機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人們對機(jī)械系統(tǒng)及裝備的要求越來越高。機(jī)械系統(tǒng)及裝備除了要實(shí)現(xiàn)基本的工作要求，還要具有美觀、操作簡便、維修容易、安全、節(jié)能、環(huán)保、智能、遙控等附加功能，因而越來越復(fù)雜，涉及的相關(guān)知識領(lǐng)域，如機(jī)械、電子、數(shù)學(xué)、力學(xué)、人機(jī)工程、人工智能、環(huán)境、材料等越來越多。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計主要是以解決運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的問題為主，即以實(shí)現(xiàn)基本工作要求為主，已不能滿足現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)及裝備的設(shè)計要求。近年來，有些專家學(xué)者看到了這一問題，提出了機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的概念，并出版了相關(guān)的著作，推動了機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展。這些著作總體上受傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計的影響較大，也仍基本局限在單機(jī)設(shè)計的層面。因此，對于如何從更廣的角度考慮和設(shè)計復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，是機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域急需解決的問題，也是機(jī)電類本科專業(yè)學(xué)生迫切需要掌握的內(nèi)容?，F(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)及裝備都是機(jī)、電、光、液等高度一體化的復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)，傳統(tǒng)概念中的機(jī)械，在現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)中僅僅被視為“機(jī)械部分”，并且機(jī)械系統(tǒng)本身也只是“人一機(jī)一環(huán)境”這個更大系統(tǒng)的一個要素（子系統(tǒng)）。在這一系統(tǒng)中，各組成部分之間是相互聯(lián)系、相互作用的，它們均對機(jī)械產(chǎn)品的性能存在著直接或間接的影響。因此，從系統(tǒng)的角度考慮設(shè)計問題，能避免傳統(tǒng)的以零部件設(shè)計為中心而引起的零部件間相互不能匹配、設(shè)計周期長等問題。為使機(jī)械系統(tǒng)更容易理解，使眾多的學(xué)科領(lǐng)域知識在設(shè)計中得到有機(jī)的融合，本書將系統(tǒng)科學(xué)的有關(guān)理論引入到機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計中。其主要特點(diǎn)是在充分考慮現(xiàn)代科技發(fā)展的基礎(chǔ)上，引入物料流、信息流和能量流的概念，將機(jī)械系統(tǒng)分成子系統(tǒng)進(jìn)行論述。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計是機(jī)械工程類專業(yè)的主干課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，將使學(xué)生能用系統(tǒng)的觀點(diǎn)從整機(jī)和整個系統(tǒng)的角度去發(fā)掘機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的規(guī)律和特點(diǎn)，擴(kuò)充機(jī)械結(jié)構(gòu)知識、控制知識和現(xiàn)代設(shè)計知識等，初步掌握它們在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用，增強(qiáng)整機(jī)和系統(tǒng)的設(shè)計能力，從而掌握一定的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計能力。

內(nèi)容概要

　　本書為普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材，為高等學(xué)校機(jī)械工程及自動化(機(jī)械設(shè)計制造及其自動化)專業(yè)系列教材，是在總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并吸收最新的科技成果及工程應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上編著而成的。本書改變了以往僅介紹單機(jī)和偏重機(jī)械零、部件設(shè)計的模式，從包括生產(chǎn)線的整個機(jī)械系統(tǒng)出發(fā)，將其按照物料流、能量流和信息流進(jìn)行分解討論，既介紹了系統(tǒng)設(shè)計的理論知識，又給出了具體的應(yīng)用實(shí)例。全書雖然大大拓寬了知識面和增加了信息量，如涵蓋了機(jī)、電、液、磁、控制、信息、傳感器等多個學(xué)科領(lǐng)域的內(nèi)容，但深入淺出的系統(tǒng)介紹卻能讓讀者方便、全面和深入地掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)知識?！　∪珪鴥?nèi)容共分8章，包括概述、機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計、機(jī)械系統(tǒng)的物料流設(shè)計、機(jī)械系統(tǒng)的能量流設(shè)計、機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計、機(jī)械系統(tǒng)的信息流與控制的設(shè)計、人0機(jī)。環(huán)境工程設(shè)計、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的專家系統(tǒng)及仿真。書后有兩個附錄及參考文獻(xiàn)。　　本書可作為高等院校機(jī)械類及相關(guān)領(lǐng)域的本科生和研究生教材，也可作為相關(guān)領(lǐng)域工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第一章 概述　第一節(jié) 系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)　第二節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)與過程　第三節(jié) 本課程的主要內(nèi)容第二章 機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計　第一節(jié) 概述　第二節(jié) 設(shè)計任務(wù)的形成與確定　第三節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的功能及指標(biāo)分解　第四節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計　第五節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)方案的評價　第六節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的總體布局設(shè)計及主要參數(shù)確定　第七節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計實(shí)例第三章 機(jī)械系統(tǒng)的物料流設(shè)計　第一節(jié) 概述　第二節(jié) 存儲子系統(tǒng)　第三節(jié) 輸送及搬運(yùn)系統(tǒng)　第四節(jié) 物料的裝夾與定位裝置設(shè)計　第五節(jié) 制造系統(tǒng)的物流系統(tǒng)設(shè)計　第六節(jié) 物料流系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例第四章 機(jī)械系統(tǒng)的能量流設(shè)計　第一節(jié) 概述　第二節(jié) 能量流系統(tǒng)分析　第三節(jié) 工作機(jī)械載荷分析　第四節(jié) 普通動力機(jī)的種類、特性及其選用　第五節(jié) 伺服驅(qū)動裝置簡介　第六節(jié) 能量流系統(tǒng)設(shè)計第五章 機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計　第一節(jié) 傳動系統(tǒng)　第二節(jié) 執(zhí)行系統(tǒng)　第三節(jié) 操縱系統(tǒng)　第四節(jié) 機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計　第五節(jié) 機(jī)械運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例第六章 機(jī)械系統(tǒng)的信息流與控制的設(shè)計　第一節(jié) 概述　第二節(jié) 信號的采集及處理　第三節(jié) 接口技術(shù)與監(jiān)控系統(tǒng)　第四節(jié) 控制原理　第五節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)與伺服機(jī)構(gòu)　第六節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的信息流與控制的設(shè)計實(shí)例第七章 人一機(jī)一環(huán)境工程設(shè)計　第一節(jié) 概述　第二節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計中的人機(jī)工程學(xué)及造型設(shè)計　第三節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)噪聲及其控制　第四節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的振動及基礎(chǔ)設(shè)計第八章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的專家系統(tǒng)及仿真　第一節(jié) 概述　第二節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計專家系統(tǒng)的原理及建造　第三節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)仿真分析附錄一 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例附錄二 常用定位方法與元件參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：2.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的特點(diǎn)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計必須考慮整個系統(tǒng)的運(yùn)行，而不是只關(guān)心各組成部分的工作狀態(tài)和性能。傳統(tǒng)的設(shè)計方法注重內(nèi)部系統(tǒng)的設(shè)計，且以改善零部件的特性為重點(diǎn)，至于各零部件之間、外部環(huán)境與內(nèi)部系統(tǒng)之間的相互作用和影響考慮較少。零部件的設(shè)計固然應(yīng)該給予足夠的重視，但全部用最好的零部件未必能組成好的系統(tǒng)，其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性未必能實(shí)現(xiàn)良好的統(tǒng)一。應(yīng)該在滿足系統(tǒng)整體工作狀態(tài)和性能最好的前提下，確定各零部件的基本要求及它們之間的協(xié)調(diào)和統(tǒng)二。同時，應(yīng)在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，搞清外部環(huán)境對該機(jī)械系統(tǒng)的作用和影響，如市場的要求（包括功能、價格、銷售量、尺寸、質(zhì)量、工期、外觀等）和約束條件（包括資金、材料、設(shè)備、技術(shù)、人員培訓(xùn)、信息、使用環(huán)境、后勤供應(yīng)、檢修、售后服務(wù)、基礎(chǔ)和地基、法律和政策等）。這些都對內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計有直接影響，不僅影響機(jī)械系統(tǒng)的總體方案、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和使用壽命等指標(biāo)，也影響具體零部件的性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，甚至可能導(dǎo)致設(shè)計失敗。此外，也不能忽略機(jī)械系統(tǒng)對外部環(huán)境的作用和影響，包括該產(chǎn)品投入市場后對市場形勢、競爭對手的影響，運(yùn)行中對操作環(huán)境、操作人員及周圍其他人員的影響等。內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計與外部系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合是系統(tǒng)設(shè)計的特點(diǎn)，它可使設(shè)計盡量做到周密、合理，少走彎路，避免不必要的返工和浪費(fèi)，以盡可能少的投資獲取盡可能大的效益，其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會效果往往隨系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加而越趨明顯。

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