第八章機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

第一節(jié)概述

四個(gè)階段初期規(guī)劃設(shè)計(jì)(概念設(shè)計(jì))總體方案設(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))

重要性總體方案設(shè)計(jì)直接決定機(jī)械產(chǎn)品的性能、質(zhì)量及其在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)效益。

核心內(nèi)容機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，極富創(chuàng)造性和綜合性。第八章機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

總體方案設(shè)計(jì)內(nèi)容

根據(jù)初期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段提出的設(shè)計(jì)任務(wù)書，通過對(duì)系統(tǒng)的功能分析和工藝動(dòng)作分解，明確各個(gè)工藝動(dòng)作的工作原理，構(gòu)思出滿足功能要求的總體方案，并通過對(duì)方案的評(píng)價(jià)和決策，確定出既能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)期功能要求，又性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的總體設(shè)計(jì)方案，完成總體方案示意圖、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖和方案設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。第二節(jié)機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

一、執(zhí)行系統(tǒng)的功能與設(shè)計(jì)要求

執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能(1)夾持例如自動(dòng)生產(chǎn)線或自動(dòng)機(jī)械中夾持工件或重物的工業(yè)機(jī)械手等。(2)運(yùn)送例如自動(dòng)機(jī)床的上下料機(jī)構(gòu)和加工中心幾個(gè)工位的工件傳遞系統(tǒng)等。(3)分度與轉(zhuǎn)位例如加工齒輪時(shí)的分度機(jī)構(gòu)、六角車床的刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)等。

(4)測(cè)量與檢測(cè)例如對(duì)工件尺寸、形狀及性能進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)量的機(jī)構(gòu)等。

(5)表面處理例如對(duì)工作對(duì)象表面進(jìn)行噴涂、洗刷的機(jī)構(gòu)等。(6)施力通過對(duì)工作對(duì)象施加力或力矩以改變工作對(duì)象的形狀和尺寸，例如鍛壓機(jī)、剪切機(jī)、碎石機(jī)和加工機(jī)床中的機(jī)構(gòu)等。

執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求(1)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作(2)各構(gòu)件具有足夠的強(qiáng)度和剛度(3)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間應(yīng)動(dòng)作協(xié)調(diào)

(4)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)合理，造型美觀，便于加工與安裝

(5)工作安全可靠，具有足夠的使用壽命

二、執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

●

執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)

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

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執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)

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

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執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)

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執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析

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執(zhí)行系統(tǒng)的方案評(píng)價(jià)與決策

N機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)過程YN改變?cè)O(shè)計(jì)策略機(jī)械預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能要求功能原理設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)繪制執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖構(gòu)思新的運(yùn)動(dòng)規(guī)律改變機(jī)構(gòu)參數(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力分析方案評(píng)價(jià)是否滿足要求改變機(jī)構(gòu)型式重新構(gòu)思功能原理

三、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)

任務(wù)根據(jù)機(jī)械預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能要求，構(gòu)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(dòng)作又簡(jiǎn)單的工作原理。功能原理設(shè)計(jì)的多方案性實(shí)現(xiàn)同一種功能要求，可以采用不同的工作原理，不同的工作原理，需要不同的工藝動(dòng)作。切削運(yùn)動(dòng)分度運(yùn)動(dòng)范成運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)范成原理進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪加工設(shè)備仿形原理

1.

功能原理設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(1)功能原理方案構(gòu)思階段是機(jī)械設(shè)計(jì)中最能充分發(fā)揮創(chuàng)造性的階段。構(gòu)思出一種嶄新的工作原理就可以創(chuàng)造出一類新穎的機(jī)械產(chǎn)品，創(chuàng)造出新的價(jià)值。

(2)功能原理設(shè)計(jì)是否合理對(duì)產(chǎn)品的成敗具有決定性作用，它從質(zhì)的方面決定了機(jī)械的設(shè)計(jì)水平和綜合性能狀況。

2.

功能原理設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性功能原理設(shè)計(jì)是一個(gè)極富創(chuàng)造性的構(gòu)思過程，涉及的知識(shí)領(lǐng)域十分廣泛，也沒有某種固定的模式可以遵循。

功能原理設(shè)計(jì)的幾種常用的方法

(1)分析綜合法應(yīng)用組合原理進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，把機(jī)械系統(tǒng)預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能要求作為總功能，將其分解為一系列分功能，通過研究、分析分功能的本質(zhì)，進(jìn)行各分功能原理設(shè)計(jì)，然后把這些分功能原理進(jìn)行綜合，形成機(jī)械系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)方案。

(2)思維擴(kuò)展法利用發(fā)散思維進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)功能原理設(shè)計(jì)。在機(jī)械系統(tǒng)功能原理設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者的思路不應(yīng)局限于機(jī)械學(xué)范圍，電子學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、仿生學(xué)等科學(xué)工作原理都應(yīng)在考慮之列

(3)還原創(chuàng)新法機(jī)械的發(fā)明創(chuàng)造的原點(diǎn)是機(jī)械預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能，它是惟一的，而創(chuàng)造的起點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)這一功能要求的方法，它有許多種。創(chuàng)造的原點(diǎn)可以作為創(chuàng)造的起點(diǎn)，但創(chuàng)造的起點(diǎn)卻不能作為創(chuàng)造的原點(diǎn)。還原創(chuàng)新法是指跳出已有的創(chuàng)造起點(diǎn)，追根溯源到它的創(chuàng)造原點(diǎn)，緊緊圍繞機(jī)械預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能預(yù)期，從創(chuàng)造原點(diǎn)出發(fā)，另辟新路，構(gòu)思新的功能原理。

四、執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)根據(jù)工作原理所提出的工藝動(dòng)作要求，構(gòu)思出能實(shí)現(xiàn)該要求的各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并從中選出最簡(jiǎn)單適用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，作為機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方案，這一工作通常是通過對(duì)工作原理所提出的工藝動(dòng)作進(jìn)行分解來(lái)進(jìn)行的。運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)是機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵的一步，它直接關(guān)系到機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的可能性、整機(jī)的復(fù)雜程度以及機(jī)械的工作性能，對(duì)機(jī)械的設(shè)計(jì)質(zhì)量具有非常重要的影響。在設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮機(jī)械的工作特性、適應(yīng)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性等多方面的要求。

機(jī)械工藝動(dòng)作過程分解的注意事項(xiàng)(1)動(dòng)作最簡(jiǎn)化(2)動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)性(3)動(dòng)作數(shù)最小(4)動(dòng)作的變化規(guī)律(5)動(dòng)作的控制和協(xié)調(diào)配合

加工內(nèi)孔工藝動(dòng)作不同分解方案鏜內(nèi)孔車床鏜內(nèi)孔鏜床鉆床拉床

五、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)根據(jù)各執(zhí)行構(gòu)件所要完成的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過從現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)中進(jìn)行選擇、比較、組合或創(chuàng)造新機(jī)構(gòu)來(lái)確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式。究竟選擇哪種機(jī)構(gòu)，需要考慮機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性、機(jī)械效率、制造成本、外形尺寸等因素。執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)所要解決的關(guān)鍵問題是：選擇或創(chuàng)造什么樣的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)。這是機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中最富有創(chuàng)造性的重要環(huán)節(jié)，直接影響到機(jī)械的工作質(zhì)量、使用效果、使用壽命、結(jié)構(gòu)的繁簡(jiǎn)程度和經(jīng)濟(jì)效益等。

(一)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)的基本原則1.滿足執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)要求2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)鏈短精確直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)近似直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

3.機(jī)構(gòu)尺寸應(yīng)盡可能小滑塊行程為曲柄長(zhǎng)度的4倍

4.注意運(yùn)動(dòng)副的選擇用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦電動(dòng)機(jī)內(nèi)燃機(jī)液壓馬達(dá)氣動(dòng)馬達(dá)

5.充分考慮動(dòng)力源的形式

6.使執(zhí)行系統(tǒng)有良好的傳力特性和動(dòng)力性能FPMdR323R121223R12FR32FR32R424MdFR4241PR32FCeFCFM摩擦力較大摩擦力較小

7.使機(jī)械操作方便，調(diào)整容易，安全可靠過載保護(hù)裝置起動(dòng)裝置離合器誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)

摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

自鎖機(jī)構(gòu)可調(diào)機(jī)構(gòu)換向裝置制動(dòng)裝置

(二)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)的方法1.機(jī)構(gòu)的選型(1)按照?qǐng)?zhí)行構(gòu)件所需的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)變換功能進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型從具有相同運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)變換的機(jī)構(gòu)中，按照?qǐng)?zhí)行構(gòu)件所需的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行搜尋。當(dāng)有多種機(jī)構(gòu)均可滿足要求時(shí)，則可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)的基本原則，對(duì)初選的機(jī)構(gòu)型式進(jìn)行分析和比較，從中選出較優(yōu)的機(jī)構(gòu)。非圓齒輪機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)、齒輪－連桿組合機(jī)構(gòu)等非勻速軸向滑移圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、混合輪系變速機(jī)構(gòu)、摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、行星無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)、撓性無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)等變傳動(dòng)比勻速交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、準(zhǔn)雙曲面齒輪機(jī)構(gòu)、蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)交錯(cuò)軸雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)、錐齒輪機(jī)構(gòu)等相交軸圓柱齒輪機(jī)構(gòu)、平行四桿機(jī)構(gòu)、同步齒形帶機(jī)構(gòu)、周轉(zhuǎn)輪系、雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)機(jī)構(gòu)、摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺線針輪機(jī)構(gòu)、撓性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等平行軸定傳動(dòng)比勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示例運(yùn)動(dòng)形式常見運(yùn)動(dòng)形式及其對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)

特殊形式的連桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪－連桿組合機(jī)構(gòu)、利用連桿曲線的圓弧段或直線段組成的多桿機(jī)構(gòu)等間歇擺動(dòng)棘輪機(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)、某些組合機(jī)構(gòu)等間歇轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、正弦機(jī)構(gòu)、楔塊機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)、液動(dòng)機(jī)構(gòu)、撓性機(jī)構(gòu)等往復(fù)移動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式常見運(yùn)動(dòng)形式及其對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)

往復(fù)擺動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、空間連桿機(jī)構(gòu)、某些組合機(jī)構(gòu)、搖桿滑塊機(jī)構(gòu)等間歇運(yùn)動(dòng)間歇移動(dòng)棘齒條機(jī)構(gòu)、摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、從動(dòng)件做間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)、反凸輪機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)、液壓機(jī)構(gòu)、移動(dòng)桿有停歇的斜面機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)示例帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等微動(dòng)、補(bǔ)償雙向式棘輪機(jī)構(gòu)、三星輪換向機(jī)構(gòu)、離合器、滑移齒輪換向機(jī)構(gòu)等換向連桿近似直線機(jī)構(gòu)、八桿精確直線機(jī)構(gòu)、某些組合機(jī)構(gòu)等直線軌跡預(yù)定軌跡運(yùn)動(dòng)形式常見運(yùn)動(dòng)形式及其對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)

曲線軌跡利用連桿曲線實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的多桿機(jī)構(gòu)、凸輪－連桿組合機(jī)構(gòu)、齒輪－連桿組合機(jī)構(gòu)、行星輪系與連桿的組合機(jī)構(gòu)等特殊運(yùn)動(dòng)要求齒式棘輪機(jī)構(gòu)、摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)示例超越過載保護(hù)螺旋差動(dòng)機(jī)構(gòu)、諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、差動(dòng)輪系、杠桿式差動(dòng)機(jī)構(gòu)等……具體項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)常用機(jī)構(gòu)的性能和特點(diǎn)

1.運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡評(píng)價(jià)連桿機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能工作性能任意性較差，只能實(shí)現(xiàn)有限個(gè)精確位置基本上任意一般為定傳動(dòng)比轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)基本上任意2.運(yùn)動(dòng)精度較低較高高較高3.運(yùn)動(dòng)速度很高較高一般較高1.應(yīng)用范圍2.效率一般一般廣較廣一般較廣高較高3.可調(diào)性4.運(yùn)轉(zhuǎn)速度5.承載能力6.耐磨性較好較差較差較好較高很高較高高較大較大大較小好較好較好差7.可靠性可靠可靠可靠可靠具體項(xiàng)目評(píng)價(jià)指標(biāo)常用機(jī)構(gòu)的性能和特點(diǎn)

1.加速度峰值評(píng)價(jià)連桿機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)動(dòng)力性能經(jīng)濟(jì)性2.噪聲較小較小小較大3.平穩(wěn)性好較差較差較好1.制造難易程度2.制造誤差敏感敏感不敏感較易較難較難容易敏感敏感3.調(diào)整方便性4.能耗大小1.尺寸2.重量較方便較麻煩較方便方便一般一般一般一般較大較小較小較小較輕較重較重較重3.結(jié)構(gòu)復(fù)雜性簡(jiǎn)單復(fù)雜一般復(fù)雜較大較小小較小結(jié)構(gòu)緊湊運(yùn)動(dòng)特性性能特點(diǎn)單向雙向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)螺旋軌跡連續(xù)不連續(xù)勻速非勻速平行相交交叉運(yùn)動(dòng)類型運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)連續(xù)運(yùn)動(dòng)速率軸線位置機(jī)構(gòu)特征應(yīng)用機(jī)構(gòu)功能一種機(jī)構(gòu)表達(dá)方法主要用于空氣壓縮機(jī)、機(jī)床等工作機(jī)上應(yīng)用具有急回特性，制造容易、強(qiáng)度高、承載能力強(qiáng)機(jī)構(gòu)特性性能交叉成90非勻速勻速非連續(xù)連續(xù)雙向單向運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)類型偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)輸出輸入關(guān)系輸出狀態(tài)輸入狀態(tài)機(jī)構(gòu)描述機(jī)構(gòu)名稱曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的表達(dá)e運(yùn)動(dòng)特性運(yùn)動(dòng)連續(xù)性運(yùn)動(dòng)速率軸線位置

(2)按照動(dòng)作功能分解與組合原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型

運(yùn)動(dòng)變換和力變換的基本功能表示符號(hào)

基本功能表示符號(hào)表示符號(hào)基本功能運(yùn)動(dòng)形式變換運(yùn)動(dòng)(位移或速度)縮小運(yùn)動(dòng)(位移或速度)放大運(yùn)動(dòng)方向交替變換運(yùn)動(dòng)軸線變向運(yùn)動(dòng)合成運(yùn)動(dòng)分解運(yùn)動(dòng)脫離運(yùn)動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)總功能的功能—技術(shù)矩陣

分功能實(shí)現(xiàn)分功能的對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)U1UmUi……t11…t1j………tm1ti1tij…………………tmj

總功能的分解U(Ui

)i1，2，…，m

實(shí)現(xiàn)總功能的最多方案數(shù)

N

n1n2…ni…nm

i1，2，…，m有些機(jī)構(gòu)具有多種分功能(如曲柄滑塊機(jī)構(gòu)既有運(yùn)動(dòng)形式變換功能，又有運(yùn)動(dòng)軸線變向功能)，所以，可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)方案。這種方法可提供數(shù)目眾多的方案，使設(shè)計(jì)人員有廣泛的選擇范圍。設(shè)計(jì)時(shí)，一般可先從中剔出一些明顯不符合要求的方案，然后根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)的基本原則，選取幾個(gè)比較滿意的方案。最后，采用科學(xué)的評(píng)價(jià)方法對(duì)初選方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，從中選出符合設(shè)計(jì)要求的最優(yōu)方案。

舉例

設(shè)計(jì)題目精鍛機(jī)主機(jī)構(gòu)

總功能當(dāng)加壓執(zhí)行構(gòu)件(沖頭)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，能鍛出較高精度的毛坯。

空間約束條件驅(qū)動(dòng)軸必須水平布置。

分功能⑴運(yùn)動(dòng)形式變換⑵運(yùn)動(dòng)軸線變向⑶運(yùn)動(dòng)位移或速度縮小功能—技術(shù)矩陣流體機(jī)構(gòu)摩擦輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)螺旋、斜面機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)流體傳動(dòng)原理摩擦傳動(dòng)原理嚙合傳動(dòng)原理推拉傳動(dòng)原理傳動(dòng)原理功能機(jī)構(gòu)基本功能結(jié)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)方案總數(shù)N63216沖頭壓力大，安全可靠，但傳動(dòng)精度差，適用于一般的鍛壓設(shè)備機(jī)構(gòu)的綜合剛度較差，但沖頭具有較大壓力，且可在沖壓位置保持短時(shí)間停歇，適用于壓印機(jī)

生產(chǎn)效率較低，適合用于一般大型鍛壓機(jī)械設(shè)備

剛度好，具有較好的增力功能，能完全滿足精鍛機(jī)各方面的技術(shù)要求特點(diǎn)DCBA方案基本功能結(jié)構(gòu)序號(hào)2.機(jī)構(gòu)構(gòu)型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的構(gòu)型，即先從常用機(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)，然后在此基礎(chǔ)上重新構(gòu)造機(jī)構(gòu)型式的工作。這項(xiàng)工作比機(jī)構(gòu)的選型更具有創(chuàng)造性。

常用方法

(1)變異法以現(xiàn)有機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過對(duì)構(gòu)成機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行變化或改造，生成新的機(jī)構(gòu)型式。常用的方法有運(yùn)動(dòng)倒置法、運(yùn)動(dòng)副變換法、局部變異法等。運(yùn)動(dòng)倒置O11O2312O13O232113211323改變運(yùn)動(dòng)副元素的形狀低副變異為高副

局部變異

(2)擴(kuò)展法根據(jù)機(jī)構(gòu)組成原理，在選擇的基本機(jī)構(gòu)上連接若干基本桿組構(gòu)造出新機(jī)構(gòu)的方法。利用擴(kuò)展法能在不改變機(jī)構(gòu)自由度的情況下，增加或改善機(jī)構(gòu)的功能。

要求

設(shè)計(jì)一個(gè)急回特性比較顯著、運(yùn)動(dòng)行程比較大的急回機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件做往復(fù)移動(dòng)。EFDHBB2ADB1基本機(jī)構(gòu)ABCRPPII級(jí)組

(3)組合法基本機(jī)構(gòu)由于其固有的局限性只能實(shí)現(xiàn)有限的運(yùn)動(dòng)功能和要求，對(duì)于更復(fù)雜的功能和運(yùn)動(dòng)要求，則常采用將幾種基本機(jī)構(gòu)用適當(dāng)?shù)姆绞浇M合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)較復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)基本機(jī)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力特性。機(jī)構(gòu)的組合是發(fā)明創(chuàng)造新機(jī)構(gòu)的重要途徑之一。常用的組合方式有串聯(lián)組合、并聯(lián)組合、反饋組合和復(fù)合組合等。

串聯(lián)組合若干個(gè)單自由度的基本機(jī)構(gòu)，以前一機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件作為后一機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件的方式組合。固結(jié)式串聯(lián)前一機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件與后一機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件固結(jié)成一個(gè)構(gòu)件。機(jī)構(gòu)的固結(jié)式串聯(lián)組合常用于改善輸出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，或用來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)或力的放大。12v412v4機(jī)構(gòu)II機(jī)構(gòu)I

軌跡點(diǎn)串聯(lián)以前一機(jī)構(gòu)做平面運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上某一點(diǎn)的軌跡作為輸出，通過該軌跡點(diǎn)與后一機(jī)構(gòu)的構(gòu)件連接。機(jī)構(gòu)的軌跡點(diǎn)串聯(lián)組合常利用前一機(jī)構(gòu)連接點(diǎn)的特殊運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)后一機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件的特殊運(yùn)動(dòng)要求。1v51Mv5機(jī)構(gòu)I機(jī)構(gòu)II并聯(lián)組合以一個(gè)多自由度機(jī)構(gòu)作為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，一個(gè)或幾個(gè)單自由度基本機(jī)構(gòu)(附加機(jī)構(gòu))的輸出構(gòu)件接入基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成。并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)既可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)函數(shù)，也可以用于實(shí)現(xiàn)特殊的軌跡?；A(chǔ)機(jī)構(gòu)III－差動(dòng)輪系(2、3、4、H)附加機(jī)構(gòu)I－定軸輪系(1、2)附加機(jī)構(gòu)II－四桿機(jī)構(gòu)(ABCD)H4機(jī)構(gòu)I機(jī)構(gòu)II1機(jī)構(gòu)III2134B1CA5HED24

適當(dāng)選擇機(jī)構(gòu)參數(shù)，可以使從動(dòng)輪4做具有近似瞬時(shí)停歇的單向轉(zhuǎn)動(dòng)。1機(jī)構(gòu)I機(jī)構(gòu)IIv4vC511ABCD243Sv4基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)II－五桿機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)I－凸輪機(jī)構(gòu)只要適當(dāng)設(shè)計(jì)附加機(jī)構(gòu)凸輪1的輪廓曲線，就可以使連桿2上點(diǎn)C精確實(shí)現(xiàn)給定軌跡S。反饋組合以一個(gè)多自由度機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)中有一個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)是通過一個(gè)單自由度附加機(jī)構(gòu)從該多自由度機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件反饋得到的。反饋式組合機(jī)構(gòu)常用于實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和對(duì)運(yùn)動(dòng)有特殊要求的場(chǎng)合。1(t)機(jī)構(gòu)II機(jī)構(gòu)I2(t)s3(t)v3(s3)231241(1)2(2)基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)II－雙自由度蝸桿機(jī)構(gòu)附加機(jī)構(gòu)I－凸輪機(jī)構(gòu)校正原理

測(cè)出蝸輪副一個(gè)周期的運(yùn)動(dòng)誤差，并以此作為設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的依據(jù)。通過反饋組合后的附加運(yùn)動(dòng)，可以使運(yùn)動(dòng)誤差得到相應(yīng)補(bǔ)償。運(yùn)載組合一個(gè)機(jī)構(gòu)安裝在另一個(gè)機(jī)構(gòu)的某一運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上，兩機(jī)構(gòu)各自完成自己的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的疊加即為所要求的輸出運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)I－曲柄搖塊機(jī)構(gòu)1、2、3、4機(jī)構(gòu)II－雙桿機(jī)構(gòu)4、5M43215141機(jī)構(gòu)II機(jī)構(gòu)IvM4

六、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?？咨戏胶螅瑳_頭進(jìn)入?？走M(jìn)行沖壓●

沖頭上移一段距離后，進(jìn)行下次送料動(dòng)作執(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?？咨戏胶?，沖頭進(jìn)入?？走M(jìn)行沖壓●

沖頭上移一段距離后，進(jìn)行下次送料動(dòng)作執(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?？咨戏胶?，沖頭進(jìn)入?？走M(jìn)行沖壓●

沖頭上移一段距離后，進(jìn)行下次送料動(dòng)作執(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?？咨戏胶?，沖頭進(jìn)入?？走M(jìn)行沖壓折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合餅干1342餅干21左折邊構(gòu)件3包裝紙4右折邊構(gòu)件折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合餅干21344折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合134餅干2折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合餅干2134折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合餅干1342MBA

兩個(gè)構(gòu)件不能同時(shí)位于區(qū)域MAB中，以免干涉。折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合0范成運(yùn)動(dòng)i00執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度的協(xié)調(diào)配合

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。0范成運(yùn)動(dòng)i00執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度的協(xié)調(diào)配合

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。0切削運(yùn)動(dòng)

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

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。0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

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。0執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度的協(xié)調(diào)配合

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。0執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度的協(xié)調(diào)配合

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。

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

直線式機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖進(jìn)給沖頭送料器曲柄轉(zhuǎn)角

0o90o180o270o360o

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)兩轉(zhuǎn)為一個(gè)工作循環(huán)。

啟排氣門開啟進(jìn)氣門開進(jìn)氣排氣壓縮膨脹閉進(jìn)氣門關(guān)火點(diǎn)曲軸0o

540o

360o

180o

排門閉關(guān)氣直角坐標(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餅干1342MBA

七、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)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

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

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，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Qi1，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

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)

一、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)過程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)圖第三節(jié)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

和原動(dòng)機(jī)選擇

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)

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)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)

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

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考慮工作要求傳遞的功率和運(yùn)轉(zhuǎn)速度

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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

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ms52553015251512015351540減速比58157104880610最大功率kW2007501200150250500005503750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cos1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)的選擇常用原動(dòng)機(jī)的類型及主要特點(diǎn)

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。氣動(dòng)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。液壓馬達(dá)

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。

內(nèi)燃機(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。

控制電動(dòng)機(jī)主要特點(diǎn)原動(dòng)機(jī)類型

第四節(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60o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●

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功能分解

刀架系統(tǒng)的工作過程退刀壓簧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讓刀退刀的同時(shí)，齒輪1的離合器結(jié)合并開始轉(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刀架系統(tǒng)的工作過程轉(zhuǎn)位讓刀快結(jié)束時(shí)，槽輪開始轉(zhuǎn)位→曲柄5的后半圈→支架8向左移動(dòng)完成復(fù)位進(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)的工作過程定位轉(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離合器脫開并停止運(yùn)轉(zhuǎn)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)的工作過程進(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)的工作過程刀架系統(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●

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。3020382020502010⑴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)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。3020382020502010三種運(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)

鉆頭的轉(zhuǎn)速

nc1000v(d)

d鉆頭直徑，d8mm

v切削速度，查手冊(cè)45鋼，可選v12.5mmin

nc500rpm

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)

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

60T1

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工作循環(huán)圖凸輪轉(zhuǎn)角090o