机械系统设计第一章绪论.ppt

* 为什么采用可靠性设计 可靠性：产品(或系统)在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 可靠性的基本概念 * 可靠性定义主要包括了以下五个基本要素： (2)规定的条件 常指使用条件、环境条件、操作条件和维护条件等，这些条件对可靠性会有直接影响。 (3)规定的时间 一般是指对象的工作期限, 该期限可以用时间、次数或距离等表示。 (4)规定的功能 每一对象都有其所要求的功能，功能常用各项规定的指标来表示。产品丧失功能的状态称为发生故障或失效。 (5)能力 完成规定功能的能力不仅有定性的含义而且有定量的指标，描述这种能力一般都要采用概率和数理统计的方法。 (1)评价可靠性的对象 对机械产品而言可以是一个零件、一个部件，也可以是一台机械设备或是多个机械设备组成的系统。 可靠性的基本概念 * 可靠性设计— 应用可靠性理论和设计参数的统计数据，对零件、部件、设备或系统等在保证达到给定的可靠度的条件下，进行设计的一种方法。 重要内容之一是可靠性预测，其次是可靠性分配。 可靠性预测是一种预报方法，即从所得到的失效数据预报一个零、部件或系统实际可能达到的可靠度，预报这些零、部件或系统在规定的条件下和在规定的时间内，完成规定功能的概率。 可靠性分配 通过串联或并联的方法来保证系统的可靠度指标，对于关键零、部件应进行冗余设计，使可靠性指标得到保证。 * 可靠性设计的步骤 确定系统的可靠度指标。按需要、技术水平、研制时间、成本等。 从可靠性的角度进行失效分析、影响分析、可靠度预测，估算。 进行必要的试验。 进行可靠度分配，赋予各部分直到基本单元的合理的可靠度指标。 进行零件的可靠性设计计算。 有限元法目前在机械系统设计中是一种非常重要的分析、计算方法，借助有限元分析软件，可以替代传统的根据理论力学、材料力学的基本公式计算结构件的静态变形、位移、应力、应变，动态模态分析，以及其它如流体力学分析、热分析、磁场分析等等。 有限元法：是将弹性连续体简化为有限个单元组成的离散化模型，对离散化模型求出数值解，是在力学模型上进行近似计算，有限元法已经是一种广泛应用且行之有效的数值近似解法。 现代设计理论与方法 — 有限元法的基本概念 * 有限元法在转台设计中的应用 * 为了给大家建立有限元分析的基本概念,首先看一个静态分析的例子。分析零件的静态变形。首先看传统方法，也就是利用材料力学的有关知识进行计算。 有限元法应用举例 * v——最大挠度 P——集中力载荷 E——弹性模量 I——惯性矩 这时出现了一个问题：I 值如何确定？ I 值如何确定是一个与截面形状有关的量。 对于规则的截面形状，可以查表得到；对于不规则的截面形状如何处理呢？ 传统方法计算弯曲变形 * 存在问题： 1）台面截面不规则，属于变截面； 2）不受集中力，而是在一定面积区域受力 有限元分析举例 * 平面图 三维实体图 有限元分析软件 单元类型确定/材料特性定义/单元划分 施加载荷/约束条件 选择分析类型(静态分析/模态分析) 结果输出 二维平面图 有限元法进行静态/模态分析的一般步骤 * 1 机械工程科学研究的内容包括几大分学科? 各分学科之间的相互关系又怎样? 2 什么是系统?系统有何特性? 什么是机械系统?机械系统由几大部分组成? 机械系统在产品中的地位与作用? 4 在设计机械系统时，为什么特别强调和重视从系统的观点出发? 5 机械产品设计有几种类型? 6 简述产品产生过程及设计的一般过程。 7 什么是机械系统的现代设计方法?此方法与传统设计阶段的设计方法有何联系与区别? 习题与思考 * * 2 单轴位置速率转台 * 3 三轴伺服转台 * 典型三轴转台机械系统结构图 * 典型三轴转台照片——速率模式 * 机电一体化系统有五大要素组成 1）动力；2）机构；3）执行器；4）计算机；5）传感器 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和（或）机电部件相联系的系统。 现代机械系统的概念 机电一体化产品的组成要素 * 本次课小结 机械工程学科及分类 机械设计与制造的关系 机械、系统和机械系统 机器人系统、转台系统 * 1.2 机械系统设计的任务、基本原则及要求 一、机械系统设计的任务及设计类型 任务是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。 机械系统设计的特点： (1)多解性 一个设计方案不可能同时满足所有用户的要求； 能满足同一用户需求的设