機械原理課程設(shè)計PPT學習教案

1、會計學1 機械原理課程設(shè)計機械原理課程設(shè)計 詳細設(shè)計：進行零、部件的工作能力計算，零件、部件設(shè)計滿足詳細設(shè)計：進行零、部件的工作能力計算，零件、部件設(shè)計滿足 運動學運動學/動力學要求；整機性能分析，滿足強度、剛度、振動等要求；動力學要求；整機性能分析，滿足強度、剛度、振動等要求； 零件結(jié)構(gòu)形狀要便于制造加工；零件結(jié)構(gòu)形狀要便于制造加工； 常用零件盡可能標準化、通用化、系列化；常用零件盡可能標準化、通用化、系列化； 總體設(shè)計還應(yīng)滿足人機工程、造型美學等方面的要求?？傮w設(shè)計還應(yīng)滿足人機工程、造型美學等方面的要求。 第1頁/共51頁 第2頁/共51頁 第3頁/共51頁 第4頁/共51頁 第5頁/共5

2、1頁 第6頁/共51頁 執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè) 計計 執(zhí)行系統(tǒng)方案評價與決策執(zhí)行系統(tǒng)方案評價與決策 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計 執(zhí)行機構(gòu)選型設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)選型設(shè)計 運動規(guī)律設(shè)計運動規(guī)律設(shè)計 系統(tǒng)功能原理設(shè)計系統(tǒng)功能原理設(shè)計 機構(gòu)尺度設(shè)計機構(gòu)尺度設(shè)計 運動和動力分析運動和動力分析 第7頁/共51頁 功能原理設(shè)計功能原理設(shè)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(shù)手段，確定機械所要實現(xiàn)的工藝動作根據(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(shù)手段，確定機械所要實現(xiàn)的工藝動作 運動規(guī)律設(shè)計運動規(guī)律設(shè)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)

3、律來實現(xiàn)工作原理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)選型設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)選型設(shè)計 決定選擇何種機構(gòu)實現(xiàn)給定的運動規(guī)律決定選擇何種機構(gòu)實現(xiàn)給定的運動規(guī)律 子系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計子系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)尺寸設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)尺寸設(shè)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(yīng)當如何協(xié)調(diào)配合，設(shè)計出系統(tǒng)運動循環(huán)圖根據(jù)工藝過程對各動作的要求，分析各執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)當如何協(xié)調(diào)配合，設(shè)計出系統(tǒng)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

4、要求檢驗執(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(shè)計方案對方案進行定性評價和定量評價并從中選出最佳設(shè)計方案 第8頁/共51頁 第9頁/共51頁 第10頁/共51頁 s=4a s=2a S4a 第11頁/共51頁 第12頁/共51頁 第13頁/共51頁 第14頁/共51頁 第15頁/共51頁 第16頁/共51頁 復(fù)合式組合復(fù)合式組合 反饋式組合反饋式組合 并聯(lián)式組合并聯(lián)式組合 串聯(lián)式組合串聯(lián)式組合 第17頁/共51頁 輸入輸入輸出輸出 子機構(gòu)子機構(gòu)II子機構(gòu)子機構(gòu)I 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

5、級子機構(gòu)的主動件為前一級子機構(gòu)的一個連架桿。 II I 5 1 2 3 4 1 第18頁/共51頁 2 2）并聯(lián)組合并聯(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。的機構(gòu)系統(tǒng)的組合方式。 子機構(gòu)子機構(gòu)n 1 子機構(gòu)子機構(gòu)III 子機構(gòu)子機構(gòu)I 子機構(gòu)子機構(gòu) II 子子 機機 構(gòu)構(gòu) n 輸入輸入輸出輸出 直線電機直線電機 襟翼襟翼 直線電機直線電機 某型飛機的襟翼操縱機構(gòu)某型飛機的襟翼操縱機構(gòu) 第19頁/共5

6、1頁 3 3）反饋式組合反饋式組合 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)件反，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)件反 饋的方式。饋的方式。 校正原理校正原理蝸桿主動，對傳動誤差檢測，通過凸輪機構(gòu)、齒蝸桿主動，對傳動誤差檢測，通過凸輪機構(gòu)、齒 輪齒條、差動機構(gòu)輪齒條、差動機構(gòu)K使蝸桿得到一附加運動，以校正誤差。使蝸桿得到一附加運動，以校正誤差。 輸入輸入 輸出輸出 4 凸輪機凸輪機 構(gòu)構(gòu) 2自由度蝸自由度蝸 桿蝸輪機構(gòu)桿蝸輪機構(gòu) 機床校正機構(gòu)機床校正機構(gòu) 輸入輸入 4 1 4

7、 2 1 3 K 2 第20頁/共51頁 4 4）復(fù)合式組合復(fù)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)的組合方式個自由度的基本機構(gòu)的組合方式 5桿機構(gòu)桿機構(gòu) 輸入輸入輸出輸出 凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu) 第21頁/共51頁 第22頁/共51頁 第23頁/共51頁 第24頁/共51頁 第25頁/共51頁 執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合 送料機構(gòu)將原料送入?？咨戏胶?，沖頭進入?？走M行沖壓送料機構(gòu)將原料送入?？咨戏胶螅瑳_頭進入?？走M行沖壓 第26頁/共51頁 沖頭上移一段距離后，進行下次送料動作沖頭上移一段距離

8、后，進行下次送料動作 執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合 送料機構(gòu)將原料送入?？咨戏胶?，沖頭進入?？走M行沖壓送料機構(gòu)將原料送入?？咨戏胶?，沖頭進入?？走M行沖壓 第27頁/共51頁 沖頭上移一段距離后，進行下次送料動作沖頭上移一段距離后，進行下次送料動作 執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合 送料機構(gòu)將原料送入?？咨戏胶?，沖頭進入?？走M行沖壓送料機構(gòu)將原料送入模孔上方后，沖頭進入模孔進行沖壓 第28頁/共51頁 沖頭上移一段距離后，進行下次送料動作沖頭上移一段距離后，進行下次送料動作 執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合 送料機構(gòu)將原料送入?？咨戏胶?，沖頭進入?？走M行沖

9、壓送料機構(gòu)將原料送入?？咨戏胶螅瑳_頭進入?？走M行沖壓 第29頁/共51頁 執(zhí)行構(gòu)件運動執(zhí)行構(gòu)件運動速度速度的協(xié)調(diào)配合的協(xié)調(diào)配合 0 范成運動范成運動 切切 削削 運運 動動 i 0 0 讓刀運動讓刀運動 范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。 第30頁/共51頁 第31頁/共51頁 退回退回 停停 止止 沖沖 制制 進給進給 沖頭沖頭 送料器送料器 曲柄轉(zhuǎn)角曲柄轉(zhuǎn)角 0 90 180 270 360 第32頁/共51頁 圓周式工作循環(huán)圖圓周式工作循環(huán)圖 180- 180-（-2 ） 刨刀工作行程刨刀工作行程 刨刀回程刨刀回程 搖桿回

10、程搖桿回程 搖桿推程搖桿推程 棘輪轉(zhuǎn)動棘輪轉(zhuǎn)動 棘輪不動棘輪不動 第33頁/共51頁 第34頁/共51頁 第35頁/共51頁 第36頁/共51頁 基本要求：基本要求： 將連續(xù)回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線移動；將連續(xù)回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線移動； 刨刀在切削過程中的移動速度應(yīng)近似等速；刨刀在切削過程中的移動速度應(yīng)近似等速； 刨刀具有急回特性；刨刀具有急回特性； 安裝工件的工作臺應(yīng)具有橫向進給，以完成平面的加工；安裝工件的工作臺應(yīng)具有橫向進給，以完成平面的加工； 有良好的傳力特性，行程可調(diào)。有良好的傳力特性，行程可調(diào)。 第37頁/共51頁 刨刀的行程刨刀的行程H H：400400450 mm450 mm

11、行程速比系數(shù)：行程速比系數(shù)：K=1.4K=1.41.51.5 最大切削速度：最大切削速度：V Vmax max=1.2 m =1.2 m 最大切削阻力：最大切削阻力： Q=2000 NQ=2000 N 凸輪機構(gòu)中心距：凸輪機構(gòu)中心距： L=150 mmL=150 mm 凸輪機構(gòu)擺桿最大擺角凸輪機構(gòu)擺桿最大擺角 ：max=15max=152020 凸輪機構(gòu)推程許用壓力角：凸輪機構(gòu)推程許用壓力角： 推 推=40 =40 凸輪機構(gòu)回程許用壓力角：凸輪機構(gòu)回程許用壓力角： 回 回=70 =70 凸輪機構(gòu)滾子半徑凸輪機構(gòu)滾子半徑 r rt t=10 mm=10 mm，刀具半徑，刀具半徑 r rc c=0

12、.075 mm=0.075 mm 許用速度不均勻系數(shù)：許用速度不均勻系數(shù)： =0.05=0.05 第38頁/共51頁 （1）完成各執(zhí)行機構(gòu)的型式設(shè)計，擬定機械傳動系統(tǒng)方案。）完成各執(zhí)行機構(gòu)的型式設(shè)計，擬定機械傳動系統(tǒng)方案。 （2）按工藝要求進行執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計，畫出執(zhí)行機構(gòu)的）按工藝要求進行執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計，畫出執(zhí)行機構(gòu)的 工作循環(huán)圖；工作循環(huán)圖； （3）確定各執(zhí)行機構(gòu)的運動學尺寸，繪制機構(gòu)運動簡圖。）確定各執(zhí)行機構(gòu)的運動學尺寸，繪制機構(gòu)運動簡圖。 （4）運動分析）運動分析 對主執(zhí)行機構(gòu)用對主執(zhí)行機構(gòu)用解析法解析法進行運動分析，用進行運動分析，用相對運動圖解法相對運動圖解法對對 指定的指定的一

13、個位置加以驗證，并根據(jù)計算機計算結(jié)果畫出主執(zhí)一個位置加以驗證，并根據(jù)計算機計算結(jié)果畫出主執(zhí) 行機構(gòu)位移、速度和加速度線圖；行機構(gòu)位移、速度和加速度線圖； 第39頁/共51頁 （5）動態(tài)靜力分析動態(tài)靜力分析 用圖解法對用圖解法對指定的指定的一個位置進行機構(gòu)動態(tài)靜力分析。一個位置進行機構(gòu)動態(tài)靜力分析。 （6）凸輪機構(gòu)設(shè)計）凸輪機構(gòu)設(shè)計 合理選用從動桿推程和回程時的運動規(guī)律；合理選用從動桿推程和回程時的運動規(guī)律； 用解析法計算凸輪的理論輪廓曲線和實際輪廓曲線及刀用解析法計算凸輪的理論輪廓曲線和實際輪廓曲線及刀 具中心軌跡曲線上各相應(yīng)點的坐標；具中心軌跡曲線上各相應(yīng)點的坐標； 用圖解法繪制凸輪理論廓線

14、和實際廓線。用圖解法繪制凸輪理論廓線和實際廓線。 （7）編寫設(shè)計計算說明書。）編寫設(shè)計計算說明書。 第40頁/共51頁 推薦牛頭刨床執(zhí)行機構(gòu)推薦牛頭刨床執(zhí)行機構(gòu) 第41頁/共51頁 0.05H H 0.05H P( (N) ) Pr S( (mm) ) 牛頭刨床切削阻力圖牛頭刨床切削阻力圖 O 第42頁/共51頁 LACLDE/LCDLCS3XS5YS5G3( (N) ) G5( (N) ) G1( (N) ) JS1( (kgm2) ) JS3( (kgm2) ) 5000.20.3中點中點2505020064090481.0 主執(zhí)行機構(gòu)參考方案數(shù)據(jù)主執(zhí)行機構(gòu)參考方案數(shù)據(jù)(長度單位長度單位m

15、m) 1 4 C B 3 2 A 6 5 E D YPr XS5 S5 YS5 Pr S3 主執(zhí)行機構(gòu)參考方案之一主執(zhí)行機構(gòu)參考方案之一 第43頁/共51頁 第44頁/共51頁 第45頁/共51頁 1 1。設(shè)計要求。設(shè)計要求 （1 1）功能要求）功能要求 插床用作往復(fù)運動的插刀加工鉛垂方向的平面、成形表面及插床用作往復(fù)運動的插刀加工鉛垂方向的平面、成形表面及 鍵槽、方孔等。鍵槽、方孔等。 為保證加工質(zhì)量，要求在切削行程中切削速度盡可能平穩(wěn)。為保證加工質(zhì)量，要求在切削行程中切削速度盡可能平穩(wěn)。 為提高工效，要求盡量縮短非工作行程時間。為提高工效，要求盡量縮短非工作行程時間。 插刀每切削一次，安裝

16、工件的工作臺需完成一次進給。插刀每切削一次，安裝工件的工作臺需完成一次進給。 刀具行程能在一定范圍內(nèi)人工無級調(diào)整。刀具行程能在一定范圍內(nèi)人工無級調(diào)整。 課程設(shè)計任務(wù)二：插床設(shè)計 第46頁/共51頁 （2 2）傳力及動力特性要求）傳力及動力特性要求 插削時切削阻力較大，要求主傳動機構(gòu)具有良好的傳力性插削時切削阻力較大，要求主傳動機構(gòu)具有良好的傳力性 能。能。 但在空回行程時，切削阻力為零。但在空回行程時，切削阻力為零。 因此在一個工作循環(huán)中，載荷變化較大，將引起主軸回轉(zhuǎn)因此在一個工作循環(huán)中，載荷變化較大，將引起主軸回轉(zhuǎn) 的不均勻性。的不均勻性。 為保證加工質(zhì)量和減小電機容量，要求采取措施減小主軸

17、為保證加工質(zhì)量和減小電機容量，要求采取措施減小主軸 回轉(zhuǎn)的不均勻性?；剞D(zhuǎn)的不均勻性。 （3 3）空間布置及外形尺寸參看圖一。）空間布置及外形尺寸參看圖一。 第47頁/共51頁 第48頁/共51頁 2 2。設(shè)計主要參數(shù)。設(shè)計主要參數(shù) 插刀最大行程：插刀最大行程：Hmax=80 mm 100mm 最大切削速度：最大切削速度： Vmax=0.2m/s 行程速比系數(shù)：行程速比系數(shù)： K=1.82.0 最大切削阻力：最大切削阻力：P=2000N，切削阻力變化曲線如圖二所示，切削阻力變化曲線如圖二所示 。 凸輪機構(gòu)中心距：可按機床外形參考尺寸酌情選取，建議取凸輪機構(gòu)中心距：可按機床外形參考尺寸酌情選取，建議取 L=125mm 凸輪機構(gòu)擺桿最大擺角凸輪機構(gòu)擺桿最大擺角 max ： 建議取建議取 max =10 15 凸輪機構(gòu)推程許用壓力角凸輪機構(gòu)推程許用壓力角 推 推 ：建議取 ：建議取 推 推=40 凸輪機構(gòu)回程許用壓力角凸輪機構(gòu)回程許用壓力角 回 回： ： 建議取建議取 回 回=70 凸輪機構(gòu)滾子半徑凸輪