【正文】 順序向上，對(duì)機(jī)構(gòu)和零件逐個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)、直到選擇原動(dòng)機(jī)。 15 6）計(jì)算整機(jī)的平衡和穩(wěn)定 平衡是指整機(jī)處于不同工作狀態(tài)時(shí)，所有機(jī)構(gòu)作用力和重力的合力不超出規(guī)定范圍。對(duì)某些機(jī)器如挖掘機(jī)，平衡問(wèn)題實(shí)質(zhì)是確定平衡重的問(wèn)題。 穩(wěn)定性是指整機(jī)的平衡，是研究機(jī)器在工作和行定時(shí)是否發(fā)生傾翻的可能性。這一點(diǎn)對(duì)地面行走機(jī)器和工程機(jī)械尤其重要。 7）動(dòng)力源特性分析 若設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)沒(méi)有對(duì)原動(dòng)機(jī)種類作出明確規(guī)定時(shí)，應(yīng)首先確定動(dòng)力源種類，是電動(dòng)機(jī)還是柴油機(jī)或其它，然后再作動(dòng)力源特性分析。 8）人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主要是操作和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 16 9）附屬裝置設(shè)計(jì) 為增加機(jī)器功能，擴(kuò)大機(jī)器使用范圍或減少環(huán)境對(duì)人機(jī)影響而設(shè)計(jì)附屬裝置，如井下巷道掘進(jìn)機(jī)增加打鉚桿孔的裝置，采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)的高壓水噴霧滅塵裝置 10）機(jī)器造型設(shè)計(jì) 對(duì)機(jī)器外形、色彩進(jìn)行藝術(shù)設(shè)計(jì)， 11）產(chǎn)品故障分析和對(duì)策 12）明確易損件、外購(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件 13）明確產(chǎn)品包裝和運(yùn)輸要求 17 第四節(jié) 確定工藝方案 為了實(shí)現(xiàn)同一工藝目的，可以采用不同的工藝方案，各方案決定了設(shè)備不同的結(jié)構(gòu)、性能、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本。選擇工藝方案時(shí)應(yīng)綜合考慮下列問(wèn)題： 1)工藝方案的先進(jìn)性 2)合理的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 3)工藝方案實(shí)現(xiàn)的可能性和穩(wěn)定性 4)與生產(chǎn)率要求相適應(yīng)，經(jīng)濟(jì)上合理 18 第五節(jié) 整機(jī)總體參數(shù)確定 總體參數(shù)的確定是產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，它與機(jī)器各部件性能、結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。在總體設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須首先初步確定總體參數(shù)，據(jù)此進(jìn)行各部件的技術(shù)設(shè)計(jì)，最后準(zhǔn)確計(jì)算出機(jī)器的總體參數(shù)，但有時(shí)總體參數(shù)和技術(shù)設(shè)計(jì)需要交叉反復(fù)進(jìn)行。 在確定總體參數(shù)時(shí)，必須正確處理相互制約的有關(guān)參數(shù)間關(guān)系，例如在礦山工程機(jī)械產(chǎn)品中，機(jī)重是一個(gè)重要性能指標(biāo)過(guò)份減輕機(jī)重，勢(shì)必影響采掘力和機(jī)器強(qiáng)度、剛度。反之，過(guò)份考慮強(qiáng)度、剛度必然導(dǎo)致機(jī)器笨重、經(jīng)濟(jì)性差。因此，各參數(shù)間要互相匹配和協(xié)調(diào)，形成一個(gè)優(yōu)化的整體。合理的總體參數(shù)應(yīng)符合下列條件： 19 1）先進(jìn)性 —— 與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品比較，其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工作性能優(yōu)先； 2）實(shí)用性 —— 滿足實(shí)際使用要求，可靠度高、維修方便、使用壽命長(zhǎng)； 3）經(jīng)濟(jì)性 —— 充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率、節(jié)約能源、原材料消耗少，在滿足功能的情況下，體積小、重量輕、價(jià)格便宜。 總體參數(shù)包含： 生產(chǎn)率 Q、功率參數(shù)、 重量參數(shù)、總體結(jié)構(gòu)參數(shù)。 總體參數(shù)的初步確定，可采用理論計(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)公式法和相似類比法。 20 一、理論計(jì)算法 根據(jù)擬定的產(chǎn)品原理方案，在理論分析與試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行分析計(jì)算，確定總體參數(shù)。 1．機(jī)械設(shè)備的理論生產(chǎn)率 Q 機(jī)械設(shè)備的理論生產(chǎn)率是指設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。在單位時(shí)間內(nèi)完成的產(chǎn)品數(shù)量，就是機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)率。加工一個(gè)工件或裝配一個(gè)組件所需的循環(huán)時(shí)間 T為： T=tg+tf T—— 為在設(shè)備上加工一個(gè)工件的循環(huán)時(shí)間或稱工作周期時(shí)間； tg —— 工作時(shí)間，即直接用在加工或裝配一個(gè)工件的時(shí)間； tf—— 輔助工作時(shí)間，即在一個(gè)循環(huán)內(nèi)除去 tg 所消耗的時(shí)間，如上下料、間歇等所消耗的時(shí)間。 21 設(shè)備的生產(chǎn)率 Q為： 功率參數(shù) (包括運(yùn)動(dòng)參數(shù)、力能參數(shù) ) （ 1)運(yùn)動(dòng)參數(shù) 機(jī)械的運(yùn)動(dòng)參數(shù)有移動(dòng)速度、加速度和調(diào)速范圍等，主要取決于工藝要求： 一般情況是希望速度盡可能地高，但卻因受到慣性、振動(dòng)、定位精度、結(jié)構(gòu)、制造和裝配水平，以及新技術(shù)應(yīng)用程度等的影響和限制。 22 機(jī)械的速度常由生產(chǎn)率確定，如帶式連續(xù)輸送機(jī)，帶的運(yùn)動(dòng)速度 v可由下式確定： 23 (2)力能參數(shù) 包括承載力 (如成型力、破碎力、運(yùn)行阻力、挖掘力 )和原動(dòng)機(jī)功率。工作裝置是載荷直接作用的構(gòu)件．力參數(shù)是其設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)，也是力學(xué)性能的主要標(biāo)志，如 30000KN水壓機(jī)。 1)機(jī)器的作用力 (承載力 ) 大部分材料輸送操作，機(jī)器載荷由加速工件的慣性力載荷、移動(dòng)工件的摩擦力載荷或材料提升的重力載荷組合而成。而對(duì)成型機(jī)械、加工機(jī)械主要需求的力是用于材料成型或切削加工，下面舉例介紹金屬成型所需的力。 例 1：圖 5— 6表示三種常用于材料彎曲的形式：折邊、彎 V形和彎 U形。要使金屬成形必須施加壓力到其塑性區(qū)，假設(shè)所有的應(yīng)變硬化材料均能完全地彎曲，則彎曲力通常以材料的極限抗拉強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算。 24 25 例 2： 設(shè)計(jì)剪切機(jī)時(shí)，需要計(jì)算最大剪切力 Fmax。剪切機(jī)的公稱剪切力是根據(jù) Fmax 確定的。最大剪切力 Fmax 為 : Fmax ＝ Kτ max A A—— 被剪切軋件橫斷面面積 (mm2)； τ max —— 被剪切軋件金屬在剪切溫度下的最大剪切應(yīng)力 (Mpa/mm2)； K —— 考慮由于刀刃磨鈍、刀片間隙增大而使剪切力提高的系數(shù)。 26 2)原動(dòng)機(jī)功率 反映了機(jī)械的動(dòng)力級(jí)別，它與其它參數(shù)有函數(shù)關(guān)系，常是機(jī)械分級(jí)的標(biāo)志。也是機(jī)械中各零、部件的尺寸 (如軸和絲杠的直徑、齒輪的模數(shù)等 )設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)。 機(jī)器需要的輸出功率等于機(jī)器工作的動(dòng)力加上所損耗的動(dòng)力。大部分機(jī)器載荷是力 (扭矩 )以某速度作用一段距離 (角度 )。如果使用重量大、速度高的工作頭，則在載荷中要考慮慣性分量的作用。 27 舉例 1：如圖 5— 7所示為機(jī)器之輸出功率 Pmax ，系由一固定力 F在△ t時(shí)間內(nèi)作用一段線性距離△ x，此種運(yùn)動(dòng)如同一個(gè)液壓臂彎曲金屬板。機(jī)器輸出的功率可表示為： 28 舉例 2： 圖 5— 8表示固定扭矩 T在瞬間△ t作用一個(gè)角度 △ θ時(shí)機(jī)器之輸出功率 Pmax。此種功率發(fā)生在工具機(jī)的銑刀切削情況，通常我們考慮機(jī)器在刀具軸的輸出為扭矩，它可用刀具的切削力與力臂來(lái)表示。此種機(jī)器的輸出功率 Pmax為： 29 3．重量參數(shù) 重量參數(shù)包括整機(jī)重量、各主要部件重量、重心位置等。它反映了整機(jī)的品質(zhì)，如自重與載重之比，生產(chǎn)能力與機(jī)重之比等。重心位置反映了機(jī)器的穩(wěn)定性及車輪輪壓分布等問(wèn)題。 對(duì)于定行機(jī)械如履帶式裝載機(jī)的重量，主要根據(jù)作業(yè)時(shí)所需的牽引力來(lái)確定，同時(shí)必須滿足地面附著條件和作業(yè)、行走穩(wěn)定性要求，否則機(jī)器行走時(shí)將產(chǎn)生打滑或傾翻。 機(jī)器提供的最大牽引力必須克服工作阻力和總的行走阻力，其表達(dá)式為： 30 31 綜合舉例： 下面以礦用蟹爪式裝載機(jī)為例加以說(shuō)明。 A）組成：蟹爪式裝載機(jī)由鏟板裝載部、刮板運(yùn)輸部、履帶行走三部分組成，見(jiàn)圖 5— 1蟹爪式裝裁機(jī)。 32 33 34 35 36 37 38 39 B）結(jié)構(gòu)及工作原理： 結(jié)構(gòu)：圖 525 所示 ， 主要由蟹爪工作機(jī)構(gòu) 、 轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu) 、 履帶行走機(jī)構(gòu) 、 電動(dòng)機(jī)及控制各部運(yùn)動(dòng)的液壓系統(tǒng)組成 。 工作原理：蟹爪式裝巖機(jī)按其工作原理屬于側(cè)取式裝巖機(jī) ， 其工作機(jī)構(gòu)為一對(duì)耙爪 ， 猶如螃蟹的蟹爪 ， 故稱蟹爪式裝巖機(jī) 。 由于兩耙爪