操纵系统的要求操纵系统虽然不直接参与机械做工，对机械的精度、强度、刚度、寿命没有直接影响，但是，机械工作性能的好坏、功能是否充分发挥以及操作者劳动强度等，都与操纵系统有直接关系。

因此，不能忽视对操纵系统的设计。

必须满足以下原则：（１）操纵轻便省力（２）操纵行程适当（３）操纵灵活（４）操纵件定位可靠（５）操纵灵敏、效率高（６）操纵系统的反馈准确迅速（７）操纵系统应有可调性（８）操纵方便和舒适（９）操纵安全可靠第二节操纵系统的组成和分类一、操纵系统的组成（１）操纵件（２）传动件（３）执行件二、操纵系统的分类（１）按操纵力的来源分类：人力操纵系统、电动操纵系统、液压操纵系统、气压操纵系统、混合操纵系统（２）按操纵系统的传动方式分类：机械式操纵系统、混合式操作系统（３）按一个操纵件控制的执行件数分类：单独操纵系统、集中操作系统（４）按操作操纵件的人体器官分类：手操纵系统、脚操作系统（５）其他操纵方式形成的操纵系统：远距离（遥控）操纵系统，借助无线电波、光波、声波等物理效应实现操纵功能第三节操纵系统设计操纵系统实际内容主要包括确定主要参数、原理方案设计、结构设计等。

一、操纵系统主要参数的确定F１、操纵力c操作者施加给机器操纵件定位最大作用力，取决于执行件的工作阻力和操纵系统的传动比。

c z c i F F η=（N ）式中：z F ——工作阻力η——传动效率，一般取8.0~7.0=η；c i ——传动比。

２、操纵行程cS 执行件从初始位置移动到完成操纵任务时的位置，操作系统所具有的位移量。

zc c S i S ⋅=式中：z S ——执行件的行程。

机械系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械系统设计的基本原理和方法，理解机械系统的组成及各部分功能。

2. 使学生了解常见机械传动、连接、支撑等部件的设计要点，并能运用到实际设计中。

3. 帮助学生掌握机械设计中的强度、刚度、稳定性等计算方法，为实际设计提供理论支持。

技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行机械零件设计和绘图的能力，提高设计效率。

2. 培养学生运用数学、力学等知识解决机械系统设计过程中遇到问题的能力。

3. 培养学生团队协作、沟通表达、分析解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计学科的兴趣，激发学生的创新意识和探究精神。

2. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度，提高学生的工程素养。

3. 引导学生关注机械设计在工程领域的应用，认识到其在国家经济发展中的重要作用。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够独立完成一个简单的机械系统设计项目，包括图纸绘制和设计说明书撰写。

2. 学生能够在设计过程中提出创新点，解决实际问题。

3. 学生能够熟练运用CAD软件进行机械设计，掌握机械系统设计的基本流程和方法。

4. 学生在课程结束后，能够对机械设计有更深入的理解，具备一定的工程实践能力。

二、教学内容1. 机械系统设计基本原理：包括机械系统的组成、功能及设计要求，让学生对机械系统设计有一个整体的认识。

2. 机械传动设计：讲解齿轮传动、链传动、带传动等常见传动方式的设计方法和要点。

3. 机械连接设计：介绍螺纹连接、焊接、铆接等连接方式的设计原则和注意事项。

4. 机械支撑设计：分析轴承、导轨等支撑部件的设计方法和选用原则。

5. 强度、刚度、稳定性计算：教授机械零件在受力作用下的强度、刚度、稳定性计算方法。

6. CAD软件应用：培训学生运用CAD软件进行机械设计，提高设计效率。

7. 机械系统设计实例分析：通过分析典型机械系统设计案例，使学生更好地理解并掌握设计方法。

机械系统设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握机械系统设计的基本原理和方法；2. 学生能够运用所学的机械原理，分析并解决实际问题；3. 学生能够掌握机械系统设计的相关技术参数和性能指标；4. 学生了解机械系统设计在工程实际中的应用和发展趋势。

技能目标：1. 学生能够运用CAD软件进行简单的机械零件设计和绘图；2. 学生能够运用相关工具和仪器进行机械系统的测量和调试；3. 学生具备一定的团队协作和沟通能力，能够参与机械系统设计的项目实践；4. 学生能够撰写完整的机械系统设计报告，并进行展示和交流。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械系统设计的兴趣，提高学习热情和积极性；2. 学生树立正确的工程观念，认识到机械系统设计在国家和经济发展中的重要性；3. 学生养成严谨、细致、负责的工作态度，培养良好的职业素养；4. 学生在团队协作中学会相互尊重、沟通与协作，形成积极向上的人际关系。

课程性质：本课程为机械工程及相关专业的高年级专业课程，旨在培养学生的实际操作能力和工程设计能力。

学生特点：学生具备一定的机械基础知识，具有较强的学习能力和动手能力，但缺乏实际工程经验和团队协作能力。

教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和工程设计能力。

通过项目实践，培养学生的团队协作和沟通能力，使学生在实践中不断提高自身综合素质。

同时，注重培养学生的创新意识和工程伦理观念，为未来的职业生涯打下坚实基础。

二、教学内容1. 机械系统设计基本原理：包括机械系统的组成、功能、分类及设计要求；机械原理在系统设计中的应用；设计过程中需考虑的技术、经济、安全、环保等因素。

教材章节：第1章 机械系统设计概述2. 机械零件设计：重点讲解传动系统、联接件、轴承、弹簧等常见机械零件的设计方法和计算；介绍CAD软件在机械零件设计中的应用。

教材章节：第2章-第4章 机械零件设计3. 机械系统设计方法：介绍系统设计的一般步骤、方法及注意事项；分析机械系统设计中可能遇到的问题及其解决方法。