吉林大學(xué)機械系統(tǒng)設(shè)計實例--第7章機械系統(tǒng)總體設(shè)計.ppt

第七章機械系統(tǒng)總體設(shè)計第一節(jié)機械系統(tǒng)的方案設(shè)計方案設(shè)計由三個基本活動組成 即創(chuàng)造 分析和決策 設(shè)計過程的開始是提出一種需求 即為預(yù)定設(shè)計目標 它可以由使用者或生產(chǎn)者提出 機械產(chǎn)品的方案設(shè)計是先確定它的工作原理方案 再確定機械運動方案 機械產(chǎn)品的工作原理方案和機械運動方案的好壞是決定產(chǎn)品性能 成本 關(guān)系到產(chǎn)品水平和競爭能力的關(guān)鍵所在 因此 機械運動方案的設(shè)計階段是機械產(chǎn)品設(shè)計中的最重要的設(shè)計階段 一 方案設(shè)計的方法和步驟對于機械產(chǎn)品來說 在功能分析和工作原理確定的基礎(chǔ)上進行工藝動作構(gòu)思和工藝動作分解 初步擬定各執(zhí)行構(gòu)件動作相互協(xié)調(diào)配合的運動循環(huán)圖 提出機械運動方案和進行機械運動簡圖的設(shè)計 這就是機械產(chǎn)品方案設(shè)計階段的主要內(nèi)容 一 方案構(gòu)思的常用方法1 黑箱法對于要解決的問題 設(shè)計人員難以立即認識 猶如對待一個不透明 不知其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的 黑箱 利用對未知系統(tǒng)的外部觀測 分析該系統(tǒng)與環(huán)境之間的輸入和輸出 通過輸入和輸出的轉(zhuǎn)換關(guān)系確定系統(tǒng)的功能 特性所需具備的工作原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu) 這種方法稱為黑箱法 2 列舉法以現(xiàn)有功能類似的機械作對象 列舉其優(yōu)點 在新方案中保留 列舉其缺點 以便避免 列舉其不足 或不同 之處 以便作必要的補充 在繼承基礎(chǔ)上創(chuàng)新 可使新方案盡可能完善 3 移植法受其它事物 也許與本課題毫無直接關(guān)系的事物 的啟迪 觸發(fā)靈感 運用聯(lián)想將其原理合理地應(yīng)用到自己的課題上 如將香水噴霧器原理移植到內(nèi)燃機上 發(fā)明了內(nèi)燃機燃油霧化噴嘴 將移動推桿盤形凸輪機構(gòu)的工作原理移植到齒輪上 發(fā)明了活齒齒輪 4 篩選法將有可能實現(xiàn)該功能要求的工作原理 工藝動作及實現(xiàn)該運動的基本機構(gòu)和組合機構(gòu)盡可能按層次羅列出來 進行排列組合 再按可行性 先進性 方便性 經(jīng)濟性逐個分析審查 淘汰不適合的 經(jīng)過不斷篩選 剩下兩三個方案再按方案設(shè)計的有關(guān)步驟進行 二 方案設(shè)計的一般步驟根據(jù)產(chǎn)品功能要求 工作性質(zhì)及動作過程等基本要求進行新機械的方案設(shè)計時 要將總功能分解為各分功能以及各功能元 并找出各功能元的動作要求和運動規(guī)律 按各功能元的動作要求和運動規(guī)律確定機械示意圖 亦可稱為機械運動方案 按各功能元的運動規(guī)律 動作過程 動力性能等要求來進行機械運動簡圖的尺度綜合 將機械運動方案中各個機構(gòu)運動尺寸計算確定之后就得到機械運動簡圖 機械運動簡圖的設(shè)計就是機械運動系統(tǒng)的尺度綜合 機械運動方案設(shè)計階段 要求完成機械產(chǎn)品的功能分析 功能原理求解和通過評價決策得到最佳功能原理和機械運動方案 也就是初步完成機械運動簡圖設(shè)計中的機構(gòu)選型和組合應(yīng)用的分析和設(shè)計 機械運動簡圖設(shè)計中幾個主要步驟的大致內(nèi)容 1 機械總功能的分解根據(jù)機械總功能要求 選定機械的工作原理 工藝動作過程以及實現(xiàn)工藝動作過程的功能原理解 根據(jù)機械的工作原理和功能原理解 就可以確定出機械所需要的執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目 運動形式以及它們之間的運動協(xié)調(diào)配合關(guān)系等要求 2 繪制機械運動循環(huán)圖按機械的工作原理 執(zhí)行構(gòu)件運動協(xié)調(diào)配合要求 繪制出機械運動循環(huán)圖 作為各執(zhí)行機構(gòu)的選型和擬定機構(gòu)的組合方案的依據(jù) 3 各執(zhí)行機構(gòu)綜合確定各執(zhí)行構(gòu)件的運動參數(shù)和生產(chǎn)阻力 選擇合適的原動機 然后選擇各機構(gòu)的類型 進行綜合 在進行機構(gòu)綜合時要考慮機構(gòu)功能 結(jié)構(gòu) 尺寸 動力特性等多種因素 同時要考慮機械運動循環(huán)圖所提出的運動協(xié)調(diào)配合要求 機構(gòu)選型時應(yīng)該進行綜合評價 擇優(yōu)選用 4 作出機械運動示意圖 機械運動方案圖 根據(jù)機械的工作原理 執(zhí)行構(gòu)件運動的協(xié)調(diào)配合要求和所選定的各執(zhí)行機構(gòu) 擬定機構(gòu)的組合方案 畫出機械運動示意圖 這種示意圖表示了機械運動配合情況和機構(gòu)組成狀況 代表了機械運動系統(tǒng)的方案 對于運動情況比較復(fù)雜的機械 機械運動示意圖還可以采用軸測投影的方法繪制出立體的機械運動示意圖 5 各機構(gòu)的尺度綜合根據(jù)各執(zhí)行構(gòu)件 原動件的運動參數(shù)及各執(zhí)行構(gòu)件運動的協(xié)調(diào)配合要求 同時還要考慮動力性能要求 確定各機構(gòu)中各構(gòu)件的幾何尺寸 指機構(gòu)的運動尺寸 或幾何形狀 如凸輪廓線 等 在進行機構(gòu)的尺度綜合時要考慮機構(gòu)的靜態(tài)和動態(tài)誤差的分析 6 繪制機械運動簡圖對各機構(gòu)尺度綜合所得結(jié)果 要從運動規(guī)律 動力條件 工作性能等多方面進行綜合評價 確定合適的機構(gòu)運動尺寸 然后繪制出機械運動簡圖 機械運動簡圖應(yīng)按比例尺畫出各機構(gòu)運動尺寸和幾何形狀 根據(jù)機械運動簡圖所求得的運動參數(shù) 動力參數(shù) 受力情況可以作為機械詳細設(shè)計 總圖 零部件設(shè)計等 的依據(jù) 二 設(shè)計任務(wù)抽象化與功能結(jié)構(gòu)功能是抽象地描述機械產(chǎn)品輸入量和輸出量之間的因果關(guān)系 對具體產(chǎn)品來說 功能是指產(chǎn)品的效能 用途和作用 人們購置的是產(chǎn)品功能 人們使用的也是產(chǎn)品功能 按照功能的重要程度 功能可分為兩類 基本的功能和輔助功能 基本功能是實現(xiàn)產(chǎn)品使用價值必不可少的功能 輔助功能即產(chǎn)品的附加功能 一 設(shè)計任務(wù)抽象化抽象化的目的是為了確定產(chǎn)品的總功能 設(shè)計任務(wù)抽象化的步驟 確定總功能 抓住本質(zhì) 擴展思路 尋找解決問題的多種方法 將總功能分解為子功能直至功能元 尋求子功能 功能元 的解 原理解組合 形成多種原理設(shè)計方案 方案評價與決策 二 功能結(jié)構(gòu)類似電氣系統(tǒng)線路圖 分功能的關(guān)系也可以用圖來描述 表達分功能關(guān)系的圖為功能結(jié)構(gòu)圖 功能結(jié)構(gòu)圖的建立是結(jié)合初步的工作原理或簡單的構(gòu)形設(shè)想進行的 1 基本功能結(jié)構(gòu)任何功能結(jié)構(gòu)圖 都由下面三種基本結(jié)構(gòu)形式組成 1 串聯(lián)結(jié)構(gòu)反映了分功能之間的因果關(guān)系或時間 空間順序關(guān)系 2 并聯(lián)結(jié)構(gòu)又稱選擇結(jié)構(gòu) 幾個分功能作為手段共同完成一個目的 或同時完成某些分功能后才能繼續(xù)執(zhí)行下一個分功能 則這幾個分功能處于并聯(lián)關(guān)系 例如車床需要工件與刀具共同運動來完成加工物料的任務(wù) 3 回路結(jié)構(gòu)它又稱循環(huán)結(jié)構(gòu) 輸出反饋為輸入的結(jié)構(gòu)為循環(huán)結(jié)構(gòu) 2 建立功能結(jié)構(gòu)圖的要求1 體現(xiàn)功能元或分功能之間的順序關(guān)系 這是功能結(jié)構(gòu)圖與功能分解圖之間的重要區(qū)別 2 各分功能或功能元的劃分及其排列要有一定的理論依據(jù) 物理作用原理 或經(jīng)驗支持 以確保分功能或功能元有明確解答 3 不能漏掉必要的分功能或功能元 要保證得到預(yù)期的結(jié)果 4 盡可能簡單明了 但要便于實體解答方案的求取 3 功能結(jié)構(gòu)圖的變化實現(xiàn)同一總功能的功能結(jié)構(gòu)可有多種 改變功能結(jié)構(gòu)?？砂l(fā)展出新的產(chǎn)品 改變的途徑有 1 功能的進一步分解或重新組合 2 順序的改變 例如能量進入系統(tǒng)以后 其轉(zhuǎn)換與傳遞順序不同 實體解答方案亦將不同 3 分功能聯(lián)接型式改變 4 系統(tǒng)邊界的改變 必要時可擴大或縮小系統(tǒng)的功能 以求得更合理的解答方案 提高系統(tǒng)機械化 自動化程度是其重要方面 4 建立功能結(jié)構(gòu)圖的步驟1 通過技術(shù)過程分析 劃定技術(shù)系統(tǒng)的邊界 定出其總功能 2 劃分分功能及功能元 通常是首先考慮所應(yīng)完成的主要工作過程的動作和作用 具體作法可參見功能分解 3 建立功能結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)其物理作用原理 經(jīng)驗或參照已有的類似系統(tǒng) 首先排定與主要工作過程有關(guān)的分功能或功能元的順序 通常先提出一個粗略方案 然后檢驗并完善其相互關(guān)系 補充其它部分 為了選出較優(yōu)的方案 一般應(yīng)同時考慮幾個不同的功能結(jié)構(gòu) 4 評比 選出最佳的功能結(jié)構(gòu)方案 進行評比的方面是 實現(xiàn)的可能性 復(fù)雜程度 是否易于獲得解答方案 是否滿足特定要求 通常可取少數(shù)較好的方案進一步具體化 直至實體解答完全確定 可以明確看出差異時再最后選定 把總功能分解成一系列分功能 功能元 之后 構(gòu)思的著重點在于 1 確定這些分功能 即工藝動作的運動規(guī)律 不同的運動規(guī)律匹配不同的機構(gòu) 2 同一種運動規(guī)律 可用 選用或創(chuàng)造 不同的機構(gòu)型式來實現(xiàn) 3 同一種功能 可選用不同的工作原理 不同的機構(gòu)來滿足功能要求 4 同一種工作原理 可選用 創(chuàng)造不同的機構(gòu)及其組合來實現(xiàn) 例 衣物洗滌 如圖2 6 2 7 根據(jù)機構(gòu)在運動轉(zhuǎn)換中的功能 可把各種機構(gòu)分成如下五類 1 實現(xiàn)運動形式變換的機構(gòu) 2 實現(xiàn)運動合成與分解的機構(gòu) 3 實現(xiàn)運動軸線位置變換的機構(gòu) 4 實現(xiàn)轉(zhuǎn)速變換的機構(gòu) 5 實現(xiàn)運動分支 連接 離合 過載保護等其它功能的機構(gòu)或裝置 機械系統(tǒng)方案設(shè)計實例 一 四工位專用機床方案設(shè)計舉例分析1 機器的功能和設(shè)計要求四工位專用機床可完成裝卸工件 鉆孔 擴孔 鉸孔工作 其執(zhí)行機構(gòu)有2個 回轉(zhuǎn)工作臺和主軸箱 帶3把專用刀具 2 工藝動作分解和機械運動循環(huán)圖 3 機構(gòu)選型和機械運動方案的評比 第二節(jié)機械系統(tǒng)的總體設(shè)計一 總體設(shè)計的內(nèi)容總體設(shè)計是機械系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計的主要任務(wù)之一 也是進行系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計的依據(jù) 總體設(shè)計對機械的性能 尺寸 外形 質(zhì)量及生產(chǎn)成本具有重大影響 因此 總體設(shè)計時必須在保證實現(xiàn)已定方案的基礎(chǔ)上 盡可能充分考慮與人 機 環(huán)境 加工裝配 運行管理等外部系統(tǒng)的聯(lián)系 使機械系統(tǒng)與外部系統(tǒng)相協(xié)調(diào)和適應(yīng) 以求設(shè)計更臻完善 總體設(shè)計的主要內(nèi)容有 1 總體布置設(shè)計 2 確定總體主要參數(shù) 3 繪制總體設(shè)計圖樣 4 編寫總體設(shè)計報告書及技術(shù)說明書等 二 總體布置設(shè)計 一 總體布置的基本要求總體布置是結(jié)構(gòu)布局的細化 需具體確定各零部件之間的相對位置及聯(lián)系尺寸 運動和動力的傳遞方式及主要技術(shù)參數(shù) 并繪制總體布置圖 總體布置的基本要求如下 1 保證工藝過程的連續(xù)和流暢通常機械系統(tǒng)工作的工藝過程包含多項作業(yè)工序 例如一臺聯(lián)合收割機從作物切割 脫粒 分離 清選直至獲得清潔的谷粒要經(jīng)過許多工序 包裝機械則有供料 充填 裹包 封口 甚至清洗 堆碼 蓋印 計量等多項工序 保證工藝過程的連續(xù)和流暢是總體布置的最基本要求 對于工作條件惡劣和工況復(fù)雜的機械 還應(yīng)考慮運動零部件慣性力 彈性變形 過載變形及熱變形 磨損 制造及裝配誤差等因素的影響 確保運動零部件必需的安全空間 相互間不發(fā)生運動干涉 例如 汽車的貨廂與駕駛室后壁之間必需留有足夠的間隙 以免當(dāng)汽車在行駛中緊急制動時引起貨廂與駕駛室相互撞擊和摩擦 2 降低質(zhì)心高度 減小偏置任何機械都應(yīng)能平衡 穩(wěn)定地工作 如果機械的質(zhì)心過高或偏置過大 則可能因擾力矩增大而造成傾倒或加劇振動 所以 在總體布置時應(yīng)力求降低質(zhì)心高度 盡量對稱布置 減小偏置 整機的質(zhì)心位置將直接影響行走機械和工程機械如汽車 拖拉機 叉車等的前后軸載荷分配 縱向穩(wěn)定性 橫向穩(wěn)定性 操縱性及附著性等 對于固定式機械則將影響其基礎(chǔ)的穩(wěn)定性 因此 在總體布置時必須驗算各零部件和整機的質(zhì)心位置 控制質(zhì)心的偏移量 有些機械在完成不同作業(yè)或工況改變時 整機質(zhì)心位置可能改變 此時在總體布置時應(yīng)考慮這種情況 必要時留有放置配重的位置 3 保證精度 剛體 提高抗振性及熱穩(wěn)定性對于機床 精密機械設(shè)備等 為了保證被加工工件的精度及所需的性能指標 總體布置時必須充分考慮精度 剛度 抗振性及熱穩(wěn)定性的要求 為此 在總體布置時應(yīng)使運動和動力的傳遞盡量簡捷 以簡化和縮短傳動鏈 提高機械的傳動精度 對于受力較大及自重較大的零部件 更應(yīng)注意提高其結(jié)構(gòu)剛度和抗振性 使受力均勻 避免偏載 如柱 梁 底座 床身等大型結(jié)構(gòu)件 宜采用框架式封閉斷面結(jié)構(gòu)和雙立柱對稱布置 對于擾力較大的機械應(yīng)盡量減小擾力的偏心距 提高支承剛度 必要時還應(yīng)采取隔振措施 如設(shè)置隔振裝置或采用柔性連結(jié) 以減小振動的傳遞 熱傳導(dǎo)的不均勻也會降低機械的精度 把熱源部件與主要工作部件分開布置 或采用隔熱及散熱措施 采用結(jié)構(gòu)對稱布置等均有利于均勻傳熱和減小熱變形 4 充分考慮產(chǎn)品系列化和發(fā)展設(shè)計機械產(chǎn)品時不僅要注意解決當(dāng)前存在的問題 還應(yīng)考慮今后進行產(chǎn)品系列化設(shè)計的可能性及產(chǎn)品更新?lián)Q代的適應(yīng)性 機械產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)盡可能提高產(chǎn)品的標準化因數(shù)和重復(fù)因數(shù) 以提高產(chǎn)品的標準化程度 產(chǎn)品系列化通過把產(chǎn)品的主要參數(shù) 尺寸 型式 基本結(jié)構(gòu)等作出合理的安排與規(guī)劃 形成并合理地簡化產(chǎn)品的品種規(guī)格 實現(xiàn)零部件最大限度的通用化 可以在只增加少數(shù)專用零部件的情況下即可發(fā)展變型產(chǎn)品或?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代 產(chǎn)品系列化設(shè)計中的重要內(nèi)容 如主要參數(shù) 尺寸和型式 基本結(jié)構(gòu)的標準化 規(guī)格化 模塊化 都與總體布置密切相關(guān) 5 結(jié)構(gòu)緊湊 層次分明緊湊的結(jié)構(gòu)不僅可節(jié)省空間 減少零部件 便于安裝調(diào)試 往往還會帶來良好的造型條件 為使結(jié)構(gòu)緊湊 應(yīng)注意利用機械的內(nèi)部空間 如把電動機 傳動部件 附件 操縱控制部件等布置在支承大件內(nèi)部 為使占地面積小 可用立式布置代替臥式布置 6 操作 維修 調(diào)整方便為改善操作者的勞動條件 減少操作失誤 應(yīng)力求操作方便舒適 在總體布置時應(yīng)使操作位置 修理位置和信息源的數(shù)目盡量減少并適當(dāng)集中 使操作 觀察 調(diào)整 維修等盡量方便省力 便于識別 以適應(yīng)人的生理機能 例如應(yīng)由人體尺度及體能參數(shù)合理確定操縱裝置的位置及尺寸 根據(jù)人的視覺特征布置信號顯示裝置 確定信號顯示方式等 7 外形美觀機械產(chǎn)品投入市場后給人們的第一個直覺印象是外觀造型和色彩 它是機械的功能 結(jié)構(gòu) 工藝 材料和外觀形象的綜合表現(xiàn) 是科學(xué)性 藝術(shù)性與實用性的結(jié)合 機械產(chǎn)品應(yīng)使其外形 色彩和表觀特征符合美學(xué)原則 并適應(yīng)銷售地區(qū)的時尚 使產(chǎn)品受到用戶的喜愛 為此 總體布置時應(yīng)使各零部件的組合勻稱協(xié)調(diào) 型體的比例與尺度具有比率美 前后左右的輕重配置對稱和諧 并有穩(wěn)定感和安全感 外形的輪廓線最好由直線或光滑曲線構(gòu)成 有整體感 二 繪制總體布置圖為確定各部件 子系統(tǒng) 的基本結(jié)構(gòu) 型式及配置 進行構(gòu)型設(shè)計 初步計算和運動分析 應(yīng)考慮前述基本要求 按比例繪制總體布置圖 總體布置圖一般難以一次繪就 通常均需先繪制總體布置草圖 總體布置時一般總是先布置執(zhí)行系統(tǒng) 再布置傳動系統(tǒng) 操縱系統(tǒng)及支承形式等 通常都是從粗到細 從簡到繁 需要反復(fù)多次才能確定 對方案設(shè)計階段確定的各可行候選方案都應(yīng)繪制其總體布置草圖 總體布置草圖中不僅確定了整機的布置型式和主要尺寸 也基本確定了各部件的基本型式和特性參數(shù) 主要零部件的尺寸 質(zhì)量 基本加工要求等影響制造成本的數(shù)據(jù)已可進行計算或估算 因而可進行初步技術(shù)經(jīng)濟分析 對各候選方案的評審也可做得比較具體和精細 在分析各候選方案的薄弱環(huán)節(jié)并加以改進后 并經(jīng)全面分析比較 可確定最佳總體布置方案 必要時應(yīng)對方案中的關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)進行試驗研究 圖2 8所示為自走式谷物聯(lián)合收割機的總體布置草圖 1 執(zhí)行系統(tǒng)的布置布置執(zhí)行系統(tǒng)時 一般是先根據(jù)擬定的工藝要求 將執(zhí)行機構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件布置在預(yù)定的工作位置 然后布置其原動件和中間連接件 布置時應(yīng)注意以下幾點 1 減少構(gòu)件和運動副的數(shù)目 減小構(gòu)件的幾何尺寸 以減小其磨損和變形對執(zhí)行機構(gòu)運動精度的影響 2 使原動件盡量接近執(zhí)行機構(gòu) 在布置相互聯(lián)系型的多個執(zhí)行機構(gòu)時 應(yīng)盡量將各原動件集中在一根或少數(shù)幾根軸上 對外露的執(zhí)行機構(gòu) 最好將原動件隱蔽布置 以提高操作安全性 3 由于執(zhí)行構(gòu)件往往與作業(yè)對象直接接觸 所以布置執(zhí)行構(gòu)件和中間連接件時應(yīng)充分考慮作業(yè)對象裝卡和傳送的方便與安全 2 傳動系統(tǒng)的布置機械產(chǎn)品的傳動系統(tǒng)對其制造和維修費用 以及操作和使用性能都有很大影響 為此在布置傳動系統(tǒng)時應(yīng)考慮以下幾點 1 簡化傳動鏈在保證運動要求的前提下 傳動鏈愈簡短 零件數(shù)就愈少 材料的消耗和制造費用就愈低 同時也有利于提高傳動效率 可靠性和精度 2 合理安排傳動機構(gòu)順序各種不同傳動機構(gòu)的傳遞運動和動力的性能不同 傳動機構(gòu)的安排順序?qū)鲃酉到y(tǒng)的效率 尺寸 精度和動力學(xué)性能等都有影響 如圖2 9所示的兩種減速傳動方案 圖2 9a為齒輪傳動布置在高速級 蝸桿傳動布置在低速級 圖2 9b的傳動順序的布置相反 二者的傳動效果不同 一般應(yīng)把轉(zhuǎn)變運動形式的機構(gòu)和傳動 如凸輪機構(gòu) 連桿機構(gòu) 螺旋和齒條傳動等 布置在傳動鏈的低速端 與執(zhí)行機構(gòu)靠近 這樣布置可使傳動鏈簡單 且可減小傳動系統(tǒng)的慣性沖擊 帶傳動宜布置在傳動鏈的高速端 由于在傳遞同樣大小功率時 轉(zhuǎn)速高則轉(zhuǎn)矩小 傳動帶所受的拉力減小 外廓尺寸也隨之減小 對減小帶傳動的彈性滑動和速度損失及提高傳動帶的壽命均有利 此外 還可減小傳動系統(tǒng)的振動 3 注意傳動系統(tǒng)潤滑和密封的便利性與可靠性總體布置設(shè)計時應(yīng)使各級傳動都能得到充分有效的潤滑 雖然確定適宜的潤滑方法和設(shè)計潤滑系統(tǒng)應(yīng)在技術(shù)設(shè)計階段才能具體進行 但總體布置時應(yīng)為其創(chuàng)造有利條件 例如 當(dāng)采用油浴或飛濺潤滑時 應(yīng)考慮油面高度 當(dāng)采用油霧潤滑時 應(yīng)考慮油霧噴嘴的數(shù)量和方便安置 當(dāng)采用循環(huán)潤滑時 應(yīng)考慮便于供油管的布置和潤滑油的選擇等 對于食品 藥品 紡織等機械還要求可靠的密封和隔離 防止?jié)櫥瑒┪廴井a(chǎn)品 3 操縱件的布置操縱件有電源開關(guān) 旋鈕 離合器及變速器的操縱手柄 執(zhí)行機構(gòu)的行程和速度的調(diào)節(jié)手柄等 這些操縱件的布置應(yīng)便于操縱和觀察 保證操作人員和操縱件之間有合適的空間位置 符合方便宜人及與環(huán)境協(xié)調(diào)的要求 按習(xí)慣 被加工的物體應(yīng)相對于操作人員自左向右運動 或順時針轉(zhuǎn)動 操縱件的運動方向應(yīng)與被驅(qū)動件的運動方向一致 一般規(guī)定調(diào)速手輪順時針轉(zhuǎn)動為增速 為便于調(diào)試和避免誤操作 應(yīng)附設(shè)指示牌 操作位置應(yīng)設(shè)置在工序最集中 操縱最頻繁 容易出現(xiàn)故障和最便于觀察的部位 常用操縱件應(yīng)盡量布置在操作人員的近旁 對于大型復(fù)雜的機械往往需要在幾個位置上操作 可采用聯(lián)動裝置 以便在不同位置都可進行操縱 也可采用可移動的集中操縱按鈕站 緊急制動按鈕應(yīng)在每個操作位置上都設(shè)置 而且要醒目 便于識別 儀表和儀器等的位置應(yīng)便于操作人員觀察和維護 三 總體布置示例1 手扶拖拉機的總體布置手扶拖拉機為單軸輪式移動機械 田間作業(yè)時駕駛員一般步行扶持駕駛 所以手扶拖拉機的總體布置體現(xiàn)出下列一些特點 1 保持總體平衡如圖2 10所示 手扶拖拉機單機不能平衡 必須配帶機具 如犁 旋耕機或拖車 才能平衡并穩(wěn)定行駛 所以在總體布置時 應(yīng)與掛接的主要作業(yè)機具作為一個機組來設(shè)計 由于配帶不同機具時機組質(zhì)心位置不同 因此手扶拖拉機總體布置必須考慮如何保持總體平衡 本例是采用在機架前部和扶手架上安置配重塊以保持總體平衡的辦法 在相應(yīng)位置留有安置配重塊的空間 由于單機的質(zhì)心偏在驅(qū)動輪之前 為便于平穩(wěn)停放 在機架前方設(shè)置一可收放的支撐架 支撐架收放的操縱件設(shè)在扶手架上 以便操作 2 發(fā)動機和傳動系統(tǒng)橫向平行布置采用單缸臥式發(fā)動機作橫向布置 其曲軸方向與驅(qū)動輪平行 發(fā)動機經(jīng)V帶驅(qū)動傳動箱至驅(qū)動輪 傳動系統(tǒng)中的所有軸都是平行的 簡化了傳動系統(tǒng) 發(fā)動機橫置還便于將發(fā)動機作為抽水 脫粒等其他作業(yè)的動力 也減小了手扶拖拉機的橫向振動 減輕了駕駛者的不舒適感 離合器多為多片經(jīng)常結(jié)合式 為使結(jié)構(gòu)緊湊 通常將其布置在從動V帶輪內(nèi)部 當(dāng)配帶旋耕機時 由傳動箱的動力輸出軸經(jīng)鏈傳動驅(qū)動旋耕刀轉(zhuǎn)動 為防止旋耕刀反向轉(zhuǎn)動而發(fā)生事故 應(yīng)使鏈傳動與傳動箱的倒檔有聯(lián)鎖機構(gòu) 使手扶拖拉機倒駛時旋耕刀停止轉(zhuǎn)動 3 操縱機構(gòu)集中布置為便于操作 將轉(zhuǎn)向 變速 油門 離合器和制動器等的操縱件集中布置在扶手架上 同時 將扶手架設(shè)計成在高度和長度方向均可進行調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu) 為減輕手扶步行操作的勞動強度 在大型手扶拖拉機上加裝乘座裝置和尾輪 乘座裝置和尾輪通過支架連于扶手架上 考慮到發(fā)動機需手搖起動 應(yīng)在起動手柄四周留出足夠的空間 以免搖動手柄時碰傷手 2 銑床的總體布置銑刀與工件相對銑削運動可有不同的分配方案 因而銑床有不同的總體布置方案 圖2 11所示為銑床的四種不同布置型式 a 升降臺臥式銑床銑刀只作回轉(zhuǎn)銑削運動 工件的三個方向移動分別由工作臺 滑鞍和升降臺完成 適用于加工質(zhì)量及尺寸較小的工件 b 工作臺不升降立式銑床工作臺不能升降 只能作縱 橫方向運動 上下的運動由銑頭完成 適用于加工質(zhì)量和尺寸較大的工件 c 橫梁移動式龍門銑床工件隨工作臺作縱向移動 升降和橫向運動由橫梁和銑頭完成 適用于加工大型的工件 d 地坑式龍門銑床工件不動 三個方向的運動均由龍門架和銑頭完成 故適用于加工特大型的工件 可見 工件的質(zhì)量和尺寸大小是影響機械總體布置的重要因素 3 汽車的總體布置汽車總體布置 指發(fā)動機 驅(qū)動軸和車身 或駕駛室 的相互位置關(guān)系和布置特點 根據(jù)發(fā)動機與車身的相對位置 分為三種布置型式 發(fā)動機前置式 中置式和后置式 根據(jù)發(fā)動機與駕駛室的相對位置 分為四種布置型式 長頭式 將駕駛室布置在發(fā)動機之后 短頭式 將發(fā)動機的一小部分伸入到駕駛室內(nèi) 平頭式 將駕駛室布置在發(fā)動機之上 偏置式 將駕駛室偏置于發(fā)動機的一旁 它是平頭式或長頭式的一種變型 1 貨車的布置型式發(fā)動機前置 后輪驅(qū)動 特點 發(fā)動機維修方便 能適應(yīng)各種型式的發(fā)動機 傳動系統(tǒng)和操縱機構(gòu)簡單 在貨車上廣泛應(yīng)用 平頭式由于汽車的軸距和總長短 自重較輕 機動性好 視野良好 面積利用系數(shù)高 在輕型 中型貨車上廣泛采用 近年來 重型貨車由于受到長度限制 公路法規(guī)限制 為增加貨廂長度 充分提高其載重量 采用平頭式的不斷增多 長頭式適合于使用條件較差的貨車和越野汽車 偏置式具有平頭式的優(yōu)點 便于發(fā)動機的維修 進一步改善視野 應(yīng)用在超重型礦用自卸車 2 大客車的布置型式現(xiàn)代大客車幾乎全部采用平頭式 大客車的布置型式可分為發(fā)動機前置 中置和后置 前置式操縱機構(gòu)簡單 發(fā)動機冷卻條件好 維修方便 但車廂內(nèi)噪聲較大 有油煙味和熱氣 車廂內(nèi)面積利用較差 地板較高 后置形式 車內(nèi)噪聲小 車廂內(nèi)的面積利用好 舒適性 安全性 視野性好 尤其后置式乘坐舒適性更好一些 三 總體主要參數(shù)的確定總體主要參數(shù)包括 尺寸參數(shù) 運動參數(shù)和動力參數(shù) 1 尺寸參數(shù)總體設(shè)計的尺寸參數(shù)主要是指影響機械性能的一些重要尺寸 如總體輪廓尺寸 總長 總寬 總高 特性尺寸 加工范圍 中心高度 主要運動零部件的工作行程 以及表示主要零部件之間位置關(guān)系的安裝連接尺寸等 尺寸參數(shù)常用聯(lián)系尺寸圖示出 圖2 15所示為一專用立式幢床的聯(lián)系尺寸圖 圖中標明了該鏜床的重要尺寸 該鏜床專用于加工大小頭孔距分別為220 300和420mm的三種連桿 大小頭孔可同時加工 圖2 15某專用立式鏜床的聯(lián)系尺寸圖1 左主軸箱2 右主軸箱3 橫梁4 夾具5 升降臺6 升降液壓缸7 底座8 主柱9 夾具10 電動機11 操縱臺 尺寸參數(shù)一般依據(jù)設(shè)計任務(wù)書中的原始數(shù)據(jù) 方案設(shè)計時的總體布局圖與同類機械的類比或通過分析計算確定 必要時經(jīng)試驗確定 例如圖2 16所示鄂式破碎機的鉗角 是通過力的分析計算確定的 2 運動參數(shù)機械的運動參數(shù)一般是指機械執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)速 或移動速度 及調(diào)速范圍等 如機床等加工機械主軸 工作臺 刀架的運動速度 移動機械的行駛速度 連續(xù)作業(yè)機械的生產(chǎn)節(jié)拍等 執(zhí)行構(gòu)件的工作速度一般應(yīng)根據(jù)作業(yè)對象的工藝過程要求 工作條件及生產(chǎn)率等因素確定 一般而言 執(zhí)行構(gòu)件的工作速度愈高 則生產(chǎn)率愈高 經(jīng)濟效益愈好 但同時也會使工作機構(gòu)及系統(tǒng)的振動 噪聲 溫度