机械系统创新设计案例

《机械系统设计》

一、机械系统设计概论

（一）机械与机械系统

机械是机构和机器的统称。系统是指具有特定功能的、相互间具有有机联系的若干个要素所组成的一个整体。由若干机械装置组成的一个特定系统，称为机械系统。机械零件和构件是组成机械系统的基本要素，它们为完成一定的功能相互联系而分别组成了各个子系统。

（二）机械系统的特性

１．整体性

机械系统是由若干个子系统构成的统一体，虽然各子系统具有各自不同的性能，但它们在结合时必须服从整体功能的要求，相互间须协调和适应。一个系统整体功能的实现，并不是某个子系统单独作用的结果，一个系统的好坏，最终体现在其整体功能上。因此，必须从全局出发，确定各子系统的性能和它们之间的联系，设计中并不要求所有子系统都具有完美的性能，即使某些子系统的性能并不完善，但如能与其他相关子系统得到很好的协调，往往也可使整个系统具有满意的功能， 2．相关性

系统内部各子系统之间是有机联系的，它们之间相互作用、相互影响，形成了特定的关系。如系统的输入与输出之间的关系、各子系统之间的层次联系、各子系统的性能与系统整体特定功能之间的联系等，都取决于各子系统在系统内部的相互作用和相互影响的有机联系。某一子系统性能的改变，将

系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。 ? 构成一个系统必须具备三个条件： ①系统由两个以上的要素组成；

②要素之间存在着相互联系、相互作用（interaction）； ③系统具有不同于各个组成要素的整体功能

系统组成

（1）要素 又称元素。是系统的组成部分，又称为子系统。 （2）结构 系统各要素相对稳定的相互联系、相互作用的方式。 （3）功能 系统整体在内部与外部的联系中表现的作用和能力。 （4）边界 系统所包含的要素的界限，结构表明须有确定边界。 （5）环境 存在于系统外与系统发生作用的各种因素的总体。 功能表明系统需要与环境发生关系。 （6）输入 通过边界进入到系统的事物。 输出 通过边界进入到环境的事物。 1. 系统的6个原理

(1)整体性原理(Principle of system integrality)

系统的整体性的主要表现在于：

系统的性质、功能和运动规律只有从整体上才能显示出来。

整体与部分相对应，整体是各个部分综合的产物。系统整体不等于部分和，表现出了系

1. 引言

现在石油危机促使了人们对新能源的开发，其中在车辆领域，人们努力在非石油消耗用品上的探索，以至于出现很多电动汽车的产品，并且越来越成熟，这个电动客车总体布置的毕业设计将促成我对这些方面的认识更加深刻。对以后的工作学习有帮助。

2. 设计方案的确定

目前电动汽车分为好多种，包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。纯电动汽车利用电力驱动，在使用中可实现零排放。但迄今为止，电动汽车的关键部件蓄电池在能量密度、使用寿命和价格方面都尚未达到应有的水平，目前还只适应于生活环境要求很高、行驶里程短的街区、园区内。因此，在目前情况下，以内燃机和电动机为动力源的混合动力电动汽车（Hybird Electric Vehicle,简称HEV）技术更具实用价值，是近期高效节能汽车发展的一个主要方向。燃料电池电动汽车采用的电池是一种将燃料的化学能用电化学方法直接转换成电能的电化学发电器。它的效率是内燃机的2~3倍，无污染、无噪声、排出的不是温室气体CO?而是水。现存的问题是价格贵，体积质量大，可靠性，环境适应性不高。燃料电池电动汽车是新型的高效节能汽车的发展方向之一[1]。 2.1 动力系统的选择

在对比几种电动汽车的特点后，鉴于现在的实际

机械系统设计 结课作业

题目 小型节能电动汽车设计

院 系 机械工程学院 专业班级 工程0801 学生姓名 张成伟 指导教师 戴庆辉

二〇一一年五月十六日

汽车设计任务书

1、问题：中国大城市中数量高速增长的各种车辆所带来的环境污染，交通压力等。

目前国内汽车所使用的燃料绝大多数是建立在石油的基础之上，随着世界经济的发展，从1990年开始,世界能源就出现了危机的迹象。在此之前,人类都是一味开采已经发现的能源,包括石油、煤、天然气,而没有关注能源的未来。而近年来，随着汽车等车辆数量的高速增长，石油资源日益紧缺，油价也随之大幅上涨，据有关组织估计，世界石油资源只能够使用45年，所以人类必须在石油资源枯竭之前找到替代资源或者是改变现有的一些使用石油资源的工具，使用其他能源。

还有一个问题就是石油的衍生物，如汽油，柴油等在燃烧时，都会产生大量的有害气体，随着全世界汽车的数量的大幅增多，这些有害气体排入大气后造成的空气污染也越来越严重，由于温室气体增多，还造成了臭氧空洞等问题，所以人们也开始认识

第一章

1、 系统指的是具有特定功能、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。

2、要素：又称元素。是系统的组成部分，又称为子系统。

3、结构：系统各个要素相对稳定的相互联系、相互作用的方式。 4、功能：系统整体在内部与外部的联系中表现的作用和能力。 5、系统具有6个特性：整体性、相关性（结构性和开放性）、动态性、层次性、目的性和环境适应性。

6、系统是可以分解和综合的。由两个或者两个以上的要素组成的具有一定结构和功能的整体都可以看成是一个系统。

7、组成系统间的要素相互间必须有机地联系。系统整体不等于部分和，表现出了系统的非加和性，即要素的相互作用具有非线性。系统不能分割只能分解。 8、任何系统都具有层次结构。任何系统从简单到复杂的发展过程是分层次的。不同层次的系统之间是相互影响的。

9、机械系统：由若干个装置、部件和零件按照一定的结构组合而成的有特定功能的整体

10、机械系统的组成：动力系统、传动系统、执行系统、操纵与控制系统等。 11、执行系统：直接实现机械系统功能的装置，由执行机构和执行构件组成。 12、传动系统的作用：把动力系统提供的动力和运动传递给执行系统。

13、传动系统的功能：a减速或增速,b变速c改变运动规律或形式d传递

第一章

1、 系统指的是具有特定功能、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。

2、要素：又称元素。是系统的组成部分，又称为子系统。 3、结构：系统各个要素相对稳定的相互联系、相互作用的方式。 4、功能：系统整体在内部与外部的联系中表现的作用和能力。

5、系统具有6个特性：整体性、相关性（结构性和开放性）、动态性、层次性、目的性和环境适应性。

6、系统是可以分解和综合的。由两个或者两个以上的要素组成的具有一定结构和功能的整体都可以看成是一个系统。

7、组成系统间的要素相互间必须有机地联系。系统整体不等于部分和，表现出了系统的非加和性，即要素的相互作用具有非线性。系统不能分割只能分解。 8、任何系统都具有层次结构。任何系统从简单到复杂的发展过程是分层次的。不同层次的系统之间是相互影响的。

9、机械系统：由若干个装置、部件和零件按照一定的结构组合而成的有特定功能的整体

10、机械系统的组成：动力系统、传动系统、执行系统、操纵与控制系统等。 11、执行系统：直接实现机械系统功能的装置，由执行机构和执行构件组成。 12、传动系统的作用：把动力系统提供的动力和运动传递给执行系统。 13、传动系统的功能：a减速或增速,b变速c改变运动规律或形式d传递

研究生课程考试成绩单

（试卷封面）

院 系 学生姓名 课程名称 授课时间 专业 学号 微电子机械系统 2013年 3月至2013年 6 月 周学时 2 学分 2 简 要 评 语 考核论题 总评成绩 （含平时成绩） [微电子机械系统] 作业 备注

任课教师签名： 日期：

注：1. 以论文或大作业为考核方式的课程必须填此表，综合考试可不填。“简

要评语”栏缺填无效。

2. 任课教师填写后与试卷一起送院系研究生秘书处。 3. 学位课总评成绩以百分制计分。

习题1.6查出两种压力传感器的产品性能表；一种基于MEMS技术，一种基于

非MEMS技术。根据本书1.3.2所列的标准，总结这两种产品的性能。

答：下表是艾克威特智能科技有限公司的陶瓷电容压力传感器CPS312和freescale的mems压力传感器MPX10的性能表 型号 CP312 性能 灵敏度 线性度 量程 漂移 MPX10 3.5mV/kPa -1.0~1.0%VFSS 75kPa 1ms -40~+120℃ ?0.1% VFSS 7kPa~2MPa 响应时间 <10ms 工作温度 -40~+120℃ ±0.01％FS/℃ ?15μV/℃ 从以上性能表来看，基于MEMS技术的压力传感器的响应时间短，漂移小，但是其量程小，

适合测量压力较小的精确测量，而非MEMS技术的压力传感器适合大压力的压力测量

《机械系统设计》

习 题 选 集

机械设计教研室

第一章

1．系统的概念。 2．系统的特点。 3．机械系统的特性。

4．从流的观点出发，机械系统的组成。 5．机械系统设计的特点。 6．机械系统设计的基本思想。 7．机械系统设计的一般过程。

第二章

1．总体设计过程中应形成的基本技术文件。 2．设计任务的类型。 3．设计任务的来源。

4．试拟定播种、施肥机的设计任务书。 5．画出播种、施肥机的功能构成图。 6．试建立播种、施肥机的功能树。 7．形态学矩阵的概念。

8．试建立挖掘机的形态学矩阵，并根据总体方案确定的基本原则，确定几种合理的方案，并作简要说明。

9．机械系统方案评价的基本原则。常用的评价方法。

10．在某机器设计中，有两种备选方案，为了确定选择哪个方案，组织了一个由20位专家组成的评价小组用模糊综合评价法对两个方案进行评价。已知： 1)评价指标：产品性能（B1）、可靠性（B2）、使用方便性（B3）、制造成本（B4）、使用成本（B5）；每个评价指标划分为优、良、中等、较差、很差5个等级：0.9，0.7，0.5，0.3，0.1；

2)评价指标B1、B2、B3、B4、B5的权分别为：0.25、0.2、0.2、0.2、0.15； 3)投票结

1 《机械原理》是研究各种机械的组成原理、机器常用机构的运动及动力性能分析与设计、机器动力学等问题的一门主干技术基础课。

系统：由相互之间有机联系的要素组成，具有特定功能的整体。

2,系统具有6个特性：整体性、相关性（结构性和开放性）、动态性、层次性、目的性和环境适应性。整体性是系统所具有的最重要和最基本的特性。 3,任何机械都可以看成是由若干个装置、部件和零件按照一定的结构组合而成的有特定功能的整体，这个整体就机械系统。而组成机械系统的基本要素是机械零件。

4,从实现系统功能的角度出发，机械系统应有以下必备的子系统组成：动力系统、传动系统、执行系统、操纵与控制系统等。

5,传动系统的功能包括以下四项:减速或增速,变速,有级变速和无级变速,改变运动规律或形式。

6,机械系统设计的目的是提供优质高效、物美价廉，应能够在市场竞争中取得优势，能够赢得用户，取得较好的经济效益和社会效益的机械产品。

7,方案设计是机械系统设计的核心环节，方案设计是保证设计水平和质量的重要工作，在很大程度上决定了机械系统设计的成败。

方案设计是一个创造性思维的过程，在进行方案设计时，重要的是要创新，采用新原理、新技术、新机构、新工艺，才能设计出有突破性的新产品

2013年6月1

日

滚珠自动分选机测控系统设计

摘要：本设计是针对滚珠按直径自动分选的难题，提出一种采用CCD光电传感器来实现对滚珠直径进行测量的方法。通过对CCD中被挡光部分的像元个数的计数，从而获得滚珠的实际直径，经过系统中单片机的自动分析判断，启动分选装置，将符合条件的滚珠分选出来。该方案可较好的实现滚珠的自动分选，是光电技术在滚珠分选行业的典型应用。

关键字：滚珠；分选机；CCD-TCD142D传感器；89C52单片机；误差分析

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成都学院学士学位论文（设计）

目 录

1 绪论 ...........................................................................1

1.1 滚珠分选机研究的现状 .....................................................1 1.2 研究内容 .................................................................1 2 方案设计 ................................................