哈工大机械系统设计第6章操纵系统.pptx

第六章 操纵系统和安全系统设计;一、概述 定义：把人和机械联系起来，使机械按照人的指令工作的装置和元件所构成的总体。;机械：拉杆、手柄、手轮和脚踏板； 电气：按钮、按键、开关； 液压、气动：调节阀、手柄等。 将操纵件的信号、运动或作用力通过适当的信号、能量等的变换和传递，以实现控制执行件目的的中间环节。 杠杆、凸轮、齿轮齿条、丝杠螺母及摇杆机构。 是与被操纵部分直接接触的元件。 常用的有拨叉、滑块、气（液）缸、电磁铁等。 如定位元件、锁定和互锁元件及回拉元件;操纵力：人力、电动、液压、气压和混合操纵系统 操纵件控制执行件数：单独操纵系统和集中操纵系统;4、操纵系统的要求;人机工程学：研究机械系统与人和周围环境关系的科学。 设计思想：1）以机器为中心；2）以人为中心 ; 操纵系统是人和设备直接联系的系统，它???有闭环调节系统的特征。在这个系统中，人是指令的发出者，从观察周围环境或从仪表指示中得到信息，经过大脑作出判断后产生相应的动作，即操作。操作的结果使设备进入新的状态，这种新状态又从环境中或显示仪表中反映出新的信号，又可能使操作者做出新的操作。明确人在这个人机系统中的工作能力和方法是合理设计操纵系统的重要前提。 人与设备相比，人是万能的，是在人机系统中起决定性作用的。但是，人存在着体力（功率）不足、反应速度慢、准确性差、记忆力有限和易疲劳等弱点。因此，只有依据人的心理、生理特征和规律设计操纵系统，才能充分发挥人在人机系统中的主导作用。; 一切设备的操纵件都应布置在人的肢体活动最有利的区域内，应有利于发挥人的体能和灵敏反应，并使人感觉舒适。 通常，人都是用手和脚操纵设备，操纵姿势分立势和坐势两种。在极特殊情况下也可用异常姿势。; 手臂正前方铅垂平面的活动范围 阴影区表示最有利的活动范围，小圆弧表示手臂的正常活动范围，大圆弧为手的最大可及范围。;a—各方向活动的最大角度 b—水平方向活动自如的角度; ;设计脚操纵件时注意： 由于脚操纵不如手操纵灵活，为防止脚操纵失误或碰移操纵件，应使脚操纵件具有一定的启动阻力，此力应大于脚自由放在踏板上的压力。; 要求—保证操作者操作时用力适度和不易疲劳 手臂的作用力：握力、推力、拉力、提力、扭力和举力 a 转动快的手轮或摇把，应使其转轴中心线与人体站立的垂直面成60-900角; b 要求操纵力较大时，转轴中心线应水平放置； c 操纵力很大的手柄应位于齐肩高度，以推力操作为好。;结构形式： 手柄、手轮、旋钮和按键 设计要点： 1）重视柄部的结构形状和尺寸，避免手掌与柄部完全贴合 2）采用不同形状的柄部或者不同颜色的按钮，便于识别和记忆 3）旋钮设计成一头尖，或做上标记，指明刻度位置。 4）采用复合多功能操纵件，可以在操作时手不离开操纵件而完成多种操纵任务，节约操作空间。;视力——是指人眼看清物体的能力，包括对物体的辨清能力、辨色能力、视野和视距。;常用操纵机构简图;操纵系统：人体四肢的延伸，一般是以变力、变行程和完成较复杂动作为目的。 设计参数：操纵力、 操纵行程和传动比 操纵力Fc、执行件的工作阻力Fz与操纵系统的传动比ic关系： 其中： 为操纵系统的传动效率 操纵行程Sc、执行件的行程Sz与操纵系统的传动比ic的关系： 手操纵力建议不大于150N，脚操纵力不大于180N。操纵行程的大小应使人体在不移动位置的情况下能方便自如地达到。机床手柄的转角不宜大于90° 。 传动比确定时要结合操纵力、操纵行程和总体方案全面考虑。;2、原理方案设计;四、操纵系统的设计实例;在选定滑块高度h 时， L越大，A也越大，设 计时摆角应在60°～90° 。; 单边拨动滑移齿轮，拨动力F，拨动点距轴线距离为A，齿轮宽度B，轴径d。求能使滑移齿轮顺利移动而不自锁的条件。;求解得： 若f =0.3 则3Af / B≈A/B 当A/B 大于等于1时就会发生自锁， 因此，必须保证 AB;6.2 安全系统;1 动力系统保护 机械系统的动力源一般为三相380V的交流电源。电源进入配电柜后，首先要经空气开关的保护，主回路和控制回路要有熔断器。电机要有熔断器和热继电器保护。熔断器主要用于断路保护，热继电器主要用于过载和过流保护。此外，还有欠压、过压和缺相等保护。在液压和气动回路中，要有安全阀和压力继电器。 ;3 执行系统保护 ? 机械系统的最终目的是由执行件完成的，其