機械系統(tǒng)設計原理PPT(講課用)

1、機械系統(tǒng)設計 原理,第一章 機械系統(tǒng)概論,第一節(jié)機械系統(tǒng)的概念,機械系統(tǒng)定義： 由若干機械裝置組成的一個特定系統(tǒng)，稱 為機械系統(tǒng)。 機械系統(tǒng)的目的：是產(chǎn)生確定運動、傳遞和變換機械能，完成特定的工作。 機械系統(tǒng)的基本要素：機械零件和構(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子系統(tǒng)。 如圖1-1所示小型甘蔗收割機都是由若干裝置、部件和零件組成的機械系統(tǒng)。它們是一個由確定的質(zhì)量、剛度和阻尼的物體組成并能完成特定功能的系統(tǒng)。,小型甘蔗收獲機,整體性 機械系統(tǒng)是由若干個子系統(tǒng)構(gòu)成的統(tǒng)體。雖然各子系統(tǒng)具有各自不同的性能，但它們在結(jié)合時必須服從整體功能的要求，相互間須協(xié)調(diào)和適應。 系統(tǒng)是不能分

2、割的，即不能把一個系統(tǒng)分割成相互獨立的子系統(tǒng)，因為機械系統(tǒng)的整體性反映在于系統(tǒng)之間的有機聯(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)需要把一個系統(tǒng)分解成若干個子系統(tǒng)，,第二節(jié)機械系統(tǒng)的特性,2. 相關性 系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間是有機聯(lián)系的，它們之間相互作用、相互影響，形成了特定的關系。 如系統(tǒng)的輸入與輸出之間的關系、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聯(lián)系。某一子系統(tǒng)性能的改變，將對整個系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。,第二節(jié)機械系統(tǒng)的特性,3. 層次性 系統(tǒng)可以分解為一系列子系統(tǒng)，

3、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)之間的從屬關系或相互作用關系。 層次本身就是系統(tǒng)構(gòu)成的部分，每個層次反映了系統(tǒng)某種功能的實現(xiàn)方式,第二節(jié)機械系統(tǒng)的特性,4. 目的性 系統(tǒng)的價值體現(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)進入與它的目的相適應的狀態(tài)，實現(xiàn)要求的功能并排除或減少有害的干擾。,第二節(jié)機械系統(tǒng)的特性,第三節(jié)機械系統(tǒng)的組成,1動力系統(tǒng) 包括動力機及其配套裝置，是機械系統(tǒng)工作的動力源 2傳動系統(tǒng) 是把動力機的動力和運動傳遞給

4、執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置 3執(zhí)行系統(tǒng) 包括機械的執(zhí)行機構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件，它是利用機械能來改變作業(yè)對象的性質(zhì)、狀態(tài)、形狀或位置，達到預定要求。 4操縱系統(tǒng)和控制系統(tǒng) 都是為了使動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)運行，并準確可靠地完成整機功能的裝置。二者區(qū)別是：操縱系統(tǒng)一般是指通過人工操作來實現(xiàn)；控制系統(tǒng)是經(jīng)獲得的控制信號，經(jīng)由控制器，使控制對象改變其工作參數(shù)或運行狀態(tài)而實現(xiàn)上述要求的裝置，如伺服機構(gòu)、自動控制裝置等。,第四節(jié)機械系統(tǒng)設計類型,機械系統(tǒng)設計有以下三類不同的設計： (1) 開發(fā)性設計 在工作原理、結(jié)構(gòu)等完全未知的情況下，應用成熟的科學技術或經(jīng)過實驗證明是可行的新技術，設計以往沒有過的新型機械

5、。 (2) 適應性設計 在原理方案基本保持不變的前提下，對產(chǎn)品作局部的變更或設計一個新部件，使機械產(chǎn)品在質(zhì)和量方面更朗滿足使用要求。 (3) 變型設計 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，使之適應于更多的容量要求。 在機械產(chǎn)品設計中，開發(fā)性設計十分重要?！皠?chuàng)新”可以使開發(fā)性設計、適應性設計和變型設計別具一格，從而提高產(chǎn)品的工作性能。,第五節(jié) 機械系統(tǒng)設計的關鍵內(nèi)容,原理方案設計是機械系統(tǒng)設計的關鍵內(nèi)容。在原理方案設計過程中應解決下列問題： 確定系統(tǒng)的總功能 對設計任務抽象化，通過抽象化確定系統(tǒng)的總功能。 優(yōu)點：設計者容易認清系統(tǒng)設計目標，開闊設計思路。 2. 進行

6、總功能的分解 將總功能分解為若干分功能，是實現(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，是原理方案設計的一個關鍵步驟。建立起完整的功能載體目錄是機械系統(tǒng)設計的重要手段,第五節(jié) 機械系統(tǒng)設計的關鍵內(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，可以得到多個工作原理方案，供設計者選擇決策。 5. 方案的評價與決策 針對不同的機械，確定評價指標體系和評價方法，對多個方案進行綜合評價和決策。,第二章 機械系統(tǒng)設計原理,第一節(jié) 機械系統(tǒng)設計的一般程序和方法,四個階段 產(chǎn)品規(guī)劃（概念設計）、功能原理設計、結(jié)構(gòu)技術設計、生產(chǎn)施工設計(工藝設計)。

7、,結(jié)構(gòu)方案,結(jié)構(gòu)價值分析,試驗模型,試驗,總體設計,結(jié)構(gòu)設計,造型設計,造型價值分析,外觀方案,評價決策,評價決策,最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案,最優(yōu)造型方案,最優(yōu)技術設計方案,總體布置圖、裝配 草圖、技術文件,總體效果圖、 外觀效果模型,目的 產(chǎn)品功能是否齊全、性能是否優(yōu)良、經(jīng)濟效益是否顯著，在很大程度上取決于總體方案設計的構(gòu)思和方案擬定時的設計思想。,內(nèi)容,執(zhí)行系統(tǒng)的方案設計,執(zhí)行系統(tǒng)方案評價與決策,執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計,執(zhí)行機構(gòu)型式設計,運動規(guī)律設計,系統(tǒng)功能原理設計,機構(gòu)尺度設計,運動和動力分析,第二節(jié)、機械系統(tǒng)方案設計的目的和內(nèi)容,原動機類型的選擇和傳動系統(tǒng)的方案設計,各級傳動比的分配,傳動鏈中機構(gòu) 順

8、序的安排,傳動路線選擇,傳動類型選擇,控制系統(tǒng)的方案設計,其它輔助系統(tǒng)的設計,照明系統(tǒng)設計,安全保障系統(tǒng)設計,故障檢測系統(tǒng)設計,冷卻系統(tǒng)設計,潤滑系統(tǒng)設計,重要性 執(zhí)行系統(tǒng)是機械系統(tǒng)中的重要組成部分，直接完成機械系統(tǒng)預期工作任務。 機械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設計是機械系統(tǒng)總體方案設計的核心，是整個機械設計工作的基礎。 機械執(zhí)行系統(tǒng)的組成 由一個或多個執(zhí)行機構(gòu)組成。執(zhí)行構(gòu)件是執(zhí)行機構(gòu)的輸出構(gòu)件，其數(shù)量及運動形式、運動規(guī)律和傳動特性等要求，決定了整個執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。,第三節(jié) 機械執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設計,功能原理設計,根據(jù)需要制定機械的總功能，擬定實現(xiàn)總功能的工作原理和技術手段，確定機械所要實現(xiàn)的工藝動作

9、,運動規(guī)律設計,通過對工作原理所提出的工藝動作進行分解，決定采用何種運動規(guī)律來實現(xiàn)工作原理,執(zhí)行機構(gòu)型式設計,決定選擇何種機構(gòu)實現(xiàn)給定的運動規(guī)律,執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計,執(zhí)行機構(gòu)型式設計,根據(jù)工藝過程對各動作的要求，分析各執(zhí)行機構(gòu)應當如何協(xié)調(diào)配合，設計出機械運動循環(huán)圖,確定各執(zhí)行機構(gòu)的運動尺寸，繪制出各執(zhí)行機構(gòu)的運動簡圖,運動和動力分析,檢驗執(zhí)行系統(tǒng)是否滿足運動要求和動力性能方面的要求,方案評價與決策,對方案進行定性評價和定量評價并從中選出最佳設計方案,一、機械執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設計的主要內(nèi)容和過程,產(chǎn)品的功能 產(chǎn)品的用途、性能、使用價值等，根據(jù)人們生產(chǎn)或生活需要提出。 確定功能指標的考慮因素 先進性

10、 可行性 經(jīng)濟性 功能原理設計的重要性 決定產(chǎn)品的技術水平、工作質(zhì)量、傳動方案、結(jié)構(gòu)型式、制造成本等。,二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設計1. 功能原理的選擇與構(gòu)思,工作原理不同，運動方案也不同,齒輪加工,剃齒,范成原理,仿形原理,工作原理相同，運動方案不同,齒輪加工,插齒,滾齒,功能原理設計的多方案性,其它實例 斜面的應用 螺旋壓力機、螺旋千斤頂、螺紋聯(lián)接件、螺旋輸送機、螺桿泵、螺旋微動機構(gòu)、千分尺等 齒輪加工方法 無屑加工(精密鑄造、粉末冶金成型、滾壓成型)、切削加工(成型法、展成法)、成型法加工的盤狀齒輪銑刀和指狀齒輪銑刀、展成法的滾齒和插齒,確定方案時應注意兩點 用最簡單的方法實現(xiàn)同一功能。

11、注意光、機、電、流體等知識的綜合運用。,設計一臺彩色電視機陰極盤用的金屬片的沖裁機器，圓片直徑10mm，厚度0.8mm。,電視機陰極盤用金屬片沖裁機器,圖示按摩椅中的按摩輪利用一個偏心空間凸輪，同時實現(xiàn)三維方向的按摩作用徑向振動擠壓、向下推拉和橫向推拉，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)非常簡單。,用最簡單的方法實現(xiàn)功能舉例,指針,圖示分析天平，要求精度達到0.01g，但靠目力讀指針的微小偏角已不可能。,增加了一級光學放大鏡，將讀數(shù)放大。,光、機、電、流體等知識的綜合運用舉例,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,功能元,功能分析法(Function analysis)，將機械產(chǎn)品的總功能(

12、Total function)分解成若干功能元(Function element)，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價選擇。,2. 功能分析與功能求解,黑箱法是將實現(xiàn)給定功能的機械系統(tǒng)看作為一個未知內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)和功能載體的“黑箱”，通過對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)換關系，尋求能實現(xiàn)這種基本特性和轉(zhuǎn)換關系的工作原理和功能載體的求解過程。 黑想法要求設計者不要先從機械產(chǎn)品具體結(jié)構(gòu)出發(fā)考慮設計方案，而因從系統(tǒng)的功能出發(fā)構(gòu)思機械產(chǎn)品的可行方案。,1. 黑箱法,信息,機械產(chǎn)品 （黑箱）,物料,能量,信息,能量,物料,黑箱法的表達,黑箱法求解方法,詳

13、細表述輸入和輸出量 建立輸入輸出之間的關系 尋找合適的實例 設定系統(tǒng)的總功能 尋找系統(tǒng)的功能解 評價與決策,機械產(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)學矩陣。 形態(tài)學矩陣法是一種系統(tǒng)搜索和程式化求解的分功能組合求解方法。 舉例： 運用形態(tài)學矩陣法構(gòu)思單缸洗衣機的可行方案,2. 形態(tài)學矩陣法,理論上可組合出433=36 從先進性、新穎性和實用性看，一般選用A1、A2，B1、B2，C1、C2，因此主要有8個方案,三、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,刀具作復合運動,刀具與工作臺分別運動,運動規(guī)律設計通常是對工藝方法

14、和工藝動作進行分析，把其分解成若干個基本動作。工藝動作分解的方法不同，所形成的運動方案也不同。,立式鉆床工藝動作分解,直線運動,曲線運動,復合運動,往復擺動,每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) rpm,由兩個以上單一運動合成,間歇轉(zhuǎn)動,停歇往復直線運動,停歇單向直線運動,沿可變曲線運動,每分鐘轉(zhuǎn)位次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、運動系數(shù),每分鐘擺動次數(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),每次進給量的大小,每循環(huán)停歇次數(shù)、位置、時間、行程大小和工作速度,四、執(zhí)行機構(gòu)的型式設計,1. 設計原則 滿足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動作和運動要求 盡量簡化和縮短運動鏈 盡量減小機構(gòu)尺寸 選擇合適的運動副形式 考慮動力源的形式

15、 使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力和動力特性 使機械具有調(diào)節(jié)某些運動參數(shù)的能力 保證機械的安全運轉(zhuǎn),2. 機構(gòu)的選型 目的 選擇或創(chuàng)造出滿足執(zhí)行構(gòu)件運動和動力要求的機構(gòu)。, 傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動的機構(gòu),嚙合傳動機構(gòu),連桿機構(gòu),摩擦輪傳動,蝸桿傳動,鏈傳動,平行四邊形機構(gòu),摩擦傳動機構(gòu)的優(yōu)缺點,結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、易于實現(xiàn)無級變速、過載保護。,傳動比不準確、傳遞功率小、效率低。, 實現(xiàn)單向間歇轉(zhuǎn)動的機構(gòu),棘輪機構(gòu),齒輪-連桿機構(gòu),不完全齒輪機構(gòu),凸輪式間歇運動機構(gòu),適用于轉(zhuǎn)角固定的轉(zhuǎn)位運動,每次轉(zhuǎn)角小，或轉(zhuǎn)角大小可調(diào)的低速場合,大轉(zhuǎn)角而速度不高的場合,運動平穩(wěn)、分度、定位準確，但制造困難、高精度定位、高速場合,

16、特殊要求的輸送機構(gòu), 實現(xiàn)往復移動往復擺動運動的機構(gòu),凸輪機構(gòu),組合機構(gòu),往復運動 機構(gòu),連桿機構(gòu),螺旋機構(gòu),齒輪齒條機構(gòu),液壓缸、氣缸,正弦機構(gòu),正切機構(gòu),多桿機構(gòu),曲柄滑塊機構(gòu),連桿機構(gòu)特點制造容易、承載能力大，但難以實現(xiàn)精確運動，適用于無嚴格運動規(guī)律的場合。,凸輪機構(gòu)特點能實現(xiàn)任意復雜的運動和各構(gòu)件之間的運動協(xié)調(diào)，承載能力不大。,螺旋機構(gòu)特點可獲得大的減速比和較高的運動精度，常用作低速進給和精密微調(diào)機構(gòu)。,齒輪齒條機構(gòu)特點適用于移動速度較高的場合，精密齒條制造困難，傳動精度及平穩(wěn)性不及螺旋機構(gòu)。, 再現(xiàn)軌跡的機構(gòu),齒輪連桿組合機構(gòu),聯(lián)動凸輪機構(gòu),凸輪連桿組合機構(gòu),一般而言，除了凸輪機構(gòu)能

17、實現(xiàn)精確的曲線軌跡之外，其它機構(gòu)都只能近似實現(xiàn)預定的曲線軌跡。,齒輪連桿組合機構(gòu),攪拌機構(gòu),聯(lián)動凸輪機構(gòu),凸輪連桿組合機構(gòu),此抓片機構(gòu)采用了聯(lián)動凸輪機構(gòu)，通過兩凸輪的聯(lián)動作用，使抓片爪按矩形軌跡運動，從而達到間歇抓片的目的。,此裝配線采用了聯(lián)動凸輪機構(gòu)，使筆芯托架沿著矩形軌跡運動，從而達到使圓珠筆芯步進式地向前送進的目的。,3. 機構(gòu)的構(gòu)型 目的 當所選擇的機構(gòu)型式不能完全實現(xiàn)預期要求，或雖能實現(xiàn)功能要求但存在著或結(jié)構(gòu)較復雜、或運動精度不當和動力性能欠佳，可在常用機構(gòu)中選擇一種功能和原理與工作要求相近的機構(gòu)，在此基礎上重新構(gòu)筑機構(gòu)的型式。, 組合法,串聯(lián)組合 前一級子機構(gòu)的輸出構(gòu)件，作為后一級

18、子機構(gòu)的輸入構(gòu)件，依次串聯(lián)的組合方式。,后一級子機構(gòu)的主動件為前一級子機構(gòu)的一個連架桿。,后一級子機構(gòu)的主動件為前一級子機構(gòu)的連桿。,并聯(lián)組合 幾個子機構(gòu)共用同一個輸入構(gòu)件，而它們的輸出運動又同時輸入給一個多自由度的子機構(gòu)，從而形成一個自由度為1的機構(gòu)系統(tǒng)的組合方式。,各子機構(gòu)間無嚴格的運動協(xié)調(diào)配合關系,各子機構(gòu)在動作的先后次序上有嚴格的要求,自動車床上三個并聯(lián)凸輪的工作順序有先后要求。,各子機構(gòu)有運動形式配合要求,磨床中的主軸運動、砂輪運動和、工件運動在運動形式上有配合要求。,反饋式組合 在機構(gòu)組合系統(tǒng)中，其多自由度子機構(gòu)的一個輸入運動，是通過單自由度子機構(gòu)從該多自由度子機構(gòu)的輸出構(gòu)件回授的

19、組合方式。,校正原理蝸桿主動，因制造誤差使蝸輪運動精度達不到要求，由誤差設計一凸輪機構(gòu)，經(jīng)齒輪齒條、差動機構(gòu)K使蝸桿得到一附加運動，以校正誤差。,機床校正機構(gòu),輸入,4,1,4,2,1,3,K,2,復合式組合 由一個或幾個串聯(lián)的基本機構(gòu)去封閉一個具有兩個或多個自由度的基本機構(gòu)的組合方式, 變異法,更換原動件,雙搖桿機構(gòu)中，選連桿作為原動件，可把風扇轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為連架桿的搖動。,運動倒置,改變構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀,將擺動導桿機構(gòu)中的直線導槽改為圓弧導槽，可獲得較長時間的停歇。,改變構(gòu)件運動尺寸,槽輪直徑變?yōu)闊o窮大，槽數(shù)無窮多時，演變?yōu)椴蹢l機構(gòu),五、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設計 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計原則 滿足各執(zhí)行機

20、構(gòu)動作先后的順序性要求 滿足各執(zhí)行機構(gòu)動作在時間上的同步性要求 滿足各執(zhí)行機構(gòu)在空間布置上的協(xié)調(diào)性要求 滿足各執(zhí)行機構(gòu)在操作上的協(xié)同性要求 各執(zhí)行機構(gòu)的動作安排要有利于提高勞動生產(chǎn)率 各執(zhí)行機構(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)件動作的協(xié)調(diào)配合, 送料機構(gòu)將原料送入模孔上方后，沖頭進入?？走M行沖壓, 沖頭上移一段距離后，進行下次送料動作,折疊包裝機構(gòu)的兩個執(zhí)行構(gòu)件,兩個構(gòu)件不能同時位于區(qū)域MAB中，以免干涉。,執(zhí)行構(gòu)件運動速度的協(xié)調(diào)配合,i0,齒輪插刀加工,范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。, 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計方法 確定機械的工作循環(huán)周期 確定機械在一個運動循環(huán)

21、中各執(zhí)行構(gòu)件的各個行程段及其所需時間 確定各執(zhí)行構(gòu)件動作間的配合關系, 機械運動循環(huán)圖 用于描述機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件運動間相互協(xié)調(diào)配合的圖。 通常選取機械中某一主要的執(zhí)行構(gòu)件為參考構(gòu)件，以生產(chǎn)工藝的起始點作為運動循環(huán)的起始點，據(jù)此確定其它執(zhí)行構(gòu)件的運動相對于參考構(gòu)件的先后次序和配合關系。,運動循環(huán)圖形式 直線式 圓周式 直角坐標式,直線式工作循環(huán)圖,主軸作為參考構(gòu)件,圓周式工作循環(huán)圖,圖示單缸四沖程內(nèi)燃機的工作循環(huán)圖。曲軸為參考構(gòu)件，轉(zhuǎn)動2轉(zhuǎn)為一個工作循環(huán)。,直角坐標式工作循環(huán)圖,餅干包裝機工作循環(huán)圖中，橫坐標表示參考構(gòu)件的轉(zhuǎn)角，縱坐標表示執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)角。,六、方案評價與決策 評價指

22、標 系統(tǒng)功能實現(xiàn)運動規(guī)律或運動軌跡、實現(xiàn)工藝動作的準確性 運動性能運轉(zhuǎn)速度、行程可調(diào)性、運動精度等 動力性能承載能力、增力特性、傳力特性、振動噪音等 工作性能效率高低、壽命長短、可操作性、安全性、可靠性適用范圍等 經(jīng)濟性加工難易、能耗大小、制造成本等 結(jié)構(gòu)緊湊性 尺寸、重量、結(jié)構(gòu)復雜性等,評價方法 評分法 針對評價目標中各個項目，選擇一定的評分標準和總分計分法對方案的優(yōu)劣進行評價。,建立評價體系,選擇評分方法,選擇評分標準,對各個項目進行評分,選擇總分計分法，計算總分,選取高分者為優(yōu)選方案,評價結(jié)果的處理,一、機械傳動系統(tǒng)方案設計 1. 設計過程 確定傳動系統(tǒng)總傳動比 選擇傳動類型 擬定傳動鏈

23、布置方案 分配傳動比 確定各級傳動機構(gòu)的基本參數(shù)和主要幾何尺寸，計算傳動系統(tǒng)的各項運動學和動力學參數(shù) 繪制傳動系統(tǒng)運動簡圖,第四節(jié) 機械傳動系統(tǒng)方案設計 和原動機選擇,2. 傳動類型選擇 類型與特點,撓性(件)傳動,摩擦輪傳動,繩傳動,圓形齒輪傳動,撓性嚙合傳動,帶傳動,嚙合傳動,機械 傳動,摩擦傳動,單級齒輪傳動,齒輪系傳動,同步齒形帶傳動,螺旋齒輪傳動,蝸桿蝸輪傳動,圓錐齒輪傳動,圓柱齒輪傳動,定軸輪系傳動,周轉(zhuǎn)輪系傳動,鏈傳動,非圓齒輪傳動,行星輪系傳動,差動輪系傳動,液壓、液力傳動 利用液壓泵、閥、執(zhí)行器等元件實現(xiàn)的傳動。 氣壓傳動 以壓縮空氣為工作介質(zhì)的傳動 電氣傳動 利用電動機和電

24、氣裝置實現(xiàn)的傳動,選擇原則 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 考慮工作要求傳遞的功率和運轉(zhuǎn)速度 有利于提高傳遞效率 盡可能結(jié)構(gòu)簡單的單級傳動裝置 考慮結(jié)構(gòu)布置 考慮經(jīng)濟性 考慮機械安全運轉(zhuǎn)條件,二、原動機的選擇,第五節(jié)機械系統(tǒng)運動方案設計舉例,1. C1325自動車床刀架系統(tǒng)的分析,功能要求 自動換刀 軸向進給,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60, 定位轉(zhuǎn)位之前拔出保證加工精度的定位銷, 進、退刀不轉(zhuǎn)時，精確實現(xiàn)預定的進退刀運動。,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活動支架8向右完成退刀,讓刀 退刀的同時，齒

25、輪1 的離合器結(jié)合并開始轉(zhuǎn)動寬齒輪2 圓錐齒輪3圓柱凸輪機構(gòu)4拔出銷10；同時，曲柄5轉(zhuǎn)動支架8快速向右讓刀,轉(zhuǎn)位 讓刀快結(jié)束時，槽輪開始轉(zhuǎn)位曲柄5的后半圈支架8向左移動完成復位,定位 轉(zhuǎn)位結(jié)束時，凸輪機構(gòu)4的從動件推桿擺動插入定位銷10，齒輪1離合器脫開并停止運轉(zhuǎn),刀架系統(tǒng)的工作過程,進給 從動件13推程齒輪6 齒條7 活動支架8向左運動完成進給,刀架系統(tǒng)的工作過程,刀架系統(tǒng)的工作循環(huán)圖,刀架系統(tǒng)各機構(gòu)的組合方式及特點,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。,機構(gòu)功能分析 進刀凸輪機構(gòu)控制整個工件的加工過程，不同的工件需要更換不同的凸輪, 后續(xù)串聯(lián)的齒

26、輪齒條機構(gòu)用于轉(zhuǎn)換運動形式并將運動放大, 后續(xù)再串聯(lián)一曲柄滑塊機構(gòu)，以增大讓刀距離, 并聯(lián)槽輪機構(gòu)用于實現(xiàn)轉(zhuǎn)位, 并聯(lián)曲柄滑塊機構(gòu)用于實現(xiàn)讓位, 并聯(lián)圓柱凸輪機構(gòu)再串聯(lián)連桿機構(gòu)用于實現(xiàn)定位，且容易滿足時序要求, 圓柱齒輪后串接圓錐齒輪機構(gòu)用于改變運動方向,刀架系統(tǒng)各機構(gòu)的組合方式及特點,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，工作臺輕，移動工作臺比移動三軸容易。故采用第二種方案。,2. 多頭專用鉆床機械傳動系統(tǒng)設計,設計任務 設計一臺自動鉆床，用來同時加工圖示零件上的三個孔，并能自動送料。, 運動方案選擇,工藝動作鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)，同時相對于工件作移動,三種運動方案, 鉆頭旋轉(zhuǎn)

27、，同時軸向進給，工作臺靜止, 鉆頭旋轉(zhuǎn)，工作臺帶動工件進給, 工作臺旋轉(zhuǎn)，鉆頭作軸向進給,送料機構(gòu)采取從料倉推送工件的方式, 執(zhí)行系統(tǒng)運動規(guī)律設計,三個執(zhí)行構(gòu)件 鉆頭、工作臺、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，工作臺帶動工件快速上移接近鉆頭, 工作臺慢速工進；, 鉆孔結(jié)束后，工作臺快速退回，完成一個工作循環(huán),鉆頭的轉(zhuǎn)速 nc1000v(d),d鉆頭直徑，d8 mm v 切削速度，查手冊45鋼，可選v12.5mmin nc 500 rpm,工作臺為往復運動 鉆孔工藝要求 工作臺帶動工件快速上移接近鉆頭 工作臺改用工作進給速度先鉆凸臺上

28、的孔，待鉆到 一定深度時，三個鉆頭才同時鉆進，因工作阻力增加，故進給速度應減小 鉆孔結(jié)束后，工作臺快速退回，完成一個工作循環(huán),工作臺一個工作循環(huán)總時間 T1 t1 t2 t3 t4 t5 24.6 s,工作臺每分鐘工作循環(huán)數(shù) n1 60 T1 2.44,送料桿的運動為往復直動，運動循環(huán)時間與工作臺相同 Ts 24.6 s,工作臺的行程 Hf h0 h1 h2,h1 單孔鉆削深度，取h1 13 mm,h2 三孔同時鉆削深度，取h2 13 mm,送料桿的行程取工件的兩倍 Hs 100 mm,h0 工作臺快速趨近鉆頭的運動距離，取h0 15 mm,工作循環(huán)圖, 原動機的選擇,類型交流異步感應電動機 由機床的工作要求確定,為了減少原動機的數(shù)量，三個