【文章內(nèi)容簡介】 工位） （ Ⅱ 工位） （ Ⅲ 工位） （ Ⅳ 工位） 該機(jī)床技術(shù)成熟，設(shè)計任務(wù)抽象化、確定工藝原理、確定技術(shù)過程就省略了。 一、設(shè)計要求和主要參數(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。 理論生產(chǎn)率： 件 /小時 Y系列電動機(jī)，裝在機(jī)體之內(nèi)，執(zhí)行構(gòu)件露在外面。 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)械運動循環(huán)情況 （完成一個工件時間） 周期 靜止時間： 用于裝拆工件，不轉(zhuǎn)時才能裝拆 轉(zhuǎn)動時間： 轉(zhuǎn)動速度： ssG sTth487536003600 ??? ssttt 10362/324 ???? sttt 122/ 135 ??? mi n/???????四工位專用機(jī)床運動循環(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（五個分功能） 分功能 功能載體 1 2 3 4 5 減速 A 帶傳動 鏈傳動 蝸桿傳動 齒輪傳動 擺線針輪 減速 B 帶傳動 鏈傳動 蝸桿傳動 齒輪傳動 行星齒輪 分動 C 齒輪傳動 連續(xù)轉(zhuǎn)動變?yōu)殚g歇轉(zhuǎn)動 D 圓柱凸輪式簡諧運動機(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)動變?yōu)橐苿覧 移動推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 移動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) 擺動推桿、盤形凸輪擺動滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 六桿機(jī)構(gòu)（帶滑塊） 總方案個數(shù)： 5X5x1x5x5=625個 其中一個可行方案為： A5+B1+C1+D5+E1 畫機(jī)構(gòu)運動簡圖： A5（擺線針輪傳動） +B1（帶傳動） +C1（齒輪分動） +D5（槽輪傳動） +E1（移動推桿圓柱凸輪） 思考題： 舉例說明在確定機(jī)械系統(tǒng)邊界時應(yīng)考慮哪些因素。系統(tǒng)邊界不同對機(jī)械系統(tǒng)有什么影響。 舉例說明同一技術(shù)方案可以找出不同的結(jié)構(gòu)布局。各種結(jié)構(gòu)布局的特點是什么。 畫出四工位專用機(jī)床的功能轉(zhuǎn)換圖和機(jī)構(gòu)運動簡圖。 每位同學(xué)構(gòu)思設(shè)計 一臺中、小型機(jī)器或機(jī)械裝置 ,要有新意 (創(chuàng)新性 ),進(jìn)行方案設(shè)計 ,提出其具有的結(jié)構(gòu)和功能 .做出黑箱模型 ,確定其工藝原理、技術(shù)過程和功能載體 ,畫出結(jié)構(gòu)原理簡圖 . 在進(jìn)行總體設(shè)計時，不僅要考慮內(nèi)部系統(tǒng)，而且要考慮內(nèi)部系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的聯(lián)系，使內(nèi)部系統(tǒng)與外部系統(tǒng)相協(xié)調(diào)和適應(yīng)，以求設(shè)計得更加完善。 第二節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計 一、總體設(shè)計的內(nèi)容 1．總體布置設(shè)計； 2．確定主要的總體參數(shù)； 3．繪制總體設(shè)計圖樣； 4．編制總體設(shè)計報告及技術(shù)說明書等文件。 總體設(shè)計 是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計第 3階段 —內(nèi)部設(shè)計階段的主要部分 ， 是以后進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計的依據(jù) ?？傮w設(shè)計對機(jī)械的性能、尺寸、外形、質(zhì)量及生產(chǎn)成本具有重大影響。 總體設(shè)計必須在方案設(shè)計基礎(chǔ)上進(jìn)行。 (一 )總體布置設(shè)計的基本要求 (7個方面 ) 二、總體布置設(shè)計 機(jī)械系統(tǒng)總體布置設(shè)計的目的是 確定各零、部件的相互位置和運動關(guān)系 。 在進(jìn)行總體布置設(shè)計時，不僅要考慮內(nèi)部因素，還要考慮人與機(jī)械、機(jī)械與環(huán)境的關(guān)系等外部因素，按 簡單 、 合理 、 經(jīng)濟(jì) 的原則進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的總體布置。 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、操縱及支承系統(tǒng)等，最后布置動力和控制系統(tǒng)。 要 從粗到細(xì) ， 由簡而繁 ，經(jīng)多次反復(fù)修改，才能最后確定。 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。 1．保證工藝過程的連續(xù)和流暢 保證機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部的能量流 、 物料流和信息流的流動途徑合理 ， 各零部件運動時不產(chǎn)生干涉 ， 使機(jī)械系統(tǒng)的工藝過程連續(xù)和流暢 ，是對機(jī)械系統(tǒng)總體布置的首要要求。 有些機(jī)械系統(tǒng)完成不同作業(yè)，有多種工作狀況，質(zhì)心位置會發(fā)生變化，此時應(yīng)考慮最危險狀況，必要時要留出加配重的位置。 以 谷物聯(lián)合收獲機(jī)為 例，從谷物被割倒到進(jìn)入脫粒滾筒，直至谷粒進(jìn)入糧箱，桔桿、穎殼及其它雜物排出，都應(yīng)運行連續(xù)流暢，不能堵塞和斷擋。 又如 載重汽車，若貨箱與駕駛室后壁間的距離太小，當(dāng)汽車緊急制動時，由于慣性會引起兩者相互撞擊或摩擦。 2．降低質(zhì)心高度，減小偏置 為保證機(jī)械系統(tǒng)能平衡、穩(wěn)定地工作，就應(yīng)當(dāng)盡量使機(jī)械系統(tǒng)的 質(zhì)心高度較低，盡量相對于支承對稱布置 ，這對于 行走式機(jī)械和工程機(jī)械 尤為重要。 因此進(jìn)行總體布置設(shè)計時， 零部件運動產(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)生運動干涉 . 例如 ,清糧機(jī)構(gòu)中的篩子如果距發(fā)動機(jī)太近，發(fā)動機(jī)工作過程產(chǎn)生的振動會影響篩子正常工作，從而影響篩分效果。 因此在總體布置時必須驗算機(jī)器的質(zhì)心位置 ,控制質(zhì)心偏置量 . 3．保證精度、剛度及抗振性的要求 以機(jī)床為例，為能加工出一定精度的零件，機(jī)床車身要具有更高的幾何精度、傳動精度和動態(tài)精度。 機(jī)床的總體布置對機(jī)床的精度有較大的影響 。對執(zhí)行系統(tǒng)，應(yīng)盡量使 振動源遠(yuǎn)離執(zhí)行系統(tǒng) ，采用 分離驅(qū)動 的方法，把電動機(jī)和變速箱、主軸箱分置，用有緩沖減振的傳動裝置將它們聯(lián)接起來，就可使振源與執(zhí)行系統(tǒng)隔開。 對機(jī)械 傳動系統(tǒng) ，為提高傳動精度，在總體布置時，應(yīng) 合理安排傳動順序 ，應(yīng) 簡化或縮短傳動鏈 。 機(jī)械產(chǎn)品的剛度不足或抗振性不好，也會使機(jī)械產(chǎn)品不能正常工作，使機(jī)械產(chǎn)品的動態(tài)精度降低。 機(jī)床的床身，如果其剛度不足或抗振性不好，機(jī)床的加工精度會降低。床身用 整體式鑄造結(jié)構(gòu) 或 框架式焊接結(jié)構(gòu) ，來提高其剛度和抗振性。 在總體布置設(shè)計時，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)計或系列設(shè)計的可能性 ， 要注意產(chǎn)品更新?lián)Q代的適應(yīng)性問題 。如設(shè)計一臺木工鋸床，要考慮，以后可發(fā)展成能鋸、鉆、刨、銑的組合機(jī)床，在總體布置設(shè)計及傳動系統(tǒng)、機(jī)架設(shè)計上采取一些措施，是很有意義的。 4．充分考慮產(chǎn)品系列化和發(fā)展的要求 以車床為例，電動機(jī)、床頭箱、溜板箱、尾座分別設(shè)計成獨立部件，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。 5．結(jié)構(gòu)緊湊、層次分明 機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，可 節(jié)省空間 ， 減少零部件 ， 提高產(chǎn)品的可靠性和經(jīng)濟(jì)性 ，并 為總體造型設(shè)計創(chuàng)造了條件 。 機(jī)械產(chǎn)品布局設(shè)計層次分明，這樣 便于安裝 、 調(diào)試 、 維修 、 保養(yǎng) 。 電動機(jī) 電動機(jī) 執(zhí)行構(gòu)件 工件 、 刀具 以四工位專用機(jī)床為例，把電動機(jī)、傳動部件、操縱控制部件安裝在支承大件之內(nèi)，就可作到結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，外觀也較好看。 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，減少操縱時的腦力和體力消耗。 機(jī)械系統(tǒng)的操作要符合 人 機(jī)工程學(xué) ，使人感到舒適。 人機(jī)工程學(xué) 是運用生理學(xué)、心理學(xué)和醫(yī)學(xué)等有關(guān)科學(xué)知識，研究組成人機(jī)系統(tǒng)的機(jī)器和人的相互關(guān)系，以提高整個系統(tǒng)功效的新型邊緣科學(xué)。 只要是人所使用的產(chǎn)品，都應(yīng)在人機(jī)工程上加以考慮。 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。 機(jī)械產(chǎn)品還有許多 要調(diào)整的部位 ，在總體布置設(shè)計時， 要考慮調(diào)整的方便 。 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，同時還要注意使 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡單實用 ，把調(diào)節(jié)部位布置在便于操作的地方。 例如，減速器外伸軸的聯(lián)軸器，設(shè)計時就注意不用拆卸聯(lián)軸器的情況下就能打開減速器的上下箱體。 在總體布置設(shè)計時，還應(yīng)考慮 維修方便 的要求。 經(jīng)常要維修的部位要布置機(jī)器的外部便于維修處 。 P25圖 26所示的谷物聯(lián)合收獲機(jī)的發(fā)動機(jī)、駕駛室、糧箱布置，發(fā)動機(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。 7．外形美觀 機(jī)械產(chǎn)品的外觀是對用戶的第一印象，是用戶購買時要考慮的因素之一。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)品的特點和銷售地區(qū)的時尚 。 在總體布置上應(yīng)使各零部件的 組合勻稱協(xié)調(diào) ， 符合一定的比例關(guān)系 ， 前后左右的輕重關(guān)系要對稱和諧 ， 有穩(wěn)定感和安全感 ，否則用戶就不敢購買。 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。 轎車的外形輪廓具有流線美感，用戶才喜愛。 機(jī)械產(chǎn)品的色彩要適應(yīng)產(chǎn)品的特點 ，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。消防車采用紅色為主體，紅色有很好的注目性和遠(yuǎn)視效果，使消防車暢行無阻。 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。轎車的外形輪廓在這方面的要求特別高。 (二 )繪制總體布置圖 方案設(shè)計階段， 對各候選方案有時也要畫出總體布置圖。 如 P25圖 26，在確定自走式谷物聯(lián)合收獲機(jī)的基本結(jié)構(gòu)布局時，就畫出了發(fā)動機(jī)、駕駛室和糧箱 3種方案的布置圖，以此作為評價方案的依據(jù)。 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、初步計算和運動分析都有益處。 在總體布置設(shè)計階段，要畫出相應(yīng)的總體布置圖。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。而在進(jìn)行總體布置時，要按照 “ 執(zhí)行系統(tǒng) — 傳動系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)及支承形式 — 動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng) ” 的思路來進(jìn)行。例如，對機(jī)床先布置刀具、卡具，再布置傳動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)。 總體布置圖繪制后有重要意義。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)行計算或估算，可以 進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 。 課本 P33圖 28，為自走式谷物收獲機(jī)的總體布置圖。 當(dāng)執(zhí)行系統(tǒng)中有相互聯(lián)系的多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)時，應(yīng)盡量將各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的聯(lián)接件和原動件布置在 一根或少數(shù)幾根軸 上。例如多缸內(nèi)燃機(jī)，它有多個進(jìn)排氣門機(jī)構(gòu)，把各進(jìn)排氣門機(jī)構(gòu)的凸輪布置在一根軸上，既可使原動件凸輪接近執(zhí)行構(gòu)件 — 氣門，又容易滿足各氣門間的運動關(guān)系。 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)時應(yīng) 首先確定執(zhí)行構(gòu)件的位置 。例如在四工位專用機(jī)床進(jìn)行總體布置時，首先把執(zhí)行構(gòu)件 — 刀具和工件布置好。然后再布置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動件和中間聯(lián)接件。 布置執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)注意下面 3個問題： （ 1）盡量 減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動副和構(gòu)件數(shù)目 ， 減小構(gòu)件的幾何尺寸 。 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。 （ 2）使 原動件盡量接近執(zhí)行構(gòu)件 減小執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動副和構(gòu)件的數(shù)目，可以減小因運動副磨損和構(gòu)件發(fā)生變形而造成的 誤差積累 ，從而提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動精度。運動副越多，誤差積累越大。 電動機(jī) 電動機(jī) 執(zhí)行構(gòu)件 工件 、 刀具 當(dāng)有外露的執(zhí)行構(gòu)件時，最好將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的聯(lián)接件和原動件隱蔽布置，以提高作業(yè)的安全性。 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)接件和原動件都包在箱體里。 自走式谷物聯(lián)合收獲機(jī)，要把直立的谷物割倒并輸送走，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的構(gòu)件 — 割刀滾輪等的位置應(yīng)能保證谷物傳送方便與安全。 （ 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，要考慮裝拆工件的方便與安全。 （ 1）簡化運動鏈 在保證傳統(tǒng)系統(tǒng)功能的前提下，運動鏈越簡單，零件的數(shù)目和運動副數(shù)目就越少，材料的消耗和制造費用就越低，傳動效率和精度、可靠度就越高。為簡化