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[工學]河南理工大學機械設(shè)計學課件張小明第四章機械產(chǎn)品的實用化設(shè)計(已修改)

2024-10-28 18:37 本頁面
 

【正文】 1 第四章 機械產(chǎn)品的實用化設(shè)計 第一節(jié) 產(chǎn)品設(shè)計核心 和外圍問題 一 、 產(chǎn)品設(shè)計的核心 設(shè)計理解為一個 “ 空間 ” : 整個設(shè)計 “ 空間 ” 分為兩部分: 1) 內(nèi)部空間:設(shè)計應(yīng)遵循的主要階段 , 其任務(wù)是使設(shè)計要求轉(zhuǎn)化為 “ 硬件 ” 以滿足需求 ,這也是設(shè)計的最終目的 , 故稱內(nèi)部空間為設(shè)計核心工作 。 2) 外部空間:所列舉的問題為對設(shè)計的各種要求和應(yīng)用的技術(shù)方法 , 是設(shè)計的外圍問題 。 2 設(shè)計含義: 是為提供社會所需的產(chǎn)品進入市場所必要的一系列創(chuàng)新思維和活動 。 最后以技術(shù)文件的形式 , 提供產(chǎn)品制造依據(jù)的全過程工作 。 設(shè)計活動主要經(jīng)過以下幾個階段:了解市場需求 、擬定設(shè)計任務(wù)和技術(shù)要求 、 功能原理設(shè)計 、 實用化設(shè)計 、 商品化設(shè)計 、 制造和銷售 。 產(chǎn)品設(shè)計的核心即核心技術(shù) (內(nèi)部空間設(shè)計 ) : 是指產(chǎn)品實現(xiàn)總功能和主要要求的技術(shù) 。 對不同的機械其核心技術(shù)是不相同的 。 核心技術(shù)對于產(chǎn)品設(shè)計主要體現(xiàn)為產(chǎn)品的性能指標: 3 a)對于以能量轉(zhuǎn)換為主的機械如動力機械 , 其主要性能指標是熱效率; b)對于輕工機械 , 常要完成各種繁雜靈巧的動作 , 其機構(gòu)設(shè)計問題比較突出 , 主要性能指標是生產(chǎn)率 、 有節(jié)奏地可靠工作 、 自動化程度高; c)重型機械特點是巨型 、 重載 , 其承載能力 、 強度和剛度是其性能指標; d)對于金屬切削機床 , 主要性能指標是生產(chǎn)率 、 加工精度和加工范圍; e)對于以信號為主的儀器 , 主要性能指標是靈敏度 、精度和穩(wěn)定性; f)對于以材料轉(zhuǎn)換為主的各種離心機 、 篩選機和過濾器的主要性能指標是生產(chǎn)效率和分離出物料的純凈度 。 4 關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)是兩個不同的概念: 關(guān)鍵技術(shù)是實現(xiàn)某種功能過程中需要解決的技術(shù)難題。它與核心技術(shù)是兩個不同的概念,在核心技術(shù)中也有關(guān)鍵技術(shù)問題。例如,對于板 (帶 )軋鋼機:可采用液壓彎輥,利用液壓缸的壓力,在軋制過程中隨時根據(jù)軋制條件變化迅速對軋輥施以附加彎曲力、使產(chǎn)生附加彎曲變形。為了實現(xiàn)對板厚偏差和板型的合理控制,在軋制過程中希望軋機當量剛度系數(shù) K’能夠根據(jù)不同工藝要求隨時調(diào)整,一般是采用液壓壓下系統(tǒng)來實現(xiàn)。核心技術(shù)問題:液壓彎輥和液壓壓下。 關(guān)鍵技術(shù):其中厚度、壓力、位置傳感器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成的電液閉環(huán)控制系統(tǒng)則是解決核心技術(shù)問題的關(guān)鍵技術(shù) (參見圖 5— 圖 5— 3)。 5 軋鋼機主傳動裝置是由聯(lián)軸器、減速機、齒輪座和接軸等部件所組成,作用是將電動機的運動和力矩傳給工作機座中的軋輥進行軋制。 6 7 二、設(shè)計的外圍問題 由銷售反饋信息,進行市場分析,改進技術(shù)要求,再進行設(shè)計的循環(huán),是一個相互作用不斷完善的迭代過程,使產(chǎn)品不斷地發(fā)展。產(chǎn)品設(shè)計過程中的各種設(shè)計要求,是設(shè)計的 依據(jù)和前提,它們就是 設(shè)計的外圍問題。 (參見圖 5— 4) 8 第二節(jié) 實用化設(shè)計的任務(wù)和主要內(nèi)容 實用化設(shè)計: 實用化設(shè)計是在功能原理設(shè)計成熟的基礎(chǔ)上,把原理方案結(jié)構(gòu)化、實體化,使原理構(gòu)思轉(zhuǎn)化為具有實用水平的實體機械.達到實用的要求。 實用化設(shè)計的前期工作:工作原理確定后首先要進行工藝動作構(gòu)思和分解,初步擬定各執(zhí)行構(gòu)件的動作和各動作的相互協(xié)調(diào)關(guān)系,即進行機械運動方案設(shè)計和機械簡圖設(shè)計。 該階段總的任務(wù):完成產(chǎn)品的總體設(shè)計、部件、零件設(shè)計、完成交付制造的和施工的圖樣資料,同時編制全套技術(shù)文件。 9 具體工作: 如果說功能原理設(shè)計是產(chǎn)品創(chuàng)新和保證質(zhì)量的關(guān)鍵,則實用化設(shè)計就是得到高質(zhì)量產(chǎn)品的保證。在實用化設(shè)計階段。工作既要具體化又要精細化,要處理大量的結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的問題,主要有: 零部件的形狀、裝配關(guān)系、材料選擇、尺寸大小、加工要求、表面處理、總體布置、安裝等。這些問題處理合理與否,對產(chǎn)品功能、性能指標和技術(shù)經(jīng)濟指標,對機器的強度、剛度、壽命、對靠性、振動、噪聲等有著直接的影響。 10 實用化設(shè)計步驟一般為: 1)繪制總體布置和總裝草圖; 2)由總裝草圖畫出部件、零件草圖; 3)經(jīng)審核再由零件工作圖、部件裝配圖畫出總裝圖和總圖; 4)最后編制技術(shù)文件如設(shè)計說明書、使用說明書、標準件、外購件明細表等等。 11 第三節(jié) 總體設(shè)計的基本任務(wù)和內(nèi)容 一 、 總體設(shè)計的基本任務(wù) 機械產(chǎn)品設(shè)計通過原理方案設(shè)計 、 結(jié)構(gòu)設(shè)計 , 使主要功能得到滿足 。 但是 , 從系統(tǒng)論觀點分析 , 機器本身不是獨立的系統(tǒng) , 它不能孤立存在 。 它需要人操縱和控制 , 需要人裝配和安裝 。 機器工作在環(huán)境之中 ,環(huán)境對它有約束 , 相反機器對環(huán)境又施加影響 , 并受到有關(guān)規(guī)范和法律限制 , 它與其它機器還有關(guān)聯(lián)等等 。這些問題有些在結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮到了 , 但大部分沒有涉及 , 需要在總體設(shè)計中 , 全面綜合考慮 。 與此同時 ,總體設(shè)計對各部件 、 零件設(shè)計要提出主要參數(shù)和設(shè)計要求 , 以保證各部件 、 零件在設(shè)計時滿足總體設(shè)計各種約束條件 。 12 總之:總體設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的中心環(huán)節(jié),它對機械產(chǎn)品的技術(shù)性能、經(jīng)濟指標和外觀具有決定意義。 總體設(shè)計的任務(wù): (1)完善和擴大方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容 (2)使各部件、零件得到合理的組合; (3)綜合人一機器一環(huán)境三者關(guān)系,使之協(xié)調(diào)和適應(yīng),以保證全面滿足機械產(chǎn)品的技術(shù)性能、經(jīng)濟性能和美學性能的所有要求。 二、總體設(shè)計的內(nèi)容 各種具體機器總體設(shè)計內(nèi)容雖然有所不同,但縱觀全局,總體設(shè)計內(nèi)容包括: 1)工藝方案的確定。在進行機械總體設(shè)計時,應(yīng)對不同類型的工藝方案進行分析比較,選擇符合實際情況的具有先進性的工藝方案。 13 2)確定機器的總體參數(shù) 總體參數(shù)是表明機器技術(shù)性能的主要指標,包括機器性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)兩方面: ( 1)性能參數(shù)是指生產(chǎn)率、功率和重量等; ( 2)結(jié)構(gòu)參數(shù)是指主要結(jié)構(gòu)尺寸,它由整機外形尺寸、主要部件的外形尺寸及工作機構(gòu)作業(yè)位置尺寸等組成。 對具體機器而言,總體參數(shù)內(nèi)容還更多些,如采煤機的性能參數(shù)除了上面所指外,還包括采高、鼓深、滾筒直徑、滾筒轉(zhuǎn)速、牽引力和牽引速度等。若機器性能參數(shù)和作業(yè)位置尺寸有國家或部級標準時,則計算后取值一定要符合上級標準。性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定,可采用計算法、類比法、相似設(shè)計法以及優(yōu)化設(shè)計法等。 14 3)機械運動系統(tǒng)方案設(shè)計和確定機械運動簡圖。根據(jù)工藝動作過程選用合適執(zhí)行機構(gòu),完成各個基本運動。再用一定的組合方式構(gòu)成機械系統(tǒng)來實現(xiàn)產(chǎn)品的功能。機械運動方案就是機械系統(tǒng)的綜合。將機械運動方案中各個機構(gòu)運動尺寸計算確定之后就得到機械運動簡圖。 4)總體布置設(shè)計 主要是確定各部件、零件的相互位置和聯(lián)接方式,并考慮安全操作,整體造型等問題。 5)機械驅(qū)動系統(tǒng) (Drive system)設(shè)計。根據(jù)所需的載荷,從直接承載零件開始,選擇或設(shè)計機器的工作構(gòu)件,然后按驅(qū)動鏈的
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