实验14 实验指导书重庆大学机械基础实验报告.doc

实验14 机械系统原理方案创新设计 机械创新设计的目的是设计出工作机理独特有效、结构新颖巧妙的机械产品。机械创新设计的关键是原理方案设计，它决定了产品的质量、性能、功效和性价比等。原理方案设计的基本要求有许许多多，其中最重要的，一是机械产品能够实现预期功能，二是性能良好。为达到第一个基本要求，常常采用“功能分析法”，将机械产品的总功能逐次分解成多个基本功能，进而找出实现这些基本功能的基本机构，将这些基本机构组合后形成创新设计的方案。为达到第二个基本要求，常常是在多个方案中优选所以设计者必须知道各种机构能够具有哪些预期功能，以及实现预期功能的性能如何14.1实验目的 ．原理方案设计．3．根据给定的设计平台和设计任务，设计出机器原理方案，训练创新设计方法启发创新思维、意识。 14.2 实验器材 （1）总体结构如图14-1所示。 JPYS-CD机械系统原理方案创新设计实验台总体结构如图14-1所示，主要由底座(安装平台)、驱动源、减速器、联轴器、带、链、过渡节、平面执行机构等传动部件组成。可根据需要按一定的形式组合成不同的机械传动系统。其中底座(安装平台)、驱动源、传动部件、负载部件为整体结构。底座(安装平台)上有T形槽，可根据安装需要布置系统。 图14-1 JPYS-CD机械系统原理方案创新设计实验台总体结构 （2）安装平台 安装平台由机柜和铸铁平台组成，如图14-2所示，铸铁平台上有纵横间隔(100mm)的T型滑槽作为安装组件用。 图14-2 安装平台 （3）驱动源的组成（图14-3） 图14-3 驱动源的组成 图14-4 负载的组成 （4）负载的组成（图14-4） （5）传动部件 1）齿轮减速器模块为了增大方案设计空间,减速器输出轴采用了双轴伸结构,安装灵活,速比为1:1.5。 2）摆线针轮减速器为专业厂家生产不但设计精良而且外型美观.速比为1:9. 3）蜗轮蜗杆减速器,输出轴也采用了双轴伸,以满足不同设计需要,输出轴小端可连接带轮、链轮传动,大端除了连接带轮、链轮外还可连接万向节传动以增强空间概念。 4）测试模块中还包括对V型带、链轮和它们组合模块的测试。 （6）执行机构搭接框架 执行机构搭接框架主要由立板、角铁座、横梁等组成（如图14-5所示）。 2.主要技术参数及性能指标 （1）动力部分 1）三相感应变频电机：额定功率0.37KW；同步转速1500r/min；输入电压220V。 2）变频器：变频范围 2～200 HZ；功率：0.75KW；图14-5执行机构搭接框架 （2）测试部分 1）角位移传感器：工作电源：DC24V；量程：0-360°；输出信号：4-20 mA。 2）直线位移传感器：工作电源：DC24V；量程：0-200mm；输出信号：4-20 mA。 3）测力传感器：工作电源：DC24V；量程：0-20kg；输出信号：4-20 mA。 4）电量变送器：工作电源：AC/DC85-265V；输入信号：交流、直流各种电量； 隔离输出信号：4-20mA。 5）数据采集卡：单通道32路。 （3）传动部分 直齿圆柱齿轮减速器：减速比 1：1.5。摆线针轮减速器：减速比1：9。蜗轮减速器：减速比 1：10；三角带传动：带轮基准直径： D1=90mm、D2=100mm；带轮基准直径： D1=50mm、D2=132mm 。链传动： 链轮 Z1=13 、Z2=25。 14.3 机械系统原理方案创新设计方法14.3.1功能分析法 原理方案创新设计方法有很多，这里只简介“功能分析法”。功能分析法的大致步骤如下。 （1）功能分解：将机械系统的总功能逐次分解为若干子功能，直到能够找到实现这一分功能的子系统为止，这个子系统又叫做功能元。机械系统各部分多为实现各种运动变换和预期运动规律的子系统。运动变换取决于子系统的类型，运动规律取决于尺寸。因此，这里的子功能实际上指的是运动。 功能元既然是子系统，也就可大可小。功能元的大小取决于功能分解的详尽程度。例如插齿机总功能的一种分解方案是：动力输入功能（可选电动机为功能元）、减速功能（可选齿轮传动为功能元）和插齿功能。再将插齿功能分解为实现范成运动功能（可选齿轮传动为功能元）、切削运动功能（可选连杆机构为功能元）、让刀运动功能（可选凸轮机构为功能元）。 （2）构造形态矩阵：实现同一功能的功能元有多种，以表格的形式罗列出来。这个表格就叫做“形态矩阵”。 （3）方案数量求解：求出不同组合下的方案总数。 （4）选择、评价、优化方案。 图14- 挖掘机的功能树 例14-1 应用功能分析法求解挖掘机设计的原理方案。 （1）功能分解 挖掘机的总功能：取运物料。总功能的分解如图14-所示。 （2）构造形态矩阵（如表14-所示）。　　　 （3）方案数