机械原理第八章机械系统的方案设计ppt课件

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二、执行系统方案设计的主要内容 ● 执行系统的功能原理设计 ● 执行系统的运动规律设计 ● 执行机构的型式设计 ● 执行系统的协调设计 ● 执行机构的尺度设计 ● 执行系统运动和动力分析 ● 执行系统的方案评价与决策
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机械执行系统方案设计过程
Leabharlann Baidu
机械预期实现 的功能要求
功能原理设计 运动规律设计
执行机构型式设计
第八章 机械系统的方案设计
第一节 概 述
四个阶段 初期规划设计(概念设计) 总体方案设计 结构技术设计 生产施工设计(工艺设计) 重要性 总体方案设计直接决定机械产品的性能、质量及其在市 场上的竞争力和企业效益。 核心内容 机械执行系统的方案设计，极富创造性和综合性。
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总体方案设计内容 根据初期规划设计阶段提出的设计任务书，通过对系统 的功能分析和工艺动作分解，明确各个工艺动作的工作原 理，构思出满足功能要求的总体方案，并通过对方案的评价 和决策，确定出既能实现系统预期功能要求，又性能优良、 价格低廉的总体设计方案，完成总体方案示意图、机械系统 运动简图、运动循环图和方案设计计算说明书。
F
P
F
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R12
1
Md
3
4
R32
F 2
P
R32
3
1
Md 4
R42
R12 R32
F
R32 R42
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机械工艺动作过程分解的注意事项 (1)动作最简化 (2)动作可实现性 (3)动作数最小 (4)动作的变化规律 (5)动作的控制和协调配合
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加工内孔工艺动作不同分解方案
镗内孔车床
镗内孔镗床
钻床
拉床
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五、执行机构的型式设计 根据各执行构件所要完成的运动形式和运动规律，通过 从现有的机构中进行选择、比较、组合或创造新机构来确定 执行机构的型式。 究竟选择哪种机构，需要考虑机构的动力特性、机械效 率、制造成本、外形尺寸等因素。 执行机构型式设计所要解决的关键问题是：选择或创造 什么样的机构来实现给定的运动。这是机械系统方案设计中 最富有创造性的重要环节，直接影响到机械的工作质量、使 用效果、使用寿命、结构的繁简程度和经济效益等。
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(一)执行机构型式设计的基本原则 1. 满足执行构件的运动要求 2. 结构简单，运动链短
精确直线导向机构
近似直线导向机构
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3. 机构尺寸应尽可能小 滑块行程为曲柄长度的4倍
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4. 注意运动副的选择 用滚动摩擦代替滑动摩擦
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5. 充分考虑动力源的形式
内燃机
电动机
液压马达
气动马达
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6. 使执行系统有良好的传力特性和动力性能
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功能原理设计的多方案性
实现同一种功能要求，可以采用不同的工作原理，不同 的工作原理，需要不同的工艺动作。
仿形原理 齿 轮 加 工 设 备
范成原理
切削运动 进给运动 分度运动
切削运动 进给运动 范成运动
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1. 功能原理设计的特点 (1)功能原理方案构思阶段是机械设计中最能充分发挥 创造性的阶段。构思出一种崭新的工作原理就可以创造出一 类新颖的机械产品，创造出新的价值。 (2)功能原理设计是否合理对产品的成败具有决定性作 用，它从质的方面决定了机械的设计水平和综合性能状况。
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(2)思维扩展法 利用发散思维进行机械系统功能原理设计。在机械系统 功能原理设计中，设计者的思路不应局限于机械学范围，电 子学、磁学、光学、热学、仿生学等科学工作原理都应在考 虑之列
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(3)还原创新法 机械的发明创造的原点是机械预期实现的功能，它是惟 一的，而创造的起点是实现这一功能要求的方法，它有许多 种。创造的原点可以作为创造的起点，但创造的起点却不能 作为创造的原点。还原创新法是指跳出已有的创造起点，追 根溯源到它的创造原点，紧紧围绕机械预期实现的功能预期， 从创造原点出发，另辟新路，构思新的功能原理。
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(5)表面处理 例如对工作对象表面进行喷涂、洗刷的 机构等。
(6)施力 通过对工作对象施加力或力矩以改变工作对 象的形状和尺寸，例如锻压机、剪切机、碎石机和加工机床 中的机构等。
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执行系统方案设计应满足的要求 (1)实现预期的运动和动作 (2)各构件具有足够的强度和刚度 (3) 各执行机构之间应动作协调 (4) 机构结构合理，造型美观，便于加工与安装 (5) 工作安全可靠，具有足够的使用寿命
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2. 功能原理设计的创造性 功能原理设计是一个极富创造性的构思过程，涉及的知 识领域十分广泛，也没有某种固定的模式可以遵循。 功能原理设计的几种常用的方法 (1) 分析综合法 应用组合原理进行创造性设计，把机械系统预期实现的 功能要求作为总功能，将其分解为一系列分功能，通过研究、 分析分功能的本质，进行各分功能原理设计，然后把这些分 功能原理进行综合，形成机械系统的功能原理设计方案。
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第二节 机械执行系统的方案设计
一、执行系统的功能与设计要求 执行系统实现的功能 (1)夹持 例如自动生产线或自动机械中夹持工件或重 物的工业机械手等。 (2)运送 例如自动机床的上下料机构和加工中心几个 工位的工件传递系统等。 (3)分度与转位 例如加工齿轮时的分度机构、六角车 床的刀架转位机构等。 (4)测量与检测 例如对工件尺寸、形状及性能进行检 验和测量的机构等。
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四、执行系统的运动规律设计 根据工作原理所提出的工艺动作要求，构思出能实现该 要求的各种运动规律，并从中选出最简单适用的运动规律， 作为机械的运动方案，这一工作通常是通过对工作原理所提 出的工艺动作进行分解来进行的。 运动规律设计是机械执行系统方案设计中十分关键的一 步，它直接关系到机械运动实现的可能性、整机的复杂程度 以及机械的工作性能，对机械的设计质量具有非常重要的影 响。在设计运动规律时，应同时考虑机械的工作特性、适应 性、可靠性、经济性和先进性等多方面的要求。
构思新的 运动规律
改变机构 型式
执行系统协调设计 机构尺度设计
重新构思功能原理
绘制执行系统运 Y 动简图
改变设计策略
N 是否满足
要求
N
运动分析和动力分析
方案评价 改变机构参数
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三、执行系统的功能原理设计 任务 根据机械预期实现的功能要求，构思出所有可能的功能 原理，加以分析比较，并根据使用要求或工艺要求，选择出 既能很好地满足功能要求，工艺动作又简单的工作原理。