機械系統(tǒng)設(shè)計

1、機械系統(tǒng)設(shè)計第一章一、系統(tǒng)：指具有特定功能的、相互間具有有機聯(lián)系的許多要素構(gòu)成的一個整體。二、系統(tǒng)的一些特性：整體性、相關(guān)性、目的性、環(huán)境適應(yīng)性三、機械系統(tǒng)的組成：動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四、機械設(shè)計的一般過程包括：計劃、外部系統(tǒng)設(shè)計、內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計、制造銷售五、系統(tǒng)分解（了解）第二章一、方案設(shè)計的工作內(nèi)容：研究給定的設(shè)計任務(wù)、構(gòu)思實現(xiàn)功能的原理和方法、選擇工藝原理、確定技術(shù)過程、引進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)、分析結(jié)構(gòu)布局、擬定設(shè)計方案并進(jìn)行設(shè)計方案評價、確定能實現(xiàn)預(yù)定設(shè)計目標(biāo)的最佳方案里始一二、,B.*相:指僅知輸入量和輸出量而不知其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表述設(shè)計任務(wù)的一種模式。黑箱明確表示了設(shè)計

2、任務(wù)的基本功能要求和主要約束條件三、工藝原理：指各種物理效應(yīng)（包括物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等自然科學(xué)中的定理、定律、原理及效應(yīng)）的具體應(yīng)用。四、系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)：五、方案評價的目的：是通過對可行的候選方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟、外部環(huán)境等方面的評定，提出方案的評價意見，為決策者最后確定設(shè)計方案提供信息和依據(jù)。六、方案的評價原則：客觀性原則、可比性原則、合理性原則、整體性原則七、總體設(shè)計的主要內(nèi)容：總體布置設(shè)計、確定總體主要參數(shù)、繪制總體設(shè)計圖樣、編寫總體設(shè)計報告書計技術(shù)說明書等八、總體設(shè)計的基本要求：（）保證工藝過程的連續(xù)和流暢（）降低質(zhì)心高度、減小偏置（）保證精度、剛體，提高抗振性及熱穩(wěn)定性（）充分考慮產(chǎn)

3、品系列化和發(fā)展（）結(jié)構(gòu)緊湊，層次分明（）操作、維修、調(diào)整方便（）外形美觀九、傳動系統(tǒng)的布置（）簡化傳動鏈：在保證運動要求的前提下，傳動鏈愈簡短，零件數(shù)就愈少，材料的消耗和制造費用就愈低，同時也有利于提高傳動效率、可靠性和精度。（）合理安排傳動機構(gòu)順序若以傳遞動力，應(yīng)優(yōu)先考慮蝸桿傳動布置在高速級的方案；若以傳遞運動為主，尤其是傳動精度要求較高時，應(yīng)考慮蝸桿傳動布置在低俗級的方案。（）注意傳動系統(tǒng)潤滑和密封的便利性和可靠性第三章一、載荷的分類：靜載荷和動載荷二、靜載荷：指大小、方向和位置都不變的載荷三、動載荷：指大小、方向和位置都改變的載荷四、載荷歷程：工程上常把載荷隨時間的變化稱為載荷的一一時間

4、歷程，簡稱載荷歷程五、載荷的處理方法：對靜載荷：可用靜強度判據(jù)來設(shè)計計算對周期載荷和非周期載荷：利用疲勞強度理論進(jìn)行設(shè)計計算六、編制載荷的方法：功率譜法和循環(huán)計數(shù)法七、常用的循環(huán)計數(shù)法：峰值計數(shù)法、穿級計數(shù)法、幅程計數(shù)法和雨流計數(shù)法八、選擇電動機的一般原則：在滿足使用要求的前提下，交流電動機優(yōu)選于直流電動機，籠行型電動機優(yōu)選與繞線型電動機，專用電動機優(yōu)選與通用電動機九、決定電動機功率的因素：電動機的發(fā)熱、允許的過載能力和起動能力十、電動機的負(fù)載圖和發(fā)熱計算（）十、內(nèi)燃機：指燃料在汽缸內(nèi)進(jìn)行燃燒，直接將產(chǎn)生的氣體所含的熱能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置十二、內(nèi)燃機按燃料種類的分類：柴油機和汽油機第四章一、執(zhí)

5、行系統(tǒng)的功能：一（一）夾持：示例抓取動作：夾持器向下運動，手指碰上工件后，在工件對手指反力的作用下，壓縮彈簧，使手指張開，完成抓取動作。夾持動作：夾持器繼續(xù)向下運動，手指伸入工件后，在彈簧作用下，手指閉合，夾持工件。放開動作：這種夾持器不能單獨放開工件，要由其它裝置夾持工件后，夾持器向上運動，在工件反作用力下，手指打開，才能將工件卸下。4-1彈簧杠桿式夾持器示例21工件2擋塊圖4-2斜楔杠桿式夾持器抓取動作斜楔號向下運動，兩滾子的間隙加大，使拉簧1伸長，手指4抓住工件5。夾持動作：斜楔3繼續(xù)向下運動，手指4對工件5的夾持力加大。放開動作：斜楔3向上運動，兩滾子的間隙變小，拉簧1使手指4、5張開

6、，放開工件5。示例3圖4-3液壓連桿傳動夾持器抓取動作:活塞4向下運動，通過活塞桿曲及連桿5使手指2繞固定銷軸轉(zhuǎn)動，抓取工件1。夾持動作：活塞4繼續(xù)向下運動，使手指2以較大的力夾持工件1。放開動作：活塞4向上運動，通過活塞桿及連桿5使手指繞固定銷軸反向轉(zhuǎn)動，放開工件1。（二）搬運：示例1車門關(guān)閉時位置在BB，這是初始位置；車門開啟時位置在B1B1,這是最終位置。用擺桿搖塊機構(gòu)（1-2-3-5）和擺桿滑塊機構(gòu)（3-4-6-5）組合，可實現(xiàn)車門的兩個位置。原動件為活塞2,它作往復(fù)運動；車門裝在連桿4上，它隨連桿4作平面運動。活塞2伸縮到兩個極限位置，車門就會從初始位置運動到最終位置圖4-6扁平工件

7、搬運裝置C榔出的T處前出Ca密房T性的格督用齒輪-齒條機構(gòu)和正弦機構(gòu)組合，來實現(xiàn)a）、b）兩個位置。齒條在活塞帶動下往復(fù)直線運動，與齒條相嚙合的齒輪作往復(fù)180的擺動；搖桿8與齒輪固連，可擺動180，正弦機構(gòu)的框架9作往復(fù)直線運動，框架上有吸頭10，吸住工件從位置a）移動到位置b）。（三）輸送示例圖4-7是一個間歇式的直線輸送裝置。氣缸4的活塞是主動件，它作往復(fù)直線運動。當(dāng)活塞向左運動時，推動棘爪壓縮彈簧向左移動，棘爪撥動棘輪逆時針轉(zhuǎn)動，與棘輪裝在一根圖4；直線輸送裝置軸上的鏈條輸送裝置的鏈輪就帶動鏈條1運動，從而實現(xiàn)裝在鏈條上的裝配輸送帶的運動。當(dāng)活塞向右運動時，棘爪在彈簧作用下回位，棘輪不

8、轉(zhuǎn)，裝配輸送帶靜止。這樣就可實現(xiàn)裝配輸送帶的間歇運動。（四）分度與轉(zhuǎn)位示例1圖4-9是用棘輪機構(gòu)帶動的回轉(zhuǎn)工作臺。棘輪2、分度盤1和工作臺裝在同一個立軸上；有兩個氣缸4和5；氣缸4通過棘爪3推動棘輪2每次轉(zhuǎn)過若干個齒（轉(zhuǎn)過的齒數(shù)可以改變）；氣缸5使定位栓6深入分度盤1的槽中進(jìn)行定位，也可以使定位栓6從分度盤1的槽中取出，使分度盤松動。連4.9麻輪機構(gòu)帶動的回轉(zhuǎn)工作臺1分直盤2就輪3-某爪示例2分重氣瓜5一定位氣缸6一定位檢B04-1O凸輪機枸帶動的回轉(zhuǎn)工作臺1一定位栓2一驅(qū)動情3一分度抵4一騾動板5連桿機構(gòu)中采用的是圓柱凸輪機構(gòu)（圖中未畫出），凸輪轉(zhuǎn)動使推桿作擺動。凸輪每轉(zhuǎn)一圈，與推桿通過鉸鏈

9、鉸接的連桿5，便可以帶動驅(qū)動板4的手柄有間歇的往復(fù)擺動一次。分度盤3通過驅(qū)動銷2與驅(qū)動板4周向固定。氣缸帶動定位栓1作往復(fù)運動，可完成3個動作：驅(qū)動銷2壓入驅(qū)動板4的槽中，使分度盤3與驅(qū)動盤4分離；定位栓1伸入分度盤3的凹槽中，對分度盤3定位；定位栓1退出時，彈簧使驅(qū)動銷2復(fù)位，分度盤3與驅(qū)動板又周向固定。凸輪機構(gòu)帶動的回轉(zhuǎn)工作臺工作過程如下：圖回居工作臺的分度轉(zhuǎn)位過程a開始分度轉(zhuǎn)位冊圖幽)結(jié)束匚)定也由這回1%位栓1從分度盤凹槽里退開4T簧將驅(qū)動銷2壓入分度盤的孔中，分度盤3和驅(qū)動板4周向固定。連桿5開始向左運動，分度盤與驅(qū)動板一起開始逆時針轉(zhuǎn)動，分度開始。分度轉(zhuǎn)位結(jié)束：見圖b)驅(qū)動板4帶動

10、分度盤3轉(zhuǎn)了一個角度后，連桿5停止運動，驅(qū)動板4、分度盤3也停止轉(zhuǎn)動。定位：見圖c)定位栓1伸入分度盤凹槽進(jìn)行定位，并將驅(qū)動銷壓出分度盤孔，將分度盤與驅(qū)動板分返回：見圖d）拉桿向右運動，驅(qū)動盤順時針轉(zhuǎn)動，分度盤在定位栓作用下不動，直到圖a）位置。（五）檢測示例圖4-14度,螺釘長度的檢測裝置1微動開關(guān)2檢濯桿3一銷軸4一支承導(dǎo)軌5一驅(qū)動皮帶6氣缸7一廢品槽6合格品槽9偏轉(zhuǎn)板10工件螺釘以頭部支承放在導(dǎo)軌4里，依靠導(dǎo)軌4上方的驅(qū)動皮帶5與螺釘頭表面間的摩擦力實現(xiàn)螺釘?shù)乃瓦M(jìn)。導(dǎo)軌4下方有可繞銷軸3轉(zhuǎn)動的檢測桿2,過長的螺釘可使檢測桿2擺動，這時微動開關(guān)1發(fā)出指令，氣缸6推動偏轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)動到紅線位置，將

11、其送入廢品箱。長度不過長的螺釘不會碰到檢測桿2,偏轉(zhuǎn)板9不動作，在黑線位置將其送入成品箱。調(diào)整檢測桿位置，讓成品箱中的螺釘再一次通過檢測裝置，就可檢測出過短的螺釘，不過這時碰到檢測桿2的是合格品，不接觸檢測桿的是不合格品。導(dǎo)軌下設(shè)置兩套檢測裝置，先檢測出長的，令其掉入廢品箱，不過長的繼續(xù)沿軌道前進(jìn)，再檢測出過短的，這樣兩道檢測可一次完成。最終的檢測結(jié)果，即合格品與次品的分離，可以根據(jù)檢測指令，利用偏轉(zhuǎn)板具有的不同的偏轉(zhuǎn)角度，使兩者加以分離和分選。如有必要，還可以將不合格品繼續(xù)分選為可修復(fù)產(chǎn)品和廢品。（六）施力（七）完成工藝性復(fù)雜動作二、設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)時，通常要滿足下列要求：（1）實現(xiàn)預(yù)期精度的運

12、動或動作（2）有足夠的強度、剛度（3）各執(zhí)行機構(gòu)間動作要協(xié)調(diào)配合（4）機構(gòu)合理、造型美觀、便于制造與安裝（5）工作安全可靠，有足夠的使用壽命三、工作循環(huán)圖表示各機構(gòu)動作次序及時間的圖形成為工作循環(huán)圖AA*生第五章一、傳動系統(tǒng)的功能連接動力機與執(zhí)行機構(gòu)，并把動力機的運動和動力經(jīng)適當(dāng)變換，以滿足執(zhí)行機構(gòu)的作業(yè)要求。二、傳動系統(tǒng)的分類（）按傳動比變化情況分類：固定傳動比的傳動系統(tǒng)可調(diào)傳動比的傳動系統(tǒng)（分為有級變速傳動、無級變速傳動、周期性變速傳動）（）按驅(qū)動形式分類：獨立驅(qū)動的傳動系統(tǒng)、集中驅(qū)動的傳動系統(tǒng)、聯(lián)合驅(qū)動的傳動系統(tǒng)（）按工作原理分類：機械傳動、流體傳動和電力傳動三、傳動系統(tǒng)的組成及各部分的

13、作用（）變速裝置：其作用是改變動力機的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩以適應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的需要。常用的變速裝置：交換齒輪變速機構(gòu)、滑移齒輪變速機構(gòu)、離合器變速機構(gòu)、嚙合器變速機構(gòu)（為防止嚙合套因振動和非操縱軸向力作用下自動脫檔，可采用加寬式結(jié)構(gòu)或切槽式結(jié)構(gòu)）（）起停和換向裝置：其作用是用來控制執(zhí)行機構(gòu)的起動、停車以及改變運動方向。制動裝置：其作用是為了節(jié)省輔助時間安全保護(hù)裝置：其作用是避免損壞傳動機構(gòu)和起過載保護(hù)作用圖二、圖一:nM圖5-36背輪機構(gòu)傳動圖三、圖537三級背輪機構(gòu)傳動尊）輸出輸上大齒輪遠(yuǎn)離軸承b）輸出軸上大齒輪靠近軸承五、計算例i已知電動機轉(zhuǎn)速nm=1460r/min,執(zhí)行構(gòu)件要求的3個速度分別為：

14、95r/min、150r/min、236r/min,速度按等比級數(shù)排列，公比=1.58。試確定合理的轉(zhuǎn)速圖方案。解：（1）計算最大傳動比和變速范圍:電動機輸出轉(zhuǎn)速nm=1460r/min，執(zhí)行構(gòu)件最低轉(zhuǎn)速n1=95r/min，傳動系統(tǒng)的最大傳動比:n1460im15.368maxnr951變速范圍:nmin.236-952.484確定傳動方案：執(zhí)行構(gòu)件要求有3個轉(zhuǎn)速：n1、n2、n3,可以用一個2軸3聯(lián)滑移齒輪變速組來實現(xiàn)。但該變速組的最大單級傳動比imaxW4,不能滿足要求，故在傳動系統(tǒng)中要設(shè)有定傳動比的減速傳動。電動機2軸3聯(lián)滑移齒輪變速組4定傳動比齒輪傳動高速處低速處確定各對傳動副的傳動

15、比：2軸3聯(lián)移動齒輪變速組與一對定傳動比齒輪傳動組合。如圖所示:取定傳動比齒輪副的傳動比：則傳動系統(tǒng)的最大傳動比：iBB3BB6max14imax=15.3686/i一6/153681.58mmax、應(yīng)根據(jù)教材P42所列出的標(biāo)準(zhǔn)公比：1.06，1.12，1.41，1.58，1.78,2.0將計算出的公比圓整為標(biāo)準(zhǔn)公比。各級傳動比確定：i31.5833.94（ii3.944且接近）11maxi21.5822.50i21.583i431.5833.94（.4且接近）執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)速：n114603.943.9494.05min95r/minn2.14602.503.94148.2r/min150r/

16、minnnm3nr236r/min4.14601.583.94234.5r/minn1460/min繪制轉(zhuǎn)速圖：n1n294.05r/min148.2r/minn234.5r/min3例2、已知某制管機所用電動機轉(zhuǎn)速nm=1440r/min，執(zhí)行構(gòu)件一主軸轉(zhuǎn)速nw=45250r/min，主軸應(yīng)有6級轉(zhuǎn)速。試擬定該制管機的變速傳動運動設(shè)計方案。解：已知條件：傳動系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)速nm=1440r/min，傳動系統(tǒng)輸出的最低轉(zhuǎn)速nmin=45r/min，輸出的最高轉(zhuǎn)速nmax=250r/min。變速級數(shù)Z：Z=6減速級數(shù)Z：從傳動系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)速nm=1440r/min到輸出的最小轉(zhuǎn)速nmin=45r/m

17、in的減速級數(shù)。確定變速組結(jié)構(gòu)型式采用由3聯(lián)齒輪變速組和2聯(lián)齒輪變速組組成的3軸變速機構(gòu)來實現(xiàn)6個輸出轉(zhuǎn)速。3聯(lián)齒輪變速組放在高速級，為基本組；2聯(lián)齒輪變速組放在低速級，為擴大組。變速裝置的結(jié)構(gòu)型式為：6=31X23。確定運動鏈中，是否需要定傳動比的運動副.1440.”iIo_32本例應(yīng)屬于減速傳動系統(tǒng)，總減速比：nmin45i.H4*6不設(shè)置定傳動比傳動副，變速組可以實現(xiàn)的最大傳動比：總傳動比i=32,使得變速組的最大傳動比imax將大于4,故必須設(shè)置定傳動比傳動副。在電動機與變速箱間設(shè)置一級V帶傳動，在變速箱與執(zhí)行構(gòu)件一主軸間設(shè)置一級齒輪傳動，它們都是定傳動比的減速裝置，傳動系統(tǒng)簡圖如下：

18、電動機匚AtnmV帶傳動Z1Z2山IIZ7Z8Z4Z5Z6口.mZ11Z9Z10定傳動比齒輪傳，動Z12變速箱擬定轉(zhuǎn)速圖傳動系統(tǒng)由5根軸組成：I軸一電動機軸；I軸一變速箱輸入軸；m軸一變速箱中間軸；w軸一變速箱輸出軸；V軸一定傳動比齒輪5.56傳動輸出軸。計算變速箱的變速范圍nmaxnzmin確定變速箱的公比由Rz可得zyr65561.41查P42,公比應(yīng)選標(biāo)準(zhǔn)值。由nmJiT可得n0nminn(Z1)lg1gnmin所以Zlg(n0/nmin)11p傳動系統(tǒng)劃從n0=1440r/min按公比=1.41降至1nmin=45r/min,1g_01a1440111TOC o 1-5 h z分的級數(shù)

19、為：Z_min1451g1g1.41由_._./可得各級傳速比為ii HYPERLINK l bookmark61 v帶傳動的速比：i1.41d.基本變速組的速比：i.2印.412印.98i*.41i112.3擴大變速組的速比：i1t3印.413B2.80i112定傳動比齒輪傳動速比:i.4KIB.95i1)chchiii/1HBHFd11根據(jù)傳動比的計算結(jié)果，可以畫出設(shè)計方案的轉(zhuǎn)速圖:i21.4121.981i1.412i13i31.4132.80i12i1.4143.95ch第八章一、操縱系統(tǒng)指把人和機械聯(lián)系起來，使機械按照人的指令工作的機構(gòu)和元件所構(gòu)成的總體。二、操縱系統(tǒng)的組成部分操縱桿、執(zhí)行件、傳動件三、自鎖機構(gòu)是以一定的預(yù)壓力把操縱件、執(zhí)行件或中間的某傳動件固定在規(guī)定的位置上，中有所施加的操縱力大于這個預(yù)壓力，操縱件或執(zhí)行件才會動作四、互鎖機構(gòu)