NO.24第13章機械傳動系統(tǒng)的方案

機械系統(tǒng)總體方案的設計第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計13.1概述13.2機械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設計13.3機械傳動系統(tǒng)的方案設計13.4原動機的選擇13.5

機械運動方案的評價機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計1、機械產品的設計過程13.1概述機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計2、機械總體方案設計的內容（1）執(zhí)行系統(tǒng)的方案設計執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設計運動規(guī)律設計執(zhí)行機構的型式設計執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調設計執(zhí)行系統(tǒng)的方案評價與決策（2）原動機的選擇（3）傳動系統(tǒng)的方案設計傳動類型的選擇傳動路線的選擇傳動鏈中機構順序的安排各級傳動比的分配（4）控制系統(tǒng)的方案設計（5）其它輔助系統(tǒng)的方案設計潤滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)故障監(jiān)測系統(tǒng)安全保護系統(tǒng)照明系統(tǒng)控制系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)傳動系統(tǒng)原動機機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計

機械執(zhí)行系統(tǒng)可以由一個或多個執(zhí)行機構組成，通過末端的輸出構件作用于工作對象，實現(xiàn)機械系統(tǒng)的預期功能。13.2機械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設計（1）機械執(zhí)行系統(tǒng)方案設計的主要內容：執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設計執(zhí)行系統(tǒng)的型式設計執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調設計執(zhí)行系統(tǒng)的尺度設計執(zhí)行系統(tǒng)的運動和動力分析執(zhí)行系統(tǒng)的方案評價與決策1、機械執(zhí)行系統(tǒng)方案設計的主要內容機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計（2）機械系統(tǒng)方案設計步驟機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計2、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設計功能原理是指實現(xiàn)某種預期功能所依據(jù)的基本物理或化學原理效應。常用的物理原理：力學原理電磁學原理光學原理材料變形原理執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設計：

根據(jù)機器預期實現(xiàn)的功能要求，構思出所有可能的功能原理，加以分析比較，并根據(jù)使用要求或工藝要求，選擇出既能很好地滿足功能要求，工藝動作又簡單的工作原理。（1）功能原理的構思和選擇機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計自動輸出板料的裝置的功能原理設計摩擦傳動原理(摩擦板)機械推拉原理摩擦傳動原理(摩擦輪)氣吸原理(底吸法)氣吸原理(頂吸法)功能原理不同，工藝動作分解不同，機構實現(xiàn)的難易也不同構思舉例：機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計（2）功能原理設計的創(chuàng)造性1）分析綜合法

所謂分析綜合法，是指將機械預期實現(xiàn)的復雜工藝動作（使用要求）分解為簡單的運動規(guī)律（工藝動作），分別用已有的成熟的機構去實現(xiàn)這些運動規(guī)律，然后再將這些機構組合成一個新的系統(tǒng)去完成機械預期的功能。機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計

在進行機械功能原理設計時，設計者一定要拓寬自己的思路，廣泛采用氣、液、光、聲。電、新材料等新技術，構思出新的功能原理。

2）思維擴展法挖土機解決挖斗內濕土粘附問題新材料的研究機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計3)還原創(chuàng)新法

任何發(fā)明創(chuàng)造都有創(chuàng)造的原點和起點，創(chuàng)造的原點是機械預期實現(xiàn)的功能要求，它是唯一的。創(chuàng)造的起點是實現(xiàn)機械預期功能的方法，它有許多種。所謂還原創(chuàng)新法，是指跳出已有的創(chuàng)造起點，重新返回到創(chuàng)造的原點，再從創(chuàng)造的原點另辟門路，用新的思維方法，新的技術重新創(chuàng)造事物或從原點解決問題。設計模仿人手的機械手，難度大

很難把衣物各處都刷洗到

易損壞衣物波輪洗衣機機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計車床

拉床

鉆床

鏜床

3、執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計（1）工藝動作分解和運動方案選擇

工藝動作分解是運動規(guī)律設計的基礎，工藝動作分解的方法不同，形成的運動方案也不同。

要設計一臺加工內孔的機床，所依據(jù)的是刀具與工件間相對運動的原理。根據(jù)這一工作原理，加工內孔的工藝動作可以有幾種不同的分解方法，就產生了幾種加工機床。工藝動作分解和運動方案選擇運動規(guī)律設計的創(chuàng)造性機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計1)仿真與變異法

仿真是指模仿人或動物的動作將工藝動作進行分解，構思出實現(xiàn)某一預定工作原理的運動規(guī)律。而變異是指突破模仿的動作另創(chuàng)新的動作，兩者看上去是矛盾的，但都可以實現(xiàn)創(chuàng)造性的設計。模仿人手拿東西的動作吊車

采用擺梭使底線繞過面線將布料夾緊的原理

工藝動作十分簡單，針桿做往復移動，拉線桿和擺梭做往復擺動，送布牙的軌跡由復合運動實現(xiàn)，這幾個動作的協(xié)調配合，便實現(xiàn)了縫連布料的功能要求。家用縫紉機的發(fā)明（2）運動規(guī)律設計的創(chuàng)造性機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計2)思維擴展法

從傳統(tǒng)的定式思維方式轉向發(fā)散思維，拓展思路，盡可能采用簡單易行的運動規(guī)律。分選不同直徑鋼珠的裝置鋼珠沿著兩個斜放的不等距棒條滾動，實現(xiàn)鋼珠尺寸分級的目的。

機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計4、執(zhí)行機構的型式設計（1）執(zhí)行機構型式設計的原則（8條）1)滿足執(zhí)行構件的工藝動作和運動要求（運動形式、運動規(guī)律和運動軌跡）2)使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力條件和動力特性3)保證機械的安全運轉4)盡量簡化和縮短運動鏈5)盡量減小機構的尺寸6)選擇合適的運動副形式7)考慮動力源的形式8)使機械具有調節(jié)某些運動參數(shù)的能力機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計（2）機構的選型

將已有的各種機構，按照運動特性或動作功能進行分類，根據(jù)設計對象中執(zhí)行構件所需要的運動特性或動作功能進行搜索、選擇、比較和評價，選出執(zhí)行機構的合適形式。執(zhí)行機構的型式設計機構的選型機構的構型機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計（3）機構的構型1）選擇對現(xiàn)有的數(shù)千種機構進行分析、研究，通過類比選擇出基本機構的雛形。2）突破以選擇的雛形作為創(chuàng)新構型的生長點，通過擴展、組合和變異等方法去嘗試突破，以獲得新構思。3）重新構型在突破的基礎上，重新構筑能完成預期功能且性能優(yōu)良的新機構。

先從常用機構中選擇一種功能和原理與工作要求相近的機構，然后在此基礎上重新構筑機構的型式，這一工作稱為機構的構型。它是一項比機構選型更具創(chuàng)造性的工作。機構的構型可分為以下三個階段：

機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計機構的構型方法：

擴展法是根據(jù)機構組成原理創(chuàng)新機構的一種方法。當用類比法選擇的基本機構雛型在滿足運動特性或功能上有欠缺時，可以以此機構為生長點，在其上聯(lián)接若干基本桿組構筑出新的機構型式。這種方法的優(yōu)點是在不改變機構自由度的情況下，能增加或改善機構的功能。

1）擴展法：例：設計一個急回特性比較顯著、運動行程比較大的執(zhí)行機構

以擺動導桿機構ABC為基本機構，在其導桿CB的延長線上D點處連接一個雙桿組，形成六桿機構，滿足急回、擴大行程等工作要求。機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計2）組合法

將幾種基本機構用適當?shù)姆绞浇M合起來，實現(xiàn)基本機構不易實現(xiàn)的運動或功能。

要使做往復擺動的執(zhí)行構件具有顯著急回特性和較大擺動行程，當不能完全滿足要求時，可將擺動導桿機構與齒輪機構串聯(lián)組合，這樣，固結在小齒輪上的執(zhí)行構件不僅具有顯著急回特性，且可獲得較大的擺動行程。常用組合方式機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計3）變異法

通過運動副形狀、尺寸和位置安排上的變化生成新的機構型式。常用的方法有運動倒置和運動副變換等。低副變異為高副機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計

當一臺機器有多個執(zhí)行構件時，這些執(zhí)行構件應以一定的次序協(xié)調動作，互相配合，以完成機器預定的功能和生產過程。這方面的工作稱為機械的協(xié)調設計。外圓磨床：砂輪、工件不需要協(xié)調設計

用來描述各執(zhí)行構件運動間相互協(xié)調配合的圖稱為機械工作循環(huán)圖（也叫機械運動循環(huán)圖）。定標件：通常選取機械中某一主要的執(zhí)行構件作為參考件，叫做定標件。取其有代表性的特征位置為起始位置（通常以生產工藝的起始點作為運動循環(huán)的起始點），由此來確定其它執(zhí)行構件的運動相對于定標件的先后次序和配合關系。機械工作循環(huán)圖的表示方法：1.直線式工作循環(huán)圖2.圓周式工作循環(huán)圖3.直角坐標式工作循環(huán)圖5、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調設計機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計6、執(zhí)行系統(tǒng)的尺寸設計連桿機構：圖解法解析法：精確點法近似解法凸輪機構：圖解法解析法齒輪機構：間歇運動機構：組合機構：7、執(zhí)行系統(tǒng)的運動、動力分析機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計傳動系統(tǒng)的設計過程和內容:確定傳動系統(tǒng)的總傳動比選擇傳動類型擬定傳動鏈的布置方案分配傳動比確定各級傳動機構的基本參數(shù)及其校核繪制傳動系統(tǒng)運動簡圖13.3機械傳動系統(tǒng)的方案設計機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計（1）傳動類型的選擇

1）機械傳動

2）液壓傳動

3）氣壓傳動

4）電氣傳動機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計（2）選擇傳動類型的原則1）執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作要求與原動機的機械特性相匹配2）考慮工作要求傳遞的功率和運轉速度3）有利于提高傳動效率4）盡可能選擇結構簡單的單級傳動裝置5）考慮結構布置6）考慮經濟性7）考慮機械安全運轉和環(huán)境條件機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計原動機的選擇原則：（1）考慮工作機械的負載特性、工作制度、啟動和制動的頻繁程度。（2）考慮原動機本身的機械特性能否與工作機械的負載特性（包括功率、轉矩、轉速等）相匹配，能否與工作機械的調速范圍、工作的平穩(wěn)性等相適應。（3）考慮機械系統(tǒng)整體結構布置的需要。（4）考慮經濟性，包括原動機的原始購置費用、運行費用和維修費用等。（5）考慮工作環(huán)境對原動機的要求，如能源供應、防止噪音和環(huán)境保護等要求。原動機類型的選擇原動機轉速的選擇原動機容量的選擇(功率)

13.4原動機的選擇機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計（1）原動機類型的選擇動力電動機伺服電動機內燃機氣動馬達液壓馬達（2）原動機轉速的選擇

（3）原動機容量的選擇

機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計13.5

機械運動方案的評價機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計課程設計

設計沖制薄壁零件的沖壓機構及其相配合的送料機構。上模先以比較小的速度接近坯料，然后以勻速進行拉延成型工作，以后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模后，送料機構從側面將坯料送至待加工位置，完成一個工作循環(huán)。一、目的1。鞏固加深在機械原理課程所學知識。2。培養(yǎng)機械系統(tǒng)方案設計的能力。二、設計題目原動機傳動系統(tǒng)1傳動系統(tǒng)2送料構件上模變速運動(題1).沖壓機構及送料機構設計機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計（題2）.專用機床的刀具進給機構和工作臺轉位機構設計設計四工位專用機床的刀具進給機構和工作臺轉位機構。工作臺有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個工作位置，工位Ⅰ是裝卸工件，Ⅱ是鉆孔，Ⅲ是擴孔，是鉸孔。主軸箱上裝有三把刀具，對應于工位Ⅱ的位置裝鉆頭，對應于工位Ⅲ的位置裝擴孔鉆，Ⅳ的位置裝鉸刀。刀具由專用電機帶動繞其自身的軸線轉動。主軸箱每向左移動送進一次，在四個工位上分別完成相應的裝卸工件、鉆孔、擴孔、鉸孔工作。當主軸箱右移（退回）到刀具離開工件后，工作臺回轉90，然后主軸箱再次左移，這時，對其中每一個工件來說，它進入了下一個工位的加工，依次循環(huán)四次，一個工件就完成裝、鉆、擴、鉸、卸等工序，由于主軸箱往復一次，在四個工位上同時進行工作，所以每次就有一個工件完成上述全部工作。要求工作臺做單項間歇運動，每次轉過90；主軸箱往復移動120mm，在工作行程中有快進和慢進兩段，回程為快退（急回行程）原動機傳動系統(tǒng)1傳動系統(tǒng)2工作臺間歇運動主軸箱往復移動機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計（題3）.推瓶機構設計設計洗瓶機的推瓶機構：要求推頭接近勻速推瓶，平穩(wěn)的接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準備第二個工作循環(huán)。原動機傳動系統(tǒng)1傳動系統(tǒng)2推頭M導輥轉動機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計（題5）.半自動平壓模切機機構設計

工作臺4上方的1為雙列鏈傳動，鏈條上安裝了5個帶有夾緊片的走紙橫塊3，鏈條做間歇運動，每次停歇時，一個走紙橫塊剛好位于主動鏈輪2的最下方，這時，做往復運動的執(zhí)行構件7會推動橫塊上的夾緊裝置，使夾緊片張開，將紙板8喂入并夾緊后，鏈條運動，將紙板送入上模5和下模6的中間，鏈條停歇，下模6向上運動，實現(xiàn)紙板的壓痕和切線，壓切完成后，鏈條運動，走到某一位置時夾緊片張開，紙板收回，至此完成一個工作循環(huán)。原動機傳動系統(tǒng)1傳動系統(tǒng)2鏈輪間歇轉動構件7的運動傳動系統(tǒng)3下模6的運動機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計（題6）.印刷機蘸油機構設計原動件1經適當?shù)臋C械傳動系統(tǒng)將運動傳給構件4，并帶動蘸油輥5做上下往復運動。蘸油輥5在上極限位置停留時與供油輥2接觸，并由供油輥2帶動（靠摩擦）蘸油輥5繞C點互作純滾動，于是油盒3中的油墨傳到蘸油輥5上；蘸油輥5在下極限位置停留時與水平運動的墨板6接觸，將油墨傳給墨板6，與此同時，主動軸1經適當傳動機構將運動傳給與油盒3的斜面相接觸的供油輥2的間歇運動，將油盒3中的油墨帶出。要求蘸油輥5為間歇擺動，運動規(guī)律為等加速等減速，供油輥2的運動為單向間歇轉動，墨板6往復直線運動。原動機傳動系統(tǒng)1傳動系統(tǒng)2構件2間歇轉動構件4間歇擺動傳動系統(tǒng)3墨板6的運動機械原理第13章機械系統(tǒng)的總體方案設計(題7).榫槽成型半自動切削機設計原動件6通過適當?shù)膫鲃訖C構使推桿4作往復直線運動，工件1在推桿4的推動下，通過固定的榫槽刀的切削，在全長L1上開出榫槽。在推桿推動工件1之前，由同一原動件的帶動下，工件被壓緊，由端面切刀3先將工件1的右端面切平。推桿4推動工件切削榫槽時要求工件作近似等速運動。在推桿推動工件之前必須完成工件右端面的切削。原動機傳動系統(tǒng)1傳動系統(tǒng)2推桿4的運動壓緊機構運動傳動系統(tǒng)3切刀3間歇運動機械原理第13章機械