第二章 机械设计概述

第二章 机械系统设计
2.1.3 系统的设计 因控制系统的设计特别重要，所以从控制系统的角度可划分为：静
态设计与动态设计 1. 静态设计 静态设计是指依据系统的功能要求,通过研究制定出机械系统的初
步设计方案并确定执行元件各项参数、主要元部件的选择与控制电路设 计、各级电路的增益、各级间阻抗匹配和抗干扰措施等。
J d 2 b d M
dt2
dt
第二章 机械系统设计
2.2.3 电气系统
设有一个以电阻R、电感L和电容C组成的R-L-C电路如图2. 3所示。试 列写以ui为输入，uo为输出的微分方程式。
解: 根据基尔霍夫定律写出电路方程
di 1
L dt C
idt Ri ui
其中
uo
1 C
idt
亦即
i C du0 dt
2.1.2 机械系统的组成 1.传动机构 机电一体化机械系统中的传动机构不仅仅是转速和转矩
的变换器,而且已成为伺服系统的一部分,它要根据伺服控制的 要求进行选择设计,以满足整个机械系统良好的伺服性能。
2.导向机构 导向机构的作用是支承和导向,它为机械系统中各运动装 置能安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障,一般指导 轨、轴承等。 3.执行机构 执行机构是用来完成操作任务的直接装置。执行机构根 据操作指令的要求在动力源的带动下完成预定的操作。
2. 动态设计 主要是设计校正补偿装置，使系统满足动态技术指标的要求，通常 要进行计算机仿真试验。 指研究系统在频率域的特性,借助静态设计的系统结构,通过建立系 统各组成环节的数学模型,推导出系统整体的传递函数,并利用自动控制 理论的方法求得该系统的频率特性（幅频特性和相频特性）。
第二章 机械系统设计 2.2 机械、电气数学模型的相似性 2.2.1 机械移动系统 机械平移系统的基本元件是质量、阻尼和弹簧。建立机

创新设计方法
总结词
注重创新思维和跨学科融合的设计方法。
详细描述
创新设计方法注重创新思维和跨学科融合，强调对产品性能、功能和用户体验的全面优化。这种方法需要具备创 新思维和多学科知识，但能够带来更高的设计价值和市场竞争力。
03
机械制造装备设计的技术基
础
计算机辅助设计技术
总结词
计算机辅助设计技术是现代机械制造装备设计的核心技术之一，它利用计算机软件进行二维和三维建 模，实现设计过程的自动化和智能化。
01
02
方案设计
根据需求分析结果，制定多种设计方 案，进行比较和选择，确定最优方案。
03
详细设计
对选定方案进行详细设计，包括结构 设计、部件设计和零件设计等，确保 设计的可行性和正确性。
05
04
优化与改进
对初步设计的机械制造装备进行优化 和改进，提高性能、降低成本、增强 可靠性等。
02
机械制造装备设计方法
详细描述
计算机辅助设计技术通过使用CAD软件，设计师可以在计算机上创建和修改产品的几何形状、尺寸和 公差等设计参数。这大大提高了设计的效率和准确性，缩短了产品开发周期。
有限元分析技术
总结词
有限元分析技术是一种数值模拟方法， 用于分析复杂机械结构的力学性能，为 机械制造装备设计提供重要的理论依据 。
VS
详细描述
有限元分析技术将复杂的机械结构离散化 为有限个小的单元，通过数学模型描述每 个单元的物理特性，并利用计算机软件进 行数值分析和求解。这有助于设计师预测 产品的性能和优
优化设计技术是一种基于数学方法和计算机 技术的设计方法，旨在寻找满足多目标函数 最优解的设计方案。
详细描述
优化设计技术通过建立数学模型，将设计问 题转化为求解多目标函数最优解的问题。设 计师可以利用优化软件，在多个设计方案中 寻找满足性能、成本、可靠性等目标的最优 解。这有助于提高产品的竞争力和降低生产 成本。

小丸子教育的机械设计手册目录第一章机械设计概述1.1 机械设计的定义1.2 机械设计的分类1.3 机械设计的重要性第二章机械设计基础2.1 材料力学基础2.2 热力学基础2.3 流体力学基础第三章机械设计原理3.1 机械传动原理3.2 机械结构原理3.3 机械加工原理第四章机械设计流程4.1 产品定义4.2 概念设计4.3 详细设计4.4 产品验证4.5 产品改进第五章机械设计软件应用5.1 SolidWorks软件介绍5.2 AutoCAD软件介绍5.3 ANSYS软件介绍5.4 案例分析第六章机械设计实践6.1 机械结构设计实例6.2 传动系统设计实例6.3 机械加工工艺设计实例第七章机械设计优化7.1 材料优化设计7.2 结构优化设计7.3 工艺优化设计第八章机械设计趋势8.1 智能化机械设计8.2 绿色环保机械设计8.3 信息化机械设计第一章机械设计概述1.1 机械设计的定义机械设计是指根据一定的原则和方法，在满足特定功能和性能要求的基础上，用机械零件和构件组成一个具体的机械系统的过程。

机械设计的主要任务是根据用户需求和技术要求，设计出合理结构、性能良好、使用方便、经济实用的机械产品。

1.2 机械设计的分类机械设计可以分为产品设计和工艺设计两大类。

产品设计主要包括产品结构设计、传动系统设计、机械加工工艺设计等方面；工艺设计主要包括材料选择、加工工艺、装配工艺等方面。

另外，根据不同的具体产品类型，机械设计还可细分为机械结构设计、机械传动设计、机电一体化设计等多个领域。

1.3 机械设计的重要性机械设计在现代工程领域中扮演着重要的角色，它直接影响着产品的质量、性能、制造成本和使用寿命。

一款好的机械设计能够提高产品的竞争力、降低生产成本、提高生产效率，从而为企业创造更多的经济效益。

因此，掌握好机械设计原理和方法对于工程师来说是至关重要的。

第二章机械设计基础2.1 材料力学基础材料力学是机械设计的基础，它主要研究材料的内部结构、特性和性能，并在此基础上确定材料的力学性能。

3、平面连杆机构的应用
机械手
汽车中那些部位用到连杆机构
起重装置
§3-2 平面四杆机构的基本类型及应用
一、平面四杆机构的基本形式 1. 构件及运动副名称 构件名称：
连架杆——与机架连接的构件 曲柄——作整周回转的连架杆 摇杆——作来回摆动的连架杆 连杆——未与机架连接的构件 机架——固定不动的构件
α1 180° +θ t1 V2 ω = α = = = 180° -θ V1 2 t2 ω
连杆机构输出件具有急回特性的条件： 1）原动件等角速整周转动； 2）输出件具有正、反行程的往复运动； 3）极位夹角θ >0。
分析： 180° +θ K= 180° -θ
K≥1,K=1时无急回特性
设计具有急回特性的机构时，一般先根据使用要求给 定K值，则有 (K-1) θ=180° (K+1) θ＝ 0 θ≠0 θ↑,K↑,急回运动越明显，一般取K＜2
●导杆机构（曲柄为主动件） ●导杆机构（摇杆为主动件）
α B2 ≡0°
3 2 1 3 A B VB2 D 4 FB2 1 2 FB3 B D VB2 FB2 FB1
机构压力角:在不计摩擦力、惯性力和重力的条件下， 机构中驱使输出件运动的力的方向线与输出件上受 力点的速度方向间所夹的锐角，称为机构压力角， 通常用α 表示。P50
传动角：压力角的余角。 通常用γ 表示.
F2 C
B
A
δ
D
γ F α
F1
vc
机构的传动角和压力角作出如下规定： γ min≥[γ ]；[γ ]= 3060°； α max≤[α ]。 [γ ]、[α ]分别为许用传动角和许用压力角。
C
(2) 推广到导杆机构 结论：有急回特性，且极位夹角等于摆杆摆角，即