機械的總體方案設(shè)計.pptVIP

第二十八章 機械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計,28.1 機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,一、概述 二、機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的基本原則與基本法規(guī) 三、總體參數(shù)及其確定,一、概述,（一）現(xiàn)代機械系統(tǒng)的概念和功能 （二）機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的重要性 （三）機械總體方案設(shè)計的任務和內(nèi)容 （四）機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的類型 （五）機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的特點,機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,（一）現(xiàn)代機械系統(tǒng)的概念和功能,機械系統(tǒng)的概念 由計算機與信息網(wǎng)絡(luò)控制的、用于完成包括機械力、運動和能量流等動力學任務的機械和（或）機電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng) 。 機械系統(tǒng)的功能 現(xiàn)代機械的總功能是對輸入的物質(zhì)、能量和信息進行預定的變換（加工、處理）、傳遞（移動、輸送）和保存（保存、存儲、記錄)。,機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,機械系統(tǒng)的功能,主動能 動力功能 控制功能 結(jié)構(gòu)功能,機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,（二）機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的重要性,機械系統(tǒng)設(shè)計過程的四個階段 初始規(guī)劃設(shè)計階段 總體方案設(shè)計階段 結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計階段 生產(chǎn)施工設(shè)計階段,機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,（三）機械總體方案設(shè)計的任務和內(nèi)容,任務 機械總體方案設(shè)計需要完成整體方案示意圖、機械系統(tǒng)運動簡圖、運動循環(huán)圖和方案設(shè)計計算說明書。其中，包括了總體布局、主要技術(shù)參數(shù)的確定和方案評價與決策。 內(nèi)容,機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,（四）機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的類型,開發(fā)性設(shè)計 變型設(shè)計 適應性設(shè)計,機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,（五）機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的特點,1協(xié)調(diào)性 2相關(guān)性 3內(nèi)外結(jié)合性,機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,二、機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的基本原則和基本法規(guī),（一）基本原則 （二）基本法規(guī),機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,（一）基本原則,1需求原則 2效益原則 3信息原則 4系統(tǒng)原則 5創(chuàng)新原則 6繼承原則 7優(yōu)化的原則 8簡化的原則 9理論與實踐相結(jié)合的原則 10工程的原則 11廣義的原則 12快速的原則,機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,（二）基本法規(guī),1標準化 2政策與法令,機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,三、總體參數(shù)及其確定,1.生產(chǎn)率 2.精度 3.速度參數(shù) 4動力參數(shù) 5尺寸和重量參數(shù) 6. 效率和壽命,機械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計,28.2執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律設(shè)計,一、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理方案設(shè)計 二、執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設(shè)計,一、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理方案設(shè)計,（一）功能原理方案設(shè)計的任務 （二）功能原理方案設(shè)計的特點,執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律設(shè)計,（一）功能原理方案設(shè)計任務,針對某一確定的功能要求，去尋求某些物理效應并借助一些作用原理來求得實現(xiàn)該功能目標的解法原理。常用的功能原理如摩擦傳動原理、機械推拉原理、材料變形原理、電磁傳動原理、流體傳動原理、光電原理等。,執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律設(shè)計,（二）功能原理方案設(shè)計的特點,1在功能原理方案設(shè)計中常常會引入某種新技術(shù)、新工藝、新材料，它首先要求設(shè)計者要有新想法、新構(gòu)思。 2功能原理方案設(shè)計是否合理將對產(chǎn)品的成敗起決定性的作用，它從質(zhì)的方面決定了機械的設(shè)計水平和綜合性能狀況。設(shè)計人員應給予高度重視。,執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理和運動規(guī)律設(shè)計,二、執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設(shè)計,（一）運動規(guī)律設(shè)計的任務及重要性 （二）運動規(guī)律設(shè)計的方法和注意事項,（二）運動規(guī)律設(shè)計的方法和注意事項,同一種功能要求可以采用不同的工作原理來實現(xiàn)，而同一種工作原理，又可以采用不同的運動規(guī)律得到不同的運動方案。,圖28-3 三種不同的從地下取液體的運動規(guī)律方案 a）往復移動改變?nèi)莘e b）往復擺動改變?nèi)莘e c）旋轉(zhuǎn)運動改變?nèi)莘e,（二）運動規(guī)律設(shè)計的方法和注意事項,圖28-4 四種不同的加工內(nèi)孔的運動規(guī)律方案 a）車床方案 b）鏜床方案 c）鉆床方案 d）拉床方案,28.3執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計,一、執(zhí)行機構(gòu)的型式設(shè)計 二、執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計,一、執(zhí)行機構(gòu)的型式設(shè)計,（一）執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計的基本原則 （二）執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計的方法,執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計,（一）執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計的基本原則,1滿足執(zhí)行機構(gòu)運動規(guī)律的要求 2結(jié)構(gòu)簡單，運動鏈短 3使執(zhí)行系統(tǒng)有盡可能好的動力性能 4充分考慮動力源的形式 5使機械操作方便，調(diào)整容易，安全可靠,圖28-5 可生成直線軌跡的兩種機構(gòu) a）產(chǎn)生近似直線軌跡的簡單機構(gòu) b）產(chǎn)生精確直線軌跡的復雜機構(gòu),（二）執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計的方法,1機構(gòu)的選型 2機構(gòu)的構(gòu)型,執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計,圖28-7 通過機架變換由齒輪機構(gòu)得到行星輪系 a）外嚙合齒輪機構(gòu)轉(zhuǎn)化為行星輪系 b）內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu)轉(zhuǎn)化為行星輪系,圖28-8 用三個轉(zhuǎn)動副代替一個球面副 a）球面副S b）用三個轉(zhuǎn)動副代替一個球面副 c）代替后的的實例-單萬向聯(lián)軸節(jié),圖28-9 有停歇的擺動導桿機構(gòu),圖28-10 應用擴展法增大急回特性和運動行程,二、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計,（一）執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計的原則 （二）執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計的方法和步驟 （三）運動循環(huán)圖 （四）舉例,執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計,（一）執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計的原則,1滿足工藝過程動作先后順序的要求 2滿足執(zhí)行系統(tǒng)循環(huán)工作的要求 3滿足各執(zhí)行機構(gòu)操作上的協(xié)調(diào)性要求 4滿足各執(zhí)行機構(gòu)位置上的協(xié)調(diào)性要求 5滿足提高生產(chǎn)率的要求 6滿足能量協(xié)調(diào)和提高效率的要求,（二）執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計的方法和步驟,執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計的步驟一般為 1確定機械工作循環(huán)的周期 2確定各執(zhí)行構(gòu)件在一個運動循環(huán)中的各個行程段及其所需的時間 3確定各個執(zhí)行構(gòu)件動作間的協(xié)調(diào)配合關(guān)系,執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計,（三）運動循環(huán)圖,1.運動循環(huán)圖的概念 2運動循環(huán)圖的形式,執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計,1.運動循環(huán)圖的概念,用來描述各執(zhí)行構(gòu)件運動間相互協(xié)調(diào)配合的圖稱為機械的運動循環(huán)圖。 它是機械協(xié)調(diào)設(shè)計的重要技術(shù)文件。 若有分配軸，運動循環(huán)圖常以分配軸的轉(zhuǎn)角為坐標來編制；若沒有分配軸，常選取執(zhí)行系統(tǒng)中某一主要的執(zhí)行構(gòu)件為參考件。取具有代表性的特征位置作為起始位置，如以生產(chǎn)工藝的起始點作為運動循環(huán)的起點，由此來確定其它執(zhí)行構(gòu)件的運動相對于該主要執(zhí)行構(gòu)件的先后次序和配合關(guān)系。,執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計,圖28-11 簡易平板印刷機的運動循環(huán)圖 a)直線式運動循環(huán)圖 b）圓周式運動循環(huán)圖 c）直角坐標式運動循環(huán)圖,2運動循環(huán)圖的形式,（1）直線式運動循環(huán)圖 （2）圓周式運動循環(huán)圖 （3）直角坐標式運動循環(huán)圖 （4）運動循環(huán)圖三種形式間的關(guān)系,執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計,（四）舉例,1各執(zhí)行機構(gòu)的型式和行程 2運動循環(huán)圖的設(shè)計,執(zhí)行系統(tǒng)的型式設(shè)計和協(xié)調(diào)設(shè)計,圖28-12 自動電阻壓帽機的機械運動示意圖,圖28-13 執(zhí)行系統(tǒng)的初步運動循環(huán)圖,圖28-14 執(zhí)行系統(tǒng)第一次修改后的運動循環(huán)圖,圖28-15 滿足要求的執(zhí)行系統(tǒng)的運動循環(huán)圖,28.4基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計,一、功能分析 二、基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)運動方案的系統(tǒng)解,一、功能分析,（一）總功能 （二）功能分解與功能結(jié)構(gòu) （三）功能元 （四）功能元求解,基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計,（一）總功能,總功能是機械執(zhí)行系統(tǒng)要完成的總?cè)蝿铡?對總功能的描述要語言簡潔、合理抽象、抓住本質(zhì)。,基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計,（二）功能分解與功能結(jié)構(gòu),功能元 功能結(jié)構(gòu) 功能樹,基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計,圖28-16 樹形功能結(jié)構(gòu),（三）功能元,物理功能元 邏輯功能元 數(shù)學功能元,基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計,（四）功能元求解,為了便于應用，常將某些功能元的解用“解法目錄”的形式列出來，它是功能元的已知解或經(jīng)過考驗的解的匯編。解法目錄中的解稱為解譜。 可快速地根據(jù)設(shè)計任務的要求來檢索目錄中匯編的解； 匯編入的解譜要盡量充分、完備，至少是可以補全的； 盡可能完全獨立于部門或工廠，以使其廣泛可用； 既可用于傳統(tǒng)的設(shè)計過程，也可以用于采用計算機的設(shè)計。,基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計,二、基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)運動方案的系統(tǒng)解,（一）功能元解組合成系統(tǒng)解的注意事項 （二）功能元解矩陣,基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計,三、舉例,1總功能 2功能分解 3執(zhí)行系統(tǒng)的功能元求解 4求運動方案的系統(tǒng)解的數(shù)目,基于功能分析的執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計,圖28-21自動電阻壓帽機的功能分解,28.5方案評價與決策,一、方案評價的必要性 二、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的評價指標和評價體系 三機械系統(tǒng)運動方案評價方法簡介 四、評價結(jié)果的處理,一、方案評價的必要性,機械系統(tǒng)方案設(shè)計的最終目標，是要尋求一種既能實現(xiàn)預期功能要求、又性能優(yōu)良、價格低廉的最佳方案； 進行執(zhí)行系統(tǒng)的運動方案設(shè)計時，無論是用基于功能原理的方法，還是用基于功能分析的方法，都可以得到許多種設(shè)計方案，即機械系統(tǒng)的運動方案設(shè)計是一個多解問題。 機械系統(tǒng)方案設(shè)計的過程，就是一個先通過分析、綜合，使待選方案的數(shù)目由少變多，再經(jīng)過評價、決策，使待選方案的數(shù)目由多變少，最后獲得最佳方案的過程。,方案評價與決策,二、機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的評價指標和評價體系,（一）評價指