機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)課件

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

原理機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)第一章機(jī)械系統(tǒng)概論

第一節(jié)機(jī)械系統(tǒng)的概念機(jī)械系統(tǒng)定義：由若干機(jī)械裝置組成的一個(gè)特定系統(tǒng)，稱為機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)的目的：是產(chǎn)生確定運(yùn)動(dòng)、傳遞和變換機(jī)械能，完成特定的工作。機(jī)械系統(tǒng)的基本要素：機(jī)械零件和構(gòu)件是組成，它們?yōu)橥瓿梢欢ǖ墓δ芟嗷ヂ?lián)系而分別組成了各個(gè)子系統(tǒng)。如圖1-1所示小型甘蔗收割機(jī)都是由若干裝置、部件和零件組成的機(jī)械系統(tǒng)。它們是一個(gè)由確定的質(zhì)量、剛度和阻尼的物體組成并能完成特定功能的系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)小型甘蔗收獲機(jī)

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)整體性機(jī)械系統(tǒng)是由若干個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的統(tǒng)—體。雖然各子系統(tǒng)具有各自不同的性能，但它們?cè)诮Y(jié)合時(shí)必須服從整體功能的要求，相互間須協(xié)調(diào)和適應(yīng)。系統(tǒng)是不能分割的，即不能把一個(gè)系統(tǒng)分割成相互獨(dú)立的子系統(tǒng)，因?yàn)闄C(jī)械系統(tǒng)的整體性反映在于系統(tǒng)之間的有機(jī)聯(lián)系上系統(tǒng)是可以分解的，但分解系統(tǒng)與分割系統(tǒng)是完全不同的。為了研究的方便，可以根據(jù)需要把一個(gè)系統(tǒng)分解成若干個(gè)子系統(tǒng)，第二節(jié)

機(jī)械系統(tǒng)的特性機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)2.相關(guān)性系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間是有機(jī)聯(lián)系的，它們之間相互作用、相互影響，形成了特定的關(guān)系。如系統(tǒng)的輸入與輸出之間的關(guān)系、各子系統(tǒng)之間的層次聯(lián)系、各子系統(tǒng)的性能與系統(tǒng)整體特定功能之間的聯(lián)系等，都取決于各子系統(tǒng)在系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用和相互影響的有機(jī)聯(lián)系。某一子系統(tǒng)性能的改變，將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。第二節(jié)

機(jī)械系統(tǒng)的特性機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)3.層次性系統(tǒng)可以分解為一系列子系統(tǒng)，并存在一定的層次結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)中表述了在不同層次子系統(tǒng)之間的從屬關(guān)系或相互作用關(guān)系。層次本身就是系統(tǒng)構(gòu)成的部分，每個(gè)層次反映了系統(tǒng)某種功能的實(shí)現(xiàn)方式

第二節(jié)

機(jī)械系統(tǒng)的特性機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)4.目的性系統(tǒng)的價(jià)值體現(xiàn)在其功能上，完成特定的功能是系統(tǒng)存在的目的。因此，系統(tǒng)的功能就是系統(tǒng)的目的，它主要取決于要素、結(jié)構(gòu)、環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目的，系統(tǒng)必須具有控制、調(diào)節(jié)和管理的功能。這些功能使系統(tǒng)進(jìn)入與它的目的相適應(yīng)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)要求的功能并排除或減少有害的干擾。第二節(jié)

機(jī)械系統(tǒng)的特性機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)第三節(jié)

機(jī)械系統(tǒng)的組成1．動(dòng)力系統(tǒng)包括動(dòng)力機(jī)及其配套裝置，是機(jī)械系統(tǒng)工作的動(dòng)力源2．傳動(dòng)系統(tǒng)是把動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置3．執(zhí)行系統(tǒng)包括機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件，它是利用機(jī)械能來(lái)改變作業(yè)對(duì)象的性質(zhì)、狀態(tài)、形狀或位置，達(dá)到預(yù)定要求。4．操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)都是為了使動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)運(yùn)行，并準(zhǔn)確可靠地完成整機(jī)功能的裝置。二者區(qū)別是：操縱系統(tǒng)一般是指通過(guò)人工操作來(lái)實(shí)現(xiàn)；控制系統(tǒng)是經(jīng)獲得的控制信號(hào)，經(jīng)由控制器，使控制對(duì)象改變其工作參數(shù)或運(yùn)行狀態(tài)而實(shí)現(xiàn)上述要求的裝置，如伺服機(jī)構(gòu)、自動(dòng)控制裝置等。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)第四節(jié)

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)類型機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)有以下三類不同的設(shè)計(jì)：(1)開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)

在工作原理、結(jié)構(gòu)等完全未知的情況下，應(yīng)用成熟的科學(xué)技術(shù)或經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明是可行的新技術(shù)，設(shè)計(jì)以往沒(méi)有過(guò)的新型機(jī)械。(2)適應(yīng)性設(shè)計(jì)

在原理方案基本保持不變的前提下，對(duì)產(chǎn)品作局部的變更或設(shè)計(jì)一個(gè)新部件，使機(jī)械產(chǎn)品在質(zhì)和量方面更朗滿足使用要求。(3)變型設(shè)計(jì)

在工作原理和功能結(jié)構(gòu)都不變的情況下，變更現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)配置和尺寸，使之適應(yīng)于更多的容量要求。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)十分重要?！皠?chuàng)新”可以使開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)別具一格，從而提高產(chǎn)品的工作性能。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)第五節(jié)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容

原理方案設(shè)計(jì)是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容。在原理方案設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)解決下列問(wèn)題：確定系統(tǒng)的總功能對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)抽象化，通過(guò)抽象化確定系統(tǒng)的總功能。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)者容易認(rèn)清系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，開(kāi)闊設(shè)計(jì)思路。2.進(jìn)行總功能的分解將總功能分解為若干分功能，是實(shí)現(xiàn)功能工作原理方案的最好辦法。3.選擇分功能的功能載體分功能的功能載體的選擇，是原理方案設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵步驟。建立起完整的功能載體目錄是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要手段機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)第五節(jié)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容

4.構(gòu)思功能載體的組合將各功能載體按系統(tǒng)總功能要求加以組合，可以得到多個(gè)工作原理方案，供設(shè)計(jì)者選擇決策。

5.方案的評(píng)價(jià)與決策針對(duì)不同的機(jī)械，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)方法，對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和決策。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)第二章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

第一節(jié)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般程序和方法

四個(gè)階段產(chǎn)品規(guī)劃（概念設(shè)計(jì)）、功能原理設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)(工藝設(shè)計(jì))。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)階段步驟方法主要指導(dǎo)理論產(chǎn)品規(guī)劃設(shè)計(jì)方法預(yù)測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)方法學(xué)技術(shù)預(yù)測(cè)理論市場(chǎng)學(xué)信息學(xué)信息集約可行性報(bào)告、設(shè)計(jì)要求項(xiàng)目表產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)預(yù)測(cè)調(diào)研可行性分析明確任務(wù)要求機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)階段步驟方法主要指導(dǎo)理論原理方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)法創(chuàng)造技法評(píng)價(jià)決策方法系統(tǒng)工程學(xué)形態(tài)學(xué)創(chuàng)造學(xué)思維心理學(xué)決策論模糊數(shù)學(xué)總功能分析原理參數(shù)表、方案原理圖功能分解功能載體組合功能原理方案(多個(gè))功能元求解原理試驗(yàn)評(píng)價(jià)決策最優(yōu)原理方案機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)階段步驟方法主要指導(dǎo)理論技術(shù)設(shè)計(jì)價(jià)值設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)宜人性設(shè)計(jì)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)系列化設(shè)計(jì)機(jī)械性能設(shè)計(jì)工藝性設(shè)計(jì)自動(dòng)化設(shè)計(jì)價(jià)值工程學(xué)最優(yōu)化方法、工程遺傳算法可靠性理論與實(shí)驗(yàn)人機(jī)工程學(xué)工業(yè)美學(xué)模塊化設(shè)計(jì)、相似理論有限元法、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、高等機(jī)構(gòu)學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)的工藝基礎(chǔ)控制理論、智能工程、人工神經(jīng)元計(jì)算方法、專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案結(jié)構(gòu)價(jià)值分析試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造型設(shè)計(jì)造型價(jià)值分析外觀方案評(píng)價(jià)決策評(píng)價(jià)決策最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案最優(yōu)造型方案最優(yōu)技術(shù)設(shè)計(jì)方案總體布置圖、裝配草圖、技術(shù)文件總體效果圖、外觀效果模型機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)階段步驟方法主要指導(dǎo)理論施工設(shè)計(jì)各種制造、裝配、造型、裝飾、檢驗(yàn)等方法各種工藝學(xué)批量生產(chǎn)計(jì)算機(jī)輔助制造零件工作圖外觀件加工工藝、面飾工藝規(guī)程部件裝配圖效果圖、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)文件造型工藝文件試制修改批量生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)用戶訪問(wèn)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

目的產(chǎn)品功能是否齊全、性能是否優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)效益是否顯著，在很大程度上取決于總體方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思和方案擬定時(shí)的設(shè)計(jì)思想。

內(nèi)容

執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)與決策執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能原理設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析第二節(jié)、機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)原動(dòng)機(jī)類型的選擇和傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)各級(jí)傳動(dòng)比的分配傳動(dòng)鏈中機(jī)構(gòu)順序的安排傳動(dòng)路線選擇傳動(dòng)類型選擇控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)其它輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)故障檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

重要性執(zhí)行系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)中的重要組成部分，直接完成機(jī)械系統(tǒng)預(yù)期工作任務(wù)。機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)是機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的核心，是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)。機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的組成

由一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行構(gòu)件是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件，其數(shù)量及運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和傳動(dòng)特性等要求，決定了整個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。

第三節(jié)機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)功能原理設(shè)計(jì)根據(jù)需要制定機(jī)械的總功能，擬定實(shí)現(xiàn)總功能的工作原理和技術(shù)手段，確定機(jī)械所要實(shí)現(xiàn)的工藝動(dòng)作運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)工作原理所提出的工藝動(dòng)作進(jìn)行分解，決定采用何種運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)工作原理執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)決定選擇何種機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)根據(jù)工藝過(guò)程對(duì)各動(dòng)作的要求，分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)如何協(xié)調(diào)配合，設(shè)計(jì)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析檢驗(yàn)執(zhí)行系統(tǒng)是否滿足運(yùn)動(dòng)要求和動(dòng)力性能方面的要求方案評(píng)價(jià)與決策對(duì)方案進(jìn)行定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)并從中選出最佳設(shè)計(jì)方案一、機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和過(guò)程機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

產(chǎn)品的功能產(chǎn)品的用途、性能、使用價(jià)值等，根據(jù)人們生產(chǎn)或生活需要提出。確定功能指標(biāo)的考慮因素先進(jìn)性可行性經(jīng)濟(jì)性功能原理設(shè)計(jì)的重要性決定產(chǎn)品的技術(shù)水平、工作質(zhì)量、傳動(dòng)方案、結(jié)構(gòu)型式、制造成本等。二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)

1.功能原理的選擇與構(gòu)思機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

工作原理不同，運(yùn)動(dòng)方案也不同齒輪加工剃齒范成原理仿形原理

工作原理相同，運(yùn)動(dòng)方案不同齒輪加工插齒滾齒功能原理設(shè)計(jì)的多方案性機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

其它實(shí)例斜面的應(yīng)用

螺旋壓力機(jī)、螺旋千斤頂、螺紋聯(lián)接件、螺旋輸送機(jī)、螺桿泵、螺旋微動(dòng)機(jī)構(gòu)、千分尺等

齒輪加工方法

無(wú)屑加工(精密鑄造、粉末冶金成型、滾壓成型)、切削加工(成型法、展成法)、成型法加工的盤(pán)狀齒輪銑刀和指狀齒輪銑刀、展成法的滾齒和插齒機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

確定方案時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)⑴用最簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)同一功能。⑵注意光、機(jī)、電、流體等知識(shí)的綜合運(yùn)用。

設(shè)計(jì)一臺(tái)彩色電視機(jī)陰極盤(pán)用的金屬片的沖裁機(jī)器，圓片直徑

10mm，厚度0.8mm。

100.8功能分解送料沖制退回電視機(jī)陰極盤(pán)用金屬片沖裁機(jī)器機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)B按摩輪

圖示按摩椅中的按摩輪利用一個(gè)偏心空間凸輪，同時(shí)實(shí)現(xiàn)三維方向的按摩作用—徑向振動(dòng)擠壓、向下推拉和橫向推拉，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。

r用最簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)功能舉例機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)指針瑪瑙支撐K向刀口活動(dòng)游標(biāo)

圖示分析天平，要求精度達(dá)到0.01g，但靠目力讀指針的微小偏角已不可能。活動(dòng)游標(biāo)光源透鏡讀數(shù)窗

增加了一級(jí)光學(xué)放大鏡，將讀數(shù)放大。光、機(jī)、電、流體等知識(shí)的綜合運(yùn)用舉例機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)總功能功能元解功能原理方案最佳功能原理方案明確任務(wù)黑箱法功能樹(shù)創(chuàng)造技法形態(tài)學(xué)矩陣評(píng)價(jià)法功能元

功能分析法(Functionanalysis)，將機(jī)械產(chǎn)品的總功能(Totalfunction)分解成若干功能元(Functionelement)，求解功能元，將其組合，得到滿足總功能要求的多種解決方案供評(píng)價(jià)選擇。2.

功能分析與功能求解機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)黑箱法是將實(shí)現(xiàn)給定功能的機(jī)械系統(tǒng)看作為一個(gè)未知內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)和功能載體的“黑箱”，通過(guò)對(duì)它的輸入輸出量的全面分析，逐步掌握輸入輸出的基本特征和轉(zhuǎn)換關(guān)系，尋求能實(shí)現(xiàn)這種基本特性和轉(zhuǎn)換關(guān)系的工作原理和功能載體的求解過(guò)程。黑想法要求設(shè)計(jì)者不要先從機(jī)械產(chǎn)品具體結(jié)構(gòu)出發(fā)考慮設(shè)計(jì)方案，而因從系統(tǒng)的功能出發(fā)構(gòu)思機(jī)械產(chǎn)品的可行方案。1.黑箱法信息機(jī)械產(chǎn)品（黑箱）物料能量信息’能量’物料’黑箱法的表達(dá)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)黑箱法求解方法詳細(xì)表述輸入和輸出量建立輸入輸出之間的關(guān)系尋找合適的實(shí)例設(shè)定系統(tǒng)的總功能尋找系統(tǒng)的功能解評(píng)價(jià)與決策控制信號(hào)沖床（黑箱）板料電能工作狀態(tài)顯示機(jī)械能、摩擦能耗成形工件機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)機(jī)械產(chǎn)品的總功能分解成若干分功能后，我們可以“窮盡法”將各分功能的解全部列出，即可得功能-功能解的形態(tài)學(xué)矩陣。形態(tài)學(xué)矩陣法是一種系統(tǒng)搜索和程式化求解的分功能組合求解方法。

舉例：運(yùn)用形態(tài)學(xué)矩陣法構(gòu)思單缸洗衣機(jī)的可行方案2.形態(tài)學(xué)矩陣法總功能盛裝衣物分離贓物控制洗滌機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

功能解分功能1234A鉛筒塑料筒玻璃鋼筒陶瓷筒B機(jī)械摩擦電磁振蕩超聲波C人手控制機(jī)械定時(shí)電腦控制理論上可組合出4×3×3=36從先進(jìn)性、新穎性和實(shí)用性看，一般選用A1、A2，B1、B2，C1、C2，因此主要有8個(gè)方案機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

三、執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)

1.工藝動(dòng)作分解和運(yùn)動(dòng)方案選擇刀具作復(fù)合運(yùn)動(dòng)刀具與工作臺(tái)分別運(yùn)動(dòng)

運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)通常是對(duì)工藝方法和工藝動(dòng)作進(jìn)行分析，把其分解成若干個(gè)基本動(dòng)作。工藝動(dòng)作分解的方法不同，所形成的運(yùn)動(dòng)方案也不同。立式鉆床工藝動(dòng)作分解機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)直線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)rpm由兩個(gè)以上單一運(yùn)動(dòng)合成間歇轉(zhuǎn)動(dòng)停歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)停歇單向直線運(yùn)動(dòng)沿可變曲線運(yùn)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)沿固定曲線運(yùn)動(dòng)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)每分鐘轉(zhuǎn)位次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、運(yùn)動(dòng)系數(shù)每分鐘擺動(dòng)次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、行程速度變化系數(shù)每分鐘行程數(shù)、大小、行程速度變化系數(shù)每次進(jìn)給量的大小每循環(huán)停歇次數(shù)、位置、時(shí)間、行程大小和工作速度機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)

1.

設(shè)計(jì)原則●滿足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求●盡量簡(jiǎn)化和縮短運(yùn)動(dòng)鏈●盡量減小機(jī)構(gòu)尺寸●選擇合適的運(yùn)動(dòng)副形式

●考慮動(dòng)力源的形式●使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力和動(dòng)力特性●使機(jī)械具有調(diào)節(jié)某些運(yùn)動(dòng)參數(shù)的能力●保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

2.

機(jī)構(gòu)的選型

目的選擇或創(chuàng)造出滿足執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力要求的機(jī)構(gòu)。⑴傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)嚙合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

連桿機(jī)構(gòu)傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

摩擦輪傳動(dòng)

蝸桿傳動(dòng)

鏈傳動(dòng)

齒輪傳動(dòng)

平行四邊形機(jī)構(gòu)

雙曲柄機(jī)構(gòu)

帶傳動(dòng)

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)12摩擦輪傳動(dòng)

摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速、過(guò)載保護(hù)。傳動(dòng)比不準(zhǔn)確、傳遞功率小、效率低。123平面盤(pán)式無(wú)級(jí)變速器

123圓錐式無(wú)級(jí)變速器

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)⑵實(shí)現(xiàn)單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)

齒輪--連桿機(jī)構(gòu)

單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)

不完全齒輪機(jī)構(gòu)

凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

適用于轉(zhuǎn)角固定的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)

每次轉(zhuǎn)角小，或轉(zhuǎn)角大小可調(diào)的低速場(chǎng)合大轉(zhuǎn)角而速度不高的場(chǎng)合運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、分度、定位準(zhǔn)確，但制造困難、高精度定位、高速場(chǎng)合特殊要求的輸送機(jī)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

⑶實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)

組合機(jī)構(gòu)

往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)

螺旋機(jī)構(gòu)

齒輪齒條機(jī)構(gòu)

液壓缸、氣缸

正弦機(jī)構(gòu)

正切機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)制造容易、承載能力大，但難以實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)，適用于無(wú)嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)規(guī)律的場(chǎng)合。凸輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和各構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，承載能力不大。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)螺旋機(jī)構(gòu)特點(diǎn)可獲得大的減速比和較高的運(yùn)動(dòng)精度，常用作低速進(jìn)給和精密微調(diào)機(jī)構(gòu)。

齒輪齒條機(jī)構(gòu)特點(diǎn)適用于移動(dòng)速度較高的場(chǎng)合，精密齒條制造困難，傳動(dòng)精度及平穩(wěn)性不及螺旋機(jī)構(gòu)。

凸輪機(jī)構(gòu)

連桿機(jī)構(gòu)

⑶實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)

往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)

齒輪齒條機(jī)構(gòu)

液壓缸、氣缸

正弦機(jī)構(gòu)

正切機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)⑷再現(xiàn)軌跡的機(jī)構(gòu)齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)

再現(xiàn)軌跡機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)

凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)

一般而言，除了凸輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)精確的曲線軌跡之外，其它機(jī)構(gòu)都只能近似實(shí)現(xiàn)預(yù)定的曲線軌跡。

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)CBADE機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

此抓片機(jī)構(gòu)采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)兩凸輪的聯(lián)動(dòng)作用，使抓片爪按矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到間歇抓片的目的。

此裝配線采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，使筆芯托架沿著矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到使圓珠筆芯步進(jìn)式地向前送進(jìn)的目的。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

3.

機(jī)構(gòu)的構(gòu)型

目的當(dāng)所選擇的機(jī)構(gòu)型式不能完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期要求，或雖能實(shí)現(xiàn)功能要求但存在著或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、或運(yùn)動(dòng)精度不當(dāng)和動(dòng)力性能欠佳，可在常用機(jī)構(gòu)中選擇一種功能和原理與工作要求相近的機(jī)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上重新構(gòu)筑機(jī)構(gòu)的型式。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)⑴組合法

串聯(lián)組合前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件，作為后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件，依次串聯(lián)的組合方式。輸入輸出子機(jī)構(gòu)II子機(jī)構(gòu)I

后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的一個(gè)連架桿。

后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的連桿。III51234

1123A54DCBFEM機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

并聯(lián)組合幾個(gè)子機(jī)構(gòu)共用同一個(gè)輸入構(gòu)件，而它們的輸出運(yùn)動(dòng)又同時(shí)輸入給一個(gè)多自由度的子機(jī)構(gòu)，從而形成一個(gè)自由度為1的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組合方式。子機(jī)構(gòu)n

1子機(jī)構(gòu)III子機(jī)構(gòu)I子機(jī)構(gòu)II子機(jī)構(gòu)n輸入輸出直線電機(jī)襟翼直線電機(jī)某型飛機(jī)的襟翼操縱機(jī)構(gòu)大型船舶主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)軸IVIIIVVIIII

各子機(jī)構(gòu)間無(wú)嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合關(guān)系機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

各子機(jī)構(gòu)在動(dòng)作的先后次序上有嚴(yán)格的要求

自動(dòng)車床上三個(gè)并聯(lián)凸輪的工作順序有先后要求。工件(鉚釘)外圓車刀棒料切斷刀倒角刀凸輪軸擋板IIIIII主軸凸輪I凸輪II凸輪III凸輪轉(zhuǎn)角0

90?180?270?360?

放松(送料)切斷夾緊車外圓倒角擋料機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

各子機(jī)構(gòu)有運(yùn)動(dòng)形式配合要求

磨床中的主軸運(yùn)動(dòng)、砂輪運(yùn)動(dòng)和、工件運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)形式上有配合要求。砂輪砂輪架工件機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

反饋式組合在機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)中，其多自由度子機(jī)構(gòu)的一個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)，是通過(guò)單自由度子機(jī)構(gòu)從該多自由度子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件回授的組合方式。校正原理蝸桿主動(dòng)，因制造誤差使蝸輪運(yùn)動(dòng)精度達(dá)不到要求，由誤差設(shè)計(jì)一凸輪機(jī)構(gòu)，經(jīng)齒輪齒條、差動(dòng)機(jī)構(gòu)K使蝸桿得到一附加運(yùn)動(dòng)，以校正誤差。輸入輸出

4凸輪機(jī)構(gòu)2自由度蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)機(jī)床校正機(jī)構(gòu)輸入4

1

42

13K2機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

復(fù)合式組合由一個(gè)或幾個(gè)串聯(lián)的基本機(jī)構(gòu)去封閉一個(gè)具有兩個(gè)或多個(gè)自由度的基本機(jī)構(gòu)的組合方式5桿機(jī)構(gòu)輸入輸出凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)⑵變異法更換原動(dòng)件

雙搖桿機(jī)構(gòu)中，選連桿作為原動(dòng)件，可把風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為連架桿的搖動(dòng)。ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)運(yùn)動(dòng)倒置擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)123123連桿—凸輪機(jī)構(gòu)罐頭封口機(jī)構(gòu)A1BCO234機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

改變構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀

將擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的直線導(dǎo)槽改為圓弧導(dǎo)槽，可獲得較長(zhǎng)時(shí)間的停歇。改變構(gòu)件運(yùn)動(dòng)尺寸

槽輪直徑變?yōu)闊o(wú)窮大，槽數(shù)無(wú)窮多時(shí)，演變?yōu)椴蹢l機(jī)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

五、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)

⑴執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)原則●滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作先后的順序性要求●滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作在時(shí)間上的同步性要求●滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在空間布置上的協(xié)調(diào)性要求●滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在操作上的協(xié)同性要求●各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作安排要有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率●各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的的布置要有利于系統(tǒng)的能量協(xié)調(diào)和效率的提高機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的協(xié)調(diào)配合●送料機(jī)構(gòu)將原料送入模孔上方后，沖頭進(jìn)入模孔進(jìn)行沖壓●沖頭上移一段距離后，進(jìn)行下次送料動(dòng)作折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件

兩個(gè)構(gòu)件不能同時(shí)位于區(qū)域MAB中，以免干涉。餅干1342餅干21左折邊構(gòu)件餅干32包裝紙4右折邊構(gòu)件餅干1342餅干1342餅干1342餅干1342包裝紙右折邊構(gòu)件左折邊構(gòu)件MBA機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)讓刀運(yùn)動(dòng)

執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度的協(xié)調(diào)配合

0范成運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)i

0

齒輪插刀加工

0讓刀運(yùn)動(dòng)

范成法加工時(shí)，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動(dòng)比。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

⑵執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方法●確定機(jī)械的工作循環(huán)周期●確定機(jī)械在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件的各個(gè)行程段及其所需時(shí)間●確定各執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作間的配合關(guān)系

⑶機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖用于描述機(jī)械在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)間相互協(xié)調(diào)配合的圖。通常選取機(jī)械中某一主要的執(zhí)行構(gòu)件為參考構(gòu)件，以生產(chǎn)工藝的起始點(diǎn)作為運(yùn)動(dòng)循環(huán)的起始點(diǎn)，據(jù)此確定其它執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于參考構(gòu)件的先后次序和配合關(guān)系。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖形式

直線式圓周式直角坐標(biāo)式

退回停止沖制

進(jìn)給沖頭送料器曲柄轉(zhuǎn)角

0o90o180o270o

360o

直線式工作循環(huán)圖

主軸作為參考構(gòu)件

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

圓周式工作循環(huán)圖

圖示單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)圖。曲軸為參考構(gòu)件，轉(zhuǎn)動(dòng)2轉(zhuǎn)為一個(gè)工作循環(huán)。

啟排氣門(mén)開(kāi)啟進(jìn)氣門(mén)開(kāi)進(jìn)氣排氣壓縮膨脹閉進(jìn)氣門(mén)關(guān)火點(diǎn)曲軸0o

540o

360o

180o

排門(mén)閉關(guān)氣機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)直角坐標(biāo)式工作循環(huán)圖

餅干包裝機(jī)工作循環(huán)圖中，橫坐標(biāo)表示參考構(gòu)件的轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)表示執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)角。進(jìn)退

靜止

靜止

靜止

進(jìn)退

MM餅干1342餅干21左折邊構(gòu)件餅干32包裝紙4右折邊構(gòu)件餅干1342餅干1342餅干1342餅干1324包裝紙右折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件MBA左執(zhí)行機(jī)構(gòu)1

右執(zhí)行機(jī)構(gòu)2

分配軸轉(zhuǎn)角

0o90o180o270o360o機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

六、方案評(píng)價(jià)與決策

評(píng)價(jià)指標(biāo)●系統(tǒng)功能

實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡、實(shí)現(xiàn)工藝動(dòng)作的準(zhǔn)確性●運(yùn)動(dòng)性能

運(yùn)轉(zhuǎn)速度、行程可調(diào)性、運(yùn)動(dòng)精度等●動(dòng)力性能

承載能力、增力特性、傳力特性、振動(dòng)噪音等●工作性能

效率高低、壽命長(zhǎng)短、可操作性、安全性、可靠性適用范圍等●經(jīng)濟(jì)性

加工難易、能耗大小、制造成本等●結(jié)構(gòu)緊湊性

尺寸、重量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

評(píng)價(jià)方法

⑴評(píng)分法針對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)中各個(gè)項(xiàng)目，選擇一定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和總分計(jì)分法對(duì)方案的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)。建立評(píng)價(jià)體系選擇評(píng)分方法選擇評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)分選擇總分計(jì)分法，計(jì)算總分選取高分者為優(yōu)選方案機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

總分計(jì)分法

方法公式特點(diǎn)分值相加法

將n個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)評(píng)分值簡(jiǎn)單相加，計(jì)算簡(jiǎn)單、直觀分值連乘法將n個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)評(píng)分值相乘，使各方案總分差拉開(kāi)，便于比較

均值法

將相加所得結(jié)果除以評(píng)價(jià)目標(biāo)系數(shù)，結(jié)果直觀

相對(duì)值法

將均值法所得結(jié)果除以理想值，使Qi

1，可看出與理想值的差距

加權(quán)計(jì)分法(有效值法)

將各項(xiàng)評(píng)分值乘以加權(quán)系數(shù)后相加，考慮了各評(píng)價(jià)目標(biāo)的重要程度

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)評(píng)價(jià)結(jié)果的處理入選方案數(shù)設(shè)計(jì)階段評(píng)價(jià)準(zhǔn)則結(jié)果處理1最后階段合理已得到最佳方案，設(shè)計(jì)結(jié)束可改進(jìn)重新決定評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，再作評(píng)價(jià)中間階段合理評(píng)價(jià)結(jié)束，轉(zhuǎn)入下一階段多于1最后階段合理增加評(píng)價(jià)項(xiàng)目或提高評(píng)價(jià)要求再作評(píng)價(jià)中間階段需改進(jìn)若入選數(shù)太多，按上述方案改進(jìn)準(zhǔn)則再作評(píng)價(jià)合理將入選方案排序，轉(zhuǎn)入下一設(shè)計(jì)階段0任何階段可改進(jìn)放寬評(píng)價(jià)要求，再作評(píng)價(jià)合理待評(píng)設(shè)計(jì)方案質(zhì)量不高需再設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

一、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)過(guò)程⑴確定傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比⑵選擇傳動(dòng)類型⑶擬定傳動(dòng)鏈布置方案⑷分配傳動(dòng)比⑸確定各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和主要幾何尺寸，計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)⑹繪制傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第四節(jié)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

和原動(dòng)機(jī)選擇

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)2.傳動(dòng)類型選擇類型與特點(diǎn)撓性(件)傳動(dòng)

摩擦輪傳動(dòng)

繩傳動(dòng)

圓形齒輪傳動(dòng)

撓性嚙合傳動(dòng)

帶傳動(dòng)

嚙合傳動(dòng)

機(jī)械傳動(dòng)摩擦傳動(dòng)單級(jí)齒輪傳動(dòng)

齒輪系傳動(dòng)

同步齒形帶傳動(dòng)

螺旋齒輪傳動(dòng)

蝸桿蝸輪傳動(dòng)

圓錐齒輪傳動(dòng)

圓柱齒輪傳動(dòng)

定軸輪系傳動(dòng)

周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)

鏈傳動(dòng)

非圓齒輪傳動(dòng)

行星輪系傳動(dòng)

差動(dòng)輪系傳動(dòng)

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

液壓、液力傳動(dòng)利用液壓泵、閥、執(zhí)行器等元件實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)。氣壓傳動(dòng)以壓縮空氣為工作介質(zhì)的傳動(dòng)電氣傳動(dòng)利用電動(dòng)機(jī)和電氣裝置實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)按速度變化情況劃分的傳動(dòng)類型傳動(dòng)類型原動(dòng)機(jī)輸出速度傳動(dòng)類型舉例定傳動(dòng)比傳動(dòng)恒定齒輪傳動(dòng)，帶、鏈傳動(dòng)，螺旋傳動(dòng)，不調(diào)速的電力，液壓及氣壓傳動(dòng)變傳動(dòng)比傳動(dòng)有級(jí)變速恒定帶塔輪的皮帶傳動(dòng)，滑移齒輪變速箱可調(diào)電力、液壓傳動(dòng)中的有級(jí)調(diào)速傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速恒定機(jī)械無(wú)級(jí)變速器，液力耦合器及變矩器，電磁滑塊離合器，磁粉離合器，流體粘性傳動(dòng)可調(diào)內(nèi)燃機(jī)調(diào)速傳動(dòng)，電力、液壓及氣壓無(wú)級(jí)調(diào)速傳動(dòng)周期性變速恒定非圓齒輪傳動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)及組合機(jī)構(gòu)可調(diào)數(shù)控的電力傳動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

選擇原則

●執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作要求與原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性相匹配●考慮工作要求傳遞的功率和運(yùn)轉(zhuǎn)速度●有利于提高傳遞效率●盡可能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單級(jí)傳動(dòng)裝置

●考慮結(jié)構(gòu)布置

●考慮經(jīng)濟(jì)性●考慮機(jī)械安全運(yùn)轉(zhuǎn)條件機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

傳動(dòng)比的合理分配傳動(dòng)機(jī)構(gòu)種類平帶V帶摩擦輪齒輪蝸桿鏈圓周速度m

s5

255

3015

2515

12015

3515

40減速比

5

8

157

10

4

8

80

6

10最大功率kW200750

1200150

250500005503750機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)常用原動(dòng)機(jī)的類型及主要特點(diǎn)

原動(dòng)機(jī)類型主要特點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、體積小、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、堅(jiān)固耐用；能保持恒速運(yùn)行及經(jīng)受較頻繁的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)及制動(dòng)；但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，調(diào)速困難。一般機(jī)械系統(tǒng)中應(yīng)用最多。

同步電動(dòng)機(jī)

能在功率因子cos

1的狀態(tài)下運(yùn)行，不從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率，運(yùn)行可靠，保持恒速運(yùn)行；但結(jié)構(gòu)較異步電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，造價(jià)較高，轉(zhuǎn)速不能調(diào)節(jié)。適用于大功率離心式水泵和通風(fēng)機(jī)等。

直流電動(dòng)機(jī)

能在恒功率下進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速性能好，調(diào)速范圍寬，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、維護(hù)工作量較大、價(jià)格較高；機(jī)械特性較軟、需直流電源。

二、原動(dòng)機(jī)的選擇機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)常用原動(dòng)機(jī)的類型及主要特點(diǎn)

原動(dòng)機(jī)類型主要特點(diǎn)控制電動(dòng)機(jī)能精密控制系統(tǒng)位置和角度、體積小、重量輕；具有寬廣而平滑的調(diào)速范圍和快速響應(yīng)能力，其理想的機(jī)械特性和調(diào)速特性均為直線。廣泛用于工業(yè)控制、軍事、航空航天等領(lǐng)域。

內(nèi)燃機(jī)

功率范圍寬、操作簡(jiǎn)便、啟動(dòng)迅速；但對(duì)燃油要求高、排氣污染環(huán)境、噪聲大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。多用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶、車輛等。

液壓馬達(dá)

可獲得很大的動(dòng)力和轉(zhuǎn)矩，運(yùn)動(dòng)速度和輸出動(dòng)力、轉(zhuǎn)矩調(diào)整控制方便，易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工藝過(guò)程的動(dòng)作要求；但需要有高壓油的供給系統(tǒng)，油溫變化較大時(shí)，影響工作穩(wěn)定性；密封不良時(shí)，污染工作環(huán)境；液壓系統(tǒng)制造裝配要求高。氣動(dòng)馬達(dá)

工作介質(zhì)為空氣，易遠(yuǎn)距離輸送、無(wú)污染，能適應(yīng)惡劣環(huán)境、動(dòng)作速度快；但工作穩(wěn)定性較差，噪聲大；輸出轉(zhuǎn)矩不大，傳動(dòng)時(shí)速度較難控制。適用于小型輕載的工作機(jī)械。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

第五節(jié)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)舉例1.C1325自動(dòng)車床刀架系統(tǒng)的分析功能要求自動(dòng)換刀軸向進(jìn)給進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)刀具主軸轉(zhuǎn)塔刀架9工件齒條714壓簧12圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4曲柄5圓錐齒輪傳動(dòng)3寬齒輪2齒輪1活動(dòng)支架8定位銷10六槽輪機(jī)構(gòu)11613機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)功能分解

●讓刀—轉(zhuǎn)位前刀架先右退，以免刀具與工件干涉●轉(zhuǎn)位—轉(zhuǎn)塔刀架每次轉(zhuǎn)過(guò)60o●定位—轉(zhuǎn)位之前拔出保證加工精度的定位銷●進(jìn)、退刀—不轉(zhuǎn)時(shí)，精確實(shí)現(xiàn)預(yù)定的進(jìn)退刀運(yùn)動(dòng)。進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)刀具主軸轉(zhuǎn)塔刀架9工件齒條714壓簧12圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4曲柄5圓錐齒輪傳動(dòng)3寬齒輪2齒輪1活動(dòng)支架8定位銷10六槽輪機(jī)構(gòu)11613機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)刀架系統(tǒng)的工作過(guò)程退刀壓簧12→推桿13回程→齒輪6→齒條7→活動(dòng)支架8向右完成退刀讓刀退刀的同時(shí)，齒輪1的離合器結(jié)合并開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)→寬齒輪2→圓錐齒輪3→圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4→拔出銷10；同時(shí)，曲柄5轉(zhuǎn)動(dòng)→支架8快速向右讓刀進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)刀具主軸轉(zhuǎn)塔刀架9工件齒條714壓簧12圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4曲柄5圓錐齒輪傳動(dòng)3寬齒輪2齒輪1活動(dòng)支架8定位銷10六槽輪機(jī)構(gòu)11613機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)轉(zhuǎn)位讓刀快結(jié)束時(shí)，槽輪開(kāi)始轉(zhuǎn)位→曲柄5的后半圈→支架8向左移動(dòng)完成復(fù)位定位轉(zhuǎn)位結(jié)束時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)4的從動(dòng)件推桿擺動(dòng)→插入定位銷10，齒輪1離合器脫開(kāi)并停止運(yùn)轉(zhuǎn)刀架系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)刀具主軸轉(zhuǎn)塔刀架9工件齒條714壓簧12圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4曲柄5圓錐齒輪傳動(dòng)3寬齒輪2齒輪1活動(dòng)支架8定位銷10六槽輪機(jī)構(gòu)11613機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)進(jìn)給從動(dòng)件13推程→齒輪6→齒條7→活動(dòng)支架8向左運(yùn)動(dòng)完成進(jìn)給進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)刀具主軸轉(zhuǎn)塔刀架9工件齒條714壓簧12圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4曲柄5圓錐齒輪傳動(dòng)3寬齒輪2齒輪1活動(dòng)支架8定位銷10六槽輪機(jī)構(gòu)11613刀架系統(tǒng)的工作過(guò)程機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)刀架系統(tǒng)的工作循環(huán)圖定位銷轉(zhuǎn)塔活動(dòng)支架定位拔出靜止轉(zhuǎn)位后退復(fù)位圓柱凸輪轉(zhuǎn)角090o180o270o360o機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)刀架系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的組合方式及特點(diǎn)

組合方式分析組合方式主要以串聯(lián)方式為主，但在I、II處采用了特殊的并聯(lián)方式。進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)圓柱齒輪機(jī)構(gòu)圓錐齒輪機(jī)構(gòu)活動(dòng)支架進(jìn)退轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位定位銷進(jìn)退III

機(jī)構(gòu)功能分析●進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)控制整個(gè)工件的加工過(guò)程，不同的工件需要更換不同的凸輪●后續(xù)串聯(lián)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)用于轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)形式并將運(yùn)動(dòng)放大機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)●后續(xù)再串聯(lián)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，以增大讓刀距離●并聯(lián)槽輪機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位●并聯(lián)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)讓位●并聯(lián)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)再串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)定位，且容易滿足時(shí)序要求●圓柱齒輪后串接圓錐齒輪機(jī)構(gòu)用于改變運(yùn)動(dòng)方向刀架系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的組合方式及特點(diǎn)進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)圓柱齒輪機(jī)構(gòu)圓錐齒輪機(jī)構(gòu)活動(dòng)支架進(jìn)退轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位定位銷進(jìn)退III機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)一般的鉆床多采用第一種方案，但本例是三軸專用鉆床，因工件小，工作臺(tái)輕，移動(dòng)工作臺(tái)比移動(dòng)三軸容易。故采用第二種方案。

2.多頭專用鉆床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)鉆床，用來(lái)同時(shí)加工圖示零件上的三個(gè)孔，并能自動(dòng)送料。30203

82020502010⑴運(yùn)動(dòng)方案選擇

工藝動(dòng)作鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)，同時(shí)相對(duì)于工件作移動(dòng)三種運(yùn)動(dòng)方案●鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時(shí)軸向進(jìn)給，工作臺(tái)靜止●鉆頭旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件進(jìn)給●工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，鉆頭作軸向進(jìn)給機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)送料機(jī)構(gòu)采取從料倉(cāng)推送工件的方式⑵執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)工作臺(tái)送料桿料倉(cāng)

三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件鉆頭、工作臺(tái)、送料桿

工藝過(guò)程●送料桿往右推出零件，并頂出加工好的零件●夾具將工件定位并夾緊●送料桿返回，工作臺(tái)帶動(dòng)工件快速上移接近鉆頭●工作臺(tái)慢速工進(jìn)；●鉆孔結(jié)束后，工作臺(tái)快速退回，完成一個(gè)工作循環(huán)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

鉆頭的轉(zhuǎn)速

nc

1000v

(

d)

d

鉆頭直徑，d

8mm

v

切削速度，查手冊(cè)45鋼，可選v

12.5m

min

nc

500rpm

工作臺(tái)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)鉆孔工藝要求●工作臺(tái)帶動(dòng)工件快速上移接近鉆頭●工作臺(tái)改用工作進(jìn)給速度先鉆凸臺(tái)上的孔，待鉆到一定深度時(shí)，三個(gè)鉆頭才同時(shí)鉆進(jìn)，因工作阻力增加，故進(jìn)給速度應(yīng)減小●鉆孔結(jié)束后，工作臺(tái)快速退回，完成一個(gè)工作循環(huán)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用)

工作臺(tái)一個(gè)工作循環(huán)總時(shí)間

T1

t1

t2

t3

t4

t5

24.6s

工作臺(tái)每分鐘工作循環(huán)數(shù)

n1

60

T1

2.44

送料桿的運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直動(dòng)，運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間與工作臺(tái)相同

Ts

24.6s

工作臺(tái)的行程Hf

h0

h1

h2h1

—單孔鉆削深度，取h1

13mmh2

—三孔同時(shí)鉆削深度，取h2

13mm

送料桿的行程取工件的兩倍Hs

100mmh0

—工作臺(tái)快速趨近鉆頭的運(yùn)動(dòng)距離，取h0

15mm機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理(講課用