机械系统的方案设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第十一章 机械系统的方案设计,11-1 概述,机械系统,原动机,传动系统,执行系统,操纵控制系统,传,动,装,置,传,动,路,线,分,配,传,动,比,功,能,分,析,协,调,配,合,方,案,评,价,运,动,分,析,(,Plan Design of Machinery System,),11-2 执行系统方案设计,一、功能分析,子功能1,总,功,能,相应工艺动作,执行机构,执行动作,子功能2,子功能3,子功能n,相应工艺动作,相应工艺动作,相应工艺动作,执行机构,执行机构,执行机构,执行动作,执行动作,执行动作,二、结构选型设计和运动分析,三、执行系统的协调设计,1、协调设计,b、动作协调：各执行构件在时间顺序、空间,位置上应协调配合。,c、操作协调：多个执行机构对同一构件加工操,作的运动必须协调,1、按执行构件的运动形式进行选择,2、按执行构件的功用进行选择,3、应简化运动链，按先易后难选择机构型式,4、按不同的动力源选择机构型式,a、速度协调：各执行构件应保证一定的速比。,2、运动循环图,a、直线式：,b、圆周式：,c、直角坐标式：,描述各机构间有序、相互配合的运,动关系的简单图形称为运动循环图。,将机械在一个运动循环中各执行构件各,行程区段的起止时间和先后顺序，按比例绘,制在直角坐标上。如图11-1,如图11-2,如图11-3,11-3 传动系统方案设计,一、选择传动类型,机械传动、液压传动、气动、电动等。,二、拟定传动路线及机构顺序,路线：,串联、并联、串并混联,机构顺序分配原则：,2、有利于传动平稳，动载小者放前，大者放后。,1、有利于功率损失小，功率“前大后小”。,3、有利于结构加工，尺寸大、加工难放在高速。,三、分配各级传动比,4、若传动比过大，应用混合轮系来传动。,1、单级：,i,带,57，,i,齿,35，,i,蜗,1080。,2、当,i,810,时,，,应用两级传动，一级为带传动，另一级为齿轮传动；当,i,30,时，一般应用两级以上的机械传动。,3、传动比的分配原则：“前小后大”。,设计任务：对已加工好的带有凸台的盘形零件,进行钻孔。其总功能应分解成如下几个工艺动作：,送料；定位；夹紧；进刀（钻孔）。,设计参数：零件图如左图所示,，要求每分钟送五个零件，电,机的转速,n,电,=,1440,r/min,。,现以设计半自动钻床为例说明运动方案,设计的步骤和过程。,18,F40,F20,F30,10,零件图,11-4 机械运动简图设计举例,送料,进刀,夹紧,定位,工作台,1）确定运动方案及机械运动循环图,功能原理构思,在,工,件,上,钻,孔,子功能1,子功能2,子功能3,子功能4,送料,定位,夹紧,进刀,从料斗推出工件,及把钻好孔的工,件向前推进,定位挡块伸缩，,挡住工件或让,出通道,夹具夹紧或松开,钻头的进给,与退出,移动从动件,圆柱凸轮机,构,移动从动件,盘形凸轮机,构,摆动从动件,盘形凸轮机,构,齿轮齿条,机构,从动件通过高副与移动滑块相连,从动件,往复移动,从动件,往复移动,滑块,往复移动,齿条上下,往复移动,总,功,能,半自动钻床的功能、工艺动作及执行机构框图,转角（度）,或时间（秒）,半自动钻床,机械运动循环图,0,O,360,O,90,O,240,O,150,O,270,O,180,O,30,O,60,O,1,12,6,9,3,2,0,送 料,夹 紧,定 位,钻 孔,停 止,进 刀,停,止,（1）,（2钻孔）,退,刀,回 程,近,休,远 休,近 休,升,程,回,程,近,休,远,休,近 休,回,程,远休,升,程,近 休,升,程,8,A,C,B,D,G,H,I,E,F,动,力,头,齿轮,齿条,齿扇,料斗,2,1,4,3,5,7,6,J,半自动钻床的运动方案图如下,2)计算各主要机构参数,计算传动机构,根据所给的设计参数，可算出执行构件主,轴转速,n,主,=5转/分，所以机械的总传动比为：,可根据总传动比设计传动机构。一般一级减,速用皮带轮,i,皮,57，二级减速用齿轮，传动比的各级分配情况应遵循“前小后大”的原则分配较为有利（见教材,P,216,）。,设计计算各主要执行机构,A,送料、定位及夹紧凸轮机构的设计,确定从动件的运动规律，确定凸轮的几何,尺寸，上机计算凸轮在转动一周过程中的理论,和实际廓线的坐标值，并验算,a,max,，使,a,max,a,绘出凸轮轮廓曲线。,包括杆件长度、齿轮参数及尺寸等。然后,上机计算各有关的运动参数，并画出运动参数,曲线；对于齿轮机构应校核,e,a,，应使,e,a,e,a,，,以及小齿轮的齿顶厚,s,a,1,，使,s,a,1,（0.250.4）,m,(,m,为模数)。,B,钻孔机构中连杆机构和齿轮机构的设计,对各主要执行机构进行受力分析,3）、机械原理课程设计的总结,编写课程设计说明书，内容见课程设计指,导（见教材,P,226,）。,机械原理课程设计题目,题目1:铆钉自动冷镦机设计,一、工作原理及工艺动作:,采用,冷镦的方法,将直径为,f6,钉长为,20,mm,的铝棒材制成圆头铆钉.工艺动作为：,二、原始数据及设计要求:,冷镦机的工艺动作包括,1)校直进料,2)切料送料,3)镦料,4)脱模,三、设计任务:,制钉转速：,n,制钉,=4060rpm,。,铝棒材,直径为：,f,=,6,mm，长度：,L,=,20,mm，,冷镦机冲头的行程为：,H=60mm，,要求具有急回特性，,K=1.21.4，,电机,转速：,n,电,=1440rpm,。第一级减速用皮带，皮带的,传动比为：i,皮,5,8。,第二、三级减速用齿轮等,二、原始数据及设计要求:,1、按工艺要求拟定,冷镦机运动方案简图和直,线式运动循环图,画在2号图纸上。提倡上机出图.,2、,按工艺要求排出,冷镦机,的功能、工艺动作,及执行机构框图。,3、,按给定的原始数据及参数算出总传动比,，,然后拟定机械传动系统方案。,4、对传动机构和主要执行机构进行运动尺,寸计算。,1）、,连杆机构根据题目要求设计定出尺寸,上机计算,并绘出运动线图。交程序一份。,2）、,凸轮机构要求上机计算，运动规律自定。,要求画出从动件位移、速度、加速度曲线 和凸轮,廓线。交程序一份。,3）、,齿轮机构要求计算一对变位齿轮，参数,、,尺寸自定。机算手算均可（校核,s,a,和,e,a,),。,5,、,完成上述图纸计算后写一份说明书（10,页左右）。要求见指导书。,四、可行性方案分析:,校直进料,脱摸机构,铝材,切断送料,工作台面,冲头,由镦料机构控制,1.镦料机构:,要求执行构件移动,并具有急回特性.,2.校直进料机构:,要求进料过程有间歇,可用槽轮.棘轮,机构,校直用两摩擦轮压挤成形.,3.切断送料:,要求送料过程也有间歇,也可将料切断,由一个机构控制.,进料,镦,料,4.脱模机构:,直动从动件盘形凸轮机构,接触形式自定.,5.联接机构:,用皮带.齿轮将上述所有机构都联接,上,使之能够协调配合.,题目2:健身球自动分类机设计,设计直径为,f40f46的健身球自动检验分,类机的运动方案简图.,要求：,分类机应将健身球按,直径,分,为,三类,f40f42,f42f44,f44f46,分类机中应有的工艺动作,为,三部分,1）送料,2）检测,3）接料,一、工作原理及工艺动作:,工艺动作,为：,检球转速:,n,制钉,=60rpm,.电机转速:,n,电,=1440rpm,。,分检健身球的三种尺寸:小球,40,42mm;,中球,42,44mm;,大球,44,46mm.要求送料滑块的行程,H,50mm，,此分检机应为纯机械式的。,第一级减,速用皮带，皮带的传动比为：i,皮,5,8。,第二、三,级减速用齿轮等,二、原始数据及设计要求:,三、设计任务:,1、按工艺要求拟定,分检机,运动方案简图和直,线式运动循环图,画在2号图纸上。提倡上机出图.,2、,按工艺要求排出,分检机,的功能、工艺动作,及执行机构框图。,3、,按给定的原始数据及参数算出总传动比,，,然后拟定机械传动系统方案。,4、对传动机构和主要执行机构进行运动尺,寸计算。,1）、,凸轮机构要求上机计算，运动规律自定。,要求画出从动件位移、速度、加速度曲线和凸轮廓,线。交程序一份。,2）、,齿轮机构要求计算一对变位齿轮，参数,、,尺寸自定。校核,s,a,和,e,a,。,交程序一份。,3）、,其他机构要求画在说明书中。,5,、,完成上述图纸计算后写一份说明书（10,页左右）。要求见指导书。,四、可行性方案提示:,f40f42,f42f44,f44f46,送料机构,检测机构,接料机构,1,可变动送料机构，将此机构做成转盘,可变动检测机构,送料机构,