機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)

機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)第十七章機(jī)械系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)§１7-1機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)一、機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)的目的機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)的目的，就是通過調(diào)查爭論進(jìn)展機(jī)械產(chǎn)品規(guī)劃、確定設(shè)計(jì)任務(wù)、明確設(shè)計(jì)要求和條件，在此根底上尋求問題的解法及原理方案構(gòu)思，進(jìn)展功能原理設(shè)計(jì)，擬定機(jī)械功能原理方案，選擇機(jī)構(gòu)類型，得出一組可行的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案，為下一步進(jìn)展具體的構(gòu)造設(shè)計(jì)作好原理方案方面的預(yù)備，也為最終進(jìn)展評(píng)價(jià)、選優(yōu)、決策供給可行性、先行性等相關(guān)技術(shù)原理方面詳盡的科學(xué)依據(jù)。二、機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容機(jī)械系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和掌握系統(tǒng)所組成。因此，總體方案設(shè)一千的主要內(nèi)容就是緊緊圍繞這幾局部的方案設(shè)計(jì)。1〕執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)原動(dòng)機(jī)類型的選擇和傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)掌握系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)其他關(guān)心系統(tǒng)的設(shè)計(jì)§１7-2的核心，也是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作的根底。執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，對(duì)機(jī)械假設(shè)想順當(dāng)完成預(yù)期的功能目標(biāo)，起著打算性的作用。機(jī)械連續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足用戶以下根本建議：1〕保證設(shè)計(jì)時(shí)提出的功能目標(biāo)足夠多的使用壽命和強(qiáng)度、剛度建議各執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)構(gòu)造合理、協(xié)作協(xié)調(diào)本節(jié)主要探討連續(xù)執(zhí)行構(gòu)造的型式設(shè)計(jì)與連續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)。一、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)即為依據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)要求，針對(duì)不同的執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇最適宜的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。滿足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求。盡量精簡和延長運(yùn)動(dòng)鏈，選擇較直觀的機(jī)構(gòu)。盡量減小機(jī)構(gòu)的尺寸選擇最適宜的運(yùn)動(dòng)副形式考慮動(dòng)力源的形式并使連續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)具備較好的傳力條件和動(dòng)力特性使機(jī)械具有調(diào)整某些運(yùn)動(dòng)參數(shù)的力量確保機(jī)構(gòu)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)13-1a、b2-32、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型所謂機(jī)構(gòu)的選型，就是將前人制造制造的數(shù)以千計(jì)的各種機(jī)構(gòu)，依據(jù)運(yùn)動(dòng)特性或動(dòng)作功能開放分類，然后依據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象中連續(xù)執(zhí)行構(gòu)件所必要的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)作功能開放搜尋、選擇、比較和評(píng)價(jià)，選擇出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最適宜形式。依據(jù)執(zhí)行構(gòu)件所需的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)變換功能的要求，從各種常用機(jī)構(gòu)中進(jìn)展選擇、分析和比較，滿足運(yùn)動(dòng)形式的變換和功能的實(shí)現(xiàn)，是執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型時(shí)首先要考慮的因素。3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)實(shí)例1.5t13-2h，h’為沖頭沖壓階段行程。13-2分析上沖頭加壓工藝過程對(duì)主加壓機(jī)構(gòu)的要求。經(jīng)分析，上沖頭加壓工藝過程加壓機(jī)構(gòu)的功能要求可概括為：運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換功能運(yùn)動(dòng)方向交替變換功能運(yùn)動(dòng)增大功能運(yùn)動(dòng)停留功能明確提出并預(yù)選機(jī)構(gòu)方案二、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)為了順當(dāng)完成機(jī)械系統(tǒng)的原訂功能和生產(chǎn)過程，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)不僅必需順當(dāng)完成各自的連續(xù)執(zhí)行動(dòng)作，而且相互之間必需協(xié)調(diào)全都。1、執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的原則滿足用戶各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作先后挨次的建議；滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作在時(shí)間上的同步性要求；〔3〕滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在空間布置上的協(xié)調(diào)性要求；滿足用戶各執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作方式上的協(xié)同性建議；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)的布置有助于系統(tǒng)的能量協(xié)同和效率的提升。2、執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)的方法依據(jù)生產(chǎn)工藝的一樣，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)可以分成兩大類。〔1〕氣門運(yùn)動(dòng)循環(huán)〔2〕固定運(yùn)動(dòng)循環(huán)3、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖描述了各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)間相互協(xié)調(diào)協(xié)作關(guān)系。在編制機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)，必需選取機(jī)構(gòu)中某一主要的執(zhí)行構(gòu)件作為參考件，取其有代表性的特征位置為起始位置，作為確定其他執(zhí)行構(gòu)件相對(duì)于該主要執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的先后次序和協(xié)作關(guān)系的基準(zhǔn)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖是設(shè)計(jì)機(jī)器的掌握系統(tǒng)和進(jìn)展機(jī)器調(diào)試的依據(jù)?！欤?-3統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，在格外大程度上同意了所設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品與否一流合理、區(qū)家麟價(jià)廉及具備市場競爭力。在順當(dāng)完成了連續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和原動(dòng)機(jī)的初選型后，即可依據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所必要的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力條件及原動(dòng)機(jī)的類型和性能參數(shù)，開放傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。一、傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)過程確認(rèn)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比。選擇傳動(dòng)類型。制訂傳動(dòng)鏈的布置方案。安排傳動(dòng)比。確認(rèn)各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的根本參數(shù)和主要幾何尺寸，排序傳動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，為各級(jí)傳動(dòng)裝置的構(gòu)造設(shè)計(jì)、強(qiáng)度排序和傳動(dòng)系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)供給更多依據(jù)和指標(biāo)。繪制傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡圖。二、傳動(dòng)類型的選擇1、傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)機(jī)械傳動(dòng)液壓、液力傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)電氣傳動(dòng)2、傳動(dòng)類型的選擇機(jī)械傳動(dòng)類型的選擇關(guān)系到傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和工作性能參數(shù)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是確定傳動(dòng)方案的主要因素，只有通過對(duì)多種傳動(dòng)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作細(xì)致的綜合分析和比照，才能比較合理地選用機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的類型。機(jī)械傳動(dòng)類型選擇的依據(jù)1〕執(zhí)行系統(tǒng)的性能參數(shù)和工況要求。原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和變頻性能。對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的性能、尺寸、重量和安裝布置的要求。工作環(huán)境〔比方高溫、低溫、枯燥、粉塵、銹蝕、易燃、安全檢查等〕的建議。制造工藝性和經(jīng)濟(jì)性〔例如制造和修理費(fèi)用、使用壽命、傳動(dòng)效率等〕的要求。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)選擇的原則1〕簡化傳動(dòng)環(huán)節(jié)當(dāng)原動(dòng)機(jī)的功率、輸出功率或運(yùn)動(dòng)方式完全符合連續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作建議時(shí)，可以將原動(dòng)機(jī)的輸入軸與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸用聯(lián)軸器輕易聯(lián)結(jié)。在固定傳動(dòng)比的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，假設(shè)原動(dòng)機(jī)可調(diào)速而執(zhí)行系統(tǒng)的工作載荷又變化不大，或執(zhí)行系統(tǒng)有調(diào)速要求并與原動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍相適應(yīng)，則可承受固定傳動(dòng)比的機(jī)械傳動(dòng)裝置。當(dāng)連續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)建議的變頻范圍很大，或用原動(dòng)機(jī)變頻的機(jī)械特性無法滿足要求時(shí)，可以使用調(diào)整器傳動(dòng)比的機(jī)械傳動(dòng)裝置。提高機(jī)械傳動(dòng)效率對(duì)高速、大功率、長期工作的工況，高文瑞用承載力量低、傳動(dòng)穩(wěn)定、傳動(dòng)效率高的傳動(dòng)類型。對(duì)速度較低、中小功率、要求傳動(dòng)比較大的工況，可承受單級(jí)蝸桿傳動(dòng)、多級(jí)齒輪傳動(dòng)、帶-齒輪傳動(dòng)、帶-齒輪-鏈傳動(dòng)等多種方案，并進(jìn)展分析比較，從中選擇綜合性能較好的方案。傳動(dòng)比很大時(shí)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先承受構(gòu)造緊湊的蝸桿傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)，原動(dòng)機(jī)輸入軸和執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸平行時(shí)，可以使用圓柱齒輪傳動(dòng)；中心距很大時(shí)，可以使用拎傳動(dòng)或鏈傳動(dòng)。確保機(jī)械系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。三、傳動(dòng)鏈的方案設(shè)計(jì)1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)挨次的合理安排拎傳動(dòng)為摩擦傳動(dòng)，承載力量較小，傳達(dá)一樣轉(zhuǎn)矩時(shí)，構(gòu)造尺寸較其他傳動(dòng)形式小。鏈傳動(dòng)由于瞬時(shí)傳動(dòng)比不斷變化，致使運(yùn)動(dòng)不均勻，有沖擊，故不宜用于高速級(jí)，應(yīng)布置在低速級(jí)。蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比小，傳動(dòng)穩(wěn)定，效率較低，適用于于中、大功率和間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的場合。錐齒輪的加工困難，特別是大模數(shù)錐齒輪，因此只在需要轉(zhuǎn)變軸的方向時(shí)才承受，且應(yīng)盡量布置在高速級(jí)，并限制其傳動(dòng)比，以減小其直徑和模數(shù)。橫齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性較直齒輪傳動(dòng)不好，常用在高速級(jí)或建議傳動(dòng)穩(wěn)定的場合。開式齒輪傳動(dòng)的工作環(huán)境較差，潤滑條件不好，磨損較嚴(yán)峻，壽命短，應(yīng)布置在低速級(jí)。2、各級(jí)傳動(dòng)比的安排各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比都應(yīng)在各自允許的合理范圍內(nèi)，以保證符合各種傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)并使其構(gòu)造緊湊。安排各種形式的傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)當(dāng)特別留意并使各傳動(dòng)零件尺寸協(xié)同，構(gòu)造規(guī)整合理，不能導(dǎo)致相互干預(yù)相撞。當(dāng)傳動(dòng)鏈較長、傳動(dòng)功率較大時(shí)，應(yīng)使大多數(shù)傳動(dòng)在較高速度下工作，然后在進(jìn)展較大的減速，使較少數(shù)量的傳動(dòng)在低速下工作。對(duì)于兩級(jí)或多級(jí)齒輪減速器，傳動(dòng)比的合理安排直接影響減速器外廓尺寸的大小、承載力量假設(shè)想充分發(fā)揮，以及各級(jí)傳動(dòng)零件殺菌與否便利等。四、原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇，主要依據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的工作環(huán)境〔溫度、濕度、粉塵、酸堿等〕、工作特點(diǎn)〔再生制動(dòng)頻密程度、再生制動(dòng)載荷大小等〕，并考量各種電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)及供給狀況利尼縣確認(rèn)?！欤?-4機(jī)械系統(tǒng)中的掌握系統(tǒng)就是指使用電氣、電子、液壓、氣動(dòng)等技術(shù)，以傳感器件和檢測確診手段對(duì)機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)、連續(xù)執(zhí)行系統(tǒng)開放自動(dòng)掌握的信息處理系統(tǒng)，它由掌控裝置和被控對(duì)象兩局部共同組成。掌控對(duì)象通常分成兩類。第一類是以位移、速度、加速度、溫度、壓力等參數(shù)的數(shù)值大小為掌握對(duì)象，并依據(jù)表示數(shù)量信號(hào)的種類分為模擬掌握與數(shù)字掌握。其次類就是以物體的存有、并無、抖動(dòng)、停在等規(guī)律狀態(tài)為掌控對(duì)象，淪為規(guī)律掌控。規(guī)律掌控需用“0”、“1”兩個(gè)規(guī)律掌控信號(hào)去則表示。一、方案評(píng)價(jià)與決策的意義機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)，是尋求一種既能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能建議，又性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的設(shè)計(jì)方案。由于功能原理、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、形式設(shè)計(jì)、傳動(dòng)類型的多方案性，機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程，就是一個(gè)先通過分析、綜合，使待選方案數(shù)目由少變多，在通過評(píng)價(jià)、決策，使待選方案數(shù)目由多變少，最終獲得滿足方案的過程。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的好壞，通常需從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全牢靠三方面不予評(píng)價(jià)。但是由于在方案設(shè)計(jì)階段還不行能將具體內(nèi)容牽涉至機(jī)械的構(gòu)造和強(qiáng)度設(shè)計(jì)等細(xì)節(jié)，因此評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)主要考量技術(shù)方面的因素，即為功能和工作性能方面的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)占據(jù)很大的比例。13-1指標(biāo)體系極其具體內(nèi)容。常用的評(píng)價(jià)方法有閱歷評(píng)價(jià)法、數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法和試驗(yàn)評(píng)價(jià)法三大類。當(dāng)方案不多、問題不太繁雜時(shí)，可以使用閱歷評(píng)價(jià)法，即為依據(jù)評(píng)價(jià)者的閱歷，對(duì)方案搞粗略的定性評(píng)價(jià)。數(shù)學(xué)分析法就是承受數(shù)學(xué)工具開放分析、推論和排序獲得定量的評(píng)價(jià)參數(shù)可供決策者參照。常用的方法存知名次計(jì)分法、評(píng)分法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法和模糊不清評(píng)價(jià)法等。下面介紹評(píng)分法和技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)法。評(píng)分法依據(jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)用分值做為來衡量方案好壞的尺度，對(duì)方案開放定量評(píng)價(jià)。評(píng)5Elo10Elo〔13-2〕，“抱負(fù)狀態(tài)”取作最高分，“無法用”05Elo標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)設(shè)計(jì)方案較具體內(nèi)容，特征較顯著時(shí)，建議使用10對(duì)于多評(píng)價(jià)目標(biāo)的方案，其總分可按分值相加法、分值連乘法、均值法或加權(quán)計(jì)分法〔有效值法〕等方法進(jìn)展計(jì)算〔13-3〕?？偡值陌纪箍删C合表達(dá)方案的優(yōu)劣。獲得高13-3的有效值作為方案的評(píng)價(jià)依據(jù)較為合理，應(yīng)用最多。平均值系數(shù)就是充分反映評(píng)價(jià)目標(biāo)關(guān)鍵程度的定量系數(shù)，又稱目標(biāo)重要性系數(shù)。平均值系數(shù)小，則關(guān)鍵程度低。2、