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机械系统设计

系统:有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
系统的特性:目的性,相关性和整体性,环境的适应性
机械系统:一个由确定的质量、刚度及阻尼的若干物质所组成的,彼此见有机联系,并能完成特定功能的系统
机械系统的组成:动力系统,执行系统,传动系统,操纵系统,支承系统,润滑、冷却与密封系统。

现代机械系统:由计算机信息网络协调与控制的用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械或机电部件相联系的系统。

机械系统设计的任务:开发新的产品和改造老产品,最终目的是为市场提供优质高效、物美价廉的机械产品,以取得较好的经济效益。

机械设计的种类:完全创新设计,适应性设计,变异性设计。

设计的基本原则:需求原则,信息原则,系统原则,优化、效益原则
设计的要求:功能要求,适应性要求,可靠性要求,生产能力要求,使用经济性要求,成本要求。

功能原理设计:针对所设计产品的主要功能提出一些原理性的构思
功能原理设计的任务:针对某一确定的功能要求,去寻求一些物理效应并借助某些作用原理来求得一些实现该功能目标的解法原理。

功能原理设计的主要工作内容:构思能实现功能目标的心的解法原理。

功能原理设计的特点:1功能原理设计是用一种新的物理效应来代替旧的物理效应,使所设计系统的工作原理发生根本变化。

2功能原理设计中往往要引入某种新技术,新材料,新工艺。

但首先要求设计人员有一种新想法、新构思。

3功能原理设计使所设计的系统发生质的变化。

功能元:是能直接从技术效应及逻辑关系中找打可以满足功能要求的最小单位。

基本功能元:物理功能元,数学功能元,逻辑功能元。

功能结构:同一层次的功能单位组合起来,应满足上一层功能的要求,最后组合成的整体应满足总功能的要求。

这种功能的分解和组合关系称为功能结构。

功能结构的类型:串联结构,并联结构,循环结构。

黑箱法:暂时摒弃了附加功能和非必要功能,突出了必要功能和基本功能,并将这些功能用较为抽象的形式加以表达。

黑箱法是根据系统的输入、输出关系来研究实现系统功能目标的一种方法。

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。

黑箱法的特点:通过黑箱与输入、输出量及周围环境的信息联系,了解系统(产品)的功能、特性,进一步探索出系统的机理和结构,逐步使黑箱透亮,直至方案稳定。

执行系统可实现的功能:1运动形式或运动规律的变换。

2开关、联锁和检测。

3程序控制。

4施力的功能
执行系统的组成:执行末端件和与之相连的执行机构组成。

在二支承不能满足其工作性能的时候选用三支承,前中支承为主要支承,传动力对主轴的作用点靠近中支承,前后支承为主要支承,传动力对主轴的作用点靠近后支承。

导轨的作用:导向和承载,及保证运动部件在外力的作用下能沿着规定的运动轨迹运动。

导轨的分类:按运动轨迹分,直线运动导轨和圆周运动导轨。

按导轨工作时的摩擦性质分,滑动导轨和滚动导轨,滑动导轨又分,普通滑动导轨、液体动压导轨、液体静压导轨和卸荷导轨。

滚动导轨又分,滚珠导轨、滚柱导轨和滚针导轨。

按导轨受力又分,开式导轨和闭式导轨。

导轨的基本要求:1导向精度及精度保持性2刚度3高灵敏度。

导轨设计的主要内容:根据工作情况选择合适导轨类型,根据导向精度要求及制造工艺性,选择导轨的截面形状,选择合适的导轨材料、热处理及精加工方法。

确定导轨的结构尺寸,进行压强和压强分布的验算,设计导轨磨损后的补偿问题及间隙调整装置,设计良好的防护装置及润滑系统。

直线运动的滑动导轨的截面形状:矩形、三角形、燕尾形及圆柱形。

圆周运动导轨的截面形状:平面圆环导轨,锥形圆环导轨和v形圆环导轨。

导轨间隙的调整:镶条和压板。

导轨间隙过大时,导向精度差,甚至会引起振动,间隙过小时,运动阻力加大,且摩擦、磨损也将增大。

导轨的材料:铸铁,镶钢及镶装有有色金属板,镶装塑料
传动系统的组成:1变速装置2起停和换向装置3制动装置4安全保护装置。

内联传动系统的设计基本出发点,保证传动精度。

误差的来源:1齿轮副2丝杠螺母副3蜗杆蜗轮副
传动的类型:无极变速传动,有级变速传动。

独立驱动,集中驱动,联合驱动。

支承系统的基本要求:1足够的静刚度2较好的动特性3良好的热特性4小的内应力
支承系统的功用:支承零、部件,并保持被支承零、部件间的相互位置关系及承受各种力和力矩。

支撑件的分类:梁类,板类,箱类,框架类。

支承系统的动态特性:主要指支撑件的固有频率不能与激振频率重合,具有较高的动刚度和较大的阻尼,使支承间在受到一定幅值的周期性激振力的作用下受迫振动的幅值较小。

激振力的模态:1整机摇晃振动2一次弯曲振动3一次扭转振动4二次扭转振动5薄壁振动润滑油的主要质量指标:1粘度2粘温特性3闪点4凝固点
润滑脂的主要性能:1表现粘度2针入度3滴点4腐蚀
润滑剂的选择:1稀有润滑2干油润滑
稀有润滑:1除完成润滑任务以外,还要带走摩擦表面间的热量2需能保证滑动平面间为液体摩擦者:液体摩擦轴承,高速移动的滑动平面之间,止推滑动轴承3能够用简易的手段向啮合传动机构本身及其轴承,同时提供一种润滑剂的情况4除润滑外,还需要清洗摩擦平面并保持清洁状态5相同情况下,易于对轴承进行密封并能保持很好防止润滑油外溢。

干油润滑:1粘性很好,并能附着在摩擦平面上,不易流失及飞溅,多用于作往复转动及短期工作制的重载荷低转速的滑动轴承上2密封性好,且给油方便3适用于低速的滚动轴承润滑,可长时间不用加油,维护方便4防护性能好,能保护裸露的摩擦表面免受机械杂质及水的污损。

稀有润滑的供油方法:1单体润滑2油环润滑3油雾润滑4油池润滑。

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