《【重慶大學機械原理本科生教學課件】第七章 機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【重慶大學機械原理本科生教學課件】第七章 機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計（91頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第七章 機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計,第一節(jié)機械總體方案設(shè)計,重要性 直接決定產(chǎn)品的性能、質(zhì)量及其在市場上的競爭力和企業(yè)效益。 核心內(nèi)容 機械運動方案設(shè)計，最具創(chuàng)造性和綜合性。 一、機械產(chǎn)品的設(shè)計過程 五個階段 產(chǎn)品規(guī)劃(概念設(shè)計)、總體方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計、生產(chǎn)施工設(shè)計(工藝設(shè)計)、改進設(shè)計。,機械產(chǎn)品設(shè)計一般進程,二、機械總體方案設(shè)計的目的和內(nèi)容 目的 產(chǎn)品功能是否齊全、性能是否優(yōu)良、經(jīng)濟效益是否顯著，在很大程度上取決于總體方案設(shè)計的構(gòu)思和方案擬定時的設(shè)計思想。,內(nèi)容,執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計,執(zhí)行系統(tǒng)方案評價與決策,執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計,執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計,運動規(guī)律設(shè)計,系統(tǒng)功能原理設(shè)計,,機構(gòu)

2、尺度設(shè)計,運動和動力分析,原動機類型的選擇和傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計,各級傳動比的分配,傳動鏈中機構(gòu) 順序的安排,傳動路線選擇,傳動類型選擇,,控制系統(tǒng)的方案設(shè)計,其它輔助系統(tǒng)的設(shè)計,照明系統(tǒng)設(shè)計,安全保障系統(tǒng)設(shè)計,故障檢測系統(tǒng)設(shè)計,冷卻系統(tǒng)設(shè)計,潤滑系統(tǒng)設(shè)計,,第二節(jié) 現(xiàn)代設(shè)計觀念與創(chuàng)新設(shè)計簡介,一、現(xiàn)代設(shè)計觀念 (一) 機械設(shè)計的歷史,人類設(shè)計 經(jīng)歷的階段,直覺設(shè)計階段,憑直觀感覺來設(shè)計制作工具和機械，往往帶有一定的盲目性,,經(jīng)驗設(shè)計階段,依靠個人的才能和經(jīng)驗，運用一些基本設(shè)計計算理論，借助類比、模擬和試湊等方法進行設(shè)計,,半理論半經(jīng)驗設(shè)計階段,充分利用數(shù)據(jù)、圖表和手冊等進行設(shè)計，減少了設(shè)計的

3、盲目性，增加了合理性,,(二) 現(xiàn)代設(shè)計方法的主要分支 設(shè)計方法學(Design methodology) 優(yōu)化設(shè)計(Optimal design) 價值工程(Value engineering) 計算機輔助設(shè)計(CAD) 可靠性設(shè)計(Reliability design) 工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計(Visual design) 模塊化設(shè)計(Modular design) 反求工程(Inverse engineering) 有限元法(Finite element method) 機械動態(tài)設(shè)計(Dynamic design) 相似性設(shè)計(Similarity design) 系統(tǒng)化設(shè)計(Systemat

4、ization design),并行設(shè)計(Concurrent design) 人機工程學(Man-machine engineering，ergonomics) 模態(tài)設(shè)計(Modal design),現(xiàn)代設(shè)計方法的核心 機械創(chuàng)新設(shè)計(Innovative design),傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計的比較,傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計的比較,(三)機械現(xiàn)代設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計的特點 從經(jīng)驗積累上升到系統(tǒng)理論，更具科學性。 由漫長的相對穩(wěn)定到充滿活力的快速飛躍發(fā)展，更具創(chuàng)造性。 從較單一的應(yīng)用力學體系發(fā)展到多學科融合的系統(tǒng)工程，更具多元性。 從設(shè)計的指導(dǎo)思想、理論體系以及設(shè)計技法、設(shè)計的物質(zhì)手段都充分體現(xiàn)了最新的科學技

5、術(shù)成就，更具完美性。 設(shè)計“綠色機器”成了現(xiàn)代機械設(shè)計追求的目標。,二、創(chuàng)造性設(shè)計與創(chuàng)造性思維 創(chuàng)造性思維的主要特點 獨特性； 多向發(fā)散性； 非邏輯性； 連動性； 綜合性。,部分創(chuàng)造技法,第三節(jié) 機械執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設(shè)計,重要性 執(zhí)行系統(tǒng)是機械系統(tǒng)中的重要組成部分，直接完成機械系統(tǒng)預(yù)期工作任務(wù)。 機械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計是機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計的核心，是整個機械設(shè)計工作的基礎(chǔ)。 機械執(zhí)行系統(tǒng)的組成 由一個或多個執(zhí)行機構(gòu)組成。執(zhí)行構(gòu)件是執(zhí)行機構(gòu)的輸出構(gòu)件，其數(shù)量及運動形式、運動規(guī)律和傳動特性等要求，決定了整個執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。,一、機械執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設(shè)計的主要內(nèi)容和過程,功能原理設(shè)計,根據(jù)需要制

6、定機械的總功能，擬定實現(xiàn)總功能的工作原理和技術(shù)手段，確定機械所要實現(xiàn)的工藝動作,,運動規(guī)律設(shè)計,通過對工作原理所提出的工藝動作進行分解，決定采用何種運動規(guī)律來實現(xiàn)工作原理,,執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計,決定選擇何種機構(gòu)實現(xiàn)給定的運動規(guī)律,,,,執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計,執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計,,根據(jù)工藝過程對各動作的要求，分析各執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)當如何協(xié)調(diào)配合，設(shè)計出機械運動循環(huán)圖,確定各執(zhí)行機構(gòu)的運動尺寸，繪制出各執(zhí)行機構(gòu)的運動簡圖,,運動和動力分析,檢驗執(zhí)行系統(tǒng)是否滿足運動要求和動力性能方面的要求,,,,方案評價與決策,對方案進行定性評價和定量評價并從中選出最佳設(shè)計方案,二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計 1. 功能原理的選擇與

7、構(gòu)思 產(chǎn)品的功能 產(chǎn)品的用途、性能、使用價值等，根據(jù)人們生產(chǎn)或生活需要提出。 確定功能指標的考慮因素 先進性 可行性 經(jīng)濟性 功能原理設(shè)計的重要性 決定產(chǎn)品的技術(shù)水平、工作質(zhì)量、傳動方案、結(jié)構(gòu)型式、制造成本等。,功能原理設(shè)計的多方案性,工作原理不同，運動方案也不同,齒輪加工,剃齒,范成原理,仿形原理,工作原理相同，運動方案不同,齒輪加工,插齒,滾齒,其它實例 斜面的應(yīng)用 螺旋壓力機、螺旋千斤頂、螺紋聯(lián)接件、螺旋輸送機、螺桿泵、螺旋微動機構(gòu)、千分尺等 齒輪加工方法 無屑加工(精密鑄造、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

8、,確定方案時應(yīng)注意兩點 用最簡單的方法實現(xiàn)同一功能。 注意光、機、電、流體等知識的綜合運用。,設(shè)計一臺彩色電視機陰極盤用的金屬片的沖裁機器，圓片直徑10mm，厚度0.8mm。,用最簡單的方法實現(xiàn)功能舉例,,圖示按摩椅中的按摩輪利用一個偏心空間凸輪，同時實現(xiàn)三維方向的按摩作用徑向振動擠壓、向下推拉和橫向推拉，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)非常簡單。,光、機、電、流體等知識的綜合運用舉例,指針,圖示分析天平，要求精度達到0.01g，但靠目力讀指針的微小偏角已不可能。,增加了一級光學放大鏡，將讀數(shù)放大。,,,,,,,,,,總功能,功能元解,功能原理方案,最佳功能原理方案,明確任務(wù),功能元,,2. 功能分析與功能求解

9、 功能分析法(Function analysis)，將機械產(chǎn)品的總功能(Total function)分解成若干功能元(Function element)，求解功能元，將其組合，得到滿足總功能要求的多種解決方案供評價選擇。,三、執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設(shè)計 1. 工藝動作分解和運動方案選擇,刀具作復(fù)合運動,刀具與工作臺分別運動,運動規(guī)律設(shè)計通常是對工藝方法和工藝動作進行分析，把其分解成若干個基本動作。工藝動作分解的方法不同，所形成的運動方案也不同。,立式鉆床工藝動作分解,直線運動,曲線運動,復(fù)合運動,往復(fù)擺動,每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) rpm,由兩個以上單一運動合成,間歇轉(zhuǎn)動,停歇往復(fù)直線運動,停歇單向直線運動

10、,沿可變曲線運動,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、行程速度變化系數(shù),每分鐘行程數(shù)、大小、行程速度變化系數(shù),每次進給量的大小,每循環(huán)停歇次數(shù)、位置、時間、行程大小和工作速度,四、執(zhí)行機構(gòu)的型式設(shè)計,1. 設(shè)計原則 滿足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動作和運動要求 盡量簡化和縮短運動鏈 盡量減小機構(gòu)尺寸 選擇合適的運動副形式 考慮動力源的形式 使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力和動力特性 使機械具有調(diào)節(jié)某些運動參數(shù)的能力 保證機械的安全運轉(zhuǎn),2. 機構(gòu)的選型 目的 選擇或創(chuàng)造出滿足執(zhí)行構(gòu)件運動和動力要求的機構(gòu)。, 傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動的機構(gòu),嚙合傳動機構(gòu),連桿機構(gòu),摩擦輪傳動,蝸桿傳動,鏈傳動,

11、平行四邊形機構(gòu),摩擦傳動機構(gòu)的優(yōu)缺點,結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、易于實現(xiàn)無級變速、過載保護。,傳動比不準確、傳遞功率小、效率低。, 實現(xiàn)單向間歇轉(zhuǎn)動的機構(gòu),棘輪機構(gòu),齒輪--連桿機構(gòu),不完全齒輪機構(gòu),凸輪式間歇運動機構(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)的低速場合,大轉(zhuǎn)角而速度不高的場合,運動平穩(wěn)、分度、定位準確，但制造困難、高精度定位、高速場合,特殊要求的輸送機構(gòu),,, 實現(xiàn)往復(fù)移動往復(fù)擺動運動的機構(gòu),凸輪機構(gòu),組合機構(gòu),往復(fù)運動 機構(gòu),連桿機構(gòu),,螺旋機構(gòu),齒輪齒條機構(gòu),液壓缸、氣缸,正弦機構(gòu),正切機構(gòu),多桿機構(gòu),曲柄滑塊機構(gòu),,,連桿機構(gòu)特點制造容易、承載能力大，但難以實現(xiàn)精

12、確運動，適用于無嚴格運動規(guī)律的場合。,凸輪機構(gòu)特點能實現(xiàn)任意復(fù)雜的運動和各構(gòu)件之間的運動協(xié)調(diào)，承載能力不大。,,,,螺旋機構(gòu)特點可獲得大的減速比和較高的運動精度，常用作低速進給和精密微調(diào)機構(gòu)。,齒輪齒條機構(gòu)特點適用于移動速度較高的場合，精密齒條制造困難，傳動精度及平穩(wěn)性不及螺旋機構(gòu)。, 再現(xiàn)軌跡的機構(gòu),齒輪連桿組合機構(gòu),聯(lián)動凸輪機構(gòu),凸輪連桿組合機構(gòu),一般而言，除了凸輪機構(gòu)能實現(xiàn)精確的曲線軌跡之外，其它機構(gòu)都只能近似實現(xiàn)預(yù)定的曲線軌跡。,齒輪連桿組合機構(gòu),攪拌機構(gòu),,,聯(lián)動凸輪機構(gòu),凸輪連桿組合機構(gòu),此抓片機構(gòu)采用了聯(lián)動凸輪機構(gòu)，通過兩凸輪的聯(lián)動作用，使抓片爪按矩形軌跡運動，從而達到間歇抓片的

13、目的。,此裝配線采用了聯(lián)動凸輪機構(gòu)，使筆芯托架沿著矩形軌跡運動，從而達到使圓珠筆芯步進式地向前送進的目的。,3. 機構(gòu)的構(gòu)型 目的 當所選擇的機構(gòu)型式不能完全實現(xiàn)預(yù)期要求，或雖能實現(xiàn)功能要求但存在著或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、或運動精度不當和動力性能欠佳，可在常用機構(gòu)中選擇一種功能和原理與工作要求相近的機構(gòu)，在此基礎(chǔ)上重新構(gòu)筑機構(gòu)的型式。, 組合法,串聯(lián)組合 前一級子機構(gòu)的輸出構(gòu)件，作為后一級子機構(gòu)的輸入構(gòu)件，依次串聯(lián)的組合方式。,后一級子機構(gòu)的主動件為前一級子機構(gòu)的一個連架桿。,后一級子機構(gòu)的主動件為前一級子機構(gòu)的連桿。,,并聯(lián)組合 幾個子機構(gòu)共用同一個輸入構(gòu)件，而它們的輸出運動又同時輸入給一個多自由度的

14、子機構(gòu)，從而形成一個自由度為1的機構(gòu)系統(tǒng)的組合方式。,各子機構(gòu)間無嚴格的運動協(xié)調(diào)配合關(guān)系,各子機構(gòu)在動作的先后次序上有嚴格的要求,自動車床上三個并聯(lián)凸輪的工作順序有先后要求。,各子機構(gòu)有運動形式配合要求,磨床中的主軸運動、砂輪運動和、工件運動在運動形式上有配合要求。,反饋式組合 在機構(gòu)組合系統(tǒng)中，其多自由度子機構(gòu)的一個輸入運動，是通過單自由度子機構(gòu)從該多自由度子機構(gòu)的輸出構(gòu)件回授的組合方式。,校正原理蝸桿主動，因制造誤差使蝸輪運動精度達不到要求，由誤差設(shè)計一凸輪機構(gòu)，經(jīng)齒輪齒條、差動機構(gòu)K使蝸桿得到一附加運動，以校正誤差。,,,,,,,機床校正機構(gòu),,,,,,,,,輸入,4,1,4,2,1,3

15、,K,,,,,,2,復(fù)合式組合 由一個或幾個串聯(lián)的基本機構(gòu)去封閉一個具有兩個或多個自由度的基本機構(gòu)的組合方式, 變異法,更換原動件,雙搖桿機構(gòu)中，選連桿作為原動件，可把風扇轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為連架桿的搖動。,,運動倒置,,,,改變構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀,將擺動導(dǎo)桿機構(gòu)中的直線導(dǎo)槽改為圓弧導(dǎo)槽，可獲得較長時間的停歇。,改變構(gòu)件運動尺寸,槽輪直徑變?yōu)闊o窮大，槽數(shù)無窮多時，演變?yōu)椴蹢l機構(gòu),五、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計原則 滿足各執(zhí)行機構(gòu)動作先后的順序性要求 滿足各執(zhí)行機構(gòu)動作在時間上的同步性要求 滿足各執(zhí)行機構(gòu)在空間布置上的協(xié)調(diào)性要求 滿足各執(zhí)行機構(gòu)在操作上的協(xié)同性要求 各執(zhí)行機構(gòu)的動作安排要有利于提

16、高勞動生產(chǎn)率 各執(zhí)行機構(gòu)的的布置要有利于系統(tǒng)的能量協(xié)調(diào)和效率的提高,執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合, 送料機構(gòu)將原料送入模孔上方后，沖頭進入模孔進行沖壓, 沖頭上移一段距離后，進行下次送料動作,折疊包裝機構(gòu)的兩個執(zhí)行構(gòu)件,兩個構(gòu)件不能同時位于區(qū)域MAB中，以免干涉。,執(zhí)行構(gòu)件運動速度的協(xié)調(diào)配合,i0,齒輪插刀加工,,,,,,,,,,,,,,范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。, 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計方法 確定機械的工作循環(huán)周期 確定機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件的各個行程段及其所需時間 確定各執(zhí)行構(gòu)件動作間的配合關(guān)系, 機械運動循環(huán)圖 用于描述機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件運動間相互協(xié)調(diào)配合

17、的圖。 通常選取機械中某一主要的執(zhí)行構(gòu)件為參考構(gòu)件，以生產(chǎn)工藝的起始點作為運動循環(huán)的起始點，據(jù)此確定其它執(zhí)行構(gòu)件的運動相對于參考構(gòu)件的先后次序和配合關(guān)系。,運動循環(huán)圖形式 直線式 圓周式 直角坐標式,直線式工作循環(huán)圖,主軸作為參考構(gòu)件,圓周式工作循環(huán)圖,圖示單缸四沖程內(nèi)燃機的工作循環(huán)圖。曲軸為參考構(gòu)件，轉(zhuǎn)動2轉(zhuǎn)為一個工作循環(huán)。,直角坐標式工作循環(huán)圖,餅干包裝機工作循環(huán)圖中，橫坐標表示參考構(gòu)件的轉(zhuǎn)角，縱坐標表示執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)角。,六、方案評價與決策 評價指標 系統(tǒng)功能實現(xiàn)運動規(guī)律或運動軌跡、實現(xiàn)工藝動作的準確性 運動性能運轉(zhuǎn)速度、行程可調(diào)性、運動精度等 動力性能承載能力、增力特性、傳力特性、振動噪

18、音等 工作性能效率高低、壽命長短、可操作性、安全性、可靠性適用范圍等 經(jīng)濟性加工難易、能耗大小、制造成本等 結(jié)構(gòu)緊湊性 尺寸、重量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等,,,,評價方法 評分法 針對評價目標中各個項目，選擇一定的評分標準和總分計分法對方案的優(yōu)劣進行評價。,建立評價體系,選擇評分方法,選擇評分標準,對各個項目進行評分,選擇總分計分法，計算總分,選取高分者為優(yōu)選方案,,,評價結(jié)果的處理,一、機械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計 1. 設(shè)計過程 確定傳動系統(tǒng)總傳動比 選擇傳動類型 擬定傳動鏈布置方案 分配傳動比 確定各級傳動機構(gòu)的基本參數(shù)和主要幾何尺寸，計算傳動系統(tǒng)的各項運動學和動力學參數(shù) 繪制傳動系統(tǒng)運動簡圖,第四節(jié) 機

19、械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計 和原動機選擇,2. 傳動類型選擇 類型與特點,撓性(件)傳動,摩擦輪傳動,繩傳動,圓形齒輪傳動,撓性嚙合傳動,帶傳動,嚙合傳動,機械 傳動,摩擦傳動,,單級齒輪傳動,,齒輪系傳動,同步齒形帶傳動,,螺旋齒輪傳動,蝸桿蝸輪傳動,圓錐齒輪傳動,圓柱齒輪傳動,,定軸輪系傳動,周轉(zhuǎn)輪系傳動,鏈傳動,,非圓齒輪傳動,,行星輪系傳動,差動輪系傳動,,,,液壓、液力傳動 利用液壓泵、閥、執(zhí)行器等元件實現(xiàn)的傳動。 氣壓傳動 以壓縮空氣為工作介質(zhì)的傳動 電氣傳動 利用電動機和電氣裝置實現(xiàn)的傳動,選擇原則 執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作要求與原動機的機械特性相匹配 考慮工作要求傳遞

20、的功率和運轉(zhuǎn)速度 有利于提高傳遞效率 盡可能結(jié)構(gòu)簡單的單級傳動裝置 考慮結(jié)構(gòu)布置 考慮經(jīng)濟性 考慮機械安全運轉(zhuǎn)條件,,二、原動機的選擇,第五節(jié)機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計舉例,1. C1325自動車床刀架系統(tǒng)的分析,功能要求 自動換刀 軸向進給,功能分解, 讓刀轉(zhuǎn)位前刀架先右退，以免刀具與工件干涉, 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)塔刀架每次轉(zhuǎn)過60, 定位轉(zhuǎn)位之前拔出保證加工精度的定位銷, 進、退刀不轉(zhuǎn)時，精確實現(xiàn)預(yù)定的進退刀運動。,刀架系統(tǒng)的工作過程,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,讓刀 退刀的同時，齒輪1 的離合器結(jié)合并開始轉(zhuǎn)動寬齒輪2 圓錐齒輪3圓柱凸輪機構(gòu)4拔出銷10；同時，曲柄5轉(zhuǎn)動

21、支架8快速向右讓刀,轉(zhuǎn)位 讓刀快結(jié)束時，槽輪開始轉(zhuǎn)位曲柄5的后半圈支架8向左移動完成復(fù)位,定位 轉(zhuǎn)位結(jié)束時，凸輪機構(gòu)4的從動件推桿擺動插入定位銷10，齒輪1離合器脫開并停止運轉(zhuǎn),刀架系統(tǒng)的工作過程,進給 從動件13推程齒輪6 齒條7 活動支架8向左運動完成進給,刀架系統(tǒng)的工作過程,刀架系統(tǒng)的工作循環(huán)圖,,刀架系統(tǒng)各機構(gòu)的組合方式及特點,,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。,機構(gòu)功能分析 進刀凸輪機構(gòu)控制整個工件的加工過程，不同的工件需要更換不同的凸輪, 后續(xù)串聯(lián)的齒輪齒條機構(gòu)用于轉(zhuǎn)換運動形式并將運動放大,,,, 后續(xù)再串聯(lián)一曲柄滑塊機構(gòu)，以增大讓刀距

22、離, 并聯(lián)槽輪機構(gòu)用于實現(xiàn)轉(zhuǎn)位, 并聯(lián)曲柄滑塊機構(gòu)用于實現(xiàn)讓位, 并聯(lián)圓柱凸輪機構(gòu)再串聯(lián)連桿機構(gòu)用于實現(xiàn)定位，且容易滿足時序要求, 圓柱齒輪后串接圓錐齒輪機構(gòu)用于改變運動方向,,刀架系統(tǒng)各機構(gòu)的組合方式及特點,一般的鉆床多采用第一種方案，但本例是三軸專用鉆床，因工件小，工作臺輕，移動工作臺比移動三軸容易。故采用第二種方案。,,2. 多頭專用鉆床機械傳動系統(tǒng)設(shè)計,設(shè)計任務(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。, 運動方案選擇,工藝動作鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)，同時相對于工件作移動,三種運動方案, 鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時軸向進給，工作臺靜止, 鉆頭旋轉(zhuǎn)，工作臺帶動工件進給, 工作臺旋轉(zhuǎn)，鉆

23、頭作軸向進給,送料機構(gòu)采取從料倉推送工件的方式, 執(zhí)行系統(tǒng)運動規(guī)律設(shè)計,三個執(zhí)行構(gòu)件 鉆頭、工作臺、送料桿,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, 送料桿返回，工作臺帶動工件快速上移接近鉆頭, 工作臺慢速工進；, 鉆孔結(jié)束后，工作臺快速退回，完成一個工作循環(huán),鉆頭的轉(zhuǎn)速 nc1000v(d),d鉆頭直徑，d8 mm v 切削速度，查手冊45鋼，可選v12.5mmin nc 500 rpm,工作臺為往復(fù)運動 鉆孔工藝要求 工作臺帶動工件快速上移接近鉆頭 工作臺改用工作進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，因工作阻力增加，故進給速度

24、應(yīng)減小 鉆孔結(jié)束后，工作臺快速退回，完成一個工作循環(huán),工作臺一個工作循環(huán)總時間 T1 t1 t2 t3 t4 t5 24.6 s,工作臺每分鐘工作循環(huán)數(shù) n1 60 T1 2.44,送料桿的運動為往復(fù)直動，運動循環(huán)時間與工作臺相同 Ts 24.6 s,工作臺的行程 Hf h0 h1 h2,h1 單孔鉆削深度，取h1 13 mm,h2 三孔同時鉆削深度，取h2 13 mm,送料桿的行程取工件的兩倍 Hs 100 mm,h0 工作臺快速趨近鉆頭的運動距離，取h0 15 mm,工作循環(huán)圖, 原動機的選擇,類型交流異步感應(yīng)電動機 由機床的工作要求確定,為了減少原動機的數(shù)量，三個鉆頭共用一個原動機。,

25、計算運動鏈的總傳動比,切削運動鏈的總傳動比 ic nnnc 1440500 2.88,進給運動鏈的總傳動比 if is nnnf 14402.44 563,轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 nn 1440 rpm, 機構(gòu)選型,鉆削運動鏈的設(shè)計, 鉆頭作連續(xù)回轉(zhuǎn)運動，運動鏈的總傳動比為2.88，無需運動轉(zhuǎn)換，但需要減速, 三個鉆頭應(yīng)同向旋轉(zhuǎn)，且各鉆頭之間的距離很小，即要求具有運動分解功能，其尺寸受到限制, 電動機軸一般為水平放置，與鉆頭的方向不一致，即要求具有改變運動軸線方向的功能, 電動機與鉆頭之間有較大的傳動距離，即要求運動鏈作遠距離傳動,機構(gòu)選型, 具有減速功能的傳動有：齒輪傳動、帶傳動、鏈傳 動?？紤]到速度

26、較高，距離較遠等因素，選用 V帶傳動, 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?？紤]到兩軸線垂直相交且傳動比較小，選擇圓錐齒輪傳動, 三個鉆頭應(yīng)同向旋轉(zhuǎn)，選擇一個中心齒輪帶動周圍三個從動齒輪的定軸輪系, 選用萬向聯(lián)軸節(jié)或鋼絲軟軸將運動傳遞給鉆頭,將以上所選機構(gòu)經(jīng)適當組合，就得到鉆削運動鏈。,進給運動鏈的設(shè)計, 工作臺作往復(fù)直線運動，且運動規(guī)律較復(fù)雜，但行程不大，選用凸輪機構(gòu), 進給運動鏈應(yīng)實現(xiàn)很大的傳動比563，但進給力不需要太大，選用帶傳動與蝸桿傳動實現(xiàn)二級減速, 進給運動的方向和位置與電動機不一致，選用蝸桿傳動實現(xiàn)回轉(zhuǎn)軸線方向的變化,送料運動鏈的設(shè)計, 送料運動鏈

27、減速比與進給運動鏈相同 ，故直接由蝸桿軸帶動, 送料運動規(guī)律較復(fù)雜，故選用凸輪機構(gòu), 送料桿行程較大，采用連桿機構(gòu)將行程放大, 機構(gòu)的組合,將以上所選機構(gòu)組合，得到圖示自動鉆床的機械傳動系統(tǒng)。,機構(gòu)組合示意框圖,基本要求 了解機械系統(tǒng)設(shè)計的整個過程，明確機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計階段的設(shè)計目的及工作內(nèi)容。 了解機械系統(tǒng)總體方案設(shè)計中應(yīng)具有的現(xiàn)代設(shè)計觀念以及機械現(xiàn)代設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計的特點，逐步學會在機械執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計和原動機選擇過程中，正確靈活運用這些設(shè)計思想。 了解機械執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計的過程和具體設(shè)計內(nèi)容，學會根據(jù)機械預(yù)期實現(xiàn)的功能要求，進行功能原理設(shè)計的創(chuàng)新構(gòu)思；學會根據(jù)工作原理提出的工藝動作要求，創(chuàng)造性地構(gòu)思出合適的運動規(guī)律。,基本要求, 掌握執(zhí)行機構(gòu)型式設(shè)計的原則，學會運用選型和構(gòu)型的方法進行執(zhí)行機構(gòu)型式的創(chuàng)新設(shè)計。 了解執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計的目的和原則，掌握機械運動循環(huán)圖的繪制方法。 了解方案評價的意義、評價準則、評價指標和評價方法。,第七章習題 7-1、7-2、7-5,