【正文】 集”為發(fā)展的方法 “集成化”，一是技術的集成，二是管理的集成，三是技術與管理的集成。 突出“極端條件”，是發(fā)展的焦點 “極”就是極端條件在高溫、高壓、高濕、強磁場、強腐蝕等等條件下工作的，或有高硬度、大彈性等等要求的，或形體上極大、極小、極厚、極薄、奇形怪狀的。 以“精密化”將成為發(fā)展的關鍵 所謂“精密化”，一方面是指對產(chǎn)品、零件的精度要求越來越高。 以“數(shù)字化”為發(fā)展核心 信息精確，信息安全，信息容量大。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求，并行工程的發(fā)展為虛擬制造技術的誕生創(chuàng)造了條件，虛擬制造技術將是以并行工程為基礎的，并行工程的進一步發(fā)展就是虛擬制造技術。 虛擬制造（ VM－ Virtual Manufacturing） 虛擬制造利用信息技術、仿真技術、計算機技術對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預防措施，從而達到產(chǎn)品一次性制造成功，來達到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)品競爭力的目的。 ?計算機集成制造系統(tǒng) (Computer Integrated Making System，簡稱 CIMS) 先進制造技術 先進制造技術（ AMT－ Advanced Manufacturing Technology）先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應用于產(chǎn)品設計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術經(jīng)濟效果的制造技術的總稱。在產(chǎn)品生命周期中，各項作業(yè)都已有了其相應的計算機輔助系統(tǒng)，如： （ 1）計算機輔助設計 (CAD) （ 2）計算機輔助制造 (CAM) （ 3）計算機輔助工藝規(guī)劃 (CAPP) （ 4）計算機輔助測試 (CAT) （ 5）計算機輔助質(zhì)量控制 (CAQ) ? 計算機集成制造系統(tǒng)就是將技術上的各個單項信息處理和制造企業(yè)管理信息系統(tǒng) (如 MRPⅡ 等 )集成在一起，將產(chǎn)品生命周期中所有的有關功能，包括設計、制造、管理、市場等的信息處理全部予以集成。機電一體化系統(tǒng)設計 機械工程及自動化專業(yè) 1概述 ? 機電一體化技術 ? 機電一體化促進制造業(yè)的現(xiàn)代化 ? 機械化 ? 機械力 →人力 ? 機械自動化（電氣自動化） →機電一體化（機械 +微電子 +軟件） ? 電腦 →人腦（繁瑣、重復性、無創(chuàng)造性的） ? 藥廠自動生產(chǎn)線 ? 柔性自動裝配線 ? 數(shù)控銑床 ? 加工中心 ? 柔性制造系統(tǒng) 一、機電一體化技術 ? 機電一體化技術涵義 ? 機電一體化相關技術 ? 機電一體化系統(tǒng)構成 ? 機電一體化 Mechatronics (mechanis lectronics) ? 機電一體化三要素： 機械系統(tǒng)（機構）是基礎 微電子（微處理器 CPU）是核心 軟件是系統(tǒng)控制中心 機電一體化的特征： 有機械機構、 有CPU、有軟件 （有微機、單片機、 PLC等） 系統(tǒng)的五個子系統(tǒng)及其功能 ? 1 計算機（微機） 控制功能 ? 2 執(zhí)行元件 操作功能 ? 3 機構 構造功能 ? 4 傳感器 檢測功能 ? 5 動力源 動力功能 機電一體化相關技術 機械技術、微電子技術、信息技術、 控制技術、傳感器技術、驅動技術、 計算機技術、軟件技術 等多種學科的技術融合在一起，緊密結合在一起。 機電一體化系統(tǒng)構成 ? 機械系統(tǒng) ? 微電子處理系統(tǒng) ? 傳感檢測系統(tǒng) ? 執(zhí)行元件系統(tǒng) ? 動力源 二、機電一體化促進制造業(yè)的現(xiàn)代化 ? 柔性制造系統(tǒng) ? 計算機集成制造系統(tǒng) (SIMS) ? 平行工程 ? 虛擬設計、制造 ? 敏捷制造 ? 網(wǎng)絡合作設計制造 在制造業(yè)向全球化、網(wǎng)絡化、集成化和智能化 ? 加工中心 ? 刀具庫、夾具庫 ? 機器人 ? 自動小車 ? 立體倉庫 （原料庫、成品庫） ? 軟性制造系統(tǒng)： ? 又稱計算機綜合制造系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，集成化的全局效應更為明顯。 ? 其關鍵是建立統(tǒng)一的全局產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)管理及共享的機制，以保證正確的信息在正確的時刻以正確的方式傳到所需的地方。 敏捷制造（ AM－ Agile Manufacturing） 敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力，對用戶 需求 作出快速反應，以滿足用戶的需要。 并行工程（ CE－ Concurrent Engineering） 并行工程是集成地、并行地設計產(chǎn)品及其相關過程（包括制造過程和支持過程）的系統(tǒng)方法。 平行工程 ? 計劃 開發(fā) 設計 制造 包裝 銷售 ? 設計 工藝 制造 銷售 服務 開發(fā)產(chǎn)品指令 產(chǎn)品 ? 計算機集成制造系統(tǒng)的進一步發(fā)展方向是支持“并行工程”，即力圖使那些為產(chǎn)品生命周期各階段服務的專家盡早地并行工作，從而使全局優(yōu)化并縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。包含了三大部分：以設計為中心的數(shù)字制造，以控制為中心的數(shù)字制造和以管理為中心的數(shù)字制造。精密加工，細微加工，納米加工等等。 以“自動化”技術為發(fā)展前提 “自動化”從自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動補償、自動辨識等發(fā)展到自學習、自組織、自維護、自修復等更高的自動化水平。 以“網(wǎng)絡化”為發(fā)展道路 利用網(wǎng)絡，進行產(chǎn)品設計、制造與生產(chǎn)管理等活動。 “綠色”是 CIMS未來發(fā)展的必然趨勢 “綠色”是從環(huán)境保護領域中引用來的。 CIMS的標準化 在制造業(yè)向全球化、網(wǎng)絡化、集成化和智能化發(fā)展過程中，標準化技術已迫在眉睫。 ? 2縮短傳動鏈，提高傳動與支承剛度。 ? 4縮小反向死區(qū)。 2第二章 機械系統(tǒng)部件設計 ? 傳動部件及其功能要求 ? 絲杠傳動部件 ? 滾珠絲杠傳動部件 ? 齒輪傳動部件 ? 柔性傳動部件 傳動部件選擇與設計 ?傳動機構的作用 ?傳遞動力（扭矩） ?傳遞運動（動作） ?傳遞速度（轉速） 1按摩擦類型分 滑動摩擦機構和滾動摩擦機構 ? 滑動絲杠螺母機構 結構簡單、加工方便、制造成本低、具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動效率低 (30％～ 40％ )。 絲杠螺母機構傳動機構形式 作用：主要用來將旋轉運動變換為直線運動或將直線運動變換為旋轉運動。 但其軸向尺寸不易太長 ， 剛性較差 。 其特點是結構緊湊 、 絲桿剛性較好 。 ? 3)螺母轉動 、 絲桿移動 該傳動形式需要限制螺母移動和絲桿的轉動 ， 由于結構較復雜且占用軸向空間較大 ， 故應用較少 。 不能自鎖，具有傳動的可逆性，在用作升降傳動機構時，需要采取制動措施 ? 2滾珠絲杠副的典型結構類型 ? (1)螺紋滾道截面 (法向 )的形狀 ? (2)滾珠的循環(huán)方式 內(nèi)循環(huán) 和 外循環(huán) 內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過 程中始終與絲桿表面保持接 觸。其不足是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便 外循環(huán)有以下三種形式： 1)螺旋槽式 2)插管式 3)端蓋式 螺旋槽 插管式 端蓋式 1)螺旋槽式 ? 這種結構的特點是工藝簡單、徑向尺寸小、易于制造。 2)插管式 ? 插管式結構簡單、容易制造。 3)端蓋式 ? 這種方式結構簡單、工藝性好，但滾道吻接和彎曲處圓角不易準確制作而影響其性能，故應用較少。 滾珠絲杠副精度等級的導程誤差 (JB／ T 3162． 2—1982) 導程精度選擇檢驗項目 2)標注方法 5．滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預緊 ? (1)雙螺母螺紋預緊調(diào)整式 ? (2)雙螺母齒差預緊調(diào)整式 ? (3)雙螺母墊片調(diào)整預緊式 ? (4)彈簧式自動調(diào)整預緊式 ? (5)單螺母變位導程自頂緊式和單螺母滾珠過盈預緊式 6．滾珠絲杠副支承方式 ? 1)單推一單推式 ? 2)雙推一雙推式 ? 3)雙推一簡支式 ? 4)雙推一自由式 1)單推一單推式 ? 止推軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預緊力。 2)雙推一雙推式 ? 兩端分別安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，并施加預緊力，其軸向剛度最高。但隨溫度的升高會使絲杠的預緊力增大，易造成兩端支承的預緊力不對稱。雙推端可預拉伸安裝，預緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。 各支承方式特性比較 方式 剛度 精度 軸承壽命 適用 單 單 2 2 4 剛度特高 雙 雙 1 1 3 高精度、高剛度、高速 雙 簡 3 3 2 中速、長行程、高精度 雙 自 4 4 1 低速、 ? 軸承的組合安裝支承 ? 制動裝置 ? 超越離合器 7．滾珠絲杠副的密封與潤滑 ? 防塵密封圈或防護套密封 作用：防止灰塵及雜物進入絲杠 形式：接觸式 非接觸式 ? 潤滑 作用：提高耐磨性、傳動效率、維持傳動精度、延長使用。 ? 3）轉動慣量最小原則 等效慣量： 因為： 所以得： 因此： 得： 同樣方法得： ① 等齒寬等模數(shù) ② 其他： 實際：先小后大 ? 原則的運用： ? （ 1）對于要求體積小重量輕的齒輪傳動系統(tǒng)，可用 重量最輕原則 。 ? （ 3）對于要求傳動精度高的齒輪傳動系統(tǒng)，可用 輸出軸轉角誤差最小原則。 ? （ 5）大傳動比系統(tǒng)可 采用行星輪系或諧波齒輪傳動。 2 四種傳動結構形式 3 滾珠絲杠傳動設計 ? （ 1） 滾珠絲杠副的結構 （ 2） 滾珠絲杠副的典型結構類型 （ 3）滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù) （ 4）滾珠絲杠副的精度等級及標注方法 （ 5）滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預緊 （ 6）滾珠絲杠副支承方式 （ 7）滾珠絲杠副的密封與潤滑 （ 8）滾珠絲杠副的選擇方法 【 結構選擇、結構尺寸、設計計算（承載能力 桿穩(wěn)定性 剛度驗算） 】 ? 齒輪傳動部件 ? 1 齒輪傳動部件作用 2 齒輪傳動形式、 最佳傳動比的確定 。 ? 原則的運用方法（五點）。 1． 導軌副的種類 直線導軌副 運動方向為直線 回轉運動導軌副 運動方向為回轉 ? 導軌形式 按摩擦類型分類型 （ 1）滑動導軌 （ 2）滾動導軌 （ 3）流體介質(zhì)摩擦導軌 按其結構特點可分為： ? 開式 (借助重力或彈簧彈力保證運動件與承導面之間的接觸 )導軌 ? 閉式 (只靠導軌本身的結構形狀保證運動件與承導面之間的接觸 )導軌 。 導軌的水平與鉛垂誤差互相影響 。 ? 矩形 結構簡單 ， 承載大 ， 剛度高 。磨損不能自動補償 ， 摩擦力和接觸變形比三角導軌小 。剛度差 ， 摩擦力大 ， 制造維修不方便 。 場合 2 導軌副的組合形式 ? （ 1） 雙三角形導軌 ? （ 2） 矩形和矩形組合導軌 ? （ 3） 三角形和矩形組合導軌 ? （ 4） 三角形和平面導軌組合導軌 ? （ 5） 燕尾形導軌及其組合 （ 1）雙三角形導軌 特點： 導向性好 、 精度保持性好 (磨損能自動補償 ) 接觸剛度好 。 缺陷： 不能承受顛覆力矩 應用場合： 只有鉛垂方向 （ 向下 ） 力 （ 5）燕尾形導軌及其組合 特點： 結構緊湊高度小 、 摩擦力大 ， 制造不便 缺陷： 結構復雜