《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第4版》 課件 17傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)

一、機(jī)械設(shè)計(jì)的原則和特征1)約束性；2)多解性；3)相對(duì)性。二、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本類型及特點(diǎn)原理開拓類、組合創(chuàng)新類、轉(zhuǎn)用創(chuàng)新類、克服偏見創(chuàng)新類。三、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的定位和決策需求與功能分析、技術(shù)規(guī)格與技術(shù)性能以及設(shè)計(jì)約束的確定。第十七章創(chuàng)新設(shè)計(jì)與傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)第一節(jié)創(chuàng)新設(shè)計(jì)概述

創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有“目的與約束、繼承與創(chuàng)新，模糊與精確”等辯證關(guān)系的特點(diǎn)。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)首先離不開繼承，任何一項(xiàng)標(biāo)新立異的新設(shè)計(jì)總是在前人基礎(chǔ)上的再創(chuàng)造或再革新，只有把繼承和創(chuàng)新很好地結(jié)合起來，才能卓有成效的達(dá)到開拓創(chuàng)新的目的。例17-1在下圖所示的各類無人駕駛輪式越障車的基礎(chǔ)上，利用虛擬技術(shù)設(shè)計(jì)一種能應(yīng)用于反恐作戰(zhàn)現(xiàn)場的無人駕駛反恐突擊車（概念車）。并能滿足以下要求：1．適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境。無人駕駛反恐突擊車須滿足山地、街巷作戰(zhàn)的要求；2．抗干擾能力強(qiáng)。通訊及控制系統(tǒng)必須具備高度的可靠性與適應(yīng)性。3．增設(shè)槍炮裝置。槍炮系統(tǒng)必須具備防爆安全性與發(fā)射的可靠性及精確性；4．動(dòng)作輕巧敏捷。車身被敵方炮火、爆炸物顛覆后，能快速恢復(fù)火力壓制；

設(shè)計(jì)要求：

1．恐怖分子的活動(dòng)據(jù)點(diǎn)與場所具有多變性，山地、街巷等都可能成為恐怖分子的藏身之地和恐怖活動(dòng)

現(xiàn)場。所以，要求無人駕駛反恐突擊車首先應(yīng)具備

在復(fù)雜環(huán)境中連續(xù)作戰(zhàn)的越障能力、火力壓制能

力和續(xù)航能力。

2．無人駕駛反恐突擊車，主要應(yīng)防止敵方的電子干擾以及火炮、爆炸物等毀滅性打擊。所以，要求無人駕駛反恐突擊車必須具備抗電子干擾能力和防爆能力。車身除了要采用耐高溫、高強(qiáng)度的輕型復(fù)合材料外，輪胎還需換成外加護(hù)蓋的“無氣輪胎”作為防彈輪胎使用。幾點(diǎn)說明：3．按照常規(guī)思維，一般都會(huì)將突擊車先扶正再恢復(fù)火力壓制。

*先由自動(dòng)檢測裝置探得車身位姿數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)采樣、運(yùn)算、判定后，再向車內(nèi)扶正桿的電液驅(qū)動(dòng)器發(fā)出伸縮尺度的指令，直到逐步將其翻轉(zhuǎn)復(fù)位后，再發(fā)出火力壓制指令。

*這種設(shè)計(jì)需要靠一系列檢測件（傳感器）、驅(qū)動(dòng)件（電、液驅(qū)動(dòng)）和控制程序等組成的自適應(yīng)復(fù)位系統(tǒng)來完成。很明顯，這種設(shè)計(jì)既費(fèi)時(shí)、又耗資，還達(dá)不到迅速恢復(fù)火力壓制的作戰(zhàn)要求。

能否設(shè)計(jì)一種特殊裝置，使突擊車不用復(fù)位也能迅速恢復(fù)火力壓制？設(shè)計(jì)一種武器倉能伸縮、槍炮能翻轉(zhuǎn)、武器倉正反面護(hù)蓋能開啟、閉合的槍炮裝置。在探測器測出突擊車的車身傾斜角超過閾值的瞬間，槍炮與武器倉能迅速回撤、倉蓋閉合、槍炮在倉內(nèi)翻轉(zhuǎn)、車身背面武器倉護(hù)蓋開啟、槍炮反方向伸出的連續(xù)動(dòng)作。槍械與武器倉虛擬設(shè)計(jì)圖無人駕駛反恐突擊車虛擬設(shè)計(jì)圖反恐突擊車遭遇襲擊時(shí)的虛擬動(dòng)作圖

這種槍炮翻轉(zhuǎn)裝置基本解決了迅速恢復(fù)火力壓制問題，是在原車型基礎(chǔ)上的一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)。一、傳動(dòng)形式選擇對(duì)于小功率傳動(dòng)，在滿足工作性能的前提下，應(yīng)選用結(jié)構(gòu)較簡單、費(fèi)用較低的傳動(dòng)。對(duì)于大功率的傳動(dòng)，尤其對(duì)長期連續(xù)運(yùn)行的大功率傳動(dòng)，應(yīng)選用高精度齒輪出傳動(dòng)；第二節(jié)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2)傳動(dòng)比要求精確時(shí)，應(yīng)采用齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等；而避免采用可能打滑的帶傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng)；3)要求結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等；4)傳動(dòng)的噪聲受到嚴(yán)格限制時(shí)，應(yīng)盡量選用帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng)或螺旋傳動(dòng)；如需要采用其他傳動(dòng)時(shí)，也需對(duì)制造和裝配精度、結(jié)構(gòu)等方面采取措施，以降低噪聲；5)對(duì)可能出現(xiàn)過載現(xiàn)象的傳動(dòng)，應(yīng)在原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間，采用帶傳動(dòng)，以起到過載保護(hù)的作用。二、簡化傳動(dòng)環(huán)節(jié)對(duì)于斜齒－直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，斜齒輪應(yīng)安排在高速級(jí)以發(fā)揮其傳動(dòng)平穩(wěn)的作用；三、合理安排傳動(dòng)的順序在保證實(shí)現(xiàn)機(jī)器預(yù)期功能的條件下，簡化傳動(dòng)鏈，可使傳動(dòng)環(huán)節(jié)和構(gòu)件數(shù)目減少，有利于降低制造費(fèi)用，減輕機(jī)器質(zhì)量和減小外廓尺寸。這樣可以減少由于各零件制造誤差而形成的運(yùn)動(dòng)鏈的累積誤差，提高機(jī)器的工作可靠性。2)對(duì)于錐－圓柱齒輪傳動(dòng)，一般將錐齒輪安排在高速級(jí)(尺寸較小，易于制造)；3)對(duì)于閉式－開式齒輪傳動(dòng)，閉式安排在高速級(jí)，開式安排在低速級(jí)；4)對(duì)于帶傳動(dòng)，一般安排在運(yùn)動(dòng)鏈中的高速級(jí)，以發(fā)揮其過載保護(hù)和緩沖吸振的作用，同時(shí)避免靠摩擦傳動(dòng)承載能力較小而使尺寸過大的不足；5)對(duì)于摩擦輪傳動(dòng)，通常不要求用于高速級(jí)。但對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難的各類摩擦式無極變速器，為縮小外廓尺寸，應(yīng)安排在高速級(jí)。四、合理分配傳動(dòng)比分配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1)各類傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均已建立了傳動(dòng)比的合理使用范圍，設(shè)計(jì)每一級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比應(yīng)在該傳動(dòng)的常用范圍內(nèi)選?。?)一級(jí)傳動(dòng)比不宜過大，否則外廓尺寸將會(huì)很大。五、機(jī)、電、液、氣相結(jié)合在機(jī)械傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)注意機(jī)、電、液、氣的結(jié)合，充分利用和發(fā)揮各門技術(shù)的優(yōu)勢，使設(shè)計(jì)的方案更為完善、經(jīng)濟(jì)。a)

實(shí)現(xiàn)工作位置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案；b)

利用氣缸驅(qū)動(dòng)改變原動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)方式，使結(jié)構(gòu)大

為簡化。六、考慮經(jīng)濟(jì)性要求七、傳動(dòng)方案的比較（剪板機(jī)）a)

從電動(dòng)機(jī)到工作軸先采用

V帶傳動(dòng)，可發(fā)揮其緩沖、吸振的特點(diǎn)，使剪切沖擊不致影響電動(dòng)機(jī)。b)

在高速級(jí)采用鏈傳動(dòng)，其噪聲、振動(dòng)大，緩沖吸振不如帶傳動(dòng)。

進(jìn)行傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮設(shè)計(jì)及制造費(fèi)用、原材料消耗、使用壽命、管理及維護(hù)費(fèi)用等諸多方面的影響，應(yīng)使所選方案的費(fèi)用達(dá)到最低。c)

采用兩級(jí)齒輪傳動(dòng)，雖然效率高，結(jié)構(gòu)尺寸小，但不能緩沖吸振，且轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、需要安裝較大的飛輪，才能滿足剪切要求。d)

采用單級(jí)蝸桿傳動(dòng)，雖結(jié)構(gòu)尺寸小、傳動(dòng)平穩(wěn)，但這不是剪板機(jī)要解決的主要矛盾。而其費(fèi)用高、效率低、能耗大卻成為突出的缺點(diǎn)。e)

所選機(jī)械類型、排列順序、總傳動(dòng)比均與方案a)相同，只是傳動(dòng)比分配不同。f)

齒輪放在高速級(jí)，尺寸雖小，但轉(zhuǎn)速高，沖擊振動(dòng)過大，制造、安裝、潤滑要求較高。而帶傳動(dòng)在低速級(jí)，既不能發(fā)揮緩沖、吸振優(yōu)點(diǎn)，又增大了尺寸。第三節(jié)方案評(píng)價(jià)與決策一、評(píng)價(jià)的目標(biāo)1)技術(shù)性評(píng)價(jià)目標(biāo)；2)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)目標(biāo)；3)社會(huì)評(píng)價(jià)目標(biāo)。二、評(píng)價(jià)的方法評(píng)價(jià)方法一般可分為三類：經(jīng)驗(yàn)評(píng)價(jià)法、數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法、試驗(yàn)評(píng)價(jià)法。1.評(píng)價(jià)尺度與評(píng)價(jià)表2.技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)(1)技術(shù)評(píng)價(jià)(2)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)1)均值法2)雙曲線法決策的目的