机械设备设计经典课件1000.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,第一节 概述,机械设备设计,第二节 设计的形成与确定,第三节 机械设备的功能及指标分解,第四节 机械设备的方案设计,第五节 机械设备方案的评价,第六节 机械设备设计实例,1,第一节 概 述,机械设备定义,1,，单位，工厂用,2,，非标准通用设备,3,，非机械设备部件（机械部分）,机械设备设计是一项重要复杂工作,第一个环节是 ，本着简单、实用、,经济、安全、美观等基本原则所进行的,综合性设计,，是一个,从,整体目标,出发，实现设备整体优化设计的一个阶段。,总体设计,2,总体设计,力学计算等,主要参数及技术指标,总体方案的评价与决策,总体设计,结构方案设计及 部件选型,设备的原理方案的构思,3,现阶段中国机械设备设计产品以仿制为主，专用设备部分为开发性设计。,设备,分析和功能分解，零件测绘为主要工作。,总体设计：,4,机械设备设计是一种高度复杂艰巨技术工作，需要扎实理论基础，丰富实践经验，熟悉制造工艺，有良好创造精神。,图,2-1,机械设备设计基本步骤,工程设计,必要时,设计评审,不行,行,返回上一页,测试,测试试验,必要时,不行,行,试制调试,设计任务完成,必要时,调试结果,不行,5,(1),设备工作原理简图；,(2),主要部件（外协，外购）；,(3),方案评价报告；,(4),总体设计报告（可选）；,在设计过程中形成的技术文件：,6,2.,测量与绘制性设计,3.,变型设计,1.,开发性设计,2.2.1,设计任务的类型,第二节 设计任务的形成与确定,7,(1),产品功能要求,2.,产品设计要求,(2),适应性要求,(3),性能要求,(4),生产能力要求,(5),制造工艺要求,(6),可靠性要求,(7),使用寿命要求,(8),人机工程要求,(9),安全性要求,8,第三节 机械设备的功能及指标分解,设计的第一步就是充分理解设计任务（书）所规定的设计,要求，并将其具体化，即对设备的功能（包括约束）进行描述。,设备的功能描述,功能是对某一产品的特定工作能力的形象化,描述。,功能的描述要准确、简洁，合理地抽象，抓住其本质，避免带有倾向性的提法。,9,功能求解,对,功能求解,，是原理方案设计中的重要的搜索阶段。,设计人员的,思维要发散,。,应用科学原理进行技术原理构思从而进行功能求解,按技术原理组织功能结构，在一定条件下作用于加工对象，成为技术分设备，实现分功能。,不局限于机械学范围，力学、电子学、电磁学、热学、光学、仿生学.,同一种功能可以用不同的技术原理来实现,对一个功能元应尽可能多地提出几种技术原理，为后续方案的构思和评价提供较多的选择,10,第四节 机械设备的方案设计,什么是方案设计？,对子功能方案进行方案综合的过程,11,第五节 机械设备方案的评价,设备评价时应考虑的因素很多，既有,客观因素,，又有,主观因素,。,功能、性能指标、可靠性、成本、寿命及人类工程学等,评价人员的经验及其评价角度,12,2.,加权系数,加权系数是反映目标重要程度的量化系数,，加权系数大,意味着重要程度高。,加权系数值一般经验确定或采用,强制判定法,（,Forced,Decision,，简称,FD,）计算。,式中：,k,i,各评价目标的总分，,n,评价目标数,评价目标与比较目标列于纵横坐标，根据目标的重要程度两两加以比较,5.1,评价目标,13,在进行设备评价时，遵循的原则,1.,客观性原则,2.,可比性原则,3.,合理性原则,4.,整体性原则,设备评价方法,现在采用的较多的还是,专家评审集体讨论,的方法，具体有,名次计分法,、,评分法,、,技术经济评价法,、,模糊评价法,等。,评价的目标,将设备的总收益与总投资费用之比作为主要评价值。,14,用设备分析的方法对,目标设备进行分解并图示,，将总目标具体化为便于定性或定量评价的目标元，从而形成目标树。,3.,评价目标树,洗衣机,洗净度,0.25,寿命,0.17,维修性,0.17,性能,0.59,价格,0.31,经济性,0.31,耗水量,0.02,外观,0.08,社会性,0.1,洗衣机的评价目标树,5.1,评价目标,15,当时从意大利进口一台原型机。无其他技术资料。仿制工作中分析,其原理，进行了传动及静力计算,后又设计了扭矩测量设备,轮胎拆装机是 汽车维修行业常用设备，在中国汽车普及,前，几乎没有此类设备。当时手工操作，费时费力。随汽车,维修业快速发展，对此设备需求很大。,第六节 机械设备设计实例,以轮胎拆装机设计为例介绍设计过程,返回,16,轮胎拆装机,17,轮胎拆装机,拆装机设计，制造颇具代表性，包含机械加工零件，铆焊件，钣金，五金件，塑料件，铸造件，表面处理等。虽然设备不大，可涉及范围极广,此设备有电力传动系统，气动夹紧，各种连杆，设计,非常巧妙。反应了意大利设计风格。,18,轮胎拆装机,拆装机第一步将汽车轮胎压紧放气,第二步,虽然设备不大，可涉及范围极广,功能介绍,19,设计举例（电动自行车检测平台）,模拟电动自行车路面行驶,测量并显示、记录有关指标,自动检测系统,待检的电动自行车,检测后的电动自行车,电能,控制信号,信号能,热能、振动、噪声,各种检测信息,总功能抽象化描述：,黑箱法描述：,20,行驶阻力模拟,转动惯量模拟,模拟功能,路面行驶环境,动力性能测试,噪声测量,电参数测量,测试功能,检测项目,电流测量,电压测量,转速测量,距离测量,处理功能,控制及信号,附加阻尼控制,检测过程控制,数据存储、打印,联接功能,支撑功能,定位功能,辅助功能联接与支撑等,纵向定位,横向定位,防止倾翻,功能,运动转化,总,功,能,功能分解,21,机械系统创新设计,22,当日检测简要报告,检测时输入,该车详细信息,电动车各项 待测指标,动态显示检测过程,控制系统软件设计,23,检测参数,动态曲线,电机特性,曲线绘制,24,设计总结与样机实验,25,26,设备的原理方案总体分析,在功能分析的基础上，首先应对设备的原理方案进行,总体分析,。,在分析或设计一个现代化机械设备时，首先应该从主功能分析着手。,立体光固化成型,27,粒状巧克力包装机总体布局,根据巧克力糖包装机工艺，确定自动机由下列执行机构组成：送,糖机构、供纸机构、接糖和顶糖机构、抄纸机构、拔糖机构、钳糖,机械手的开合机构以及转盘步进传动机构等。,布局形式,由于巧克力糖是流水线生产，每分钟越,120,粒，因此，不宜采用料仓式上料方式，而应将包装机的进料系统直接与生产线前端设备巧克力糖的浇注成形机的 出口相衔接，因此，采用回转式工艺路线的多工位自动机型，立式布局（与巧克力糖的浇注 成形机相适应）,2),执行机构简介,3),总体布局,28,采用激光束聚焦的能量气化切痕以得到一定精度轮廓的料型，并用压辊加热逐层粘合各层料,。,分层实体制造,29,总体方案求解,1.,求解原则,1),各功能元原理方案之间在物理上的,相容性鉴别,能量流、物料流及信息流不受干扰地连续流过,功能元的原理方案在几何学和运动学上是否有矛盾,2),从技术、经济效益较好的角度,1）要考虑设计要求及附加要求,2）选择时，不仅针对某项具体功能元，还要兼顾到全局及其它相关功能元。,3）对于关键性的功能元，应多考虑采用创造性方法解决，必要时应做有关的实验。,剔除,挑选,30,2.,功能集成,功能集成，即如何将求解所得的功能载体进行,集成,，其中最主要的工作就是,接口设计,。,除了在控制信息上互相协调外，每个单元的输出都不影,响其他单元的输出，我们称这种状态为,正交,。,总体方案求解,31,结构方案与总体布局设计,1.,结构方案设计,机械设备的原理方案仅表示功能载体的组合，但同样的,功能载体可以有不同的组合，所得到的产品不仅可能有不,同的形状和尺寸，甚至可能影响到整体性能。,结构方案设计的主要工作就是确定功能载体的组合方式,。,因此说，结构方案设计的目的不仅是将原理方案结构化，而,且要实现结构的,优化,与,创新,。,32,结构布局设计虽没有固定的模式遵循，但可在设计时参,考以下基本原则：,1),运动学原则,2),基面合一原则,3),最短传动链原则,4),保证安全性原则,5),简单化原则,结构方案与总体布局设计,33,2.,总体布局设计的基本要求,总体布局设计的,主要任务,是，,确定设备各主要部件之间,相对应的位置关系以及它们之间所需要的相对运动关系。,总体布局设计一般从粗到细，有时要经过多次反复才能确,定。总体布局图可由正视图和侧视图组成或用三维图形表达，,当然，有时只需一个视图就可表达清楚。总体布局图应能反,映：,1),设备的大致工艺路线,2),机型特征、外形尺寸,3),主要组成部件及其相对位置、尺寸,结构方案与总体布局设计,34,可以按,形状、大小、数量、位置、顺序,五个基本方面,进行综合，可以得出一般布局的类型：,1),按主要工作机构的空间几何位置，可分为平面式、空间,式等；,2),按主要工作机构的,相对位置,，可分为前置式、中置式、,后置式等；,3),按主要工作机构的运动轨迹，可分为回转式。直线式、,振动式等；,4),按机架或机壳的形式，可分为整体式、组合式等。,3.,设备总体布局的基本形式,结构方案与总体布局设计,35,4.,总体布局示例,1),汽车轮胎拆装机的总体布局,2),粒状巧克力糖包装机整体布局,3),电动自行车测试机的整体布置,2.6.1,结构方案与总体布局设计,36,机械设备的主要技术参数与技术指标,机械设备的主要技术参数是能够基本反映出该设备,的概貌与特征的一些项目。,机械设备的技术指标，主要是指设备或产品的精度、功能等。,37,机械设备的主要技术参数与技术指标,1.,尺寸与规格参数,2.,重量参数,3.,运动参数,4.,动力参数,5.,技术经济指标,影响力学性能的结构尺寸，规格尺寸,整机重量，各部件重量，重心位置等,执行机构的转动或移动速度及调试范围,机械设备中使用的动力源参数,生产率、加工质量、成本等,38,绘制总体设计图,单个产品的总装配图,成套设备的总体布置详图,总体设计图按比例绘制,表示重要零部件的细部结构,机构运动部件的极限位置,操纵件的位置,标注有关尺寸,根据需要绘制分设备图,传动设备图,液压设备图,润滑设备图,原理图,电气原理图,逻辑原理图,功能原理图,电路接线图,绘制要求,39,回顾：,1,、机械设备总体设计内容：,1),设备的原理方案构思,2),结构方案设计,3),总体布局与环境设计,4),主要参数及技术指标的确定,5),总体方案的评价与决策,40,回顾：,2,、机械设备总体设计步骤：,设计任务书,对设计对象的简略描述，包,括一些要求达到的指标等,详细而明确，合理而先进,产品功能、适应性、性能要求、生产能力、,制造工艺、可靠性、使用寿命、安全性等,设备原理方案,分析及确定,功能描述,设备原理方案选择,主功能,(,物料流,),、,动力功能,(,能量流,),、,控制功能,(,信息流,),、,结构功能,41,回顾：,评价目标树,模糊评价法,功能分解,形态学矩阵,评价指标及加权系数,功能求解,方案评价,功能树描述,总体方案设计,结构方案及总体布局、主要技术,参数及技术指标绘制总体设计图,42,1.,明确设计任务，编写设计任务书,2.,设备功能描述,3.,工艺原理选择,4.,功能分解,5.,总体方案设计,6.,总体布局设计,总体设计的基本步骤：,43,2,）方案评价（按评价分法进行方案评价）,评价指标及加权系数的确立,本例从技术、经济及社会性三个方面确定了评价指标，技术性指标主要指性能指标，具体可分主要 性能、运行性能、制造性能指标。经、济性能指标分为功能,/,成本比及制造成本两项指标，社会性指标分为外观、人机工程学指标。考虑其相对重要程度，确定加权系数并建立,评价目标树,。,5.,总体方案设计,44,专家组评分并决策,专家组经集体讨论，对上述四个方案的各项评价指标进行,评分,5.,总体方案设计,由于方案,3,总评价值最高，各分项评价亦全部复,符合要求，故取方案,3,为原理解答方案。,45,返回,6.,总体布局设计,46,小结,1,、机械设备设计的主要内容,?,2,、设计任务的类型及来源？,3,、设备的功能可从哪四方面进行描述？,4,、如何用模糊评价法进行设备方案的评价？,47,