【重慶大學(xué)機(jī)械原理本科生教學(xué)課件】第七章 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)

1、第七章 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì),第一節(jié)機(jī)械總體方案設(shè)計(jì),重要性 直接決定產(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)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，最具創(chuàng)造性和綜合性。 一、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程 五個(gè)階段 產(chǎn)品規(guī)劃(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))、改進(jìn)設(shè)計(jì)。,機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般進(jìn)程,二、機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容 目的 產(chǎn)品功能是否齊全、性能是否優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)效益是否顯著，在很大程度上取決于總體方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思和方案擬定時(shí)的設(shè)計(jì)思想。,內(nèi)容,執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì),執(zhí)行系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)與決策,執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì),執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì),運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì),系統(tǒng)功能原理設(shè)計(jì),機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì),運(yùn)

2、動(dòng)和動(dòng)力分析,原動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇和傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì),各級(jí)傳動(dòng)比的分配,傳動(dòng)鏈中機(jī)構(gòu) 順序的安排,傳動(dòng)路線(xiàn)選擇,傳動(dòng)類(lèi)型選擇,控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì),其它輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì),照明系統(tǒng)設(shè)計(jì),安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì),故障檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì),潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì),第二節(jié) 現(xiàn)代設(shè)計(jì)觀念與創(chuàng)新設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介,一、現(xiàn)代設(shè)計(jì)觀念 (一) 機(jī)械設(shè)計(jì)的歷史,人類(lèi)設(shè)計(jì) 經(jīng)歷的階段,直覺(jué)設(shè)計(jì)階段,憑直觀感覺(jué)來(lái)設(shè)計(jì)制作工具和機(jī)械，往往帶有一定的盲目性,經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段,依靠個(gè)人的才能和經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用一些基本設(shè)計(jì)計(jì)算理論，借助類(lèi)比、模擬和試湊等方法進(jìn)行設(shè)計(jì),半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段,充分利用數(shù)據(jù)、圖表和手冊(cè)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，減少了設(shè)計(jì)的盲目性，增加了合理性,

3、(二) 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的主要分支 設(shè)計(jì)方法學(xué)(Design methodology) 優(yōu)化設(shè)計(jì)(Optimal design) 價(jià)值工程(Value engineering) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD) 可靠性設(shè)計(jì)(Reliability design) 工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計(jì)(Visual design) 模塊化設(shè)計(jì)(Modular design) 反求工程(Inverse engineering) 有限元法(Finite element method) 機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)(Dynamic design) 相似性設(shè)計(jì)(Similarity design) 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)(Systematization desi

4、gn),并行設(shè)計(jì)(Concurrent design) 人機(jī)工程學(xué)(Man-machine engineering，ergonomics) 模態(tài)設(shè)計(jì)(Modal design),現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的核心 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)(Innovative design),傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)的比較,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)的比較,(三)機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 從經(jīng)驗(yàn)積累上升到系統(tǒng)理論，更具科學(xué)性。 由漫長(zhǎng)的相對(duì)穩(wěn)定到充滿(mǎn)活力的快速飛躍發(fā)展，更具創(chuàng)造性。 從較單一的應(yīng)用力學(xué)體系發(fā)展到多學(xué)科融合的系統(tǒng)工程，更具多元性。 從設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想、理論體系以及設(shè)計(jì)技法、設(shè)計(jì)的物質(zhì)手段都充分體現(xiàn)了最新的科學(xué)技術(shù)成就，更具完美性。 設(shè)

5、計(jì)“綠色機(jī)器”成了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)。,二、創(chuàng)造性設(shè)計(jì)與創(chuàng)造性思維 創(chuàng)造性思維的主要特點(diǎn) 獨(dú)特性； 多向發(fā)散性； 非邏輯性； 連動(dòng)性； 綜合性。,部分創(chuàng)造技法,第三節(jié) 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì),重要性 執(zhí)行系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)中的重要組成部分，直接完成機(jī)械系統(tǒng)預(yù)期工作任務(wù)。 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)是機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的核心，是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)。 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的組成 由一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行構(gòu)件是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件，其數(shù)量及運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和傳動(dòng)特性等要求，決定了整個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。,一、機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和過(guò)程,功能原理設(shè)計(jì),根據(jù)需要制定機(jī)械的總功能，擬定實(shí)現(xiàn)

6、總功能的工作原理和技術(shù)手段，確定機(jī)械所要實(shí)現(xiàn)的工藝動(dòng)作,運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì),通過(guò)對(duì)工作原理所提出的工藝動(dòng)作進(jìn)行分解，決定采用何種運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)工作原理,執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì),決定選擇何種機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì),執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì),根據(jù)工藝過(guò)程對(duì)各動(dòng)作的要求，分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)如何協(xié)調(diào)配合，設(shè)計(jì)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖,確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析,檢驗(yàn)執(zhí)行系統(tǒng)是否滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)要求和動(dòng)力性能方面的要求,方案評(píng)價(jià)與決策,對(duì)方案進(jìn)行定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)并從中選出最佳設(shè)計(jì)方案,二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì) 1. 功能原理的選擇與構(gòu)思 產(chǎn)品的功能 產(chǎn)品的用途、性能、使用價(jià)值

7、等，根據(jù)人們生產(chǎn)或生活需要提出。 確定功能指標(biāo)的考慮因素 先進(jìn)性 可行性 經(jīng)濟(jì)性 功能原理設(shè)計(jì)的重要性 決定產(chǎn)品的技術(shù)水平、工作質(zhì)量、傳動(dòng)方案、結(jié)構(gòu)型式、制造成本等。,功能原理設(shè)計(jì)的多方案性,工作原理不同，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方案不同,齒輪加工,插齒,滾齒,其它實(shí)例 斜面的應(yīng)用 螺旋壓力機(jī)、螺旋千斤頂、螺紋聯(lián)接件、螺旋輸送機(jī)、螺桿泵、螺旋微動(dòng)機(jī)構(gòu)、千分尺等 齒輪加工方法 無(wú)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(pán)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(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn) 用最簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)同

8、一功能。 注意光、機(jī)、電、流體等知識(shí)的綜合運(yùn)用。,設(shè)計(jì)一臺(tái)彩色電視機(jī)陰極盤(pán)用的金屬片的沖裁機(jī)器，圓片直徑10mm，厚度0.8mm。,用最簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)功能舉例,圖示按摩椅中的按摩輪利用一個(gè)偏心空間凸輪，同時(shí)實(shí)現(xiàn)三維方向的按摩作用徑向振動(dòng)擠壓、向下推拉和橫向推拉，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。,光、機(jī)、電、流體等知識(shí)的綜合運(yùn)用舉例,指針,圖示分析天平，要求精度達(dá)到0.01g，但靠目力讀指針的微小偏角已不可能。,增加了一級(jí)光學(xué)放大鏡，將讀數(shù)放大。,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(wù),功能元,2. 功能分析與功能求解 功能分析法(Function analysis)，將機(jī)械產(chǎn)品的總

9、功能(Total function)分解成若干功能元(Function element)，求解功能元，將其組合，得到滿(mǎn)足總功能要求的多種解決方案供評(píng)價(jià)選擇。,三、執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì) 1. 工藝動(dòng)作分解和運(yùn)動(dòng)方案選擇,刀具作復(fù)合運(yùn)動(dòng),刀具與工作臺(tái)分別運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)通常是對(duì)工藝方法和工藝動(dòng)作進(jìn)行分析，把其分解成若干個(gè)基本動(dòng)作。工藝動(dòng)作分解的方法不同，所形成的運(yùn)動(dòng)方案也不同。,立式鉆床工藝動(dòng)作分解,直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),復(fù)合運(yùn)動(dòng),往復(fù)擺動(dòng),每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) rpm,由兩個(gè)以上單一運(yùn)動(dòng)合成,間歇轉(zhuǎn)動(dòng),停歇往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),停歇單向直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),沿可變曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),每分鐘轉(zhuǎn)位次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、運(yùn)動(dòng)系數(shù),每分鐘擺動(dòng)次數(shù)

10、、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(jìn)給量的大小,每循環(huán)停歇次數(shù)、位置、時(shí)間、行程大小和工作速度,四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì),1. 設(shè)計(jì)原則 滿(mǎn)足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求 盡量簡(jiǎn)化和縮短運(yùn)動(dòng)鏈 盡量減小機(jī)構(gòu)尺寸 選擇合適的運(yùn)動(dòng)副形式 考慮動(dòng)力源的形式 使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力和動(dòng)力特性 使機(jī)械具有調(diào)節(jié)某些運(yùn)動(dòng)參數(shù)的能力 保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn),2. 機(jī)構(gòu)的選型 目的 選擇或創(chuàng)造出滿(mǎn)足執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力要求的機(jī)構(gòu)。, 傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),嚙合傳動(dòng)機(jī)構(gòu),連桿機(jī)構(gòu),摩擦輪傳動(dòng),蝸桿傳動(dòng),鏈傳動(dòng),平行四邊形機(jī)構(gòu),摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速

11、、過(guò)載保護(hù)。,傳動(dòng)比不準(zhǔn)確、傳遞功率小、效率低。, 實(shí)現(xiàn)單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),棘輪機(jī)構(gòu),齒輪-連桿機(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),適用于轉(zhuǎn)角固定的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng),每次轉(zhuǎn)角小，或轉(zhuǎn)角大小可調(diào)的低速場(chǎng)合,大轉(zhuǎn)角而速度不高的場(chǎng)合,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、分度、定位準(zhǔn)確，但制造困難、高精度定位、高速場(chǎng)合,特殊要求的輸送機(jī)構(gòu), 實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu),組合機(jī)構(gòu),往復(fù)運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu),連桿機(jī)構(gòu),螺旋機(jī)構(gòu),齒輪齒條機(jī)構(gòu),液壓缸、氣缸,正弦機(jī)構(gòu),正切機(jī)構(gòu),多桿機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu),連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)制造容易、承載能力大，但難以實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)，適用于無(wú)嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)規(guī)律的場(chǎng)合。,凸輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和各構(gòu)件之間的運(yùn)

12、動(dòng)協(xié)調(diào)，承載能力不大。,螺旋機(jī)構(gòu)特點(diǎn)可獲得大的減速比和較高的運(yùn)動(dòng)精度，常用作低速進(jìn)給和精密微調(diào)機(jī)構(gòu)。,齒輪齒條機(jī)構(gòu)特點(diǎn)適用于移動(dòng)速度較高的場(chǎng)合，精密齒條制造困難，傳動(dòng)精度及平穩(wěn)性不及螺旋機(jī)構(gòu)。, 再現(xiàn)軌跡的機(jī)構(gòu),齒輪連桿組合機(jī)構(gòu),聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu),凸輪連桿組合機(jī)構(gòu),一般而言，除了凸輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)精確的曲線(xiàn)軌跡之外，其它機(jī)構(gòu)都只能近似實(shí)現(xiàn)預(yù)定的曲線(xiàn)軌跡。,齒輪連桿組合機(jī)構(gòu),攪拌機(jī)構(gòu),聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu),凸輪連桿組合機(jī)構(gòu),此抓片機(jī)構(gòu)采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)兩凸輪的聯(lián)動(dòng)作用，使抓片爪按矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到間歇抓片的目的。,此裝配線(xiàn)采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，使筆芯托架沿著矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到使圓珠筆芯步進(jìn)式地向前送

13、進(jìn)的目的。,3. 機(jī)構(gòu)的構(gòu)型 目的 當(dāng)所選擇的機(jī)構(gòu)型式不能完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期要求，或雖能實(shí)現(xiàn)功能要求但存在著或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、或運(yùn)動(dòng)精度不當(dāng)和動(dòng)力性能欠佳，可在常用機(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)，在此基礎(chǔ)上重新構(gòu)筑機(jī)構(gòu)的型式。, 組合法,串聯(lián)組合 前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件，作為后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件，依次串聯(lián)的組合方式。,后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的一個(gè)連架桿。,后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的連桿。,并聯(lián)組合 幾個(gè)子機(jī)構(gòu)共用同一個(gè)輸入構(gòu)件，而它們的輸出運(yùn)動(dòng)又同時(shí)輸入給一個(gè)多自由度的子機(jī)構(gòu)，從而形成一個(gè)自由度為1的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組合方式。,各子機(jī)構(gòu)間無(wú)嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合關(guān)系,各子機(jī)構(gòu)

14、在動(dòng)作的先后次序上有嚴(yán)格的要求,自動(dòng)車(chē)床上三個(gè)并聯(lián)凸輪的工作順序有先后要求。,各子機(jī)構(gòu)有運(yùn)動(dòng)形式配合要求,磨床中的主軸運(yùn)動(dòng)、砂輪運(yùn)動(dòng)和、工件運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)形式上有配合要求。,反饋式組合 在機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)中，其多自由度子機(jī)構(gòu)的一個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)，是通過(guò)單自由度子機(jī)構(gòu)從該多自由度子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件回授的組合方式。,校正原理蝸桿主動(dòng)，因制造誤差使蝸輪運(yùn)動(dòng)精度達(dá)不到要求，由誤差設(shè)計(jì)一凸輪機(jī)構(gòu)，經(jīng)齒輪齒條、差動(dòng)機(jī)構(gòu)K使蝸桿得到一附加運(yùn)動(dòng)，以校正誤差。,機(jī)床校正機(jī)構(gòu),輸入,4,1,4,2,1,3,K,2,復(fù)合式組合 由一個(gè)或幾個(gè)串聯(lián)的基本機(jī)構(gòu)去封閉一個(gè)具有兩個(gè)或多個(gè)自由度的基本機(jī)構(gòu)的組合方式, 變異法,更換原動(dòng)件,雙搖

15、桿機(jī)構(gòu)中，選連桿作為原動(dòng)件，可把風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為連架桿的搖動(dòng)。,運(yùn)動(dòng)倒置,改變構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀,將擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的直線(xiàn)導(dǎo)槽改為圓弧導(dǎo)槽，可獲得較長(zhǎng)時(shí)間的停歇。,改變構(gòu)件運(yùn)動(dòng)尺寸,槽輪直徑變?yōu)闊o(wú)窮大，槽數(shù)無(wú)窮多時(shí)，演變?yōu)椴蹢l機(jī)構(gòu),五、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)原則 滿(mǎn)足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作先后的順序性要求 滿(mǎn)足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作在時(shí)間上的同步性要求 滿(mǎn)足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在空間布置上的協(xié)調(diào)性要求 滿(mǎn)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

16、, 沖頭上移一段距離后，進(jìn)行下次送料動(dòng)作,折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件,兩個(gè)構(gòu)件不能同時(shí)位于區(qū)域MAB中，以免干涉。,執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度的協(xié)調(diào)配合,i0,齒輪插刀加工,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。, 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, 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。,運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖形式

17、 直線(xiàn)式 圓周式 直角坐標(biāo)式,直線(xiàn)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(jī)的工作循環(huán)圖。曲軸為參考構(gòu)件，轉(zhuǎn)動(dòng)2轉(zhuǎn)為一個(gè)工作循環(huán)。,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。,六、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 評(píng)分法 針對(duì)評(píng)

18、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,評(píng)價(jià)結(jié)果的處理,一、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1. 設(shè)計(jì)過(guò)程 確定傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比 選擇傳動(dòng)類(lèi)型 擬定傳動(dòng)鏈布置方案 分配傳動(dòng)比 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) 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,第四節(jié) 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 和原動(dòng)機(jī)選擇,2. 傳動(dòng)類(lèi)型選擇 類(lèi)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

19、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),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 考慮工作要求傳遞的功率和運(yùn)轉(zhuǎn)速度 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,二、原動(dòng)機(jī)的選擇,第五節(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(chē)床刀架系統(tǒng)的分析,功能要求 自動(dòng)

20、換刀 軸向進(jìn)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(guò)60, 定位轉(zhuǎn)位之前拔出保證加工精度的定位銷(xiāo), 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)。,刀架系統(tǒng)的工作過(guò)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,讓刀 退刀的同時(shí)，齒輪1 的離合器結(jié)合并開(kāi)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(xiāo)10；同時(shí)，曲柄5轉(zhuǎn)動(dòng)支架8快速向右讓刀,轉(zhuǎn)位 讓刀快結(jié)束時(shí)，槽輪開(kāi)始轉(zhuǎn)位曲柄5的后半圈支架8向左移動(dòng)完成復(fù)位,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(xiāo)10，齒輪1離合器脫開(kāi)并停止運(yùn)轉(zhuǎn),刀架系統(tǒng)的工作過(guò)程,進(jìn)給 從動(dòng)件13推程齒輪6

21、 齒條7 活動(dòng)支架8向左運(yùn)動(dòng)完成進(jìn)給,刀架系統(tǒng)的工作過(guò)程,刀架系統(tǒng)的工作循環(huán)圖,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。,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(guò)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(mǎn)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),一般的鉆床多采用第一種方案

22、，但本例是三軸專(zhuān)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(zhuān)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。, 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),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, 執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì),三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件 鉆頭、工作臺(tái)、送料桿,工藝過(guò)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

23、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，d8 mm v 切削速度，查手冊(cè)45鋼，可選v12.5mmin nc 500 rpm,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 24.6 s,工作臺(tái)每分鐘工作循環(huán)數(shù) n1 60 T1 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

24、.6 s,工作臺(tái)的行程 Hf h0 h1 h2,h1 單孔鉆削深度，取h1 13 mm,h2 三孔同時(shí)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(tái)快速趨近鉆頭的運(yùn)動(dòng)距離，取h0 15 mm,工作循環(huán)圖, 原動(dòng)機(jī)的選擇,類(lèi)型交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 由機(jī)床的工作要求確定,為了減少原動(dòng)機(jī)的數(shù)量，三個(gè)鉆頭共用一個(gè)原動(dòng)機(jī)。, 計(jì)算運(yùn)動(dòng)鏈的總傳動(dòng)比,切削運(yùn)動(dòng)鏈的總傳動(dòng)比 ic nnnc 1440500 2.88,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鏈的總傳動(dòng)比 if is nnnf 14402.44 563,轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 nn 1440 rpm, 機(jī)構(gòu)選型,鉆削運(yùn)動(dòng)鏈的設(shè)計(jì), 鉆頭作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)鏈的總傳動(dòng)比為2.88，無(wú)需運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換，但需要減速, 三個(gè)鉆頭應(yīng)同向旋轉(zhuǎn)，且各鉆頭之間的距離很小，即要求具有運(yùn)動(dòng)分解功能，其尺寸受到限制, 電動(dòng)機(jī)軸一般為水平放置，與鉆頭的方向不一致，即要求具有改變運(yùn)動(dòng)軸線(xiàn)方向的功能, 電