曲柄滑块机构、六杆滑块机构、移动从动件凸轮 机构、正弦机构、连杆-齿轮齿条机构、齿轮-连 杆组合机构 移动从动件凸轮机构、利用连杆轨迹实现停歇运动 机构、不完全齿轮齿条往复移动机构、不完全齿轮 移动导杆间歇机构 不完全齿轮齿条机构、行星内摆线间歇移动机构、 槽轮-齿轮齿条机构、移动从动件凸轮机构 不完全齿轮机构、槽轮机构、圆柱凸轮分度机构、 车间间歇转动机构、平面凸轮间歇机构、弧面凸轮 分度机构、偏心轮分度定位机构、内啮合新轮间隙 机构 曲柄摇杆机构、摆动导杆机构、曲柄六杆机构、曲 柄摇块机构、摆动从动件凸轮机构 摆动从动件凸轮机构、双侧停歇的凸轮连杆机构、 利用连杆轨迹实现停歇运动机构、曲线槽导杆机 构、六杆两极限位置停歇摆动机构
运动形式转换
运动方向交替变换
运动轴线变向
运动合成
运动分解
运动脱离
运动连接 机构的总功能就是以各基本功能经组合、变换而实现所需要的运动功能。
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2、常用运动形式与表达符号
运动 形式 转动 单 向
连续运动 摆动 移动 转动
间歇运动 摆动 移动
极限位停歇 摆动 移动
双 向
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3、运动转换基本功能图符号及常用机构
确 定 设 计 任 务 设 计 任 务 书
目 标 分 析
创 新 构 思
方 案 拟 定
方 案 评 价
方 案 决 策
功能分析、工艺动作分解、工作原理设计 全面构思运动方案、运动规律设计、机构型式设 计和协调设计 拟定总体方案、进行执行系统、传动系统、原动机的选择和参数设计
调 研 报 告
可 行 性 论 证 报 告
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4、功能元的解法目录 为方便设计人员进行功能原理构思，可把有关的功能元按一定的分类原则用矩阵 表示，形成解法目录。 例：实现具有急回运动特性的机构的解法目录为： 急回运动机构 5、功能求解的步骤 功能求解可概括为三个基本步骤： a、确定要设计产品的功能：根据设计对象的用途和要求，合理表述机构的功能目标或原 理 例如设计密封盖的夹紧装置，如功能表述为“螺旋夹紧”、“机械夹紧”或“力夹紧”
（变化、传递、存储）
来自外界的影响
信息
机械系统的用途或所具有的特定工作能力称为机械产品的功能，机械系统所能完 成的功能常称为系统的总功能，总功能是由各个分功能完成的。功能分析法是拟定功 能原理方案的主要方法。 功能分析法是指把机械系统的总功能分解成若干功能元，通过功能元求解，然 后进行组合得到多个系统方案，以待选择。
运 动 连续转动 形 式 变 换
单向间歇转动 双向摆动 双侧停歇摆动 单侧停歇摆动
摆动从动件凸轮机构、输出摆杆有停歇的圆弧导 路机构、曲线槽导杆机构
实现预定轨迹 往复摆动 单向间歇转动
连杆齿轮组合机构、联动凸轮机构、连杆凸轮组 合机构、铰链五杆机构、行星轮直线机构、两自 由度机构
棘轮机构、超越离合器机构
带传动机构、链传动机构、螺旋传动机构、齿轮传动机构、摩擦 轮传动机构、行星传动机构、蜗杆传动机构、谐波齿轮传动机构、 连杆机构、摆线针轮传动机构
运动放大 运动缩小
运动轴线变向
圆锥齿轮传动、蜗杆传动、双曲面齿轮传动、螺旋齿轮传动、 半交叉齿轮传动、单万向节传动 带传动、圆柱摩擦轮传动、平行四边形机构、链传动、双万向节 传动、圆柱齿轮传动
运动轴线平移
运动分支
齿轮系、带轮系、链轮系
运动合成
运动分解
差动螺旋机构、差动轮系、差动连杆机构、两自由度机构
差动轮系、两自由度机构
运动换向
惰轮换向、棘轮换向、滑移齿轮换向、行星齿轮换向机构、 摩擦差动换向机构
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单向直线移动 往复直线移动 双侧停歇直线移动 单侧停歇直线移动
齿轮齿条机构、螺旋机构、带传动机构、链传动 机构
进行功能、性能、技术和经济评价
方案选优并决策、绘制系统运动简图、编写总体方案设计说明书
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机械系统（总体）方案设计的基本内容
1、执行系统的方案设计 主要包括执行系统的功能原理设计、运动规律设计、执行机构的形式设计、 执行系统的协调设计和执行系统的方案评价及决策。
2、原动机类型的选择和传动系统的方案设计
15-1 机械系统设计的基本过程
机械系统（产品）设计是一个通过分析、综合与创新获得满足某些特定要求和 功能的机械系统的过程，机械系统的开发设计过程一般可分为四个阶段 机械系统(产品)设计
初期规划设计阶段 （总体）方案设计阶段 结构技 术设计 阶段
生产 施工 设计 阶段
调 研 和 预 测
可 行 性 论 证
衣物 介质 能量 控制信号
洗衣机 技术系 统 （物质、 能量及 信息转 换）
干净衣物
污物介质
干洗？湿洗
冷水？热水
波轮式？滚筒式？搅拌式？
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2）、功能分解 机械系统设计中，需要把复杂的总功能分解为各级分功能，最后直至功能 元，再分别对功能元进行求解，最后综合成一个完整的功能原理方案。 例：家用缝纫机的功能分解 引线功能 主要功能 勾线穿环功能 挑线功能 送料功能 缝制 衣服 辅助功能 …… 功能求解
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2、功能分析法的设计步骤及主要方法
明确任务 黑箱法 总功能 功能树 功能元 创造性技法 功能元解 形态学矩阵 功能原理方案
评价方法
最佳功能原理方案
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1）、黑箱法 系统工程学中用黑箱来描述系统的总功能，把技术系统看作一个黑箱，当该 技术系统作为某中功能或任务的目标时，分析、比较输入和输出之间的关系，可 反映系统的总功能。 例：用黑箱法洗衣机的技术系统
控制功能
……
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Hale Waihona Puke 各分功能或功能元经有机组合而形成系统的总功能，功能元的排列方式可分为以下三种：
a)、串联（链式）排列
F1
b)、并联排列
F2
F3
F1 F3
c)、环形（反馈）排列
F2
F1 F3
F2
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15-3 功能求解
1、机构的基本功能
任何系统由一些基本机构组成，如平面连杆机构（低副机构）、齿轮机构、凸 轮机构（高副机构）、差动机构（多自由度）等。这些机构的基本功能以功能符号 表示： 运动放大 运动缩小
主要包括传动类型和传动路线的选择，传动链中机构的顺序安排和 各级传动比的分配
3、控制系统的方案设计
4、其它辅助系统设计
主要包括润滑系统、冷却系统、故障检测系统、安全保 护系统和照明系统等。
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15-2 功能分析方法
1、功能分析法 控制论认为，世界以及任何系统都是由物质、能量和信息三大要素组成。 与机械系统对应的技术系统与三大要素之间的关系可表示为： 对外界的影响 物质 能量 系统 物质 能量 信息 具有所需要特 性（功能）