機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)

機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)第1頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月1)注重多學科知識的綜合應(yīng)用；2)注重總結(jié)與實踐經(jīng)驗的積累；3)充分發(fā)揮創(chuàng)造思維和想象能力，靈活應(yīng)用各種設(shè)計方法與技巧。第2頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月一、

機械原理課程設(shè)計的目的

完成指定機械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計機械傳動系統(tǒng)設(shè)計的好壞，對機械系統(tǒng)能否完成預(yù)期的工作任務(wù)，以及工作質(zhì)量的優(yōu)劣和產(chǎn)品的競爭力起決定性的作用。需要創(chuàng)新第3頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月創(chuàng)新的類型：變參數(shù)設(shè)計－－齒輪設(shè)計；改進型設(shè)計－－由尖頂從動件變?yōu)闈L子從動件；開發(fā)性設(shè)計。第4頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月二、機械原理課程設(shè)計的必要性檢驗知識的掌握程度；市場競爭的需要；為機械創(chuàng)新設(shè)計做準備。第5頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月三

機械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計機械傳動系統(tǒng)：

由若干種不同機構(gòu)組合而成，能實現(xiàn)機械工藝過程所需運動的系統(tǒng)。擬定機械的功能原理執(zhí)行機構(gòu)的型式設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)的尺度設(shè)計方案的評價與決策第6頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1設(shè)計流程第7頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月四、基本理論和方法(一)功能原理設(shè)計

1.功能分析

功能分析法(Functionanalysis)是系統(tǒng)設(shè)計中擬定功能原理方案的主要方法。

一臺機器所能完成的功能，稱為機器的總功能(Totalfunction)。

功能分析法就是將機械產(chǎn)品的總功能分解成若干功能元(Functionelement)，然后求解功能元，再將其組合，得到滿足總功能要求的多種解決方案，以供評價選擇。第8頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1功能分解第9頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月例：

半自動平壓模切機的工作原理：印刷、包裝行業(yè)用于壓制紙盒、紙制品的專用設(shè)備。該設(shè)備可用于對各種規(guī)格的紙板進行壓痕、切線。經(jīng)壓痕、切線的紙板在沿切線去掉邊料后，沿壓出的壓痕可折成各種紙盒、紙箱，亦可對各種高級精細的紙材凹凸痕，壓制成各種富有立體感的精美凸凹商標或印刷品。圖2半自動平壓模切機工作原理第10頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月功能分解工藝動作分解：

模切機的模切動作包括紙板輸送、定位夾緊、紙板停頓時凹模和凸模加壓進行沖壓模切，然后將紙板送到收紙臺。

這一系列工藝動作可分解為如下三個執(zhí)行機構(gòu)分別完成的3組工藝動作：模切機構(gòu)在紙板停頓時進行沖壓模切走紙機構(gòu)定位夾緊機構(gòu)第11頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月半自動平壓模切模切機構(gòu)走紙機構(gòu)定位夾緊機構(gòu)總功能分功能圖3半自動平壓模切機功能分解第12頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月2.功能求解

⑴根據(jù)機構(gòu)的基本功能，歸納整理為功能元。半自動平壓模切模切機構(gòu)走紙機構(gòu)定位夾緊機構(gòu)運動如何從原動件傳遞到各執(zhí)行端？此過程即為整理功能元及求解的過程原動件的動力從哪里來？即原動機是什么？第13頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵列出功能元解的目錄。為了便于設(shè)計人員進行功能原理的構(gòu)思，可以將有關(guān)的功能元解，按一定的分類排序原則，用矩陣表的形式列出。⑶注意功能求解的技巧圖5功能分析第14頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4基本功能元及符號表示第15頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月例：半自動平壓模切機的分功能---模切機構(gòu)的功能求解假設(shè)原動機為電動機，電動機水平放置，凸模、凹模上下布置圖2半自動平壓模切機工作原理第16頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月則半自動平壓模切機的模切機構(gòu)應(yīng)具備以下3個基本功能元：運動位移或速度縮小功能：減小位移量（或速度），以實現(xiàn)增力要求運動軸線變向功能：將水平軸運動變換為鉛垂方向運動運動形式變換功能：將轉(zhuǎn)動變換為往復(fù)移動根據(jù)以上分析，可構(gòu)思出如下功能－技術(shù)矩陣第17頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月12345A連桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)齒輪機構(gòu)蝸輪蝸桿機構(gòu)螺旋機構(gòu)B錐齒輪機構(gòu)摩擦輪機構(gòu)C連桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)螺旋機構(gòu)齒輪齒條機構(gòu)摩擦輪機構(gòu)功能元解表1執(zhí)行機構(gòu)功能形態(tài)學矩陣第18頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月矩陣中的三個功能元可選不同的解，模切功能由三個功能元組成，故也有多個解。圖6基本功能結(jié)構(gòu)圖將各分功能分析完，整合總功能的結(jié)構(gòu)第19頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7半自動平壓模切機的執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計方案第20頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月減速運動分支軸平移軸平移模切機構(gòu)夾緊機構(gòu)走紙機構(gòu)ABCDEB圖8半自動平壓模切機運動轉(zhuǎn)換功能框圖第21頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月12345A圓柱齒輪機構(gòu)蝸輪蝸桿機構(gòu)帶傳動鏈傳動擺線針輪傳動B圓柱齒輪機構(gòu)鏈傳動帶傳動C曲柄滑塊機構(gòu)不完全齒輪齒條機構(gòu)移動從動件凸輪機構(gòu)D凸輪機構(gòu)不完全齒輪齒條機構(gòu)E槽輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)凸輪分度機構(gòu)功能元解表2平壓模切機功能形態(tài)學矩陣第22頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：

機械執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理及運動方案設(shè)計的多方案性

為實現(xiàn)同一預(yù)定的功能目標，可以選擇不同的功能原理來實現(xiàn)，選用不同的技術(shù)原理來完成。

第23頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月各種剪切機構(gòu)

第24頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

在進行機構(gòu)形式設(shè)計時，除應(yīng)滿足基本功能所要求的運動形式或運動軌跡外，還應(yīng)遵循以下幾項原則：（二）執(zhí)行機構(gòu)的型式設(shè)計與系統(tǒng)的協(xié)調(diào)

根據(jù)各基本動作或功能的要求，選擇或創(chuàng)造合適的機構(gòu)型式來實現(xiàn)這些動作的工作過程，稱為執(zhí)行機構(gòu)的型式設(shè)計，又稱為機構(gòu)的型綜合。

1.機構(gòu)盡可能簡單

2.具有較好的動力學特性

3.機構(gòu)安全可靠第27頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月一個執(zhí)行構(gòu)件１、執(zhí)行構(gòu)件的運動設(shè)計1)執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目

取決于機械分功能或分動作的多少，兩者不一定相等，要具體分析確定。如立式鉆的方案:第28頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月2)執(zhí)行構(gòu)件的運動形式和運動參數(shù)復(fù)合運動往復(fù)擺動執(zhí)行構(gòu)件運動形式回轉(zhuǎn)運動每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)rpm——由兩個以上單一運動合成間歇回轉(zhuǎn)停歇往復(fù)直線停歇單向直線沿可變曲線運動連續(xù)回轉(zhuǎn)沿固定曲線運動曲線運動直線運動往復(fù)直線每分鐘轉(zhuǎn)位次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、運動系數(shù)每分鐘擺動次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、行程速比系數(shù)每分鐘行程數(shù)目、大小、行程速比系數(shù)每循環(huán)停歇次數(shù)、位置、時間、行程大小和工作速度?！看芜M給量的大小。

第29頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月2、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合和機械的工作循環(huán)圖1）各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合關(guān)系a)運動彼此獨立無需協(xié)調(diào)配合：外圓磨床的砂輪和工件的兩個運動彼此獨立。故應(yīng)為每個運動單獨設(shè)計各自的運動鏈。砂輪工件砂輪架第30頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月b)動作協(xié)調(diào)配合：圖示沖床的兩個執(zhí)行構(gòu)件中，要求：▲送料構(gòu)件將原料送入模孔上方后，沖頭才可進入模孔進行沖壓；▲當沖頭上移一段距離后，才能進行下次送料動作。第31頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月c)各執(zhí)行構(gòu)件運動速度的協(xié)調(diào)配合：范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。對于有運動協(xié)調(diào)配合要求的構(gòu)件，往往采用以一臺原動機，通過傳動系統(tǒng)分配運動，實現(xiàn)協(xié)調(diào)動作。第32頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月2）機械的工作（運動）循環(huán)圖定義：設(shè)計機械時，用以表示機械在一個工作循環(huán)過程中，各執(zhí)行構(gòu)件之間運動配合關(guān)系的圖形。定標件：用其運動位置（轉(zhuǎn)角或位移）作為確定其它執(zhí)行構(gòu)件運動先后次序的基準。形式：直線式、圓周式、直角坐標式三種?！本€式工作循環(huán)圖退回停止沖制進給沖頭送料器曲柄轉(zhuǎn)角φ

0?90?180?270?360?此例中主軸作為定標件。退回第33頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月沖頭送料器曲柄轉(zhuǎn)角φ

0?90?180?270?360?▲直角坐標式工作循環(huán)圖第34頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月機構(gòu)和性能一覽表輸出運動形式輸入運動形式機構(gòu)名稱機構(gòu)簡圖運動特性動力特性其它特性連續(xù)回轉(zhuǎn)連續(xù)回轉(zhuǎn)＊常用機構(gòu)（自己回去總結(jié)）第35頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月＊機構(gòu)的變異構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀運動尺寸更換機架或原動件增加輔助構(gòu)件目的：獲得新的機構(gòu)或特性，已滿足使用要求。機構(gòu)的變異第36頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月１）機構(gòu)的串聯(lián)組合＊機構(gòu)的組合

前一個機構(gòu)的輸出，作為下一個機構(gòu)的輸入，依次串聯(lián)。一般串聯(lián)組合：后一級機構(gòu)的主動件固連在前一級機構(gòu)的一個連架桿上。51234ω1IIIω1s3s4III特殊串聯(lián)組合：后一級機構(gòu)的主動件串接在前一級機構(gòu)的一個連桿上。123A54DCBFEM第37頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月例：前面的半自動平壓模切機的型式設(shè)計根據(jù)功能－技術(shù)矩陣圖中的3個分功能中各任選一個機構(gòu)，就可以組合成一個能實現(xiàn)模切機的總體功能的方案。剔除重復(fù)和明顯不合適的方案后，即可得到一系列可供選擇的方案。圖7為部分方案示意圖。第38頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月圖7模切機構(gòu)部分方案示意圖第39頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

擬定走紙機構(gòu)方案生產(chǎn)工藝對走紙機構(gòu)的動作要求比較簡單，就是間歇進給?？蛇x擇間歇運動機構(gòu)帶動撓性傳動機構(gòu)完成送紙的工藝動作。間歇運動機構(gòu)有：不完全齒輪機構(gòu)，棘輪機構(gòu)，槽輪機構(gòu)撓性傳動機構(gòu)有：平帶帶輪傳動機構(gòu)，雙列鏈輪傳動機構(gòu)

由此可組成多種可供選擇的送紙機構(gòu)方案第40頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

擬定定位夾緊機構(gòu)方案輸送紙板鏈上固定有模塊1，其上裝有夾緊片。生產(chǎn)工藝對定位夾緊機構(gòu)的要求就是控制該夾緊片按時張開和夾緊。為此可選用結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計的滾子移動從動件盤形凸輪機構(gòu)來控制夾緊片的張開、夾緊。圖4半自動平壓模切機工作原理第41頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月（三)機械傳動方案的評價1）評價指標▲機械功能的實現(xiàn)質(zhì)量——精確性、穩(wěn)定性、適應(yīng)性、擴展性；▲機械工作性能——運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、傳力性能、承載能力等；▲機械的動力性能——沖擊、振動、噪聲、耐磨性能等；▲機械的經(jīng)濟性——設(shè)計工作量大小、制造成本、維修難易、能耗等▲機械結(jié)構(gòu)的合理性——復(fù)雜程度、尺寸及重量大小等。第42頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月2）方案評價第43頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第45頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月往復(fù)擺動電動機氣缸原動件運動形式連續(xù)回轉(zhuǎn)往復(fù)直線液壓馬達氣動馬達內(nèi)燃機液壓馬達氣動馬達直線電機油缸柴油機燃氣輪機汽油機直流電動機交流變頻變速電動機伺服電動機步進電動機力矩電動機交流異步電動機交流異步電動機的運動參數(shù)——同步轉(zhuǎn)數(shù)：3000，1500，1000，750，600rpm（四)原動機的類型與選擇第46頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）合理分配傳動比（1）每一級傳動比應(yīng)在合理范圍內(nèi)選??；（2）減速傳動時，按前小后大的原則分配，有利于減小尺寸傳動機構(gòu)種類平帶V帶摩擦輪齒輪蝸桿鏈圓周速度m/s5~255~3015~2515~12015~3515~40減速比≤5≤8~15≤7~10≤4~8≤80≤6~10最大功率kw200