【正文】 b． 方法： 載預(yù) PP ? c． 注意：預(yù)緊要適當(dāng)。 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)簡單 ，成本低，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性高，但帶易拉長和磨損。 部位：軸承、錐孔、定心軸頸等。 （ 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。 、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)。 15. 有一高速升降臺銑床， minn =45r/min， ? =， Z=12，試寫出它的轉(zhuǎn)速數(shù)列。 （ 3） 有級變速公比 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。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 。 （ 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。 【 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)在后級傳動(dòng)組實(shí)現(xiàn)，從而使得結(jié)構(gòu)緊湊。 a. 傳動(dòng)組 i. 級比指數(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)速級數(shù)增加的作用的變速組稱為擴(kuò)大組。 2） 轉(zhuǎn)速線：是一組間距相等的水平線，用它來表示轉(zhuǎn)速的對數(shù)坐標(biāo)。 （ 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。 場合：經(jīng)常變速的情況。 （ 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)。 特點(diǎn)：機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，但電氣控制部分成本高（尤其是大功率下）。 《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)械無級變速 主要依靠摩擦力來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 《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， 無級變速傳動(dòng)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)。 7. 等強(qiáng)度原理： 對于同一個(gè)零件來說，各處應(yīng)力相等，各處壽命相同，稱為等強(qiáng)度原理。 3） 對于自動(dòng)機(jī)床，減少相對轉(zhuǎn)速損失率的要求更高，常取 ? = 或? =。 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。 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。 工作包括兩個(gè)方面，即“質(zhì)”的設(shè)計(jì)和“量”的設(shè)計(jì)。故組合方案數(shù) = 434213233 ???????? =5184。 （ 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)）。 2） 能量流：電能、光能、機(jī)械能、熱能等。 （ 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。 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)，或者說是系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)化能量、運(yùn)動(dòng)或其它物理量的特性。 最終目的是為市場提供優(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。 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)。 2. 機(jī)械工程科學(xué)的組成： P1圖 （ 1） 機(jī)械學(xué)：機(jī)械設(shè)計(jì)過程（核心部分）； （ 2） 機(jī)械制造：機(jī)械制造過程（基礎(chǔ)部分）。 2. 設(shè)計(jì)類型： （ 1） 全創(chuàng)新設(shè)計(jì) （ 2） 適應(yīng)性設(shè)計(jì) （ 3） 變異性設(shè)計(jì) 二、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及要求 1. 設(shè)計(jì)的基本原則和法規(guī)： （ 1） 需求原則 （ 2） 信息原則 （ 3） 系統(tǒng)原則 （ 4） 優(yōu)化、效益原則 2. 設(shè)計(jì)要求： （ 1） 功能要求 （ 2） 適應(yīng)性要求 （ 3） 可靠性要求 （ 4） 生產(chǎn)能力要求 （ 5） 使用經(jīng)濟(jì)性要求 （ 6） 成本要求 三、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)生過程 P10 圖 產(chǎn)品策化 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 產(chǎn)品生產(chǎn) 產(chǎn)品銷售 產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn) 產(chǎn)品報(bào)廢回收 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)發(fā)展簡介 一、機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 1. 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 靜態(tài)的半理論半經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法 2. 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 是一種廣義的設(shè)計(jì)和分析科學(xué)方法學(xué)的簡稱，其實(shí)質(zhì)是科學(xué)方法論在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。或稱：指輸入、輸出量之間的因果關(guān)系。 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 5 （ 3） 功能原理設(shè)計(jì)的系統(tǒng)發(fā)生質(zhì)的變化。 3） 信息流：數(shù)據(jù)、測量值、控制信號、波形等。 P22圖 （ 3） 功能結(jié)構(gòu)圖的繪制步驟： P23圖 注意問題：需逐漸完善系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)，不是一次完成，要隨設(shè)計(jì)不斷修改。在眾多的方案中，進(jìn)行定性篩選，然后進(jìn)行詳細(xì)評價(jià)，最后決策最佳方案。所謂“質(zhì)”的設(shè)計(jì)是指“定形”設(shè)計(jì)，有系統(tǒng)的定形和零部件的定形。 （ 3） 按比例繪制主要結(jié)構(gòu)草圖 （ 4） 檢查主、輔功能載體結(jié)構(gòu) （ 5） 設(shè)計(jì) 結(jié)果初評及選擇 2. 詳細(xì)設(shè)計(jì)： （ 1） 各功能載體的詳細(xì)設(shè)計(jì) 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 8 （ 2） 補(bǔ)充、完善結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)草圖 （ 3） 對完善的結(jié)構(gòu)總體草圖進(jìn)行審核 （ 4） 進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)評價(jià) 3. 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)的完善和審核： 主要對關(guān)鍵問題和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析（是否達(dá)到目標(biāo)）。 2. 尺寸參數(shù)： 尺寸參數(shù)主要是指影響機(jī)械性能和工作范圍的主要結(jié)構(gòu)尺寸和作業(yè)位置尺寸。 【例】型孔輪式排種器 P45圖 4. 動(dòng)力參數(shù) 動(dòng)力參數(shù)是指電動(dòng)機(jī)的額定功率、液壓缸的牽引力、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)、伺服電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩等。按等強(qiáng)度原理設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，材料可以得到充分利用，從而減輕了重量，降低了成本。 難點(diǎn) ： 擬定 轉(zhuǎn)速圖 的 方法和步驟，設(shè)備的功率扭矩特性和傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的求解方法， 無級變速傳動(dòng)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)特點(diǎn)。 類型：鋼球式，寬帶式，錐碗式等。 2. 有級變速傳動(dòng)系統(tǒng) 是指執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速（或速度）在一定范圍內(nèi)有級變化的傳動(dòng)系統(tǒng)。 特點(diǎn)：動(dòng)源少，便于傳動(dòng)件之間的聯(lián) 系，傳動(dòng)系統(tǒng)集中。 3. 離合器變速 P132 圖 特點(diǎn)：接合平穩(wěn)，可在運(yùn)動(dòng)中變速，傳遞大轉(zhuǎn)矩，（用斜齒，人字齒輪），結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜。 特點(diǎn)：功率大，不需要電源。 3） 轉(zhuǎn)速點(diǎn)：是指在軸線上畫的圓點(diǎn)，用它來表示該軸所具有的轉(zhuǎn)速值。同理第一次起擴(kuò)大作用的稱為第一擴(kuò)大組，第二次起擴(kuò)大作用的稱為第二擴(kuò)大組，依此類推第 i 次起擴(kuò)大作用的變速組稱為第 i個(gè)擴(kuò)大組。 原則 四的變化 ：“早降晚升” P147 圖 圖 即：為使得噪聲小，傳動(dòng)振動(dòng)小，中間軸轉(zhuǎn)速應(yīng)取得低些，但結(jié)構(gòu) 尺寸會有所增大。 P154 圖 1） 雙聯(lián)滑移齒輪塊 P154 圖 （左圖） 2） 三聯(lián)滑移齒輪塊 P154 圖 （上排左圖） 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 21 （ 3） 變速操縱方便 1） 盡量靠近“前”箱面（操作位置） 2） 兩相鄰變速組的滑移齒輪放在同一根軸上 2. 一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)齒輪的排列 （ 1） 雙聯(lián)滑移齒輪塊 P154 圖 （ 2） 三聯(lián)滑移齒輪塊 P154 圖 3. 縮短軸向尺寸的方法 （ 1） 采用窄式排列 （ 2） 三聯(lián)齒輪塊“一分為二” （ 3） 兩個(gè)傳動(dòng)組統(tǒng)一安排 P154 圖 八、計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 1. 設(shè)備的功率和轉(zhuǎn)矩特性： （ 1） 功率扭矩特性曲線 P155 圖 （ 2） 計(jì)算轉(zhuǎn)速：傳遞最大功率的最低轉(zhuǎn)速。擬采用交流調(diào)頻主軸電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速 nr=1500r/min，最高轉(zhuǎn)速 nmax=4500r/min，試擬定有級變速傳動(dòng)系統(tǒng)并選擇電動(dòng)機(jī)的功率和型號。 【例 】 P160 圖 見【例 】，恒功率連續(xù)切削： m in/2021~500 rn ?主 解 ： 主軸要求的恒功 率調(diào)速范圍為 a x ??? jinp nnR 電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍為 3150 0450 0m a x ??? rp nnR 因?yàn)?： pzupunp RRrR 1???? ? 所以 ： 3 )14(1 ??? ??z pnpu RR? 最大輸出功率 ： 1） 76/44： 4000~1330r/min 2） 54/66： 1900~630r/min 3） 34/86： 900~300r/min 4） 19/101： 425~145r/min （ 4） 注意問題： 1） 變速箱有不同的公比，級數(shù) Z（通常為 4 級），功率 —— 形成系列化； 2） 變速箱，操作機(jī)構(gòu) ，潤滑系統(tǒng)已由專門廠家生產(chǎn)。 16. 按 下 圖所示傳動(dòng)系統(tǒng)圖 繪制 轉(zhuǎn)速圖。 一、執(zhí)行系統(tǒng)的組成： 是由執(zhí)行末端件和與之相聯(lián)接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。 彎曲剛度： K=F/? N/? m P71 圖 扭轉(zhuǎn)剛度：QLTLQTK T ??? / rad/mN 2? 注意：絕大多數(shù)執(zhí)行軸用彎曲剛度來衡量，在有套筒卸載條件下采用扭轉(zhuǎn)剛度衡量，如：鉆、鏜等。 （二） 執(zhí)行軸（主軸） 1. 執(zhí)行軸（主軸）的尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： （ 1） 外部形狀： 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 28 1） 階梯軸 P60 圖 2） 一般結(jié)構(gòu)形狀 P69 圖 （ 2） 中空結(jié)構(gòu)：通過棒料，取出頂尖，裝拉桿（刀盤、 自動(dòng)卡盤等）等 （ 3） 主軸頭部結(jié)構(gòu)：裝刀具或夾具，頂尖 P72 表 作用：定位、夾緊、傳遞扭矩。 v≤ 30m/s,三角帶、多楔帶、同步齒形帶等 v30m/s，需用平皮帶 v≤ 35m/s 橡膠帶 v≤ 40m/s 皮革帶 v40m/s 絲織帶 c． 內(nèi)聯(lián)原動(dòng)機(jī)傳動(dòng) 無傳動(dòng)彎矩，主軸彎曲變形小，不受速度限制，可以變速。 i. 預(yù)緊力過大：磨損，發(fā)熱嚴(yán)重 ii. 預(yù)緊力過?。簞偠炔蛔? d． 彈性變形（ ? ）與載荷（ P）的關(guān)系 2） 零間隙時(shí)軸承的變形： a． 點(diǎn)接觸的球軸承： 徑向：32 brr dQ?? ? ( m? ) 軸向：32 bra dQ?? ? ( m? ) b． 線接觸的滾子軸承： 徑向： arr lQ??? ?? ( m? ) 軸向： ara lQ??? ?? ( m? ) 式中： ? —— 接觸角 (? ) bd —— 球徑 (mm) al —— 滾子的有效長度（ mm） rQ 、 aQ —— 一個(gè)滾動(dòng)體的徑向和