【正文】 【例 】 （ 4） 主軸滾動軸承的精度與配合 1） 外載荷的影響： a． 外載荷方向不變：內(nèi)圈跳動對軸的影響大。 1） 球軸承： P80 圖 、圖 2） 雙列圓柱滾子軸承： P80 圖 b 3） 圓錐滾子軸承： a． 單列圓錐 b． 雙列圓錐 P81 圖 c． 空心圓錐軸承 P81 圖 c 4） ?60 角接觸軸承 P80 圖 d （ 3） 主軸滾動軸承的剛度： 1） 預(yù)緊：使軸承與滾動體在無載荷時產(chǎn)生的過盈量。 i. 異步電機(jī)：轉(zhuǎn)速不高，無變速要求 ii. 中頻電機(jī)： f=200~2500Hz， n=60f=12021~144000r/min 注意：砂輪磨床中，砂輪速度要小于 65m/s 變速方法：多速電機(jī)、變化電源頻率 iii. 空氣蝸輪和油蝸輪： 用于速度高，扭矩小的場合 2） 主軸 傳動件的布置： P78 圖 a． 傳動力 F 在前支承外側(cè) 適用場合：重載設(shè)備 b． 傳動力 F 在前支承內(nèi)側(cè)，與外載荷 P 同向 適用場合：主軸剛度較高 c． 傳動力 F 在前支承內(nèi)側(cè)，與外載荷 P 反向 適用場合：前支承剛度較高 2. 主軸軸承和主軸滾動軸承的選擇 （ 1） 軸承的選擇： P79 表 1） 滾動軸承的優(yōu)點(diǎn) 適應(yīng)能力強(qiáng)、可以預(yù)緊，提高軸承剛度、滾動磨損小，功耗小，發(fā)熱小、潤滑條件要求低。 a． 齒輪轉(zhuǎn)動 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，且轉(zhuǎn)動扭矩較大，但受齒形誤差影響。 2. 材料和熱處理： 幾何形狀和尺寸一定時，主軸的剛度取決于材料的彈性模量 E，各種鋼材的彈性模量 E 的差別甚微小，故剛度不是選材的依據(jù)。 改變各執(zhí)行件的位置 改變主軸的幾何位置 改變軸承的間隙 P71 表 改變潤滑條件 （ 5） 耐磨性：是指其長期保持原始精度的能力。 （ 3） 抗振性：是指主軸受交變載荷時，能夠平穩(wěn)地運(yùn) 轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動的能力。 【例 】 P60 圖 【例 】 P60 圖 2. 執(zhí)行軸機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本要求： （ 1） 旋轉(zhuǎn)精度：是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動（手動或低速機(jī)動）的條件下，主軸安裝工件或刀具部位（相對）的徑向和軸向 跳動及角度擺動。 1. 執(zhí)行末端件： 是直接與工作對象接觸并完成一定工作（夾持、移 動、轉(zhuǎn)動等）或在工作對象上完成一定動作（切削、鍛壓、清洗等）的零部件。 難點(diǎn) ： 執(zhí)行軸 組件的計算， 滑動導(dǎo)軌計算中力學(xué)模型簡化過程和疊加。 17. 有一 普通車床， maxn =1600r/min， minn =，取 ? =， n電 =1440r/min。試計算 minn ， nR 值，并繪轉(zhuǎn)速圖，配置各齒輪齒數(shù)，計算各傳動件的計算轉(zhuǎn)速。 3. 機(jī)械無級變速器 （ 1） 機(jī)械無級變速器的類型（機(jī)械特性） 1） 恒功率型 2） 恒轉(zhuǎn)矩型 3） 變功率變轉(zhuǎn)矩型 （ 2） 擴(kuò)大恒功率的方法：加機(jī)械有級變速 upnp rRR ?? 或pnpu RRr ? P161 圖 左圖 考慮到摩擦副的滑動，應(yīng)使 u? 略小于 pR 值，取值： pu R)~(?? 又因?yàn)椋?1?? Zuur ? 1lglg ?? uurZ ? 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》 電子教案 段鐵群 教授 24 則： 1)~ ( lg ?? pu RrZ P161 圖 右圖 【 例 】 P162 內(nèi)聯(lián)傳動系統(tǒng)的設(shè)計原則 一、誤差的來源 各傳動件的制造和裝配誤差，因受力和因溫度變化而產(chǎn)生的變形等都影響傳動鏈的傳動精度。擬采用交流調(diào)頻主軸電動機(jī)，額定轉(zhuǎn)速 nr=1500r/min，最高轉(zhuǎn)速 maxn =4500r/min，為了簡化變速箱和操縱機(jī)構(gòu)，改串聯(lián)的滑移齒輪為雙聯(lián)，試設(shè)計其傳動系統(tǒng)，并選擇電動機(jī)功率。 解： 主軸要求的恒功率調(diào)速范圍為 a x ??? jinp nnR 電動機(jī)的恒功率調(diào)速范圍為 3150 0450 0m a x ??? rp nnR 令 3?? pu R? 則 ： zupzupunp RRrR ?? ???? ?1 33lg ??? unpRZ ? （級） 電機(jī)功率 ： kWPP ??? ?出，選 。 （ 1） 有級變速公比 u? 與電動機(jī)恒功率調(diào)速范圍 pR 相等 可以有效利用電機(jī)功率。 2. 設(shè)備主軸的計算轉(zhuǎn)速值 （ 1） 直線運(yùn)動： maxn （工作在恒功率段）。 4. 采用混合公比 擴(kuò)大范圍小 六、齒輪齒數(shù)的確定： 1. 確定齒輪齒數(shù)要注意的問題： （ 1） 轉(zhuǎn)速誤差： )%1(1039。 四、分級變速的幾種特殊情況 1. 具有交換齒輪的傳動鏈 （ 1） 交換齒輪的傳動比：設(shè)計成對稱分布 （ 2） 優(yōu)點(diǎn)：減少交換齒輪的數(shù)目 （ 3） 缺點(diǎn)：升速傳動比高（且在高速下），噪聲高，振動大。 3. 寫結(jié)構(gòu)式或畫結(jié)構(gòu)網(wǎng) （ 1） 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式 P144 圖 原則 二 ：“升 2 降 4” 1） 主運(yùn)動鏈：最小傳動比： 41imin ? 最大傳動比： 2imax? 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》 電子教案 段鐵群 教授 18 斜齒輪： ? 變速范圍： 8)1(m inm a xm a x ??? ?nn pxiir ? 2） 進(jìn)給傳動鏈： 51 進(jìn) ?? 14max ?r 檢查方法：檢查最后一個擴(kuò)大組（因?yàn)槠渌膫鲃咏M的變速范圍較?。?。 b. 傳動組 i. 級比指數(shù)： 3001 ??? Pxx ii. 傳動副數(shù)： 21?P c. 傳動組 i. 級比指數(shù)： 6112 ??? Pxx 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》 電子教案 段鐵群 教授 17 ii. 傳動副數(shù)： 22?P （ 3） 變速組的變速范圍 1） 變速組的變速范圍：變速組內(nèi)最大傳動比 maxi 與最小傳動比 mini 之比，稱為變速組的變速范圍 r 即 minmaxiir? 2） 任一變速組的變速范圍 ： )1( ?? ii pxir ? 基本組的變速范圍： )13(1)1(0 00 ??? ??pxr ? 第一擴(kuò)大組的變速范圍： )12(3)1(1 11 ??? ??pxr ? 第二擴(kuò)大組的變速范圍： )12(6)1(2 22 ??? ??pxr ? 3） 變速范圍關(guān)系： nn rrrrR ????? .. .. ..210 二、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng) 1. 結(jié)構(gòu)網(wǎng)：表示傳動比的相對關(guān)系，而不表示傳速值的線圖。 級比指數(shù)：級比 ix? 的指數(shù) ix 稱為級比指數(shù)，或傳動特性指數(shù)。 4） 傳動線：是指軸線間轉(zhuǎn)速點(diǎn)的連線，它表示相應(yīng)傳動副及其傳動比值。 1. 銷釘安全聯(lián)軸器 P137 圖 2. 鋼珠安全離合器 P137 圖 3. 摩擦安全離合器 P135 圖 、 P135 圖 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動設(shè)計 一、有級變速傳動系統(tǒng)的運(yùn)動設(shè)計 1. 轉(zhuǎn)速圖 （ 1） 轉(zhuǎn)速圖 P140 圖 可以表達(dá)主軸每一級轉(zhuǎn)速是通過哪些傳動副得到的，這些傳動副之間的關(guān)系如何，各傳動軸的轉(zhuǎn)速等等。 3. 起停和換向裝置的結(jié)構(gòu) （ 1） 齒輪： P134 圖 摩擦離合器 P134 圖 鋼球摩擦離合器 （ 2） 齒輪換向機(jī)構(gòu)： P35 圖 （三） 制動裝置 作用：使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動能夠迅速停止。 1. 機(jī)械系統(tǒng)的工況 （ 1） 不需要換向且起動不頻繁 如：自動電阻裝帽機(jī) P131 圖 （ 2） 需要換向但起動不頻繁 如：龍門起重機(jī) P128 圖 （ 3） 需要換向且起動頻繁 如：普通車床 2. 動力源的類型 （ 1） 電動機(jī)：允許在負(fù)載下起動，可以正反轉(zhuǎn)，但起動電流大，反接制動。 場合：大轉(zhuǎn)矩，運(yùn)動中變速。 1. 交換齒輪變速 P130 圖 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單（無操縱機(jī)構(gòu)），軸 向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，交換（變速）不方便，剛度低，潤滑差（懸臂安裝）。 適用場合： （ 1） 執(zhí)行件間有嚴(yán)格傳動比要求 —— 內(nèi)聯(lián)傳動鏈 P130 圖 （ 2） 各執(zhí)行件間運(yùn)動有順序或協(xié)調(diào)的要求 —— 自動設(shè)備 P131 圖 （ 3） 各執(zhí)行件的運(yùn)動相互獨(dú)立 3. 聯(lián)合驅(qū)動傳動系統(tǒng) 兩個（多個）動源經(jīng)各自的傳動鏈聯(lián)合驅(qū)動一個執(zhí)行件。 特點(diǎn)：傳動簡單，易于設(shè)計，可減少各傳動鏈間的振動影響。 特點(diǎn)：功率大，變速范圍寬，傳動比準(zhǔn)確，工作可靠，轉(zhuǎn)速損失較大。 （ 3） 電氣無級變速 是通過變換電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，噪聲小，使用維修方便，效率高。 主要保證：傳動的準(zhǔn)確性。 講授提示與方法 ：引入實(shí)例講解 轉(zhuǎn)速圖 所表示內(nèi)容和含義，根據(jù) 轉(zhuǎn)速圖 擬定原則“口訣”結(jié)合 實(shí)例 講授 轉(zhuǎn)速圖 的 擬定方法和步驟，注重 講解 傳動齒輪齒數(shù)配齒表的使用特點(diǎn)，比較設(shè) 備功率扭矩特性特點(diǎn)和調(diào)速電動機(jī)功率扭矩特性關(guān)系 講解 無級變速傳動系統(tǒng) 的設(shè)計方法和特點(diǎn)；講授中充分利用多媒體課件。 2. 包裝工藝的確定： （ 1） 整體錐形模腔：粘模、破紙 （ 2） 彈性的鉗物料機(jī)械手夾子：工藝性好 3. 包裝機(jī)總體設(shè)計：回轉(zhuǎn)式多工位自動機(jī)型 送料 分料 頂料、接料 抄紙 轉(zhuǎn)位 開手、出料 供紙 剪紙 P57圖 、圖 P58圖 、圖 4. 傳動系統(tǒng) 設(shè)計 P59圖 5. 工作循環(huán)圖 P59圖 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》 電子教案 段鐵群 教授 12 [作業(yè) 題 與 思考題 ] 1. 什么是機(jī)械系統(tǒng)的功能？功能可分為哪幾類？ 2. 什么是功能原理設(shè)計？包括有哪些重要設(shè)計步驟？ 3. “黑箱法”設(shè)計有什么優(yōu)點(diǎn)？ 4. 什么是功能元？機(jī)械設(shè)計中有哪些基本功能元？ 5. 什么是功能結(jié)構(gòu)？繪制功能結(jié)構(gòu)圖有何功用？ 6. 功能結(jié)構(gòu)（以功能元為基準(zhǔn)，組合成的）有哪幾種基本類型？ 7. 什么是功能元（分功能）的求解？ 8. 什么是原理解的相容性？相容性的求解方法有哪幾種？相容性可分成哪幾種情況？ 9. 為什么要進(jìn)行結(jié)構(gòu)總體設(shè)計？它有哪些設(shè)計原則？ 10. 總體布置 設(shè)計有哪些基本要求？常用的有哪幾種分類形式？ 11. 總體（主要）參數(shù)包括有哪幾類？（及基本概念） T、 Q、 n（ maxn 、 minn ）、 Z、 nR 、 maxA 、 ? 、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列 12. 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計有哪幾種基本原理？它們各是什么內(nèi)容？ 13. 什么是任務(wù)分配原理？它有哪幾種情況？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 14. 什么是自補(bǔ)償原理？它有哪幾種情況？ 15. 有一搖臂 鉆床，最大鉆孔直徑 40mm， maxv =50m/min， minv =4m/min，求： maxn 、minn 、 ? 、 Z 及列出各級轉(zhuǎn)速。 P56圖 六、軟固體物料自動包裝機(jī)設(shè)計舉例 1. 原始資料： （ 1） 產(chǎn)品 本機(jī)的包裝對象是圓臺形柱狀軟固體物料， 見圖 。 P56圖 6. 力平衡原理： 力平衡的目的就是通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施，使這些無用的力在其產(chǎn)生處就部分或全部平衡掉，以減輕或消除不良影響。 P46圖 （ 1） 動力參數(shù)確定得過大導(dǎo)致機(jī)器笨重、浪費(fèi)能源和材料 （ 2） 動力參數(shù)確定得過小則不能滿足使用要求 學(xué)生自學(xué)： P46~52 電機(jī)學(xué)中的內(nèi)容 五、結(jié)構(gòu)總體設(shè)計的基本原理 1. 任務(wù)分配原理： （ 1） 一個載體完成一個功能 （ 2） 一個載體承擔(dān)多個功能 （ 3） 多個載體共同承擔(dān)一個功能 2. 穩(wěn)定性原理： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指當(dāng)出現(xiàn)干擾使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變恢復(fù) 穩(wěn)定的效應(yīng)。 1） 對于一般生產(chǎn)率要求較高的普通設(shè)備，減少相對轉(zhuǎn)速損失率是主要的，所以公比 ? 取得較小，如 ? = ? =。 如：外形尺寸、主要部件尺寸、工作行程、加工范圍等。 1. 性能參數(shù)（生產(chǎn)能力）： 機(jī)械系統(tǒng)的理論生產(chǎn)能力是指設(shè)計生產(chǎn)能力 —— 在單位時間內(nèi)完成的產(chǎn)品數(shù)量，亦可以稱之為機(jī)械系統(tǒng)的生產(chǎn)率。 方法：優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、專家系統(tǒng)使用、經(jīng)濟(jì)性評價等。同時具有簡化、簡便、簡明、簡易、減少等多重含義。這部分工作對產(chǎn)品的質(zhì)量有決定性意義。 求解步驟： 第一步：明確任務(wù)要求 第二步：功能分析 （ 1） 總功能 P32圖一 （ 2） 總功能分