第11章 機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計

第十一章機(jī)械傳動系統(tǒng)方案的設(shè)計由假設(shè)干種不同機(jī)構(gòu)組合而成，能實現(xiàn)機(jī)械工藝過程所需運動的系統(tǒng)。單一的常用根本機(jī)構(gòu)機(jī)械傳動系統(tǒng)工程實踐中：方案１方案２方案n優(yōu)化選取發(fā)明性的任務(wù)！要求：1)注重多學(xué)科知識的綜合運用；2)注重總結(jié)與實際閱歷的積累；3)充分發(fā)揚發(fā)明思想和想象才干，靈敏運用各種設(shè)計方法與技巧。以便設(shè)計出新穎、靈敏、高效的機(jī)械傳動系統(tǒng)擬定過程思索要素：實現(xiàn)運動學(xué)要求；本錢、分量、尺寸、機(jī)械效率、壽命等。1.執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計主要有功能原理設(shè)計、動作及運動設(shè)計、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計和執(zhí)行系統(tǒng)的方案評價與決策。機(jī)械傳動方案設(shè)計的內(nèi)容2.原動機(jī)類型的選擇

機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)是直接完成機(jī)械系統(tǒng)預(yù)期任務(wù)義務(wù)的部分。由一個或多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)量及運動方式、運動規(guī)律和傳動特性等要求，決議了整個執(zhí)行系統(tǒng)的構(gòu)造方案。機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計是機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的中心。一、主要內(nèi)容和過程執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設(shè)計，是在產(chǎn)品規(guī)劃明確擬定了其功能目的后進(jìn)展的。其過程表示在圖中。⑴功能原理設(shè)計思索選擇何種任務(wù)原理來實現(xiàn)機(jī)械預(yù)期的功能。采用的任務(wù)原理不同，設(shè)計出的機(jī)械會有很大的差別，因此必需根據(jù)機(jī)械的詳細(xì)任務(wù)要求，如強(qiáng)度、精度、壽命、效率、產(chǎn)量、本錢、環(huán)保等諸多要素綜合思索確定，盡能夠多采用幾個方案。⑵動作及運動設(shè)計根據(jù)工藝要求進(jìn)展工藝動作的分解及執(zhí)行運動確實定。同一個任務(wù)原理，可以有多種工藝動作分解。不同的工藝動作分解，將會得到不同的設(shè)計結(jié)果。⑶執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計實現(xiàn)同一種運動，可以選擇不同型式的機(jī)構(gòu)。選用何種機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)所需運動，這需求思索機(jī)構(gòu)的動力特性、機(jī)械效率、制造本錢等要素。⑷執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計對于由多個執(zhí)行構(gòu)件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合而成的復(fù)雜機(jī)械，必需使這些執(zhí)行構(gòu)件的運動以一定的次序協(xié)調(diào)配合，以完成預(yù)期的任務(wù)要求。⑸機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計對所選擇的各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)展運動和動力設(shè)計，確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動學(xué)尺寸，如轉(zhuǎn)動副間的相對位置尺寸、挪動副的導(dǎo)路位置、高副運動副元素的幾何外形及尺寸等等。⑹運動和動力分析對整個系統(tǒng)進(jìn)展運動分析和動力分析，檢驗?zāi)芊駶M足運動要求和動力性能方面的要求。⑺方案評價與決策方案評價包括定性評價和定量評價。實現(xiàn)同一種功能要求，可以采用不同的任務(wù)原理；實現(xiàn)同一種任務(wù)原理，可以選擇不同的運動規(guī)律；實現(xiàn)同一種運動規(guī)律，可以采用不同型式的機(jī)構(gòu)。因此，為了實現(xiàn)同一種預(yù)期的功能要求，可以有多種不同的方案。機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計所要研討的課題，就是如何合理地利用設(shè)計者的專業(yè)知識和分析才干，發(fā)明性地構(gòu)思出各種能夠的方案，并從中選出最正確方案。二、執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設(shè)計戰(zhàn)略

(一)功能分析與功能求解1.功能分析功能分析法是系統(tǒng)設(shè)計中擬定功能原理方案的主要方法。一臺機(jī)器所能完成的功能，稱為機(jī)器的總功能。功能分析法就是將機(jī)械產(chǎn)品的總功能分解成假設(shè)干功能元，然后求解功能元，再將其組合，得到滿足總功能要求的多種處理方案，以供評價選擇。2.功能求解⑴根據(jù)機(jī)構(gòu)的根本功能，歸納整理為功能元。任何一個復(fù)雜的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的運動，都可以以為是由一些根本的功能元按一定規(guī)律組成的，根據(jù)功能元就易于找到相應(yīng)的功能載體，實現(xiàn)功能元的求解。根本功能元及符號表示⑵列出功能元解的目錄。為了便于設(shè)計人員進(jìn)展功能原理的構(gòu)思，可以將有關(guān)的功能元解，按一定的分類排序原那么，用矩陣表的方式列出。⑶留意功能求解的技巧。留意：機(jī)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)定的功能目的，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。例１齒輪加工方法無屑加工(精細(xì)鑄造、粉末冶金成型、滾壓成型)、切削加工(成型法、展成法)、成型法加工的盤狀齒輪銑刀和指狀齒輪銑刀、展成法的滾齒和插齒例２糖果包裝機(jī)設(shè)計例３自動保送料板的安裝紐結(jié)式折疊式接縫式機(jī)械推拉平板摩擦工藝動作分解與運動方案選擇有著親密關(guān)系。實現(xiàn)同一機(jī)器功能時，應(yīng)盡能夠采用動作簡單、工序少數(shù)的動作過程。例４加工內(nèi)孔摩擦輪底部氣吸頂部氣吸車床鏜床鉆床拉床例５加工平面〔二〕執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計、創(chuàng)新與系統(tǒng)的協(xié)調(diào)

機(jī)械傳動系統(tǒng)的作用就是將原動機(jī)的運動和動力傳送到執(zhí)行構(gòu)件，執(zhí)行構(gòu)件的選擇,就是根據(jù)擬定的任務(wù)原理和工藝動作過程，確定執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目、運動方式、運動參數(shù)、運動協(xié)調(diào)關(guān)系。這是項發(fā)明性的任務(wù)，直接影響到整個機(jī)械系統(tǒng)的傳動方案。牛頭刨床－刀具往復(fù)運動龍門刨床－工件往復(fù)運動即使對于同一功能原理，也會有不同的運動方案。一個執(zhí)行構(gòu)件兩個執(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)目根據(jù)任務(wù)原理工藝動作過程執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目運動方式運動參數(shù)運動協(xié)調(diào)關(guān)系——取決于機(jī)械分功能或分動作的多少，兩者不一定相等，要詳細(xì)分析確定。如立式鉆有兩種方案:2)執(zhí)行構(gòu)件的運動方式和運動參數(shù)直線運動曲線運動復(fù)合運動往復(fù)擺動執(zhí)行構(gòu)件運動方式回轉(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延續(xù)回轉(zhuǎn)沿固定曲線運動往復(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、行程大小和任務(wù)速度。——每次進(jìn)給量的大小。砂輪工件砂輪架２、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合和機(jī)械的任務(wù)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四個運動彼此獨立。故應(yīng)為每個運動單獨設(shè)計各自的運動鏈。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?？咨戏胶?，沖頭才可進(jìn)入?？走M(jìn)展沖壓；圖示折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個執(zhí)行構(gòu)件中，要求：餅干1342餅干2右折邊構(gòu)件43包裝紙左折邊構(gòu)件1餅干1342餅干1342餅干1342左折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件餅干1342包裝紙MBA兩個構(gòu)件不能同時位于區(qū)域MAB中，以免干涉?！?dāng)沖頭上移一段間隔后，才干進(jìn)展下次送料動作。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，刀具與齒坯之間必需堅持準(zhǔn)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(jī)，經(jīng)過傳動系統(tǒng)分配運動，實現(xiàn)協(xié)調(diào)動作。2〕機(jī)械的任務(wù)〔運動〕循環(huán)圖定義：設(shè)計機(jī)械時，用以表示機(jī)械在一個任務(wù)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(biāo)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(zhǔn)。方式：直線式、圓周式、直角坐標(biāo)式三種?！本€式任務(wù)循環(huán)圖退回停止沖制進(jìn)給沖頭送料器曲柄轉(zhuǎn)角φ0?90?180?270?360?此例中主軸作為定標(biāo)件?！鴪A周式任務(wù)循環(huán)圖圖示為單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的任務(wù)循環(huán)圖。曲軸為定標(biāo)件，轉(zhuǎn)2圈為一個任務(wù)循環(huán)。啟排氣門開啟進(jìn)氣門開進(jìn)氣排氣壓縮膨脹閉進(jìn)氣門關(guān)火點曲軸0?540?360?180?排門閉關(guān)氣進(jìn)退靜止靜止靜止進(jìn)退MM左執(zhí)行機(jī)構(gòu)1左執(zhí)行機(jī)構(gòu)2分配軸轉(zhuǎn)角φ0?90?180?270?360?▲直角坐標(biāo)式任務(wù)循環(huán)圖餅干包裝機(jī)任務(wù)循環(huán)圖中，橫軸表示定標(biāo)件的轉(zhuǎn)角，縱軸表示執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)角。餅干1342餅干2右折邊構(gòu)件43包裝紙左折邊構(gòu)件1餅干1342餅干1342餅干1342左折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件餅干1342包裝紙MBA兩個構(gòu)件不能同時位于區(qū)域M把MAB中，以免干涉。餅干1342餅干2右折邊構(gòu)件43包裝紙左折邊構(gòu)件1餅干1342餅干1342餅干1342左折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件餅干1342包裝紙MBA３、常用機(jī)構(gòu)1〕傳送延續(xù)回轉(zhuǎn)運動的機(jī)構(gòu)嚙合傳動機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)傳送延續(xù)回轉(zhuǎn)運動的機(jī)構(gòu)摩擦傳動機(jī)構(gòu)摩擦輪傳動帶傳動蝸桿傳動鏈傳動齒輪傳動平行四邊形機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)2〕實現(xiàn)單向間歇回轉(zhuǎn)運動的機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)齒輪--連桿機(jī)構(gòu)單向間歇回轉(zhuǎn)運動槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)凸輪式間歇運動機(jī)構(gòu)——適用于轉(zhuǎn)角固定的轉(zhuǎn)位運動。——每次轉(zhuǎn)角小，或轉(zhuǎn)角大小可調(diào)的低速場所?！筠D(zhuǎn)角而速度不高的場所——運動平穩(wěn)、分度、定位準(zhǔn)確，但制造困難、高精度定位、高速場所?！厥庖蟮谋Ｋ蜋C(jī)構(gòu)。3〕實現(xiàn)往復(fù)挪動往復(fù)擺動運動的機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)往復(fù)運動連桿機(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)六連桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)的特點：制造容易、承載才干大，但難以實現(xiàn)準(zhǔn)確運動，適用于無嚴(yán)厲運動規(guī)律的場所。凸輪機(jī)構(gòu)的特點：能實現(xiàn)恣意復(fù)雜的運動和各構(gòu)件之間的運動協(xié)調(diào)，承載才干不大。螺旋機(jī)構(gòu)的特點：可獲得大的減速比和較高的運動精度，常用作低速進(jìn)給和精細(xì)微調(diào)機(jī)構(gòu)。齒輪齒條機(jī)構(gòu)的特點：適用于挪動速度較高的場所，精細(xì)齒條制造困難，傳動精度及平穩(wěn)性不及螺旋機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)的推桿行程普通較小，否那么會使壓力角過大或尺寸過大。連桿機(jī)構(gòu)可以獲得較大行程，但不能太大，否那么機(jī)構(gòu)尺寸會過于龐大。齒輪齒條機(jī)構(gòu)或螺旋機(jī)構(gòu)可滿足大行程的要求。4〕再現(xiàn)軌跡的機(jī)構(gòu)齒輪——連桿組合機(jī)構(gòu)聯(lián)動凸輪機(jī)構(gòu)再現(xiàn)軌跡連桿機(jī)構(gòu)凸輪——連桿組合機(jī)構(gòu)普通而言，除了凸輪機(jī)構(gòu)能實現(xiàn)準(zhǔn)確的曲線軌跡之外，其它機(jī)構(gòu)都只能近似實現(xiàn)預(yù)定的曲線軌跡。齒輪——連桿組合機(jī)構(gòu)潘存云教授攪拌機(jī)構(gòu)CBADE凸輪——連桿組合機(jī)構(gòu)聯(lián)動凸輪機(jī)構(gòu)４、機(jī)構(gòu)的變異當(dāng)所選機(jī)構(gòu)不能滿足機(jī)械提出的運動和動力要求時，或者為了改善所選機(jī)構(gòu)的性能或構(gòu)造時，可以經(jīng)過改動機(jī)構(gòu)中某些構(gòu)件構(gòu)造外形、運動尺寸、改換機(jī)架或原動件、添加輔助構(gòu)件等方法獲得新的機(jī)構(gòu)或特性。此稱為機(jī)構(gòu)的變異構(gòu)件構(gòu)造外形運動尺寸改換機(jī)架或原動件添加輔助構(gòu)件目的：獲得新的機(jī)構(gòu)或特性，已滿足運用要求。機(jī)構(gòu)的變異1〕改動構(gòu)件構(gòu)造外形假設(shè)將擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的直線導(dǎo)槽改為圓弧導(dǎo)槽，運動到左側(cè)時，可獲得較長時間的停歇。2〕改動構(gòu)件運動尺寸槽輪直徑變?yōu)闊o窮大，槽數(shù)無窮多時,槽條機(jī)構(gòu)3〕選不同的構(gòu)件作為機(jī)架——機(jī)構(gòu)的倒置擺動凸輪機(jī)構(gòu)123123連桿--凸輪機(jī)構(gòu)A1BCO234罐頭封口機(jī)構(gòu)要求C點沿接合縫運動。4〕選不同的構(gòu)件作為原動件電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿雙搖桿機(jī)構(gòu)中，選連桿作為原動件，可把風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為連架桿的搖動。5〕添加輔助構(gòu)件作為原動件圖示手動插秧機(jī)分秧、插秧機(jī)構(gòu)中添加了一個輔助構(gòu)件—活舌3，從而使M點實現(xiàn)預(yù)定軌跡。123B654M3１〕機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合５、機(jī)構(gòu)的組合為了實現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動方式、運動參數(shù)以及運動協(xié)調(diào)關(guān)系，或者為了改善機(jī)械的動力特性，需求將選定的各種機(jī)構(gòu)組合在一同。前一個機(jī)構(gòu)的輸出，作為下一個機(jī)構(gòu)的輸入，依次串聯(lián)。普通串聯(lián)組合：后一級機(jī)構(gòu)的自動件固連在前一級機(jī)構(gòu)的一個連架桿上。51234ω1IIIω1s3s4III特殊串聯(lián)組合：后一級機(jī)構(gòu)的自動件串接在前一級機(jī)構(gòu)的一個連桿上。123A54DCBFEM123A54DCBM123A4DCBE織布機(jī)開口機(jī)構(gòu)。M點經(jīng)過直線段時，從動導(dǎo)桿作較長時間的停歇。III齒輪機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合。行星輪上各不同點的軌跡是各種內(nèi)擺線，應(yīng)選擇不同點C可使從動桿4獲得不同的運動規(guī)律。特殊串聯(lián)組合的表示符號：２〕機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合一個機(jī)構(gòu)產(chǎn)生假設(shè)干個分支后續(xù)機(jī)構(gòu)，或假設(shè)干個分支機(jī)構(gòu)集合后于一個后續(xù)機(jī)構(gòu)的組合方式。普通并聯(lián)組合：各分支機(jī)構(gòu)間無任何嚴(yán)厲的運動協(xié)調(diào)配合關(guān)系。各分支部分可獨立設(shè)計。表示框圖某航空發(fā)動機(jī)附件傳動系統(tǒng)自動軸VIⅡⅥⅢⅣ特殊并聯(lián)組合：各分支機(jī)構(gòu)間有嚴(yán)厲的運動協(xié)調(diào)配合關(guān)系。(a)有速比要求各分支部分常共用一臺原動機(jī)〔或集中數(shù)控〕，各部分嚴(yán)厲按速比設(shè)計。(b)有軌跡配合要求圖示聯(lián)動凸輪機(jī)構(gòu)中，兩個分支凸輪共同驅(qū)動一個從動件，實現(xiàn)矩形軌跡完成送料。圓珠筆芯自動送料機(jī)構(gòu)154326ω11(c)有時序要求各分支機(jī)構(gòu)在動作的先后次序上有嚴(yán)厲的要求。如自動車床上三個并聯(lián)凸輪的任務(wù)順序有先后要求。凸輪I凸輪II凸輪III凸輪轉(zhuǎn)角090?180?270?360?放松(送料)車外圓道角擋料切斷夾緊工件〔鉚釘〕外圓車刀棒料切斷刀倒角刀凸輪軸擋板IIIIII主軸(d)有運動方式配合要求左圖所示攪拌機(jī)除了E點按曲線運動外，還要求攪拌釜作自旋運動，但兩者無速比要求。砂輪工件砂輪架攪拌機(jī)構(gòu)如右圖磨床中的主軸回轉(zhuǎn)、砂輪回轉(zhuǎn)、工件進(jìn)給也屬于運動方式上的配合。CBADE三、機(jī)械傳動方案的評價1〕評價目的▲機(jī)械功能的實現(xiàn)質(zhì)量——準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、順應(yīng)性、擴(kuò)展性；▲機(jī)械任務(wù)性能——運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性、傳力性能、承載才干等；▲機(jī)械的動力性能——沖擊、振動、噪聲、耐磨性能等；▲機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性——設(shè)計任務(wù)量大小、制造本錢、維修難易、能耗等▲機(jī)械構(gòu)造的合理性——復(fù)雜程度、尺寸及分量大小等。▲建立評價質(zhì)量目的體系——根據(jù)評價對象的特點，確定用哪些目的來衡量各方案的優(yōu)劣。如沖床的增力性能、急回性能、傳力性能、承載才干、……等等；2〕評價方法-----記分法▲為每個目確實定分值——總分定為100分，其他各目的按重要程度分配；▲聘請專家評分——采用五級制：00.250.50.751分別對應(yīng)于：很差、差、普通、較好、很好▲統(tǒng)計得分——計算分項平均值和總分平均值；▲按總得分進(jìn)展排序，確定最正確方案。步驟：1.執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計主要有功能原理設(shè)計、動作及運動設(shè)計、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計和執(zhí)行系統(tǒng)的方案評價與決策。機(jī)械傳動方案設(shè)計的內(nèi)容2.原動機(jī)類型的選擇往復(fù)擺動電動機(jī)氣缸原動件運動方式延續(xù)回轉(zhuǎn)往復(fù)直線原動件的類型及其運動參數(shù)的選擇液壓馬達(dá)氣動馬達(dá)內(nèi)燃機(jī)液壓馬達(dá)氣動馬達(dá)直線電機(jī)油缸柴油機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)汽油機(jī)直流電動機(jī)交流變頻變速電動機(jī)伺服電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)力矩電動機(jī)交流異步電動機(jī)交流異步電動機(jī)的運動參數(shù)——同步轉(zhuǎn)數(shù)：3000，1500，1000，750，600rpm三、機(jī)械傳動系統(tǒng)方案的擬定一、擬定機(jī)械傳動方案的普通原那么1〕采用盡能夠短的運動鏈理由：降低分量和制造本錢、提高效率、減少累計誤差。方法：在無嚴(yán)厲速比要求時，各分支選用獨立原動機(jī)。2〕優(yōu)先選用根本機(jī)構(gòu)理由：根本機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡單、設(shè)計方便、技術(shù)成熟。在不滿足要求時，才思索變異或組合。3〕應(yīng)使機(jī)械有較高的機(jī)械效率4〕合理安排不同類型傳動機(jī)構(gòu)的順序▲轉(zhuǎn)變運動方式的機(jī)構(gòu)〔如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等〕通常安排運動鏈的末端，與執(zhí)行機(jī)構(gòu)接近?！鴰鲃雍湍Σ羵鲃悠胀☉?yīng)安排轉(zhuǎn)速較高的運動鏈的起始端，以減小傳動的扭矩，并減小外形尺寸。5〕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，按前小后大的原那么分配，有利于減小尺寸；傳動機(jī)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kw2000750~1200150~250500005503750常用傳動機(jī)構(gòu)的合理取值范圍6〕保證機(jī)械的平安運轉(zhuǎn)為防止倒轉(zhuǎn)可采用自鎖安裝或制動器，防止過載損壞可采用摩擦傳動或平安聯(lián)軸器。二、擬定機(jī)械傳動方案的方法功能分解組合法根本思緒：▲將總功能分解成假設(shè)干分功能，再細(xì)分解勝利能元；▲為每一個功能元選擇一個完成此功能的機(jī)構(gòu)；▲將各種機(jī)構(gòu)加以適當(dāng)組合或變異得到一個運動方案；由于實現(xiàn)元功能的機(jī)構(gòu)是多樣的，根據(jù)陳列組合原理可得到假設(shè)干種運動方案?？偣δ埽杭訅簣?zhí)行機(jī)構(gòu)上下運動時，能鍛出精度較高的毛坯。要求：驅(qū)動軸程度放置，加壓執(zhí)行構(gòu)件豎直方向運動。例精鍛機(jī)主機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)具有的分功能：⑴運動方式變換功能⑵運動軸線變向功能⑶運動位移或速度減少功能根據(jù)以上分析，可以得出加壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)總體功能的功能轉(zhuǎn)換形狀學(xué)矩陣。加壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能形狀學(xué)矩陣滿足精鍛機(jī)功能要求的六種根本功能構(gòu)造精鍛機(jī)的四種方案φ100.8沖床功能分解：送料沖制退回沖頭功能細(xì)分：往復(fù)運動、增力、急回、減速；送料功能細(xì)分：間歇送料；1〕往復(fù)運動、增力、急回功能元可用以下兩種機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)：凸輪機(jī)構(gòu)六桿肘桿機(jī)構(gòu)例：2〕為了實現(xiàn)沖頭的減速功能，可以采用如下方案；▲兩級帶傳動；▲兩級齒輪傳動；▲一級帶傳動一級齒輪傳動；3〕為了實現(xiàn)間歇送功能料，可以采用如下方案；間歇滾輪傳動棘輪機(jī)構(gòu)推勾式送料機(jī)構(gòu)將上述各種機(jī)構(gòu)進(jìn)展組合，就能得到多種方案。機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計舉例一、C1325自動車床刀架機(jī)械傳動系統(tǒng)的分析1〕功能分析功能要求：自動換刀，并能沿工件軸向完成進(jìn)給運動。進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)刀具主軸轉(zhuǎn)塔刀架9工件齒條714壓簧12圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4曲柄5圓錐齒輪傳動3寬齒輪2齒輪1活動支架8定位銷10六槽輪機(jī)構(gòu)11613功能要求：自動換刀，軸向進(jìn)給功能分解：▲轉(zhuǎn)位——轉(zhuǎn)塔刀架每次轉(zhuǎn)過60?；▲讓刀——轉(zhuǎn)位前刀架先右退，以免刀具與工件干涉；▲定位——將保證加工精度的定位銷，轉(zhuǎn)位之前拔出；▲進(jìn)、退刀——不轉(zhuǎn)時，精確實現(xiàn)預(yù)定的進(jìn)退刀運動。進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)刀具主軸轉(zhuǎn)塔刀架9工件齒條714壓簧12圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4曲柄5圓錐齒輪傳動3寬齒輪2齒輪1活動支架8定位銷10六槽輪機(jī)構(gòu)11613退刀：壓簧12推桿13回程齒輪6齒條7活動支架8向右完成退刀。2〕刀架機(jī)械傳動系統(tǒng)的任務(wù)過程在一組刀具加工終了后讓刀：退刀的同時，齒輪1的離合器結(jié)合并開場轉(zhuǎn)動過寬齒輪2圓錐齒輪3圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4拔出銷10；同時，曲柄5旋轉(zhuǎn)支架8快速向右讓刀。進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)刀具主軸轉(zhuǎn)塔刀架9工件齒條714壓簧12圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4曲柄5圓錐齒輪傳動3寬齒輪2齒輪1活動支架8定位銷10六槽輪機(jī)構(gòu)11613轉(zhuǎn)位：讓刀快終了時，槽輪開場轉(zhuǎn)位曲柄5的后半圈支架8向左挪動完成復(fù)位。2〕刀架機(jī)械傳動系統(tǒng)的任務(wù)過程定位：轉(zhuǎn)位終了時，凸輪機(jī)構(gòu)4的推桿擺動插入定位銷10，齒輪1離合器脫開并停頓運轉(zhuǎn)。進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)刀具主軸轉(zhuǎn)塔刀架9工件齒條714壓簧12圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4曲柄5圓錐齒輪傳動3寬齒輪2齒輪1活動支架8定位銷10六槽輪機(jī)構(gòu)11613轉(zhuǎn)位2〕刀架機(jī)械傳動系統(tǒng)的任務(wù)過程定位進(jìn)給：推桿13推程齒輪6齒條7活動支架8向左完成進(jìn)給。之后進(jìn)入下一個循環(huán)．進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)刀具主軸轉(zhuǎn)塔刀架9工件齒條714壓簧12圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4曲柄5圓錐齒輪傳動3寬齒輪2齒輪1活動支架8定位銷10六槽輪機(jī)構(gòu)11613刀架機(jī)械傳動系統(tǒng)的任務(wù)循環(huán)圖：定位銷轉(zhuǎn)塔活動支架定位拔出靜止轉(zhuǎn)位后退復(fù)位圓柱凸輪轉(zhuǎn)角090?180?270?360?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。進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)圓柱齒輪機(jī)構(gòu)圓錐齒輪機(jī)構(gòu)活動支架進(jìn)退轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位定位銷進(jìn)退III3〕刀架機(jī)械傳動系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)的組合方式及特點機(jī)構(gòu)功用分析：▲進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)控制整個工件的加工過程，不同的工件需求改換不同的凸輪?！罄m(xù)串聯(lián)的齒輪齒條是為了轉(zhuǎn)換運動方式并放大。后續(xù)再串接一個曲柄滑快機(jī)構(gòu)，以增大讓刀間隔。進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)圓柱齒輪機(jī)構(gòu)圓錐齒輪機(jī)構(gòu)活動支架進(jìn)退轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位定位銷進(jìn)退III▲后續(xù)再串接一個曲柄滑快機(jī)構(gòu)，以增大讓刀間隔?！鴪A柱齒輪后串接圓錐齒輪機(jī)構(gòu)使為了改動運動方向。另外一條傳動道路中▲后并接槽輪機(jī)構(gòu)使為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)位?！⒔忧瑝K機(jī)構(gòu)使為了實現(xiàn)讓位?！⒔訄A柱凸輪機(jī)構(gòu)再串接連桿機(jī)構(gòu)是為了實現(xiàn)定位，且容易滿足時序要求。設(shè)計義務(wù)：設(shè)計一臺自動鉆床，用來同時加工圖示零件上的三個孔，并能自動送料。1〕確定任務(wù)原理二、多頭公用鉆床機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計30203-φ82020502010普通的鉆床多采用第一種方案，但本例是三軸公用鉆床，因工件小，任務(wù)臺輕，移開任務(wù)臺比挪動三軸容易。故采用第二種方案。鉆削工藝：鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)，同時相對于工件作挪動。三種運動方案：▲鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時軸向進(jìn)給，任務(wù)臺靜止；▲鉆頭旋轉(zhuǎn)，任務(wù)臺帶開工件進(jìn)給；▲任務(wù)臺旋轉(zhuǎn)，鉆頭作軸向進(jìn)給；如車床上鉆孔送料機(jī)構(gòu)可以采用從料倉推送工件的方式。任務(wù)臺送料桿料倉三個執(zhí)行構(gòu)件：鉆頭、任務(wù)臺、送料桿2〕執(zhí)行構(gòu)件的運動設(shè)計工藝過程：▲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；▲送料桿前往，任務(wù)臺帶開工件快速上移接近鉆頭；▲任務(wù)臺慢速工進(jìn)；▲鉆孔終了后，任務(wù)臺快速退回，完成一個循環(huán)。鉆頭的轉(zhuǎn)速：nc=1000v/(πd)其中：d—鉆頭直徑，d=8mmv---切削速度，查手冊45鋼，可選v=12.5m/min；代入得：nc≈500rpm任務(wù)臺為往復(fù)運動。鉆孔工藝要求：▲任務(wù)臺帶開工件快速上移接近鉆頭；▲任務(wù)臺改用任務(wù)進(jìn)給速度先鉆凸臺上的孔，待鉆到一定深度時，三個鉆頭才同時鉆進(jìn)，因任務(wù)阻力增加，故進(jìn)給速度應(yīng)減?。弧@孔終了后，任務(wù)臺快速退回，完成一個循環(huán)。設(shè)任務(wù)臺完成一個任務(wù)循環(huán)所需的時間為T1，那么有：T1=t1+t2+t3+t4+t5其中：t1——單孔鉆削時間。設(shè)單孔鉆削每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為s1=0.2mm/r,單孔鉆削深度為10mm，并思索3mm的提早任務(wù)量。求得：t2——三孔同時鉆削時間，設(shè)進(jìn)給量為s1=0.16mm/r,單孔鉆削深度為10mm，并思索3mm的越程量。求得t2=(10+3)/(s2nc)=0.163min=9.8st3——快速接近時間，取t3=1.5st4——快速退回時間，取t4=2.5st5——任務(wù)臺停歇等待改換工件時間，取t5=3s；任務(wù)臺一個任務(wù)循環(huán)總時間：T1=t1+t2+t3+t4+t5=24.6s任務(wù)臺每分鐘任務(wù)循環(huán)數(shù)：n1=60/T1=2.44t1=(10+3)/(s1nc)=0.13min=7.8s送料桿的運動為往復(fù)直動。循環(huán)時間與任務(wù)臺一樣：Ts=24.6s任務(wù)臺的行程：Hf=h0+h1+h2h0——任務(wù)臺快速趨近鉆頭的運動間隔，取h0=15mm；=41mmh1——單孔鉆削深度，取h1=13mm；；h2——三孔同時鉆削深度，取h0=13mm。送料桿的行程取工件的兩倍：Hs=100mm送料桿的運動與任務(wù)臺的運動必需協(xié)調(diào)，而鉆頭的旋轉(zhuǎn)與送料桿和任務(wù)臺之間的運動是獨立的凸輪轉(zhuǎn)角090?180?270?360?送料桿送料靜止送料任務(wù)臺停頓單孔鉆三孔鉆快退快進(jìn)任務(wù)循環(huán)圖：類型——交流異步感應(yīng)電動機(jī)由機(jī)床的任務(wù)要求確定為了減少原動機(jī)的數(shù)量，三個鉆頭共用一個原動機(jī)。3〕原動機(jī)的選擇4〕計算運動鏈的總傳動比切削運動鏈的總傳動比：ic=nn/nc=1440/500=2.88進(jìn)給運動鏈的總傳動比：if=is=nn/nf=1440/2.44=5635〕機(jī)構(gòu)選型轉(zhuǎn)數(shù)——額定轉(zhuǎn)數(shù):nn=1440rpm〔1〕切削運動鏈的設(shè)計▲鉆頭作延續(xù)回轉(zhuǎn)運動，運動鏈的總傳動比為2.88,無需運動轉(zhuǎn)換，但需求減速?！齻€鉆頭應(yīng)同向旋轉(zhuǎn)，且各鉆頭之間的間隔很小，即要求具有運動分解功能，其尺寸遭到限制?！妱訖C(jī)軸普通為程度放置，與鉆頭的方向不一致，即要求具有改動運動軸線方向的功能。機(jī)構(gòu)選型▲具有減速功能的傳動有：齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動。思索到速度較高，間隔較遠(yuǎn)等要素，此處選用V帶傳動?！妱訖C(jī)與鉆頭之間有較大的傳動間隔，即要求運動鏈作遠(yuǎn)間隔傳動。▲能變換運動軸線方向的傳動有：圓錐齒輪傳動、交錯軸斜傳動、蝸桿傳動。思索到兩軸線垂直相交且傳動比較小，此處選擇圓錐齒輪傳動?！齻€鉆