【正文】 吠困網(wǎng)篡網(wǎng)邏悉咎脹鋪審撂歸折穆坪微等嫌淡義恐鱗痕呼北峭芳丙邀滋磁靜蚤贈(zèng)逝絞泅捏壁慕聚計(jì)嘶酗筐癱的 三阜掏嘆館旬 操縱系統(tǒng)的功能是什么 簡(jiǎn)述操縱系統(tǒng)的分類與組成 .操縱系統(tǒng)基本要求是什么 什么叫安全系統(tǒng) 簡(jiǎn)述安全系統(tǒng)的分類 . 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》電子教案 段鐵群 教授 ...：機(jī)械，機(jī)械系統(tǒng)的相關(guān)概念及學(xué)科中的位置。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)在機(jī)械工程科學(xué)中的地位及作用 一、機(jī)械工程科學(xué) 1. 機(jī)械工程科學(xué)的定義： 機(jī)械工程科學(xué)是研究機(jī)械產(chǎn)品（或系統(tǒng)）的性能、設(shè)計(jì)和 制造的基礎(chǔ)理論與技術(shù)的科學(xué)。即由兩個(gè)或兩個(gè)以 上的要素組成的具有一定結(jié)構(gòu)和特定功能的整體都是系統(tǒng)。 最終目的是為市場(chǎng)提供優(yōu)質(zhì)高效、價(jià)廉物美的機(jī)械產(chǎn)品，以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 難點(diǎn) ：各主要設(shè)計(jì)參數(shù)的特點(diǎn)及所適用場(chǎng)合。 一、功能的定義及其分類 1. 功能： 是系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，或者說(shuō)是系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)化能量、運(yùn)動(dòng)或其它物理量的特性。 3. 主要工作內(nèi)容： 構(gòu)思能實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)的新的解法原理。 （ 2） 功能原理設(shè)計(jì)中往往要引入某種新技術(shù)、新材料、新工藝??，但首先要求設(shè)計(jì)人員有一種新想法、新構(gòu)思。了解系統(tǒng)（產(chǎn)品）的功能、特性，進(jìn)一步探索系統(tǒng)的機(jī)理與功能。 2） 能量流：電能、光能、機(jī)械能、熱能等。 總功能 分功能 ?? 基本功能單元（功能元） （ 1） 物理功能元： 輸入、輸出量（能量、物料、信號(hào)流）的基本物理動(dòng)作。 （ 1） 功能結(jié)構(gòu)示意圖： （ 2） 以功能 元為基礎(chǔ)，組合成功能結(jié)構(gòu)的方式有三種基本類型：串聯(lián)結(jié)構(gòu)、并聯(lián)結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)（又稱環(huán)狀結(jié)構(gòu)）。 求解步驟： 第一步：確定總功能 第二步：總功能分解 第三步：查目錄求解 P25圖 第四步：增力機(jī)構(gòu) P25圖 第五步：繪制原理方案圖 P26圖 六、系統(tǒng)（產(chǎn)品）原理方案的綜合 各功能元的局部解合理地組合，就可以得到一個(gè)系統(tǒng)的多個(gè)原理解。故組合方案數(shù) = 434213233 ???????? =5184。瓶蓋的形狀和尺寸見(jiàn)圖 。 工作包括兩個(gè)方面，即“質(zhì)”的設(shè)計(jì)和“量”的設(shè)計(jì)。 2. 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)原則 （ 1） 明確原則：包括功能明確、工作情況明確和結(jié)構(gòu)的工作原理明確。 二、結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)步驟 P35圖 1. 初步設(shè)計(jì)： （ 1） 設(shè)計(jì)要求 （ 2） 主要功能載體的初步設(shè)計(jì) 主要功能載體：完成主要功能的構(gòu)件。 考慮問(wèn)題：設(shè)計(jì)內(nèi)容、人 —— 機(jī)關(guān)系、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性、對(duì)外界環(huán)境的影響（性能、操作、觀察、調(diào)整、控制、防護(hù)等）。 則機(jī)械系統(tǒng)的生產(chǎn)率 Q為 fg tt1T1Q ??? 生產(chǎn)率 Q的單位由 工件的計(jì)量和計(jì)時(shí)單位而定，常用的單位有件 /小時(shí)、米 /分鐘、米 2 /分鐘、米 3 /小時(shí)、千克 /分鐘等。 1） 標(biāo)準(zhǔn)公比： 、 、 、 、 、 2 2） 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列： P45表 （ 4） 公比的選用： 從使用性能方面考慮，公比 ? 最好選得小一些，以便減少相對(duì)轉(zhuǎn)速損失。 3） 對(duì)于自動(dòng)機(jī)床，減少相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率的要求更高，常取 ? = 或? =。 （ 2） 內(nèi)力與外力 P53圖 、圖 （ 3） 按力的情況合理選擇結(jié)構(gòu) P53圖 、 P54圖 、圖 （ 4） 避免應(yīng)力集中 P55圖 4. 自補(bǔ)償原理： 通過(guò)選擇系統(tǒng)零部件及其在系統(tǒng)中配置來(lái)自行實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)功能的相互支承的作用，稱為自補(bǔ)償。 7. 等強(qiáng)度原理： 對(duì)于同一個(gè)零件來(lái)說(shuō)，各處應(yīng)力相等，各處壽命相同，稱為等強(qiáng)度原理。 （ 3） 關(guān)于自動(dòng)機(jī)包裝能力的要求 根據(jù)給定生產(chǎn)定額每班產(chǎn) 750㎏，折算后自動(dòng)包裝機(jī)正常生產(chǎn)率為 120塊 /分鐘。 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 13 第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 重點(diǎn) ：轉(zhuǎn)速圖的定義， 轉(zhuǎn)速圖 擬定方法和原則，擴(kuò)大變速范圍方法，齒輪齒數(shù)的確定，功率扭矩特性，傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速， 無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)。 主要保證：運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 14 特點(diǎn)： （ 1） 可以獲得執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的任何速度 （ 2） 可在運(yùn)動(dòng)中變速，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 （ 3） 結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜（工藝性差，成本高） 種類： （ 1） 機(jī)械無(wú)級(jí)變速 主要依靠摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 （ 2） 液壓無(wú)級(jí)變速 利用油液為介質(zhì)，改變供油量來(lái)無(wú)級(jí)調(diào)速。 特點(diǎn)：機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但電氣控制部分成本高（尤其是大功率下）。 P127 圖 3. 固定傳 動(dòng)比的傳動(dòng)系統(tǒng) 是指執(zhí)行件僅能獲得某一固定轉(zhuǎn)速（或速度）的傳動(dòng)系統(tǒng)。 （ 1） 機(jī)械系統(tǒng)只有一個(gè)執(zhí)行件 P128 圖 （ 2） 機(jī)械系統(tǒng)有多個(gè)運(yùn)動(dòng)不相關(guān)的執(zhí)行件 P128 圖 （ 3） 數(shù)控機(jī)械系統(tǒng) P129 圖 2. 集中驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) 是指多個(gè)執(zhí)行件由一個(gè)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)。 二、傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 變速裝置，定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，開(kāi)停、換向和制動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換和安全保護(hù)裝置。 場(chǎng)合：經(jīng)常變速的情況。 4. 上述變速方式的組合 P130 圖 5. 嚙合器變速 （ 1） 普通嚙合器：無(wú)同步過(guò)程 （ 2） 同步嚙合器： P133 圖 特點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)中的大載荷變速。 （ 2） 內(nèi)燃機(jī)：不充許在負(fù)載下起動(dòng)，不能制動(dòng)和換向。 場(chǎng)合：頻繁起動(dòng)和換向，慣性大的機(jī)件，安全性要求高的設(shè)備。 2） 轉(zhuǎn)速線：是一組間距相等的水平線，用它來(lái)表示轉(zhuǎn)速的對(duì)數(shù)坐標(biāo)。 2） 從轉(zhuǎn)速圖中可以看出每個(gè)傳動(dòng)組數(shù)，及每個(gè)傳動(dòng)組中的傳動(dòng)副數(shù)、級(jí)數(shù)。 a. 傳動(dòng)組 i. 級(jí)比指數(shù)： 10?x ii. 傳動(dòng)副數(shù)： 30?P 擴(kuò)大組：在基本組已經(jīng)起作用的基礎(chǔ)上，起到了再將轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)增加的作用的變速組稱為擴(kuò)大組。 三、轉(zhuǎn)速圖的擬定 已知條件：設(shè)備類型、級(jí)數(shù)、公比、各級(jí)轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)速。 【 查看 】 P144 圖 選定： 631 22312 ??? 4. 擬定轉(zhuǎn)速圖 （ 1） 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： （ 2） 中間傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速： 原則 四 ：“早升晚降” P146 圖 即：前級(jí)傳動(dòng)組盡可能設(shè)計(jì)在較高速位置，而較低的輸出轉(zhuǎn)速應(yīng)設(shè)計(jì)在后級(jí)傳動(dòng)組實(shí)現(xiàn)，從而使得結(jié)構(gòu)緊湊。 （ 2） 如果主軸箱與變速箱間用皮帶傳動(dòng)，應(yīng)盡可能提高皮帶所傳遞的最低轉(zhuǎn)速，防止尺寸過(guò)大。 （ 2） 防止滑移干涉 必須使嚙合齒輪完全脫離嚙合后，另一個(gè)齒輪進(jìn)入嚙合。 2） 旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈：要擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)的恒功率區(qū)間。主軸的最高轉(zhuǎn)速 n 主 max=4000r/min，最低轉(zhuǎn)速為 30r/min， 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 22 計(jì)算轉(zhuǎn)速為 nj=145r/min，最大切削功率為 。 【例 】 P159 P160 圖 欲設(shè)計(jì)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。 （ 3） 有級(jí)變速公比 u? 小于電機(jī)恒功率調(diào)速范圍 pR 連續(xù)工作變速區(qū)間較寬，有利于設(shè)備工作，但機(jī)械變速裝置較復(fù)雜。 二、誤差的傳遞規(guī)律 P164 圖 動(dòng)力輸入 ：?????? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??工作臺(tái)滾刀ⅧⅦⅥⅠⅡⅢⅣⅤ651234 iii iiiix 主軸誤差： 4i 的誤差 4?? ： 1234 iii?? 3i 的誤差 3?? ： 123 ii?? 2i 的誤差 2?? ： 12i?? 1i 的誤差 1?? ： 1?? 工作臺(tái)的誤差： 5i 的誤差 5?? ： 65 iix?? xi 的誤差 x?? ： 6ix?? 6i 的誤差 6?? ： 6?? 三、提高傳動(dòng)精度的措施和內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 1. 縮短傳動(dòng)鏈 2. 采用降速傳動(dòng) P164 圖 右側(cè)轉(zhuǎn)速圖 3. 合理分配各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比 4. 合理選擇傳動(dòng)件 5. 合理確定傳動(dòng)副的精度 6. 采用校正裝置 P166 圖 [作業(yè) 題 與 思考題 ] 1. 內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈與外聯(lián)傳動(dòng)鏈有何區(qū)別？ 2. 傳動(dòng)系統(tǒng)由哪些部分組成？ 3. 什么是基本組，什么是擴(kuò)大組？ 4. 我們把級(jí)比指數(shù)為 1 的傳動(dòng)組稱為基本組，是否基本組的級(jí)比指數(shù)一定等于 1？ 5. 什么叫級(jí)比指數(shù)？ 6. 轉(zhuǎn)速圖設(shè)計(jì)有哪些原則，進(jìn)給傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)具有什么特點(diǎn) ？ 7. 擴(kuò)大變速范圍的方法有哪些？ 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 25 8. 什么叫計(jì)算轉(zhuǎn)速？試?yán)L制出設(shè)備的功率 — 扭矩特性曲線？ 9. 提高計(jì)算轉(zhuǎn)速有哪些措施？ 10. 利用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)具有什么樣的特點(diǎn)？ 11. 提高傳動(dòng)精度有哪些方法和措施？（內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)原則） 12. 試擬定 6 級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)式。 15. 有一高速升降臺(tái)銑床， minn =45r/min， ? =， Z=12，試寫(xiě)出它的轉(zhuǎn)速數(shù)列。 18. 用于成批生產(chǎn)的車床，主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列為 4 6 90、 12 180、 250、 35 500，為簡(jiǎn)化構(gòu)造采用雙速電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速為 1440/720r/min，畫(huà)出該車床的轉(zhuǎn)速圖與傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 、功能及分類 執(zhí)行系統(tǒng)：是指在系統(tǒng)中能直接完成預(yù)期工作任務(wù)的子系統(tǒng)。 P60 圖 、 二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能： 1. 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式或運(yùn)動(dòng)規(guī)律變換的功能（主要功能） （ 1） 預(yù)期固定軌跡或簡(jiǎn)單可調(diào)軌跡 P62 圖 【例 】 （ 2） 勻速運(yùn)動(dòng)（平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)）與非勻速運(yùn)動(dòng)（平動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)）的變換 （ 3） 連續(xù)運(yùn)動(dòng)與間歇式的轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)的變換 P62 圖 【例 】 2. 實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)、聯(lián)鎖和檢測(cè)等的功能 P63 圖 【例 】 （ 1） 運(yùn)動(dòng)的離合或開(kāi)停 （ 2） 換向、超越或反 向止動(dòng) （ 3） 聯(lián)鎖、過(guò)載保護(hù)、安全制動(dòng) （ 4） 鎖止、定位、夾壓等 （ 5） 測(cè)量、放大、比較、顯示、記錄、運(yùn)算等 3. 實(shí)現(xiàn)程序控制的功能 P63 圖 、 P64 圖 【例 】 4. 實(shí)現(xiàn)施力功能 P64 圖 【例 】 三、執(zhí)行系統(tǒng)的分類： 1. 按執(zhí)行系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的不同要求可分為： P65 表 （ 1） 動(dòng)作型 （ 2） 動(dòng)力型 （ 3） 動(dòng)作 —— 動(dòng)力型 2. 按執(zhí)行系統(tǒng)所完成的任務(wù)可分為： （ 1） 單一型 （ 2） 相互獨(dú)立型 （ 3） 相互聯(lián)系型 3. 按執(zhí)行末端件的運(yùn)動(dòng)形式可分為： 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 27 （ 1） 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) （ 2） 直線運(yùn)動(dòng) 執(zhí)行系統(tǒng)的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)： P66 表 執(zhí)行系統(tǒng)的常用機(jī)構(gòu)性能特點(diǎn) ： P66 表 應(yīng)滿足的基本要求： 1. 保證設(shè)計(jì)時(shí)提出的功能目標(biāo) 2. 足夠的使用壽命和強(qiáng)度 3. 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、配合協(xié)調(diào)。 （ 2） 靜剛度：是指機(jī)械系統(tǒng)或零部件抵抗靜態(tài)外載荷引起變形的能力。 影響因素：靜剛度、質(zhì)量分布和阻尼（特別是主軸前軸承的阻尼）。 部位：軸承、錐孔、定心軸頸等。 c． 適應(yīng)精度的要求 i. 軸承成身的精度 ii. 軸承的配置形式 d． 適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求 i. 主軸直徑大，結(jié)構(gòu)緊湊 多用輕型、特輕型、采用二代一 P80 圖 ii. 多軸（主軸）機(jī)床 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 29 采用滾針軸承（無(wú)內(nèi)環(huán)）。 v≤ 12~15m/s（ n≤ 2021~2500r/min） 精度：一般為 IT6，高的為 IT5（螺旋角 β≤ 15~20度） 材料：中碳合金鋼，高頻淬火 低碳合金鋼，滲碳淬硬 b． 皮帶傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，成本低，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性高，但帶易拉長(zhǎng)和磨損。 3） 選用原則： a． 能用滾動(dòng)軸承不用滑動(dòng)軸承； b． 為提高抗振性和平穩(wěn)性，采用 前滑后滾； c． 滑動(dòng)軸承的使用 要求抗振性高，加工精度高，表面粗糙度低的場(chǎng)合。 b． 方法： 載預(yù) PP ? c． 注意：預(yù)緊要適當(dāng)。 2） 軸承的精度等級(jí)： 2P （ UP） 4P