【正文】 據(jù)； (2)同級(jí)功能的組合應(yīng)能滿足上級(jí)功能的要求。 由洗衣機(jī)的樹狀功能圖和功能結(jié)構(gòu)圖可以看出洗衣機(jī)具有的主要分功能：容納衣物和水（ A） 、 攪動(dòng)衣物和水（ B） 、 運(yùn)動(dòng)傳遞（ C） 和 控制（ D） ，通過對各個(gè)分功能尋找功能載體，便可以做出洗衣機(jī)相應(yīng)的 形態(tài)學(xué)矩陣 （用其來表示所有可能組成的總體方案）。 能量轉(zhuǎn)換為力和位移 控制信號(hào) 加載能量 試件加載 試件 變形能 變形后的試件 測變形 變形信號(hào) 測力 力信號(hào) b） 材料試驗(yàn)機(jī)的功能分解圖 能量轉(zhuǎn)換為力和位移 控制信號(hào) 加載能量 試件加載 試件 變形能 變形后的試件 測變形 變形信號(hào) 測力 力信號(hào) Ⅲ 建立材料試驗(yàn)機(jī)的完善的功能結(jié)構(gòu)圖： c） 材料試驗(yàn)機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖 通過增加分功能來進(jìn)一步完善材料試驗(yàn)機(jī)的功能結(jié)構(gòu)： ② 調(diào)節(jié)能量的大小； 裝卡 試件 試件 加載 變形能 變形后試件 試件 調(diào)節(jié)能量大小 加載能量 控制信號(hào) 能量轉(zhuǎn)換為力和位移 ③ 各測量值的放大； ④ 比較標(biāo)準(zhǔn)值和實(shí)際值。 在繪制子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖時(shí)，可與功能相當(dāng)?shù)臋C(jī)械系統(tǒng)作比較。 2． 功能載體的組合 實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)功能往往可采用多種功能載體，這就是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多解性。 行走式挖掘機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖 2）功能分解：行走式挖掘機(jī)有 3個(gè)基本功能：挖取物料、移動(dòng)物料和堆放物料，作出該機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖。可從 物理學(xué)相容原理 、 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益 、 功率 、 速度 、 尺寸等功能參數(shù)方面 ，對這些方案進(jìn)行 復(fù)核、檢驗(yàn)、評審 ，從中找出幾個(gè)較好的方案。 舉例說明怎么針對設(shè)計(jì)對象確定工藝原理，技術(shù)過程和尋找功能載體。 (二 )確定系統(tǒng)邊界 系統(tǒng)邊界是技術(shù)系統(tǒng)功能范圍的界限，即內(nèi)部系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的分界 。 2．外部系統(tǒng)和內(nèi)部系統(tǒng)的相互影響 確定系統(tǒng)的邊界時(shí)應(yīng)考慮下面兩個(gè)因素： ①人參與技術(shù)系統(tǒng)的程度； ②外部系統(tǒng)與內(nèi)部系統(tǒng)的相互作用和影響。 發(fā)動(dòng)機(jī) A后置； 駕駛臺(tái) B在發(fā)動(dòng)機(jī)前側(cè)、左方； 糧箱 C前置； 脫粒機(jī)頂蓋 D在糧箱 C下方。 優(yōu)點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)靠近駕駛臺(tái) ， 保養(yǎng)維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)方便；糧倉容積可以較大 。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 缺點(diǎn)：保養(yǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)要從側(cè)面或后面爬上，較困難。 載重汽車的 發(fā)動(dòng)機(jī)與駕駛室 相對位置有 3種三種方案（型式）： 1） 長頭式 ：駕駛室在發(fā)動(dòng)機(jī)之后。 缺點(diǎn)：保養(yǎng)發(fā)動(dòng)不方便，駕駛員受發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生的噪聲、振動(dòng)、高溫的影響，另外，發(fā)生撞車后對司機(jī)保護(hù)不利。 大型客車 發(fā)動(dòng)機(jī)與車箱 的相對位置有 3種方案： 2） 發(fā)動(dòng)機(jī)中置 ：發(fā)動(dòng)機(jī)在車箱中下方。 優(yōu)點(diǎn)：車內(nèi)噪聲小，條件好，乘坐舒適，車廂內(nèi)地板平坦，駕駛員視野開闊。機(jī)床的執(zhí)行動(dòng)作有兩個(gè)：一是裝有工件的 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng) ；二是裝有三把專用刀具的 主軸箱的往復(fù)移動(dòng) （刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)由專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)）。 一、設(shè)計(jì)要求和主要參數(shù) A3的要求 原始距離 S=65mm 快速送進(jìn)： 慢進(jìn)切削： （據(jù)材料、工藝等確定該數(shù)據(jù)） 快速退回： 刀具轉(zhuǎn)速： n（刀） =？ r/min(由工藝員定） 刀具移動(dòng)速度 V（刀） = ≥10s（否則裝拆來不及） ：由生產(chǎn)量和機(jī)床數(shù)量決定。 舉例說明同一技術(shù)方案可以找出不同的結(jié)構(gòu)布局。 第二節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 一、總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1．總體布置設(shè)計(jì)； 2．確定主要的總體參數(shù)； 3．繪制總體設(shè)計(jì)圖樣； 4．編制總體設(shè)計(jì)報(bào)告及技術(shù)說明書等文件。 (一 )總體布置設(shè)計(jì)的基本要求 (7個(gè)方面 ) 二、總體布置設(shè)計(jì) 機(jī)械系統(tǒng)總體布置設(shè)計(jì)的目的是 確定各零、部件的相互位置和運(yùn)動(dòng)關(guān)系 。 機(jī)械系統(tǒng)各零部件布置得合理與否，對機(jī)械系統(tǒng)的工藝過程有很大影響，對工作條件較惡劣 ,工作狀況較復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)影響更大。 又如 載重汽車，若貨箱與駕駛室后壁間的距離太小，當(dāng)汽車緊急制動(dòng)時(shí)，由于慣性會(huì)引起兩者相互撞擊或摩擦。 機(jī)床的總體布置對機(jī)床的精度有較大的影響 。 機(jī)床的床身，如果其剛度不足或抗振性不好，機(jī)床的加工精度會(huì)降低。 4．充分考慮產(chǎn)品系列化和發(fā)展的要求 以車床為例，電動(dòng)機(jī)、床頭箱、溜板箱、尾座分別設(shè)計(jì)成獨(dú)立部件，將它們安裝在床身上，就做到層次分明，安裝、調(diào)試、維修、保養(yǎng)方便。 6．使機(jī)械系統(tǒng)操縱、維修和調(diào)整方便 機(jī)械系統(tǒng)的 操縱件和控制裝置的布置 應(yīng)使操縱者感到方便舒適，減少操縱時(shí)的腦力和體力消耗。 我們可以將它們 描述為 ：以心理為圓心，生理為半徑，用以建立人與物之間和諧關(guān)系的方式，最大限度地挖掘人的潛能，綜合平衡的使用人的肌能，保護(hù)人體健康，從而提高生產(chǎn)率。 在總體布置設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮 維修方便 的要求。機(jī)械產(chǎn)品的外形、色彩和表現(xiàn)特征應(yīng)符合美學(xué)原則 ，并要 適應(yīng)產(chǎn)品的特點(diǎn)和銷售地區(qū)的時(shí)尚 。 機(jī)械產(chǎn)品的色彩要適應(yīng)產(chǎn)品的特點(diǎn) ，比如家用電冰霜應(yīng)采用冷顏色，給人的感覺是冷和干凈，工程機(jī)械色彩要醒目。 (二 )繪制總體布置圖 方案設(shè)計(jì)階段， 對各候選方案有時(shí)也要畫出總體布置圖。而總體布置圖很難一次完成，要 由簡到繁 、 由子系統(tǒng)到整機(jī) 、 由草圖到正式圖 逐漸完成。利用總體布置圖不僅可以 確定整機(jī)的布置型式和主要尺寸 ，也可以基本 確定各部件的基本型式和特性參數(shù) ， 主要零部件的尺寸 、 質(zhì)量及其加工要求 等影響制造成本的數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)該圖進(jìn)行計(jì)算或估算，可以 進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 。 總體布置的過程： 1．執(zhí)行系統(tǒng)的布置 布置執(zhí)行系統(tǒng)時(shí)應(yīng) 首先確定執(zhí)行構(gòu)件的位置 。 減小構(gòu)件的幾何尺寸，可減小執(zhí)行機(jī)構(gòu)的幾何尺寸。 如四工位專用機(jī)床，執(zhí)行構(gòu)件 —刀具和工件必須外露，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)的聯(lián)接件和原動(dòng)件都包在箱體里。為簡化運(yùn)動(dòng)鏈，對要求減速比較大的傳動(dòng)系統(tǒng)，可采用少齒差行星齒輪傳動(dòng)、擺線針輪傳動(dòng)、諧波齒輪傳動(dòng)。 而對于較復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)法將其分解成幾條簡單的傳動(dòng)鏈，分別由各自的動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)。試 比較兩種減速裝置的性能有何差異。 顯然 ba ?? ??? 與齒輪傳動(dòng)相比較，蝸桿傳動(dòng)的效率要低的多，因此在齒輪副與蝸桿副組成的傳動(dòng)系統(tǒng)中，蝸桿副的傳動(dòng)效率起主要作用。 蝸桿主動(dòng)時(shí)，蝸桿副的嚙合效率為： )( v1 ?????? tgtg蝸桿的導(dǎo)程角； —?蝸桿副的當(dāng)量摩擦角。對于鋼蝸桿和青銅蝸輪， φv與 Vs的關(guān)系見 《 機(jī)械設(shè)計(jì) 》 (邱宣懷主編 )P268表 。45′ 0176。35′ 3176。 齒輪 — 蝸桿減速裝置，蝸桿副在低速級(jí)，而蝸桿 — 齒輪減速裝置，蝸桿副在高速級(jí)。 由以上 3點(diǎn)可 得出結(jié)論： (課程設(shè)計(jì)中讓設(shè)計(jì)齒輪 蝸桿減速器是為了繪圖簡單） 例 2：試比較“ 帶 — 齒輪 — 鏈 ”減速裝置和“ 鏈 — 齒輪 — 帶 ”減速裝置性能的優(yōu)劣。滾子鏈傳動(dòng)的最高鏈速為： smV /15m a x ? 變回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)，如凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)等，運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生較大的加速度和慣性力，從而引起沖擊，放在運(yùn)動(dòng)鏈的低速端，可減小系統(tǒng)的慣性沖擊。如與水平軸減速器相比較，鉛垂軸減速器就難解決潤滑和密封問題。人通過操縱件和機(jī)械系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系，機(jī)械系統(tǒng)隨操縱件的動(dòng)作運(yùn)行。如金屬加工機(jī)床上的被加工工件對于操作人員 從左向右運(yùn)動(dòng) ，或 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) ，人感到順眼；控制驅(qū)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向時(shí)， 操縱件的運(yùn)動(dòng)方向與驅(qū)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方向一致 ，就不容易犯錯(cuò)誤；為避免操縱失誤，可在操縱部位設(shè)指示牌。由于手扶拖拉機(jī) 單機(jī)的質(zhì)心偏在輪軸之前 ，為保證單機(jī)停放時(shí)平衡，前方設(shè)了一個(gè)可收放的支撐架。 作為小型簡易的手扶拖拉機(jī)，采用 臥式柴油機(jī)橫置 ： 整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的所有軸都可橫置， 不需要錐齒輪傳動(dòng)改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，大大簡化了傳動(dòng)系統(tǒng) 。 從發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪到變速箱采用了 V帶傳動(dòng)，為避免從動(dòng)帶輪與驅(qū)動(dòng)輪相碰，也為了避免 從動(dòng)帶輪 被驅(qū)動(dòng)輪甩起的泥水沾污，被動(dòng) V帶輪布置的較高，帶的松邊有向上張緊的 張緊輪 ， 離合器 布置在被動(dòng) V帶輪的內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊。 將轉(zhuǎn)向、變速、油門、離合器、制動(dòng)器等操縱件集中布置在手扶架上，手扶架位于駕駛座前方，操作方便。 2．銑床的總體布置 用銑床加工工件，在銑刀與工件間要實(shí)現(xiàn) 4個(gè)相對運(yùn)動(dòng)： 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 、 上下運(yùn)動(dòng) 、 左右運(yùn)動(dòng) 和 前后運(yùn)動(dòng) 。 加工時(shí)，工件裝在工作臺(tái)上，工作臺(tái)、滑鞍和升降臺(tái)可帶著 工件沿 X、 Y、Z3個(gè)方向的運(yùn)動(dòng) 。 升降臺(tái)臥式銑床 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：與臥式銑床不同的是銑刀軸鉛垂布置 ，用來加工尺寸和重量略大的工件。與臥式銑床相比較， 立式銑床尺寸較大 ， 3個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件相距較遠(yuǎn)。 驅(qū)動(dòng)模式：采用 獨(dú)立驅(qū)動(dòng) 的模式，床子上有 2組 4個(gè)銑削頭， 4個(gè)電動(dòng)機(jī) 。 后面 3臺(tái)銑床，對距離較近的相對運(yùn)動(dòng)用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)集中驅(qū)動(dòng)；距離較遠(yuǎn)的相對運(yùn)動(dòng)，各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，這樣 可簡化傳動(dòng)系統(tǒng) 。 連續(xù)纏管機(jī)有 立式和臥式 兩種布置型式，見 P38圖 213和 214。 立式 連續(xù) 纏管機(jī)的缺點(diǎn)： 自動(dòng)化程度低 ， 生產(chǎn)率較低 。纏好的管子，在牽引機(jī) 9作用下，由左向右移動(dòng)，經(jīng)固化爐 7固化后進(jìn)入切割區(qū)，將管子切成所需的長度。對不同的產(chǎn)品，總體參數(shù)的內(nèi)容和確定方法不相同，但歸納起來， 總體參數(shù)包括 ： 生產(chǎn)率 、 尺寸參數(shù) 、 運(yùn)動(dòng)參數(shù) 和 動(dòng)力參數(shù) 。 如果機(jī)械產(chǎn)品沒有空回行程，即 t0=0，那么它的生產(chǎn)率叫 連續(xù)生產(chǎn)率 ，以 Gk表示。 （ 3） TttttGGtGww0wkth0k1111 ??????? （ 4） 令 η稱為 生產(chǎn)率系數(shù) ，它表示機(jī)械產(chǎn)品的理論生產(chǎn)率與連續(xù)生產(chǎn)率之比，也表示 工作時(shí)間與加工時(shí)間之比 。 thGG ? 機(jī)械產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)時(shí)要確定的尺寸參數(shù)是指 影響機(jī)械性能的一些重要的結(jié)構(gòu)尺寸 。 圖中主要有下面一些種類的尺寸參數(shù)： (4)通過分析計(jì)算確定。 ② 有互換性或系列化要求的主要尺寸應(yīng)符合： GB282281《 標(biāo)準(zhǔn)尺寸 》的規(guī)定，如安裝尺寸、連接尺寸、決定系列的公稱尺寸等，其中優(yōu)先按 R R R40的順序選，數(shù)值如果需要圓整，應(yīng)按 Ra Ra10 、 Ra20 、 Ra40順序選用 。 鉗角 α 過大，在擠壓物料時(shí)，物料就會(huì)被推出；鉗角 α 過小，進(jìn)入顎間物料的尺寸受限制， 確定顎式破碎機(jī)合適的鉗角 α 。 解得 若取 則 ~?? ?? ~10)~( ?? arctg?所以， ?? 33~20??為了可靠，在設(shè)計(jì)時(shí)一般取： ?? 22~18??3．運(yùn)動(dòng)參數(shù) 機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)參數(shù)指 執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)速 n、 移動(dòng)速度 V以及它們的調(diào)速范圍 。 有些工藝過程運(yùn)動(dòng)參數(shù)不能太高，否則會(huì)損傷作業(yè)對象。它們主要由 行業(yè)經(jīng)驗(yàn) 確定。 型孔輪的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)確定以后 ,播種量取決于型孔輪的轉(zhuǎn)速 n. 設(shè)種子的最大尺寸為：長 l，高bmax，種子質(zhì)心為 A A的位置 ： )2,32( maxbll A 2l/3 b max bmax/2 種子靠自重落入型孔的 充填條件 為： ldtV 32m ax ?? 221 m ax2 bgt ? 從 (1)、 (2)式中消去 t可得： m axm ax )32( b gldV ??如通用鉆床，用它可完成鉆孔、擴(kuò)孔、攻絲等不同作業(yè)，加工過程中，工件的材料和熱處理方法、工件的硬度不同，加工的精度和表面光潔度的要求就不同。 對于這類產(chǎn)品，首先要考慮所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品可能出現(xiàn)的 各種工況 ，然后確定執(zhí)行構(gòu)件的最高速度 nmax和最低速度 nmin，從而就可確定 變速范圍 ： m inm axnnR ? 在確定了變速范圍 R后，還需要確定所采用的 調(diào)速方式 。 無級(jí)變速的缺點(diǎn)： 變速范圍較小 ，由于多采用摩擦無級(jí)變速器，不能得到較準(zhǔn)確的速度和傳動(dòng)比，機(jī)械特性差，傳遞功率較小。 公比 φ： 相鄰級(jí)轉(zhuǎn)速之比 ， 即 ),2,1(1Zinnii ?????如何確