機械設(shè)計學(xué)_第五章__機械產(chǎn)品的實用化設(shè)計

1、1第五章第五章 機械產(chǎn)品的實用化設(shè)計機械產(chǎn)品的實用化設(shè)計第一節(jié)第一節(jié) 產(chǎn)品設(shè)計核心產(chǎn)品設(shè)計核心和外圍問題和外圍問題一、產(chǎn)品設(shè)計的核心一、產(chǎn)品設(shè)計的核心1 1、設(shè)計理解為一個、設(shè)計理解為一個“空間空間”：整個設(shè)計整個設(shè)計“空間空間”分為兩部分：分為兩部分：1 1）內(nèi)部空間：設(shè)計應(yīng)遵循的主）內(nèi)部空間：設(shè)計應(yīng)遵循的主要階段，其任務(wù)是使設(shè)計要求要階段，其任務(wù)是使設(shè)計要求轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為“硬件硬件”以滿足需求，以滿足需求，這也是設(shè)計的最終目的，故稱這也是設(shè)計的最終目的，故稱內(nèi)部空間為設(shè)計核心工作。內(nèi)部空間為設(shè)計核心工作。2 2）外部空間：所列舉的問題為）外部空間：所列舉的問題為對設(shè)計的各種要求和應(yīng)用的技對設(shè)

2、計的各種要求和應(yīng)用的技術(shù)方法，是設(shè)計的外圍問題。術(shù)方法，是設(shè)計的外圍問題。22 2、設(shè)計含義：、設(shè)計含義： 是為提供社會所需的產(chǎn)品進入市場所必要的一系是為提供社會所需的產(chǎn)品進入市場所必要的一系列創(chuàng)新思維和活動。最后以技術(shù)文件的形式，提供產(chǎn)列創(chuàng)新思維和活動。最后以技術(shù)文件的形式，提供產(chǎn)品制造依據(jù)的全過程工作。品制造依據(jù)的全過程工作。 設(shè)計活動主要經(jīng)過以下幾個階段：了解市場需求、設(shè)計活動主要經(jīng)過以下幾個階段：了解市場需求、擬定設(shè)計任務(wù)和技術(shù)要求、功能原理設(shè)計、實用化設(shè)擬定設(shè)計任務(wù)和技術(shù)要求、功能原理設(shè)計、實用化設(shè)計、商品化設(shè)計、制造和銷售。計、商品化設(shè)計、制造和銷售。3 3、產(chǎn)品設(shè)計的核心即、產(chǎn)品

3、設(shè)計的核心即核心技術(shù)核心技術(shù)( (內(nèi)部空間設(shè)計）：內(nèi)部空間設(shè)計）： 是指產(chǎn)品實現(xiàn)總功能和主要要求的技術(shù)。對不同是指產(chǎn)品實現(xiàn)總功能和主要要求的技術(shù)。對不同的機械其核心技術(shù)是不相同的。核心技術(shù)對于產(chǎn)品設(shè)的機械其核心技術(shù)是不相同的。核心技術(shù)對于產(chǎn)品設(shè)計主要體現(xiàn)為產(chǎn)品的性能指標：計主要體現(xiàn)為產(chǎn)品的性能指標：3a)a)對于以能量轉(zhuǎn)換為主的機械如動力機械，其主要性能指標是對于以能量轉(zhuǎn)換為主的機械如動力機械，其主要性能指標是熱效率；熱效率；b)b)對于輕工機械，常要完成各種繁雜靈巧的動作，其機構(gòu)設(shè)計對于輕工機械，常要完成各種繁雜靈巧的動作，其機構(gòu)設(shè)計問題比較突出，主要性能指標是生產(chǎn)率、有節(jié)奏地可靠工作、問題

4、比較突出，主要性能指標是生產(chǎn)率、有節(jié)奏地可靠工作、自動化程度高；自動化程度高；c)c)重型機械特點是巨型、重載，其承載能力、強度和剛度是其重型機械特點是巨型、重載，其承載能力、強度和剛度是其性能指標；性能指標；d)d)對于金屬切削機床，主要性能指標是生產(chǎn)率、加工精度和加對于金屬切削機床，主要性能指標是生產(chǎn)率、加工精度和加工范圍；工范圍；e)e)對于以信號為主的儀器，主要性能指標是靈敏度、精度和穩(wěn)對于以信號為主的儀器，主要性能指標是靈敏度、精度和穩(wěn)定性；定性；f)f)對于以材料轉(zhuǎn)換為主的各種離心機、篩選機和過濾器的主要對于以材料轉(zhuǎn)換為主的各種離心機、篩選機和過濾器的主要性能指標是生產(chǎn)效率和分離出

5、物料的純凈度。性能指標是生產(chǎn)效率和分離出物料的純凈度。44 4、關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)是兩個不同的概念：、關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)是兩個不同的概念：關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)是實現(xiàn)某種功能過程中需要解決的技術(shù)難題。它與核是實現(xiàn)某種功能過程中需要解決的技術(shù)難題。它與核心技術(shù)是兩個不同的概念，在核心技術(shù)中也有關(guān)鍵技術(shù)問題。心技術(shù)是兩個不同的概念，在核心技術(shù)中也有關(guān)鍵技術(shù)問題。例如，對于板例如，對于板( (帶帶) )軋鋼機：可采用液壓彎輥，利用液壓缸的壓軋鋼機：可采用液壓彎輥，利用液壓缸的壓力，在軋制過程中隨時根據(jù)軋制條件變化迅速對軋輥施以附加力，在軋制過程中隨時根據(jù)軋制條件變化迅速對軋輥施以附加彎曲力、使產(chǎn)生附加彎曲

6、變形。為了實現(xiàn)對板厚偏差和板型的彎曲力、使產(chǎn)生附加彎曲變形。為了實現(xiàn)對板厚偏差和板型的合理控制，在軋制過程中希望軋機當(dāng)量剛度系數(shù)合理控制，在軋制過程中希望軋機當(dāng)量剛度系數(shù)KK能夠根據(jù)不能夠根據(jù)不同工藝要求隨時調(diào)整，一般是采用液壓壓下系統(tǒng)來實現(xiàn)。核心同工藝要求隨時調(diào)整，一般是采用液壓壓下系統(tǒng)來實現(xiàn)。核心技術(shù)問題：液壓彎輥和液壓壓下。技術(shù)問題：液壓彎輥和液壓壓下。關(guān)鍵技術(shù)：其中厚度、壓力、位置傳感器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組關(guān)鍵技術(shù)：其中厚度、壓力、位置傳感器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成的電液閉環(huán)控制系統(tǒng)則是解決核心技術(shù)問題的關(guān)鍵技術(shù)成的電液閉環(huán)控制系統(tǒng)則是解決核心技術(shù)問題的關(guān)鍵技術(shù)( (參見參見圖圖5252、圖

7、、圖53)53)。5軋鋼機主傳動裝置是由聯(lián)軸器、減速機、齒輪座和接軸等軋鋼機主傳動裝置是由聯(lián)軸器、減速機、齒輪座和接軸等部件所組成，作用是將電動機的運動和力矩傳給工作機座部件所組成，作用是將電動機的運動和力矩傳給工作機座中的軋輥進行軋制。中的軋輥進行軋制。6二、設(shè)計的外圍問題二、設(shè)計的外圍問題 1 1、主要設(shè)計要求、主要設(shè)計要求（1 1）功能要求）功能要求 （2 2）適應(yīng)性要求（）適應(yīng)性要求（3 3）性能要求）性能要求（4 4）生產(chǎn)能力要求（）生產(chǎn)能力要求（5 5）可靠性要求（）可靠性要求（6 6）使用壽命要求）使用壽命要求（7 7）效率要求）效率要求 （8 8）成本要求）成本要求 （9 9）

8、人機工程要求）人機工程要求（1010）安全性要求（）安全性要求（1111）包裝、運輸要求）包裝、運輸要求 2 2、其它設(shè)計要求、其它設(shè)計要求（1 1）強度、剛度要求）強度、剛度要求 （2 2）制造工藝要求）制造工藝要求（3 3）零件加工技術(shù)要求）零件加工技術(shù)要求 （4 4）工作循環(huán)圖要求）工作循環(huán)圖要求 由銷售反饋信息，進行市場分析，改進技術(shù)要求，再進行設(shè)由銷售反饋信息，進行市場分析，改進技術(shù)要求，再進行設(shè)計的循環(huán)，是一個相互作用不斷完善的迭代過程，使產(chǎn)品不斷地計的循環(huán)，是一個相互作用不斷完善的迭代過程，使產(chǎn)品不斷地發(fā)展。產(chǎn)品設(shè)計過程中的各種設(shè)計要求，是設(shè)計的依據(jù)和前提，發(fā)展。產(chǎn)品設(shè)計過程中的

9、各種設(shè)計要求，是設(shè)計的依據(jù)和前提，它們就是設(shè)計的外圍問題。它們就是設(shè)計的外圍問題。9第二節(jié)第二節(jié) 實用化設(shè)計的任務(wù)和主要內(nèi)容實用化設(shè)計的任務(wù)和主要內(nèi)容1 1、實用化設(shè)計：、實用化設(shè)計： 實用化設(shè)計是在功能原理設(shè)計成熟的基礎(chǔ)上，實用化設(shè)計是在功能原理設(shè)計成熟的基礎(chǔ)上，把原理方案結(jié)構(gòu)化、實體化，使原理構(gòu)思轉(zhuǎn)化為具把原理方案結(jié)構(gòu)化、實體化，使原理構(gòu)思轉(zhuǎn)化為具有實用水平的實體機械達到實用的要求。有實用水平的實體機械達到實用的要求。實用化設(shè)計的前期工作：實用化設(shè)計的前期工作：工作原理確定后首先要進工作原理確定后首先要進行工藝動作構(gòu)思和分解，初步擬定各執(zhí)行構(gòu)件的動行工藝動作構(gòu)思和分解，初步擬定各執(zhí)行構(gòu)件的

10、動作和各動作的相互協(xié)調(diào)關(guān)系，即進行機械運動方案作和各動作的相互協(xié)調(diào)關(guān)系，即進行機械運動方案設(shè)計和機械簡圖設(shè)計。設(shè)計和機械簡圖設(shè)計。 該階段總的任務(wù)：該階段總的任務(wù)：完成產(chǎn)品的總體設(shè)計、部件、完成產(chǎn)品的總體設(shè)計、部件、零件設(shè)計、完成交付制造的和施工的圖樣資料，同零件設(shè)計、完成交付制造的和施工的圖樣資料，同時編制全套技術(shù)文件。時編制全套技術(shù)文件。10 2 2、具體工作：、具體工作： 如果說功能原理設(shè)計是產(chǎn)品創(chuàng)新和保證質(zhì)量的如果說功能原理設(shè)計是產(chǎn)品創(chuàng)新和保證質(zhì)量的關(guān)鍵，則實用化設(shè)計就是得到高質(zhì)量產(chǎn)品的保證。關(guān)鍵，則實用化設(shè)計就是得到高質(zhì)量產(chǎn)品的保證。在實用化設(shè)計階段。在實用化設(shè)計階段。工作既要具體化

11、又要精細化，工作既要具體化又要精細化，要處理大量的結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的問題，主要有：要處理大量的結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的問題，主要有： 零部件的形狀、裝配關(guān)系、材料選擇、尺寸大小、零部件的形狀、裝配關(guān)系、材料選擇、尺寸大小、加工要求、表面處理、總體布置、安裝等。這些問加工要求、表面處理、總體布置、安裝等。這些問題處理合理與否，對產(chǎn)品功能、性能指標和技術(shù)經(jīng)題處理合理與否，對產(chǎn)品功能、性能指標和技術(shù)經(jīng)濟指標，對機器的強度、剛度、壽命、對靠性、振濟指標，對機器的強度、剛度、壽命、對靠性、振動、噪聲等有著直接的影響。動、噪聲等有著直接的影響。11 3 3、實用化設(shè)計步驟一般為：、實用化設(shè)計步驟一般為： 1 1）繪

12、制總體布置和總裝草圖；）繪制總體布置和總裝草圖； 2 2）由總裝草圖畫出部件、零件草圖；）由總裝草圖畫出部件、零件草圖； 3 3）經(jīng)審核再由零件工作圖、部件裝配圖畫出）經(jīng)審核再由零件工作圖、部件裝配圖畫出總裝圖和總圖；總裝圖和總圖； 4 4）最后編制技術(shù)文件如設(shè)計說明書、使用說）最后編制技術(shù)文件如設(shè)計說明書、使用說明書、標準件、外購件明細表等等。明書、標準件、外購件明細表等等。12第三節(jié)第三節(jié) 總體設(shè)計的基本任務(wù)和內(nèi)容總體設(shè)計的基本任務(wù)和內(nèi)容 一、總體設(shè)計的基本任務(wù)一、總體設(shè)計的基本任務(wù) 機械產(chǎn)品設(shè)計通過原理方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計，使主要功能機械產(chǎn)品設(shè)計通過原理方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計，使主要功能得到滿

13、足。但是，從系統(tǒng)論觀點分析，機器本身不是獨立的系得到滿足。但是，從系統(tǒng)論觀點分析，機器本身不是獨立的系統(tǒng)，它不能孤立存在。它需要人操縱和控制，需要人裝配和安統(tǒng)，它不能孤立存在。它需要人操縱和控制，需要人裝配和安裝。機器工作在環(huán)境之中，環(huán)境對它有約束，相反機器對環(huán)境裝。機器工作在環(huán)境之中，環(huán)境對它有約束，相反機器對環(huán)境又施加影響，并受到有關(guān)規(guī)范和法律限制，它與其它機器還有又施加影響，并受到有關(guān)規(guī)范和法律限制，它與其它機器還有關(guān)聯(lián)等等。這些問題有些在結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮到了，但大部分沒關(guān)聯(lián)等等。這些問題有些在結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮到了，但大部分沒有涉及，需要在總體設(shè)計中，全面綜合考慮。與此同時，總體有涉及，需要

14、在總體設(shè)計中，全面綜合考慮。與此同時，總體設(shè)計對各部件、零件設(shè)計要提出主要參數(shù)和設(shè)計要求，以保證設(shè)計對各部件、零件設(shè)計要提出主要參數(shù)和設(shè)計要求，以保證各部件、零件在設(shè)計時滿足總體設(shè)計各種約束條件。各部件、零件在設(shè)計時滿足總體設(shè)計各種約束條件。13總之：總體設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的中心環(huán)節(jié)，它對機械產(chǎn)品的技術(shù)總之：總體設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的中心環(huán)節(jié)，它對機械產(chǎn)品的技術(shù)性能、經(jīng)濟指標和外觀具有決定意義。性能、經(jīng)濟指標和外觀具有決定意義?？傮w設(shè)計的任務(wù)：總體設(shè)計的任務(wù)： (1)(1)完善和擴大方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容完善和擴大方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容 (2)(2)使各部件、零件得到合理的組合；使各部件、零件得到合理的

15、組合； (3)(3)綜合人一機器一環(huán)境三者關(guān)系，使之協(xié)調(diào)和適應(yīng)，以保證綜合人一機器一環(huán)境三者關(guān)系，使之協(xié)調(diào)和適應(yīng)，以保證全面滿足機械產(chǎn)品的技術(shù)性能、經(jīng)濟性能和美學(xué)性能的所有要全面滿足機械產(chǎn)品的技術(shù)性能、經(jīng)濟性能和美學(xué)性能的所有要求。求。二、總體設(shè)計的內(nèi)容二、總體設(shè)計的內(nèi)容各種具體機器總體設(shè)計內(nèi)容雖然有所不同，但縱觀全局，總體各種具體機器總體設(shè)計內(nèi)容雖然有所不同，但縱觀全局，總體設(shè)計內(nèi)容包括：設(shè)計內(nèi)容包括：1 1）工藝方案的確定。在進行機械總體設(shè)計時，應(yīng)對不同類型）工藝方案的確定。在進行機械總體設(shè)計時，應(yīng)對不同類型的工藝方案進行分析比較，選擇符合實際情況的具有先進性的的工藝方案進行分析比較，選擇

16、符合實際情況的具有先進性的工藝方案。工藝方案。142 2）確定機器的總體參數(shù)）確定機器的總體參數(shù)總體參數(shù)是表明機器技術(shù)性能的主要指標，包括機器性能參總體參數(shù)是表明機器技術(shù)性能的主要指標，包括機器性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)兩方面：數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)兩方面：（1 1）性能參數(shù)是指生產(chǎn)率、功率和重量等；）性能參數(shù)是指生產(chǎn)率、功率和重量等；（2 2）結(jié)構(gòu)參數(shù)是指主要結(jié)構(gòu)尺寸，它由整機外形尺寸、主要）結(jié)構(gòu)參數(shù)是指主要結(jié)構(gòu)尺寸，它由整機外形尺寸、主要部件的外形尺寸及工作機構(gòu)作業(yè)位置尺寸等組成。部件的外形尺寸及工作機構(gòu)作業(yè)位置尺寸等組成。 對具體機器而言，總體參數(shù)內(nèi)容還更多些，如采煤機的性對具體機器而言，總體參數(shù)內(nèi)容還更

17、多些，如采煤機的性能參數(shù)除了上面所指外，還包括采高、鼓深、滾筒直徑、滾能參數(shù)除了上面所指外，還包括采高、鼓深、滾筒直徑、滾筒轉(zhuǎn)速、牽引力和牽引速度等。若機器性能參數(shù)和作業(yè)位置筒轉(zhuǎn)速、牽引力和牽引速度等。若機器性能參數(shù)和作業(yè)位置尺寸有國家或部級標準時，則計算后取值一定要符合上級標尺寸有國家或部級標準時，則計算后取值一定要符合上級標準。性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定，可采用計算法、類比法、相似準。性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定，可采用計算法、類比法、相似設(shè)計法以及優(yōu)化設(shè)計法等。設(shè)計法以及優(yōu)化設(shè)計法等。15 3) 3)機械運動系統(tǒng)方案設(shè)計和確定機械運動簡圖。根據(jù)工藝動機械運動系統(tǒng)方案設(shè)計和確定機械運動簡圖。根據(jù)工藝動作

18、過程選用合適執(zhí)行機構(gòu)，完成各個基本運動。再用一定的作過程選用合適執(zhí)行機構(gòu)，完成各個基本運動。再用一定的組合方式構(gòu)成機械系統(tǒng)來實現(xiàn)產(chǎn)品的功能。機械運動方案就組合方式構(gòu)成機械系統(tǒng)來實現(xiàn)產(chǎn)品的功能。機械運動方案就是機械系統(tǒng)的綜合。將機械運動方案中各個機構(gòu)運動尺寸計是機械系統(tǒng)的綜合。將機械運動方案中各個機構(gòu)運動尺寸計算確定之后就得到機械運動簡圖。算確定之后就得到機械運動簡圖。4 4）總體布置設(shè)計）總體布置設(shè)計 主要是確定各部件、零件的相互位置和聯(lián)接方式，并考慮安主要是確定各部件、零件的相互位置和聯(lián)接方式，并考慮安全操作，整體造型等問題。全操作，整體造型等問題。 5)5)機械驅(qū)動系統(tǒng)機械驅(qū)動系統(tǒng)(Dri

19、ve system)(Drive system)設(shè)計。根據(jù)所需的載荷，從設(shè)計。根據(jù)所需的載荷，從直接承載零件開始，選擇或設(shè)計機器的工作構(gòu)件，然后按驅(qū)直接承載零件開始，選擇或設(shè)計機器的工作構(gòu)件，然后按驅(qū)動鏈的順序向上，對機構(gòu)和零件逐個進行設(shè)計、直到選擇原動鏈的順序向上，對機構(gòu)和零件逐個進行設(shè)計、直到選擇原動機。動機。16 6 6）計算整機的平衡和穩(wěn)定）計算整機的平衡和穩(wěn)定 平衡是指整機處于不同工作狀態(tài)時，所有機構(gòu)作用力和重力平衡是指整機處于不同工作狀態(tài)時，所有機構(gòu)作用力和重力的合力不超出規(guī)定范圍。對某些機器如挖掘機，平衡問題實質(zhì)的合力不超出規(guī)定范圍。對某些機器如挖掘機，平衡問題實質(zhì)是確定平衡重的

20、問題。是確定平衡重的問題。 穩(wěn)定性是指整機的平衡，是研究機器在工作和行定時是否發(fā)穩(wěn)定性是指整機的平衡，是研究機器在工作和行定時是否發(fā)生傾翻的可能性。這一點對地面行走機器和工程機械尤其重要生傾翻的可能性。這一點對地面行走機器和工程機械尤其重要。7 7）動力源特性分析）動力源特性分析 若設(shè)計任務(wù)書沒有對原動機種類作出明確規(guī)定時，應(yīng)首先確若設(shè)計任務(wù)書沒有對原動機種類作出明確規(guī)定時，應(yīng)首先確定動力源種類，是電動機還是柴油機或其它，然后再作動力源定動力源種類，是電動機還是柴油機或其它，然后再作動力源特性分析。特性分析。8 8）人一機一環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計）人一機一環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計 主要是操作和控制系統(tǒng)設(shè)計。主要是操

21、作和控制系統(tǒng)設(shè)計。179 9）附屬裝置設(shè)計）附屬裝置設(shè)計 為增加機器功能，擴大機器使用范圍或減少環(huán)境為增加機器功能，擴大機器使用范圍或減少環(huán)境對人機影響而設(shè)計附屬裝置，如井下巷道掘進機增對人機影響而設(shè)計附屬裝置，如井下巷道掘進機增加打鉚桿孔的裝置，采煤機、掘進機的高壓水噴霧加打鉚桿孔的裝置，采煤機、掘進機的高壓水噴霧滅塵裝置滅塵裝置1010）機器造型設(shè)計）機器造型設(shè)計對機器外形、色彩進行藝術(shù)設(shè)計，對機器外形、色彩進行藝術(shù)設(shè)計，1111）產(chǎn)品故障分析和對策）產(chǎn)品故障分析和對策1212）明確易損件、外購件、標準件）明確易損件、外購件、標準件1313）明確產(chǎn)品包裝和運輸要求）明確產(chǎn)品包裝和運輸要求第

22、四節(jié)第四節(jié) 確定工藝方案確定工藝方案為了實現(xiàn)同一工藝目的，可以采用不同的工藝方案，為了實現(xiàn)同一工藝目的，可以采用不同的工藝方案，各方案決定了設(shè)備不同的結(jié)構(gòu)、性能、產(chǎn)品質(zhì)量、各方案決定了設(shè)備不同的結(jié)構(gòu)、性能、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本。選擇工藝方案時應(yīng)綜合考慮下列問生產(chǎn)率和成本。選擇工藝方案時應(yīng)綜合考慮下列問題：題：1)1)工藝方案的先進性工藝方案的先進性2)2)合理的運動規(guī)律合理的運動規(guī)律3)3)工藝方案實現(xiàn)的可能性和穩(wěn)定性工藝方案實現(xiàn)的可能性和穩(wěn)定性4)4)與生產(chǎn)率要求相適應(yīng)，經(jīng)濟上合理與生產(chǎn)率要求相適應(yīng)，經(jīng)濟上合理1819第五節(jié)第五節(jié) 整機總體參數(shù)確定整機總體參數(shù)確定總體參數(shù)的確定是產(chǎn)品總體設(shè)

23、計的一個重要組成部分，它總體參數(shù)的確定是產(chǎn)品總體設(shè)計的一個重要組成部分，它與機器各部件性能、結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。在總體設(shè)計過程中與機器各部件性能、結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。在總體設(shè)計過程中，必須首先初步確定總體參數(shù)，據(jù)此進行各部件的技術(shù)設(shè)，必須首先初步確定總體參數(shù)，據(jù)此進行各部件的技術(shù)設(shè)計，最后準確計算出機器的總體參數(shù)，但有時總體參數(shù)和計，最后準確計算出機器的總體參數(shù)，但有時總體參數(shù)和技術(shù)設(shè)計需要交叉反復(fù)進行。技術(shù)設(shè)計需要交叉反復(fù)進行。 在確定總體參數(shù)時，必須正確處理相互制約的有關(guān)參數(shù)在確定總體參數(shù)時，必須正確處理相互制約的有關(guān)參數(shù)間關(guān)系，例如在礦山工程機械產(chǎn)品中，機重是一個重要性間關(guān)系，例如在礦山工程機械

24、產(chǎn)品中，機重是一個重要性能指標過份減輕機重，勢必影響采掘力和機器強度、剛度能指標過份減輕機重，勢必影響采掘力和機器強度、剛度。反之，過份考慮強度、剛度必然導(dǎo)致機器笨重、經(jīng)濟性。反之，過份考慮強度、剛度必然導(dǎo)致機器笨重、經(jīng)濟性差。因此，各參數(shù)間要互相匹配和協(xié)調(diào)，形成一個優(yōu)化的差。因此，各參數(shù)間要互相匹配和協(xié)調(diào)，形成一個優(yōu)化的整體。合理的總體參數(shù)應(yīng)符合下列條件：整體。合理的總體參數(shù)應(yīng)符合下列條件：20211 1）先進性）先進性與國內(nèi)外同類產(chǎn)品比較，其主要技與國內(nèi)外同類產(chǎn)品比較，其主要技術(shù)經(jīng)濟指標和工作性能優(yōu)先；術(shù)經(jīng)濟指標和工作性能優(yōu)先；2 2）實用性）實用性滿足實際使用要求，可靠度高、維滿足實際使

25、用要求，可靠度高、維修方便、使用壽命長；修方便、使用壽命長；3 3）經(jīng)濟性）經(jīng)濟性充分利用發(fā)動機功率、節(jié)約能源、充分利用發(fā)動機功率、節(jié)約能源、原材料消耗少，在滿足功能的情況下，體積小、重原材料消耗少，在滿足功能的情況下，體積小、重量輕、價格便宜。量輕、價格便宜。總體參數(shù)包含：總體參數(shù)包含：生產(chǎn)率生產(chǎn)率Q Q、功率參數(shù)、功率參數(shù)、重量參數(shù)、重量參數(shù)、總體結(jié)構(gòu)參數(shù)。總體結(jié)構(gòu)參數(shù)?？傮w參數(shù)的初步確定，可采用理論計算法、經(jīng)驗公總體參數(shù)的初步確定，可采用理論計算法、經(jīng)驗公式法和相似類比法。式法和相似類比法。22一、理論計算法一、理論計算法 根據(jù)擬定的產(chǎn)品原理方案，在理論分析與試驗數(shù)據(jù)根據(jù)擬定的產(chǎn)品原理方

26、案，在理論分析與試驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行分析計算，確定總體參數(shù)?；A(chǔ)上進行分析計算，確定總體參數(shù)。 1機械設(shè)備的理論生產(chǎn)率機械設(shè)備的理論生產(chǎn)率Q 機械設(shè)備的理論生產(chǎn)率是指設(shè)計生產(chǎn)能力。在單位機械設(shè)備的理論生產(chǎn)率是指設(shè)計生產(chǎn)能力。在單位時間內(nèi)完成的產(chǎn)品數(shù)量，就是機械設(shè)備的生產(chǎn)率。加時間內(nèi)完成的產(chǎn)品數(shù)量，就是機械設(shè)備的生產(chǎn)率。加工一個工件或裝配一個組件所需的循環(huán)時間工一個工件或裝配一個組件所需的循環(huán)時間T為：為：T=tg+tfT為在設(shè)備上加工一個工件的循環(huán)時間或稱工作為在設(shè)備上加工一個工件的循環(huán)時間或稱工作周期時間；周期時間；tg 工作時間，即直接用在加工或裝配一個工件的工作時間，即直接用在加工或裝配一

27、個工件的時間；時間；tf輔助工作時間，即在一個循環(huán)內(nèi)除去輔助工作時間，即在一個循環(huán)內(nèi)除去tg 所消耗所消耗的時間，如上下料、間歇等所消耗的時間。的時間，如上下料、間歇等所消耗的時間。23設(shè)備的生產(chǎn)率設(shè)備的生產(chǎn)率Q Q為：為：2 2、功率參數(shù)、功率參數(shù)( (包括運動參數(shù)、力能參數(shù)包括運動參數(shù)、力能參數(shù)) )（1)1)運動參數(shù)運動參數(shù) 機械的運動參數(shù)有移動速度、加機械的運動參數(shù)有移動速度、加速度和調(diào)速范圍等，主要取決于工藝要求：速度和調(diào)速范圍等，主要取決于工藝要求： 一般情況是希望速度盡可能地高，但卻因受一般情況是希望速度盡可能地高，但卻因受到慣性、振動、定位精度、結(jié)構(gòu)、制造和裝配水到慣性、振動、

28、定位精度、結(jié)構(gòu)、制造和裝配水平，以及新技術(shù)應(yīng)用程度等的影響和限制。平，以及新技術(shù)應(yīng)用程度等的影響和限制。24機械的速度常由生產(chǎn)率確定，如帶式連續(xù)輸送機，帶的運機械的速度常由生產(chǎn)率確定，如帶式連續(xù)輸送機，帶的運動速度動速度v v可由下式確定：可由下式確定：CSQv3600其中：v帶的運動速度 (m/s)Q帶式輸送機的理論生產(chǎn)率 (t/h)s被運物料在輸送帶上的堆積面積 (m2)散粒物料的堆積密度 (t/m3) c傾角系數(shù)，當(dāng)水平時c=1，傾角為20時 c0.8225(2)(2)力能參數(shù)力能參數(shù) 包括承載力包括承載力( (如成型力、破碎力、運如成型力、破碎力、運行阻力、挖掘力行阻力、挖掘力) )和

29、原動機功率。工作裝置是載荷直和原動機功率。工作裝置是載荷直接作用的構(gòu)件接作用的構(gòu)件, ,力參數(shù)是其設(shè)計計算的依據(jù)，也是力力參數(shù)是其設(shè)計計算的依據(jù)，也是力學(xué)性能的主要標志，如學(xué)性能的主要標志，如30000KN30000KN水壓機。水壓機。 1)1)機器的作用力機器的作用力( (承載力承載力) ) 大部分材料輸送操作，大部分材料輸送操作，機器載荷由加速工件的慣性力載荷、移動工件的摩擦機器載荷由加速工件的慣性力載荷、移動工件的摩擦力載荷或材料提升的重力載荷組合而成。而對成型機力載荷或材料提升的重力載荷組合而成。而對成型機械、加工機械主要需求的力是用于材料成型或切削加械、加工機械主要需求的力是用于材料

30、成型或切削加工，下面舉例介紹金屬成型所需的力。工，下面舉例介紹金屬成型所需的力。例例1 1：圖：圖5 56 6表示三種常用于材料彎曲的形式：折邊、表示三種常用于材料彎曲的形式：折邊、彎彎V V形和彎形和彎U U形。要使金屬成形必須施加壓力到其塑性形。要使金屬成形必須施加壓力到其塑性區(qū)，假設(shè)所有的應(yīng)變硬化材料均能完全地彎曲，則彎區(qū)，假設(shè)所有的應(yīng)變硬化材料均能完全地彎曲，則彎曲力通常以材料的極限抗拉強度的經(jīng)驗公式來計算。曲力通常以材料的極限抗拉強度的經(jīng)驗公式來計算。2627例例2 2：設(shè)計剪切機時，需要計算最大剪切力設(shè)計剪切機時，需要計算最大剪切力F Fmaxmax。剪切機的公稱剪切力是根據(jù)剪切機

31、的公稱剪切力是根據(jù)F Fmaxmax 確定的。最大剪確定的。最大剪切力切力F Fmaxmax 為為: : F Fmaxmax KKmaxmax A A A A被剪切軋件橫斷面面積被剪切軋件橫斷面面積(mm(mm2 2) )；maxmax 被剪切軋件金屬在剪切溫度下的最大被剪切軋件金屬在剪切溫度下的最大剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力(Mpa/mm(Mpa/mm2 2) )； K K 考慮由于刀刃磨鈍、刀片間隙增大而考慮由于刀刃磨鈍、刀片間隙增大而使剪切力提高的系數(shù)。使剪切力提高的系數(shù)。28 2)2)原動機功率原動機功率 反映了機械的動力級別，它與反映了機械的動力級別，它與其它參數(shù)有函數(shù)關(guān)系，常是機械分級的標志

32、。也其它參數(shù)有函數(shù)關(guān)系，常是機械分級的標志。也是機械中各零、部件的尺寸是機械中各零、部件的尺寸( (如軸和絲杠的直徑、如軸和絲杠的直徑、齒輪的模數(shù)等齒輪的模數(shù)等) )設(shè)計計算的依據(jù)。設(shè)計計算的依據(jù)。 機器需要的輸出功率等于機器工作的動力加機器需要的輸出功率等于機器工作的動力加上所損耗的動力。大部分機器載荷是力上所損耗的動力。大部分機器載荷是力( (扭矩扭矩) )以以某速度作用一段距離某速度作用一段距離( (角度角度) )。如果使用重量大、。如果使用重量大、速度高的工作頭，則在載荷中要考慮慣性分量的速度高的工作頭，則在載荷中要考慮慣性分量的作用。作用。29舉例舉例1 1：如圖：如圖5 57 7所

33、示為機器之輸出功率所示為機器之輸出功率P Pmaxmax ，系由一固定，系由一固定力力F F在在t t時間內(nèi)作用一段線性距離時間內(nèi)作用一段線性距離x x，此種運動如同一個，此種運動如同一個液壓臂彎曲金屬板。機器輸出的功率可表示為：液壓臂彎曲金屬板。機器輸出的功率可表示為：30舉例舉例2 2： 圖圖5 58 8表示固定扭矩表示固定扭矩T T在瞬間在瞬間t t作用一個角作用一個角度度時機器之輸出功率時機器之輸出功率PmaxPmax。此種功率發(fā)生在工具。此種功率發(fā)生在工具機的銑刀切削情況，通常我們考慮機器在刀具軸的輸機的銑刀切削情況，通常我們考慮機器在刀具軸的輸出為扭矩，它可用刀具的切削力與力臂來表

34、示。此種出為扭矩，它可用刀具的切削力與力臂來表示。此種機器的輸出功率機器的輸出功率PmaxPmax為：為：31 3 3重量參數(shù)重量參數(shù) 重量參數(shù)包括整機重量、各主要部件重量、重心重量參數(shù)包括整機重量、各主要部件重量、重心位置等。它反映了整機的品質(zhì)，如自重與載重之比，位置等。它反映了整機的品質(zhì)，如自重與載重之比，生產(chǎn)能力與機重之比等。重心位置反映了機器的穩(wěn)生產(chǎn)能力與機重之比等。重心位置反映了機器的穩(wěn)定性及車輪輪壓分布等問題。定性及車輪輪壓分布等問題。 對于定行機械如履帶式裝載機的重量，主要根對于定行機械如履帶式裝載機的重量，主要根據(jù)作業(yè)時所需的牽引力來確定，同時必須滿足地面據(jù)作業(yè)時所需的牽引力來

35、確定，同時必須滿足地面附著條件和作業(yè)、行走穩(wěn)定性要求，否則機器行走附著條件和作業(yè)、行走穩(wěn)定性要求，否則機器行走時將產(chǎn)生打滑或傾翻。時將產(chǎn)生打滑或傾翻。 機器提供的最大牽引力必須克服工作阻力和總機器提供的最大牽引力必須克服工作阻力和總的行走阻力，其表達式為：的行走阻力，其表達式為：3233綜合舉例：綜合舉例：下面以礦用蟹爪式裝載機為例加以說明。下面以礦用蟹爪式裝載機為例加以說明。A）組成：蟹爪式裝載機由鏟板裝載部、刮板）組成：蟹爪式裝載機由鏟板裝載部、刮板運輸部、履帶行走三部分組成，見圖運輸部、履帶行走三部分組成，見圖51蟹爪蟹爪式裝裁機。式裝裁機。3435363738394041B B）結(jié)構(gòu)及

36、工作原理：）結(jié)構(gòu)及工作原理：結(jié)構(gòu)：圖結(jié)構(gòu)：圖5-25 5-25 所示，主要由蟹爪工作機構(gòu)、轉(zhuǎn)所示，主要由蟹爪工作機構(gòu)、轉(zhuǎn)載機構(gòu)、履帶行走機構(gòu)、電動機及控制各部運動載機構(gòu)、履帶行走機構(gòu)、電動機及控制各部運動的液壓系統(tǒng)組成。的液壓系統(tǒng)組成。工作原理：蟹爪式裝巖機按其工作原理屬于側(cè)取工作原理：蟹爪式裝巖機按其工作原理屬于側(cè)取式裝巖機，其工作機構(gòu)為一對耙爪，猶如螃蟹的式裝巖機，其工作機構(gòu)為一對耙爪，猶如螃蟹的蟹爪，故稱蟹爪式裝巖機。由于兩耙爪交替地耙蟹爪，故稱蟹爪式裝巖機。由于兩耙爪交替地耙礦，其動作可看成是連續(xù)的，故在裝巖機的高度礦，其動作可看成是連續(xù)的，故在裝巖機的高度和寬度不很大的條件下有較高的

37、生產(chǎn)率。其行走和寬度不很大的條件下有較高的生產(chǎn)率。其行走機構(gòu)采用履帶式，有較高的機動性。裝巖機本身機構(gòu)采用履帶式，有較高的機動性。裝巖機本身帶有轉(zhuǎn)載運輪機，可與大容量的礦車配合，使準帶有轉(zhuǎn)載運輪機，可與大容量的礦車配合，使準備、調(diào)車等輔助性作業(yè)時間減小，機器的操作簡備、調(diào)車等輔助性作業(yè)時間減小，機器的操作簡單方便。單方便。4243C C）裝載機的種類：）裝載機的種類：（1 1）按所裝物料的性質(zhì)分為裝煤機和裝巖機。）按所裝物料的性質(zhì)分為裝煤機和裝巖機。（2 2）按工作機構(gòu)的結(jié)構(gòu)可分為鏟斗裝載機、耙）按工作機構(gòu)的結(jié)構(gòu)可分為鏟斗裝載機、耙斗裝載機、蟹爪裝載機和立爪裝載機。常見的是斗裝載機、蟹爪裝載機

38、和立爪裝載機。常見的是前三種。前三種。（3 3）按所用動力分為電動裝載機、氣動裝載機）按所用動力分為電動裝載機、氣動裝載機、液動裝載機。目前我國多用電動裝載機。、液動裝載機。目前我國多用電動裝載機。（4 4）按行走方式可分為軌輪式裝載機、履帶式）按行走方式可分為軌輪式裝載機、履帶式裝載機、輪胎式裝載機。裝載機、輪胎式裝載機。 44D D）蟹爪裝載機）蟹爪裝載機 主要優(yōu)點是連續(xù)裝載，生產(chǎn)率高，工作高度很主要優(yōu)點是連續(xù)裝載，生產(chǎn)率高，工作高度很低，適合在較矮的巷道中使用。早期生產(chǎn)的蟹爪裝低，適合在較矮的巷道中使用。早期生產(chǎn)的蟹爪裝載機，因結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的原因只能用于裝煤或軟巖。載機，因結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的原因

39、只能用于裝煤或軟巖。近年來由于采用了合理的結(jié)構(gòu)和優(yōu)質(zhì)材料，蟹爪裝近年來由于采用了合理的結(jié)構(gòu)和優(yōu)質(zhì)材料，蟹爪裝載機亦可裝中硬以上的巖石。載機亦可裝中硬以上的巖石。45E）總體參數(shù)計算如下：）總體參數(shù)計算如下：1 1）總體性能參數(shù)）總體性能參數(shù)裝載機的總體性能參數(shù)主要包括生產(chǎn)率、重量和功裝載機的總體性能參數(shù)主要包括生產(chǎn)率、重量和功率等。率等。(1)(1)理論生產(chǎn)率理論生產(chǎn)率Q Q 理論生產(chǎn)率是指裝載機的設(shè)計生產(chǎn)能力，即耙爪理論生產(chǎn)率是指裝載機的設(shè)計生產(chǎn)能力，即耙爪滿載情況下，將物料從鏟板上裝入運輸機的能力，滿載情況下，將物料從鏟板上裝入運輸機的能力，以每小時裝載物料體積計算，其表達式為：以每小時裝

40、載物料體積計算，其表達式為：Q=60znVQ=60znV46(2)(2)機器重量機器重量 蟹爪式裝載機的重量，主要根據(jù)作業(yè)時所需的牽引力來確定，蟹爪式裝載機的重量，主要根據(jù)作業(yè)時所需的牽引力來確定，同時必須滿足地面附著條件和作業(yè)、行走穩(wěn)定性要求，否則機器同時必須滿足地面附著條件和作業(yè)、行走穩(wěn)定性要求，否則機器行走時將產(chǎn)生打滑或傾翻。行走時將產(chǎn)生打滑或傾翻。 機器提供的最大牽引力必須克服鏟板與蟹爪插入阻力和總的行機器提供的最大牽引力必須克服鏟板與蟹爪插入阻力和總的行走阻力，其表達式為：走阻力，其表達式為：kr47(3)(3)原動機功率原動機功率 裝載機的總功率由裝載機的總功率由蟹蟹爪機構(gòu)功率爪機

41、構(gòu)功率P1P1、運輸機構(gòu)功、運輸機構(gòu)功率率P2P2、行走機構(gòu)功率、行走機構(gòu)功率P3P3和液壓功率和液壓功率P4P4組成，即組成，即P P P1+P2+P3+P4 P1+P2+P3+P4 各部分功率計算由相應(yīng)的力、速度、效率等因素各部分功率計算由相應(yīng)的力、速度、效率等因素決定。決定。484 4總體結(jié)構(gòu)參數(shù)總體結(jié)構(gòu)參數(shù) 總體結(jié)構(gòu)參數(shù)包括主要結(jié)構(gòu)尺寸和作業(yè)位置尺寸?？傮w結(jié)構(gòu)參數(shù)包括主要結(jié)構(gòu)尺寸和作業(yè)位置尺寸。主要結(jié)構(gòu)尺寸是由整機外形尺寸和主要組成部分的外主要結(jié)構(gòu)尺寸是由整機外形尺寸和主要組成部分的外形尺寸綜合而成。作業(yè)位置尺寸是機器在作業(yè)過程中形尺寸綜合而成。作業(yè)位置尺寸是機器在作業(yè)過程中為了適應(yīng)工

42、作條件要求所需尺寸。例如，礦用為了適應(yīng)工作條件要求所需尺寸。例如，礦用蟹蟹爪式爪式裝載機總體尺寸，要考慮機器工作條件裝載機總體尺寸，要考慮機器工作條件( (巷道尺寸、巷道尺寸、配套車輛尺寸等配套車輛尺寸等) )。 總體參數(shù)確定，除上面一般理論分分析計算外，還總體參數(shù)確定，除上面一般理論分分析計算外，還有參數(shù)優(yōu)化計算。例如蟹瓜式裝載機總體參數(shù)優(yōu)化：有參數(shù)優(yōu)化計算。例如蟹瓜式裝載機總體參數(shù)優(yōu)化： 在滿足生產(chǎn)率、工作條件、物料塊度等要求的前提下，在滿足生產(chǎn)率、工作條件、物料塊度等要求的前提下，建立目標函數(shù)，使總功率消耗最小。也就是建立性能建立目標函數(shù)，使總功率消耗最小。也就是建立性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)與

43、功率消耗之間的函數(shù)關(guān)系，以便求參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)與功率消耗之間的函數(shù)關(guān)系，以便求解出消耗功率最小的總體參數(shù)。解出消耗功率最小的總體參數(shù)。49二、經(jīng)驗公式法二、經(jīng)驗公式法 對同類產(chǎn)品參數(shù)按概率統(tǒng)計，歸納得出經(jīng)驗公式，對同類產(chǎn)品參數(shù)按概率統(tǒng)計，歸納得出經(jīng)驗公式，然后求解總體參數(shù)。在新產(chǎn)品設(shè)計中，利用經(jīng)驗系然后求解總體參數(shù)。在新產(chǎn)品設(shè)計中，利用經(jīng)驗系數(shù)來確定總體參數(shù)，有如下優(yōu)點：數(shù)來確定總體參數(shù)，有如下優(yōu)點：便于比較現(xiàn)有產(chǎn)品的各種參數(shù)，從而提出最優(yōu)數(shù)據(jù)；便于比較現(xiàn)有產(chǎn)品的各種參數(shù)，從而提出最優(yōu)數(shù)據(jù)；有利于老產(chǎn)品更新?lián)Q代和發(fā)展新系列；有利于老產(chǎn)品更新?lián)Q代和發(fā)展新系列；為計算機輔助設(shè)計創(chuàng)造條件。為計算機輔助

44、設(shè)計創(chuàng)造條件。50下面以液壓挖掘機為例，說明經(jīng)驗公式法。下面以液壓挖掘機為例，說明經(jīng)驗公式法。 液壓挖掘機的經(jīng)驗設(shè)計，一般以斗容量、發(fā)液壓挖掘機的經(jīng)驗設(shè)計，一般以斗容量、發(fā)動機功率和機重三者之一作為主參數(shù)，并依此動機功率和機重三者之一作為主參數(shù)，并依此決定其它參數(shù)。國內(nèi)外學(xué)者都習(xí)慣以機重決定其它參數(shù)。國內(nèi)外學(xué)者都習(xí)慣以機重G G為主為主參數(shù)。通過對國內(nèi)外百余種液壓挖掘機的機重參數(shù)。通過對國內(nèi)外百余種液壓挖掘機的機重統(tǒng)計分析提出了液壓挖掘機各種參數(shù)的經(jīng)驗公統(tǒng)計分析提出了液壓挖掘機各種參數(shù)的經(jīng)驗公式，其中式，其中K K值為經(jīng)驗系數(shù)。值為經(jīng)驗系數(shù)。5152三、相似類比法三、相似類比法 采用相似類比法

45、確定總體參數(shù)時，是以相似理論采用相似類比法確定總體參數(shù)時，是以相似理論為基礎(chǔ)，選用國內(nèi)外先進名牌產(chǎn)品為典型樣機，或為基礎(chǔ)，選用國內(nèi)外先進名牌產(chǎn)品為典型樣機，或國內(nèi)外有關(guān)該產(chǎn)品的設(shè)計標準，求出相似系數(shù)國內(nèi)外有關(guān)該產(chǎn)品的設(shè)計標準，求出相似系數(shù)( (級差級差系數(shù)系數(shù)) )，然后再確定其它主要參數(shù)。但應(yīng)注意相似類，然后再確定其它主要參數(shù)。但應(yīng)注意相似類比法只適用于同類型產(chǎn)品即結(jié)構(gòu)型式、工作對象、比法只適用于同類型產(chǎn)品即結(jié)構(gòu)型式、工作對象、環(huán)境條件基本相同者。環(huán)境條件基本相同者。 相似類比法有以下優(yōu)點：如果樣機的性能參數(shù)和相似類比法有以下優(yōu)點：如果樣機的性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)是優(yōu)選的，則可得到一個優(yōu)化的系列

46、產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)參數(shù)是優(yōu)選的，則可得到一個優(yōu)化的系列產(chǎn)品，它簡化了設(shè)計計算，加快了設(shè)計進度，可以迅速研它簡化了設(shè)計計算，加快了設(shè)計進度，可以迅速研制出新產(chǎn)品。這是仿制性能優(yōu)良產(chǎn)品的一種有效方制出新產(chǎn)品。這是仿制性能優(yōu)良產(chǎn)品的一種有效方法。法。53 機器的總體布置，關(guān)系到整機的性能、質(zhì)量和機器的總體布置，關(guān)系到整機的性能、質(zhì)量和整機的合理性。也關(guān)系到操作方便、工作安全和整機的合理性。也關(guān)系到操作方便、工作安全和工作效率。因此，總體布置是總體設(shè)計中極為重工作效率。因此，總體布置是總體設(shè)計中極為重要的內(nèi)容。要的內(nèi)容。 總體布置的任務(wù)是合理布置各部件、零件在整總體布置的任務(wù)是合理布置各部件、零件在整機上的位

47、置，按照簡單、合理和安全的原則，使機上的位置，按照簡單、合理和安全的原則，使其實現(xiàn)工作要求；確定機器的重心坐標，確定總其實現(xiàn)工作要求；確定機器的重心坐標，確定總體尺寸。體尺寸。第六節(jié)第六節(jié) 機械總體布置設(shè)計機械總體布置設(shè)計54 一、總體布置的基本要求一、總體布置的基本要求 1 1保證產(chǎn)品整機的平衡和穩(wěn)定性能；保證產(chǎn)品整機的平衡和穩(wěn)定性能； 2 2在滿足強度、剛度要求的前提下，盡量做到結(jié)構(gòu)緊湊、在滿足強度、剛度要求的前提下，盡量做到結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、重量輕；外形尺寸小、重量輕； 3 3動力傳遞路線力求簡短、直接，做到傳動效率高；動力傳遞路線力求簡短、直接，做到傳動效率高； 4 4各部件或零件

48、在裝配和使用中，其位置調(diào)整、拆裝和各部件或零件在裝配和使用中，其位置調(diào)整、拆裝和維修等，力求簡單、方便、互鎖，保護要安全可靠；維修等，力求簡單、方便、互鎖，保護要安全可靠； 5 5、司機室的布置，要求操作安全、方便、司機視野開闊、司機室的布置，要求操作安全、方便、司機視野開闊、空氣凈化、溫度宜人，空氣凈化、溫度宜人， 6 6電氣線路、氣路、液壓管路的布置，要整齊、清楚、電氣線路、氣路、液壓管路的布置，要整齊、清楚、醒目，醒目， 7 7機器外形平整、美觀、大方、緊湊、色澤調(diào)和。機器外形平整、美觀、大方、緊湊、色澤調(diào)和。55二、總體布置型式二、總體布置型式 總體布置視其機器用途不同，布置型式是多種

49、總體布置視其機器用途不同，布置型式是多種多樣的。但從眾多的型式中進行分析和研究，根據(jù)多樣的。但從眾多的型式中進行分析和研究，根據(jù)順序、位置、數(shù)量、形狀、大小等五要素綜合考慮，順序、位置、數(shù)量、形狀、大小等五要素綜合考慮，總體布置的型式大致分為如下幾類：總體布置的型式大致分為如下幾類： (1)(1)按照發(fā)動機與機架的相對位置，如大客車發(fā)動按照發(fā)動機與機架的相對位置，如大客車發(fā)動機可分為前置式、中置式、后置式和偏置式；機可分為前置式、中置式、后置式和偏置式； (2)(2)按照主要作業(yè)裝置軸線方向，如礦用鉆機有水按照主要作業(yè)裝置軸線方向，如礦用鉆機有水平式、垂直式和傾斜式平式、垂直式和傾斜式 (3)

50、(3)按照機器主軸的運動軌跡，可分為回轉(zhuǎn)式、直按照機器主軸的運動軌跡，可分為回轉(zhuǎn)式、直線式和振動式；線式和振動式；56 (4)(4)按機架型式，可分為整體式、剖分式和組合式；按機架型式，可分為整體式、剖分式和組合式； (5)(5)按動力傳遞路線，可分為開式、閉式；按動力傳遞路線，可分為開式、閉式； (6)(6)按工作機構(gòu)布置方向，可分為平面和空間式；按工作機構(gòu)布置方向，可分為平面和空間式； (7)(7)按照傳動方式，可分為單發(fā)動機傳動、多發(fā)動按照傳動方式，可分為單發(fā)動機傳動、多發(fā)動機傳動。機傳動。 57三、機械化生產(chǎn)線的布置三、機械化生產(chǎn)線的布置 機械化生產(chǎn)線機械化生產(chǎn)線( (參見圖參見圖5

51、59)9)是按產(chǎn)品工藝過是按產(chǎn)品工藝過程，把主要機械設(shè)備和輔助設(shè)備用運輸和中間程，把主要機械設(shè)備和輔助設(shè)備用運輸和中間存貯設(shè)備等連接起來，組成獨立控制和連續(xù)生存貯設(shè)備等連接起來，組成獨立控制和連續(xù)生產(chǎn)的系統(tǒng)。產(chǎn)的系統(tǒng)。58機械化生產(chǎn)線由機械設(shè)備組成，根據(jù)其在生產(chǎn)上的機械化生產(chǎn)線由機械設(shè)備組成，根據(jù)其在生產(chǎn)上的作用及工作特點，機械設(shè)備歸納起來可分為下列幾作用及工作特點，機械設(shè)備歸納起來可分為下列幾種類型：種類型：59 在機械化工藝流程中，存在各種分散的作業(yè)，需在機械化工藝流程中，存在各種分散的作業(yè)，需要解決協(xié)調(diào)聯(lián)接的問題。一般說來，機械是以循要解決協(xié)調(diào)聯(lián)接的問題。一般說來，機械是以循環(huán)的移動作業(yè)

52、動作來處理工件的，可以采用連續(xù)環(huán)的移動作業(yè)動作來處理工件的，可以采用連續(xù)工藝方法進行作業(yè)，如連續(xù)軋制、連續(xù)澆鑄、化工藝方法進行作業(yè)，如連續(xù)軋制、連續(xù)澆鑄、化工過程等工過程等( (參見圖參見圖5 510)10)。60作業(yè)動作是在工件連續(xù)作業(yè)動作是在工件連續(xù)運行中進行的，如飛剪、運行中進行的，如飛剪、飛鋸等，參見圖飛鋸等，參見圖5 51111。61 過程：當(dāng)鋼筋通過平移式下切刀臺進入承料架并觸動定長過程：當(dāng)鋼筋通過平移式下切刀臺進入承料架并觸動定長開關(guān)后，電磁鐵帶動轉(zhuǎn)鍵離合器使飛輪軸與曲柄軸聯(lián)接，曲開關(guān)后，電磁鐵帶動轉(zhuǎn)鍵離合器使飛輪軸與曲柄軸聯(lián)接，曲柄上的連桿推動平移式下切刀臺在四連桿機構(gòu)的作用下

53、前進。柄上的連桿推動平移式下切刀臺在四連桿機構(gòu)的作用下前進。擺動式上切刀片的一端固定在機架上，另一端刃口緊貼在平擺動式上切刀片的一端固定在機架上，另一端刃口緊貼在平移式下切刀臺的刃口處，當(dāng)平移式下切刀臺沿圓弧軌跡運動移式下切刀臺的刃口處，當(dāng)平移式下切刀臺沿圓弧軌跡運動時，兩刀片刃口相對運動，切斷鋼筋，曲柄使刀臺復(fù)位，等時，兩刀片刃口相對運動，切斷鋼筋，曲柄使刀臺復(fù)位，等待下一次剪切。待下一次剪切。 分析：該機構(gòu)設(shè)計巧妙，通過四連桿機構(gòu)可使下切刀臺自分析：該機構(gòu)設(shè)計巧妙，通過四連桿機構(gòu)可使下切刀臺自身平行地且繞擺桿做擺動，是一種飛剪。身平行地且繞擺桿做擺動，是一種飛剪。上下移動式剪切：上下移動式

54、剪切：該系統(tǒng)主要由承料架、定長該系統(tǒng)主要由承料架、定長開關(guān)，電磁鐵，轉(zhuǎn)鍵離合器，開關(guān)，電磁鐵，轉(zhuǎn)鍵離合器，曲柄連桿，平移式下切刀臺，曲柄連桿，平移式下切刀臺，擺動式上切刀片，制動器等組擺動式上切刀片，制動器等組成，如右圖：成，如右圖：62在機械加工、裝配作業(yè)和在機械加工、裝配作業(yè)和手工操作等很多生產(chǎn)流程手工操作等很多生產(chǎn)流程中，大多是斷續(xù)的工藝方中，大多是斷續(xù)的工藝方法，流程是間歇的因此法，流程是間歇的因此在移動停止時需要定位及在移動停止時需要定位及吸收慣性動能，則可用步吸收慣性動能，則可用步進運動機構(gòu)進運動機構(gòu)( (見圖見圖5 5l2)l2)。63 移動作業(yè)移動作業(yè) (Transfer op

55、eration)(Transfer operation)是使工件向處是使工件向處理方向移進。因而，附帶而來的是工件的抓取、理方向移進。因而，附帶而來的是工件的抓取、定位、向下一道工序的送進等。定位、向下一道工序的送進等。移動方式：移動方式：1 1）有直進式）有直進式(line)(line)：處理大工件的重型機處理大工件的重型機械和加工種類少的作械和加工種類少的作業(yè)機械大多采用直進業(yè)機械大多采用直進式。如軋制生產(chǎn)線、式。如軋制生產(chǎn)線、輕工生產(chǎn)線等。輕工生產(chǎn)線等。( (見圖見圖5 513)13)642 2）旋轉(zhuǎn)式）旋轉(zhuǎn)式(rotary)(rotary)：小件的機械可采用旋轉(zhuǎn)式：小件的機械可采用旋轉(zhuǎn)

56、式( (見圖見圖5 514)14)。65 二、生產(chǎn)作業(yè)機械的總體布置二、生產(chǎn)作業(yè)機械的總體布置 總體布置的任務(wù)是合理布置各部件，零件在整機上總體布置的任務(wù)是合理布置各部件，零件在整機上的位置，按照簡單、合理和安全的原則，使其實現(xiàn)工的位置，按照簡單、合理和安全的原則，使其實現(xiàn)工作要求，確定機器重心坐標、確定總體尺寸。作要求，確定機器重心坐標、確定總體尺寸。 生產(chǎn)作業(yè)機械：是指完成作業(yè)操作的單體機械。生產(chǎn)作業(yè)機械：是指完成作業(yè)操作的單體機械。作業(yè)操作：是指包括滾軋、擠壓、拉拔、剪切、彎曲、作業(yè)操作：是指包括滾軋、擠壓、拉拔、剪切、彎曲、包裝等多種生產(chǎn)作業(yè)。包裝等多種生產(chǎn)作業(yè)。如果稱實際作業(yè)的部件為

57、工作頭如果稱實際作業(yè)的部件為工作頭( (工作構(gòu)件工作構(gòu)件) )，那么作，那么作業(yè)進行的場所就是工位是工件停止時接受作業(yè)的位業(yè)進行的場所就是工位是工件停止時接受作業(yè)的位置。如多工位自動機置。如多工位自動機( (見圖見圖5 51515、圖、圖5 51616）。另外）。另外移動式的生產(chǎn)作業(yè)機械如挖掘機、裝載機等可完成多移動式的生產(chǎn)作業(yè)機械如挖掘機、裝載機等可完成多種作業(yè)，但工位是不確定的，沒有工位的概念，而有種作業(yè)，但工位是不確定的，沒有工位的概念，而有不同的工序。不同的工序。6667五、布置型式舉例五、布置型式舉例 示例示例1 1：圖：圖5 52 2是懸臂式掘進機，主要用于巷道掘是懸臂式掘進機，主

58、要用于巷道掘進，是一種采掘、裝載、運輸、除塵聯(lián)合作業(yè)的掘進進，是一種采掘、裝載、運輸、除塵聯(lián)合作業(yè)的掘進設(shè)備。該設(shè)備機型種類很多，但在總體布置上有如下設(shè)備。該設(shè)備機型種類很多，但在總體布置上有如下共同特點：共同特點：(1)(1)切割機構(gòu)由懸臂和回轉(zhuǎn)臺組成，位于機器前上部，切割機構(gòu)由懸臂和回轉(zhuǎn)臺組成，位于機器前上部，作業(yè)時懸臂能上下、左右回轉(zhuǎn)；作業(yè)時懸臂能上下、左右回轉(zhuǎn)；(2)(2)裝載鏟板是在機器下部前方，后接中間刮板運輸裝載鏟板是在機器下部前方，后接中間刮板運輸機，兩者組成裝運機構(gòu)，貫穿掘進機的縱向軸線；機，兩者組成裝運機構(gòu)，貫穿掘進機的縱向軸線；(3)(3)考慮掘進機的橫向穩(wěn)定平衡，主要部

59、件按掘進機考慮掘進機的橫向穩(wěn)定平衡，主要部件按掘進機縱向平面對稱布置，如電控箱、液壓裝置分別裝在運縱向平面對稱布置，如電控箱、液壓裝置分別裝在運輸機兩側(cè)；輸機兩側(cè)；68(4)(4)為保證作業(yè)的穩(wěn)定性，履帶位于機器的下部中為保證作業(yè)的穩(wěn)定性，履帶位于機器的下部中間，前有落地鏟板，后有穩(wěn)定器支撐，整個機器的間，前有落地鏟板，后有穩(wěn)定器支撐，整個機器的重心在履帶接地面積的形心面積范圍內(nèi)；重心在履帶接地面積的形心面積范圍內(nèi)；(5)(5)為了保護司機安全，同時又便于觀察、操作，為了保護司機安全，同時又便于觀察、操作，將司機位置布置在機器后部左例或右側(cè)，這與地面將司機位置布置在機器后部左例或右側(cè)，這與地面

60、挖掘機明顯不同；挖掘機明顯不同；(6)(6)由于掘進機是地下巷道作業(yè)，所以整個機器呈由于掘進機是地下巷道作業(yè)，所以整個機器呈長條形，而且機身越矮越穩(wěn)定長條形，而且機身越矮越穩(wěn)定6970示例示例2 2：圖：圖5 53 3是車床布置型式：是車床布置型式：圖圖(a)(a)是臥式水平布置，用于車削軸類或盤形零件，是臥式水平布置，用于車削軸類或盤形零件，如普通車床；如普通車床；圖圖(b)(b)是落地式布置，用于大直徑盤形或環(huán)形零件加是落地式布置，用于大直徑盤形或環(huán)形零件加工；工；圖圖(c)(c)是單柱立式布置，用于加工短、粗、重量大的是單柱立式布置，用于加工短、粗、重量大的盤形零件；盤形零件；圖圖(d)