【正文】 （ 黑箱 ） 行走式挖掘機(jī)的黑箱示意圖 1）作出行走式挖掘機(jī)的“黑箱”示意圖。 通過形態(tài)學(xué)矩陣得到的某一些方案，可能沒有實(shí)際意義，甚至有一些功能載體無法匹配，所以應(yīng)首先舍去那些不合理或沒有實(shí)際意義的方案。有許多分功能如機(jī)床加工機(jī)械零件時(shí)，被加工工件的定位、夾緊、移位、調(diào)整和測量等分功 可以由人完成也可由機(jī)械系統(tǒng)完成 。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 缺點(diǎn)：檢查保養(yǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)，需從尾部爬上頂蓋，不方便；糧箱尺寸受限制，不能太大。 優(yōu)點(diǎn)：可以改善駕駛員的視野，減小軸距和車的長度，改善機(jī)動(dòng)性，減輕自重。 優(yōu)點(diǎn)：操縱簡單，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻條件好，保養(yǎng)維修方便。行進(jìn)中車尾負(fù)壓及車輪灰塵，使進(jìn)氣環(huán)境惡化，后橋易超載。 慢進(jìn)smmVstmms /10,6,60 111 ??? smmVstmm /2,30,60 222 ??? smmVstmms /10,12,120 333 ??? smmV /22 ?75?thG二、功能結(jié)構(gòu)圖 三、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)情況 （完成一個(gè)工件時(shí)間） 周期 靜止時(shí)間： 用于裝拆工件，不轉(zhuǎn)時(shí)才能裝拆 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間： 轉(zhuǎn)動(dòng)速度： ssG sTth487536003600 ??? ssttt 10362/324 ???? sttt 122/ 135 ??? mi n/???????四工位專用機(jī)床運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖： 四、機(jī)構(gòu)選型與方案評定 功能轉(zhuǎn)化圖如下： 形態(tài)學(xué)矩陣（五個(gè)分功能） 分功能 功能載體 1 2 3 4 5 減速 A 帶傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 擺線針輪 減速 B 帶傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 行星齒輪 分動(dòng) C 齒輪傳動(dòng) 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)殚g歇轉(zhuǎn)動(dòng) D 圓柱凸輪式簡諧運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 弧面凸輪機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿 棘輪機(jī)構(gòu) 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橐苿?dòng)E 移動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 移動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) 擺動(dòng)推桿、盤形凸輪擺動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 六桿機(jī)構(gòu)（帶滑塊） 總方案個(gè)數(shù)： 5X5x1x5x5=625個(gè) 其中一個(gè)可行方案為： A5+B1+C1+D5+E1 畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖： A5（擺線針輪傳動(dòng)） +B1（帶傳動(dòng)） +C1（齒輪分動(dòng)） +D5（槽輪傳動(dòng)） +E1（移動(dòng)推桿圓柱凸輪） 思考題： 舉例說明在確定機(jī)械系統(tǒng)邊界時(shí)應(yīng)考慮哪些因素?？傮w設(shè)計(jì)對機(jī)械的性能、尺寸、外形、質(zhì)量及生產(chǎn)成本具有重大影響。 有些機(jī)械系統(tǒng)完成不同作業(yè)，有多種工作狀況，質(zhì)心位置會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)應(yīng)考慮最危險(xiǎn)狀況，必要時(shí)要留出加配重的位置。 對機(jī)械 傳動(dòng)系統(tǒng) ，為提高傳動(dòng)精度，在總體布置時(shí)，應(yīng) 合理安排傳動(dòng)順序 ，應(yīng) 簡化或縮短傳動(dòng)鏈 。 機(jī)械產(chǎn)品布局設(shè)計(jì)層次分明，這樣 便于安裝 、 調(diào)試 、 維修 、 保養(yǎng) 。 如谷物聯(lián)合收獲機(jī)的脫粒滾筒與凹板間的間隙要隨作物情況及外界環(huán)境的情況變化能夠進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)還要注意使 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡單實(shí)用 ，把調(diào)節(jié)部位布置在便于操作的地方。 例如起重機(jī)的外觀要給人穩(wěn)定感和安全感，否則用戶不敢購買。 畫總體布置圖對確定機(jī)械系統(tǒng)各零部件的基本結(jié)構(gòu)、型式、配置，對系統(tǒng)的構(gòu)型設(shè)計(jì)、初步計(jì)算和運(yùn)動(dòng)分析都有益處。 當(dāng)執(zhí)行系統(tǒng)中有相互聯(lián)系的多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量將各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的聯(lián)接件和原動(dòng)件布置在 一根或少數(shù)幾根軸 上。運(yùn)動(dòng)副越多，誤差積累越大。因此， 傳動(dòng)系統(tǒng)的好壞，對產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性影響很大 。 設(shè)齒輪副的傳動(dòng)比和蝸桿副的傳動(dòng)比分別為： 3?gi 30w ?i則總傳動(dòng)比為： 90303w ???iii ga） b） g?? w??齒輪 — 蝸桿減速裝置的輸出傳動(dòng)誤差為： 蝸桿 — 齒輪減速裝置的輸出傳動(dòng)誤差為： 30 ????? ????????? gga i gggb i????? ????????? 3 ww分別表示 a)、 b)方案減速裝置輸出的傳動(dòng)誤差。 φv越大，效率 η1越低。16′ 2176。 ① 對以傳遞動(dòng)力為主要要求的傳動(dòng)系統(tǒng)，由于傳遞的載荷較大，應(yīng)優(yōu)先采用蝸桿 —齒輪減速裝置； （ 3）齒輪 —蝸桿減速裝置 噪聲大、承載能力低 齒輪傳動(dòng)布置在高速級且懸臂布置，使其傳動(dòng)噪聲大，承載能力低；而蝸桿傳動(dòng)布置在低速級，滑移速度 Vs較小，在蝸桿副摩擦面之間不易形成流體動(dòng)壓油膜，若傳動(dòng)的載荷較大，容易發(fā)生齒面膠合，同時(shí)蝸桿傳動(dòng)在低速級，作用在蝸桿上的力較大，對蝸桿的剛度和強(qiáng)度不利，這些因素都限制了齒輪 —蝸桿減速裝置的承載能力。 （ 3）應(yīng)保證傳動(dòng)系統(tǒng)潤滑密封可靠 傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常是由于潤滑和密封裝置失效而失去工作能力的。 以駕駛汽車為例，駕駛員要通過方向盤、變速器、離合器及制動(dòng)器踏板、油門、喇叭按鈕、各種燈的開關(guān)等操縱件駕駛車輛行走，這些操縱件與駕駛員的距離應(yīng)適當(dāng)，位置應(yīng)與駕駛員的四肢相應(yīng)，才能使在注視道路情況時(shí)，能得心應(yīng)手地操縱汽車行駛。 ② 發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的布置 手扶拖拉機(jī)采用 單缸臥式柴油機(jī) ，這種柴油機(jī)在拖拉機(jī)上有橫置和豎置兩種布置方式。為防止拖拉機(jī)掛倒擋時(shí)，旋耕機(jī)刀片反轉(zhuǎn)而損壞，在鏈傳動(dòng)與倒擋間設(shè)聯(lián)鎖裝置，使機(jī)器一掛倒檔，施耕刀片就停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 工件的重量和尺寸大小 是影響銑床總體布置的最重要因素；總體布置方式不同，機(jī)械系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式不同。 工作臺(tái)不升降立式銑床 驅(qū)動(dòng)模式：采用 獨(dú)立驅(qū)動(dòng) 的模式，具有 3臺(tái)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī) 1驅(qū)動(dòng)銑刀轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī) 2驅(qū)動(dòng)銑刀及主軸箱沿 Z方向移動(dòng)，電動(dòng)機(jī) 3驅(qū)動(dòng)工件和工作臺(tái)沿 X、 Y方向移動(dòng)。工件裝在工作臺(tái)上不動(dòng)，工作臺(tái)在地坑里，圖中沒畫出。 立式連續(xù)纏管機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： (1)心 軸處于鉛垂位置，不會(huì)因自重而彎曲變形，不會(huì)在玻璃鋼管內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力； (2) 采用濕法纏繞的方式進(jìn)行加工，即玻璃纖維帶先通過樹脂槽，浸上樹脂后再繞在 心 軸上。但 不能實(shí)現(xiàn)濕法纏繞 ，要用經(jīng)過預(yù)浸樹脂后的纖維帶；用履帶牽引機(jī)沿水平方向脫模，管子容易彎曲變形；機(jī)器占地面積較大。 （ 2） 機(jī)械產(chǎn)品的理論生產(chǎn)率 Gth又可表示為： 10kkth?? tGG P39圖 215是加工連桿鏜孔的專用雙頭鏜床的聯(lián)系尺寸圖。 下面舉一個(gè)例子說明怎樣 通過分析計(jì)算決定尺寸參數(shù) 。 執(zhí)行構(gòu)件的速度 應(yīng)根據(jù)作業(yè)對象的工藝要求、工作條件及生產(chǎn)率等因素確定。 型孔輪式排種器的播種量與下面一些參數(shù)有關(guān)： (1)型孔輪的直徑 D； (2)型孔輪的寬度 B； (3)型孔數(shù) Z； (4)型孔輪的轉(zhuǎn)速 n； (5)型孔的直徑 d。 （ 1） 對于運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜、影響因素較多的執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，只能在簡化的條件下作理論計(jì)算，所以理論計(jì)算的結(jié)論有時(shí)不能反映實(shí)際情況，只能進(jìn)行 初步設(shè)計(jì) 。 有級變速： 在 范圍里可實(shí)現(xiàn)有限個(gè)轉(zhuǎn)速。 無級變速 ：可實(shí)現(xiàn)從 的一切轉(zhuǎn)速。 （ 3） 由 (3)式可進(jìn)一步求出型孔輪的最大轉(zhuǎn)速： m axm ax )32(6060bgldDDVn ?????P41公式有錯(cuò) 。 適宜的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 是在考慮上述因素后，由分析計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)確定，必要時(shí)應(yīng)通過試驗(yàn)確定。 0?? xF 0sincos 221 ??? ?? FFF nn0?yF 0cossin22w1 ????? ?? FFFF n如圖以物料質(zhì)心 O為坐標(biāo)原點(diǎn)取坐標(biāo)系OXY，對 物料建立力平衡方程： 解上述方程組得： ?11 nFF ? ?22 nF? 0sin)1(cos2 2 ???? ???? 21 2 ?? ??tg ?? tg?令 μ：物料與顎間的摩擦系數(shù)； φ:為摩擦角。 尺寸參數(shù)如何確定 ? 尺寸參數(shù)可按下面方法確定： (1)依據(jù)任務(wù)書中給定的原始數(shù)據(jù)確定； (2)依據(jù)總體布置草圖確定； (3)與同類產(chǎn)品類比確定； (4)表示主要零部件位置關(guān)系的 安裝連接尺寸 ：如主軸箱鏜刀桿與升降液壓缸 6的中心距 75mm，液壓缸 6軸線距立柱 8軌道距離 275mm等 (側(cè)視圖上 )。生產(chǎn)率系數(shù) η越高越好。 1．機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)率 機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)率是單位時(shí)間生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量（ 一個(gè)產(chǎn)品所需的加工時(shí)間 T）。 臥式連續(xù)纏管機(jī) 的 心 軸 4處于水平位置 ， 它不轉(zhuǎn)動(dòng) ， 也不移動(dòng) 。 連續(xù)纏管機(jī)是加工 增強(qiáng)塑料管 的設(shè)備。銑刀除轉(zhuǎn)動(dòng)外，可沿 X、 Z兩個(gè)方向移動(dòng)，工件只能沿 Y方向移動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)模式：由于 產(chǎn)生各分運(yùn)動(dòng)的零部件距離較近 ，所以升降臺(tái)臥式銑床用一臺(tái)電動(dòng)機(jī) 集中驅(qū)動(dòng) 4個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)（刀具轉(zhuǎn)動(dòng)、工作臺(tái)沿 X、 Y、 Z方向移動(dòng)）。 ③ 操縱系統(tǒng)布置特點(diǎn) 考慮手扶拖拉機(jī)的柴油機(jī)手搖起動(dòng) ,在起動(dòng)手柄的四周要留有足夠的空間 . 思考題： 舉例說明對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行總體布置時(shí)都有哪些基本要求。 從變速箱的輸入軸，可輸出動(dòng)力，從而使拖拉機(jī) 可作為固定動(dòng)力使用 。 ④ 儀器、儀表的位置應(yīng)便于操作人員在操縱機(jī)器的同時(shí)就可以查看。對食品機(jī)械、藥品機(jī)械、紡織機(jī)械等要特別注意密封，防止污染產(chǎn)品。普通 V帶傳動(dòng)的最高帶速的范圍為： smV /30~25m a x ?（ 2） 鏈傳動(dòng)適于在較低速度下進(jìn)行傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)主要的缺點(diǎn)是“多邊形效應(yīng)”，其表現(xiàn)為：被動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速和鏈速發(fā)生周期性的變化，傳動(dòng)過程中要產(chǎn)生多種形式的動(dòng)載荷和沖擊載荷。34′ 6176。 321w ** ?????? ??? g分別為嚙合效率、攪油效率和軸承效率。 結(jié)論： 為了提高傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度，應(yīng)盡可能增大傳動(dòng)鏈中最后一級傳動(dòng)副的傳動(dòng)比 。橫梁式移動(dòng)龍門銑床，有 4臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng) 4條運(yùn)動(dòng)鏈。 （ 3）應(yīng) 保證作業(yè)對象裝卡和傳送方便與安全 例如 :四工位專用機(jī)床，在作業(yè)過程中，要經(jīng)常裝拆工件，在總體布置時(shí)，要考慮裝拆工件的方便與安全。然后再布置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件和中間聯(lián)接件。例如，對機(jī)床先布置刀具、卡具，再布置傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)。 機(jī)械產(chǎn)品的外形輪廓 最好由直線或光滑的曲線構(gòu)成，要有靈感和整體感。 P25圖 26所示的谷物聯(lián)合收獲機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、駕駛室、糧箱布置，發(fā)動(dòng)機(jī)要經(jīng)常維修和保養(yǎng)，一定要考慮保養(yǎng)空間，滿足保養(yǎng)的工作條件。 人機(jī)工程學(xué) 是運(yùn)用生理學(xué)、心理學(xué)和醫(yī)學(xué)等有關(guān)科學(xué)知識(shí)，研究組成人機(jī)系統(tǒng)的機(jī)器和人的相互關(guān)系，以提高整個(gè)系統(tǒng)功效的新型邊緣科學(xué)。 在總體布置設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要解決眼前存在的問題，還應(yīng)有發(fā)展的眼光，要 考慮變型設(shè)計(jì)或系列設(shè)計(jì)的可能性 ， 要注意產(chǎn)品更新?lián)Q代的適應(yīng)性問題 。 因此進(jìn)行總體布置設(shè)計(jì)時(shí)， 零部件運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力 ， 彈性變形以及過載變形等影響 ，都應(yīng)充分考慮 ,確保不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉 . 例如 ,清糧機(jī)構(gòu)中的篩子如果距發(fā)動(dòng)機(jī)太近，發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)影響篩子正常工作，從而影響篩分效果。 機(jī)械系統(tǒng) 總體布置的順序 ： 先布置執(zhí)行系統(tǒng)，再布置傳動(dòng)、操縱及支承系統(tǒng)等，最后布置動(dòng)力和控制系統(tǒng)。 畫出四工位專用機(jī)床的功能轉(zhuǎn)換圖和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。 加工孔，如下圖。 缺點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)保養(yǎng)維修困難，冷卻防塵難，地板高度也不易降低。 3） 平頭式 ：發(fā)動(dòng)機(jī)在駕駛室之下。 發(fā)動(dòng)機(jī) A后置； 糧箱 C位于發(fā)動(dòng)機(jī) A與駕駛臺(tái) B之間 ； 脫 粒 機(jī)頂蓋 D在糧箱 C下方。 造紙?jiān)O(shè)備，對外部環(huán)境的影響 —— 污水，要經(jīng)過處理以后才能排放，因此要把污水處理放到系統(tǒng)之內(nèi)，這就是系統(tǒng)邊界問題。 外部環(huán)境的溫度、濕度、塵埃、振動(dòng)、噪聲、外部輸入能量的穩(wěn)定性等因素，都會(huì)影響或干擾技術(shù)過程的轉(zhuǎn)化；同樣，技術(shù)過程的轉(zhuǎn)化也會(huì)影響外部環(huán)境。找出各分功能可行的功能載體，就可以作出挖掘機(jī)的形態(tài)學(xué)矩陣。 用形態(tài)學(xué)方法建立形態(tài)學(xué)矩陣，可找出所有的組合方案。 Ⅰ 建立材料試驗(yàn)機(jī)的 “ 黑箱 ” 示意圖： 材料試驗(yàn)機(jī) （黑箱） a） 材料試驗(yàn)機(jī)的 “ 黑箱 ” 示意圖 加載能量 試件 信號 變形試件 變形能 變形信號 力信號 噪聲 振動(dòng) 溫度 風(fēng)力 在材料試驗(yàn)機(jī)的“黑箱”示意圖中，有 3個(gè)輸入元素：加載能量、試件和信號；有 4個(gè)輸出元素：變形能、變形試件、力信號和變形信號，內(nèi)、外系統(tǒng)間有相互作用和影響。對各子系統(tǒng)的功能可逐項(xiàng)分解