第九章机械系统方案设计概述.ppt

第一节 机械系统方案设计的目的和内容 第二节 机构的组合系统 　　一、基本机构 机构以独立的形式出现，能够单独实现运动和动力的传递，称为基本机构。如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、棘轮机构、槽轮机构、螺旋机构、带轮机构、链轮机构等。　　 机构的组合系统 机构的组合系统 ２．并联式组合 　　在机构组合系统中，若干个子机构共用同一个输入构件，而它们的输出运动又同时输入给一个多自由度的子机构，从而形成一个自由度为1的机构系统。这种组合方式称为并联式组合。 机构的组合系统 ３．封闭式组合 第三节 机械系统方案设计的一般步骤 一、执行机构方案拟定 机械系统方案设计的一般步骤 机械系统方案设计的一般步骤 机械系统方案设计的一般步骤 　　　二、选择原动机 机械系统方案设计的一般步骤 三、传动系统方案拟定 机械系统方案设计的一般步骤 　　四、绘制机械系统机构运动简图 第四节 机械系统方案设计应遵循的基本要点 　　（1）尽量简化和缩短运动链 机械系统应采用尽可能简单的结构，不可因片面追求可有可无的功能而使结构复杂化。机械系统中，运动链越短，机构和零件的数目就越少，这不但可降低制造成本，而且可提高机械效率。此外，还可减少误差积累，提高精度。 　　（2）原动机数目的确定应尽可能使运动链简化 机械系统方案设计中，有时必须用同一原动机同时驱动几个运动链。除此而外，还可考虑用几个原动机分别驱动各个运动链，这样常能使运动链简化。 机械系统方案设计应遵循的基本要点 　 （4）注意提高机械效率 机械系统的总效率是各个机构效率的连乘积。因此，机械系统中任何一个机构具有低效率时，都会使总效率降低。 第五节 机械系统方案设计举例 　以牛头刨床为例，说明机械系统方案设计的一般思路和方法。 　 一、根据牛头刨床的功能要求确定其工作原理 牛头刨床的功能是加工长度较大的平面。其工作原理是：刨刀作往复纵向刨削和退刀运动；同时，夹持工件的工作台作间歇横向进给运动，即当刨刀刨削时工作台静止不动，而退刀时工作台作横向进给。牛头刨床的刀架和工作台即是机械系统中的两个执行构件。 机械系统方案设计举例 　　二、根据工作原理选择执行机构类型 　　（一）刀架切削运动执行机构类型选择 　　刨刀是安装在刀架上的切削刀具，刀架的运动为往复直线运动。可被选作实现刀架运动的机构有以下几种。 　　（2）直动从动件凸轮机构　这种机构的优点是很容易满足工作行程匀速和空程急回的运动要求。其缺点是凸轮为高副机构，力的传递能力差、易磨损；当刀架的行程（即凸轮从动件推程）需求较大时，则凸轮的结构尺寸会很大，使机床的纵向尺寸过大。所以这种机构不适于牛头刨床。 　　（3）齿轮齿条机构　这种机构的优点是工作行程为匀速移动。其缺点是必须有换向和变速机构才能使刀架空程具有急回特性，且行程两端冲击大。也不是牛头刨床选择的理想机构。 （5）摆动导杆机构与摆动滑块机构串联而成的组合机构。 　　当曲柄2等速回转时，导杆4往复摆动，滑块1绕O1摆动，滑块5则作往复直线运动。这种机构为低副机构，传力能力好，工作可靠；无须反向机构，且空程具有急回特性，工作行程刨刀速度较为均匀。当刀头工作行程较大时，此机构沿移动方向尺寸比曲柄滑块机构小的多。 　　综合以上分析比较，摆动导杆机构与摆动滑块机构的组合机构优势最明显，故可选定为刀架的执行机构。 　　　（二）工作台进给运动机构方案设计 工作台的进给运动为：刨削时工作台静止不动，刨刀空程急回时工作台作等量直线进给运动，同时还要求工作台可作反向进给运动。 螺旋机构和齿轮齿条机构都可实现工作台的等量直线进给和反向进给。但螺旋机构具有自锁特性，故不进给时工作台会自行锁定不动。齿轮齿条机构没有自锁特性，要使不进给时工作台固定不动，必须另设定位机构。这样，会使机构本身变得复杂，相比之下，螺旋机构结构简单，制造容易，所以应优先选用。 　　螺旋机构虽可直线进给并自锁，但要做到间歇进给、正反向进给和进给量可调整，必须选择能满足以上要求的间歇运动机构来驱动螺旋机构。可供选择的间歇机构有槽轮机构、棘轮机构等。槽轮机构虽能实现间歇回转运动，但槽轮机构每次转过的角度不能调节，故不宜采用。棘轮机构能够实现间歇回转运动，且转角大小可根据工作需要调节，双向式棘轮机构可实现正反转驱动螺旋机构，因而棘轮机构是可供选用的理想机构。 棘轮机构的动停时间之比，可以通过适当的驱动机构来改变。凡是能使带棘爪的摆杆实现往复摆动的机构都可做为棘轮机构的驱动装置。故可选