第十四章機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計

第一節(jié)概述

重要性直接決定產(chǎn)品的性能、質(zhì)量及其在市場上的競爭力和企業(yè)效益。

核心內(nèi)容機(jī)械運動方案設(shè)計，最具創(chuàng)造性和綜合性。一、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計過程

五個階段產(chǎn)品規(guī)劃(概念設(shè)計)、總體方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計、生產(chǎn)施工設(shè)計(工藝設(shè)計)、改進(jìn)設(shè)計。

階段步驟方法主要指導(dǎo)理論產(chǎn)品規(guī)劃設(shè)計方法預(yù)測技術(shù)設(shè)計方法學(xué)技術(shù)預(yù)測理論市場學(xué)信息學(xué)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計一般進(jìn)程信息集約可行性報告、設(shè)計要求項目表產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)預(yù)測調(diào)研可行性分析明確任務(wù)要求階段步驟方法主要指導(dǎo)理論原理方案設(shè)計系統(tǒng)化設(shè)計法創(chuàng)造技法評價決策方法系統(tǒng)工程學(xué)形態(tài)學(xué)創(chuàng)造學(xué)思維心理學(xué)決策論模糊數(shù)學(xué)總功能分析原理參數(shù)表、方案原理圖功能分解功能載體組合功能原理方案(多個)功能元求解原理試驗評價決策最優(yōu)原理方案階段步驟方法主要指導(dǎo)理論技術(shù)設(shè)計價值設(shè)計優(yōu)化設(shè)計可靠性設(shè)計宜人性設(shè)計產(chǎn)品造型設(shè)計系列化設(shè)計機(jī)械性能設(shè)計工藝性設(shè)計自動化設(shè)計價值工程學(xué)最優(yōu)化方法、工程遺傳算法可靠性理論與實驗人機(jī)工程學(xué)工業(yè)美學(xué)模塊化設(shè)計、相似理論有限元法、動態(tài)設(shè)計、摩擦學(xué)設(shè)計、高等機(jī)構(gòu)學(xué)機(jī)械設(shè)計的工藝基礎(chǔ)控制理論、智能工程、人工神經(jīng)元計算方法、專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案(多個)結(jié)構(gòu)價值分析試驗?zāi)Ｐ驮囼灴傮w設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計造型設(shè)計造型價值分析外觀方案(多個)評價決策評價決策最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案最優(yōu)造型方案最優(yōu)技術(shù)設(shè)計方案總體布置圖、裝配草圖、技術(shù)文件總體效果圖、外觀效果模型階段步驟方法主要指導(dǎo)理論施工設(shè)計各種制造、裝配、造型、裝飾、檢驗等方法各種工藝學(xué)批量生產(chǎn)計算機(jī)輔助制造銷售反饋控制法零件工作圖外觀件加工工藝、面飾工藝規(guī)程部件裝配圖效果圖、檢驗標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)文件造型工藝文件試制修改批量生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)用戶訪問

二、機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計功能原理設(shè)計根據(jù)需要制定機(jī)械的總功能，擬定實現(xiàn)總功能的工作原理和技術(shù)手段，確定機(jī)械所要實現(xiàn)的工藝動作執(zhí)行構(gòu)件運動設(shè)計通過對工作原理所提出的工藝動作進(jìn)行分解，決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)目、運動形式、運動參數(shù)等原動機(jī)選擇選定原動機(jī)的類型和運動參數(shù)機(jī)構(gòu)的選型、變異與組合機(jī)構(gòu)的尺寸綜合根據(jù)運動及動力等功能要求，選擇機(jī)構(gòu)類型、必要時變異和組合確定構(gòu)件的運動尺寸，繪制出機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運動簡圖方案分析對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行運動和動力分析方案評審對眾多方案進(jìn)行評價，并從中選出最佳方案

第二節(jié)執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計

一.功能原理的選擇與構(gòu)思產(chǎn)品的功能產(chǎn)品的用途、性能、使用價值等，根據(jù)人們生產(chǎn)或生活需要提出。確定功能指標(biāo)的考慮因素先進(jìn)性可行性經(jīng)濟(jì)性功能原理設(shè)計的重要性決定產(chǎn)品的技術(shù)水平、工作質(zhì)量、傳動方案、結(jié)構(gòu)型式、制造成本等。

工作原理不同，運動方案不同齒輪加工剃齒范成原理仿形原理

工作原理相同，運動方案也不同齒輪加工插齒滾齒

自動輸送料板的裝置

機(jī)械推拉平板摩擦工藝動作分解與運動方案選擇有著密切關(guān)系。實現(xiàn)同一機(jī)器功能時，應(yīng)盡可能采用動作簡單、工序少的動作過程。加工內(nèi)孔

摩擦輪底部氣吸頂部氣吸車床鏜床鉆床拉床

確定方案時應(yīng)注意兩點⑴用最簡單的方法實現(xiàn)同一功能。⑵注意光、機(jī)、電、流體等知識的綜合運用。

設(shè)計一臺彩色電視機(jī)陰極盤用的金屬片的沖裁機(jī)器，圓片直徑10mm，厚度0.8mm。100.8功能分解送料沖制退回B用最簡單的方法實現(xiàn)功能舉例按摩輪

圖示按摩椅中的按摩輪利用一個偏心空間凸輪，同時實現(xiàn)三維方向的按摩作用—徑向振動擠壓、向下推拉和橫向推拉，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)非常簡單。r光、機(jī)、電、流體等知識的綜合運用舉例指針瑪瑙支撐K向刀口活動游標(biāo)

圖示分析天平，要求精度達(dá)到0.01g，但靠目力讀指針的微小偏角已不可能?；顒佑螛?biāo)光源透鏡讀數(shù)窗

增加了一級光學(xué)放大鏡，將讀數(shù)放大。

第三節(jié)執(zhí)行構(gòu)件的運動設(shè)計和原動機(jī)的選擇1.執(zhí)行構(gòu)件的運動設(shè)計（1）執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目刀具作復(fù)合運動刀具與工作臺分別運動立式鉆床工藝動作分解執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目取決于機(jī)械分功能或分動作的數(shù)目的多少。直線運動曲線運動復(fù)合運動往復(fù)擺動執(zhí)行構(gòu)件運動形式回轉(zhuǎn)運動每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)由兩個以上單一運動合成間歇轉(zhuǎn)動停歇往復(fù)直線運動停歇單向直線運動沿可變曲線運動連續(xù)轉(zhuǎn)動沿固定曲線運動往復(fù)直線運動每分鐘轉(zhuǎn)位次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、運動系數(shù)每分鐘擺動次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、行程速度變化系數(shù)每分鐘行程數(shù)、大小、行程速度變化系數(shù)每次進(jìn)給量的大小每循環(huán)停歇次數(shù)、位置、時間、行程大小和工作速度(2)執(zhí)行構(gòu)件的運動形式和運動參數(shù)常用原動機(jī)的類型及主要特點

原動機(jī)類型主要特點三相異步電動機(jī)

結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、體積小、運行可靠、維護(hù)方便、堅固耐用；能保持恒速運行及經(jīng)受較頻繁的啟動、反轉(zhuǎn)及制動；但啟動轉(zhuǎn)矩小，調(diào)速困難。一般機(jī)械系統(tǒng)中應(yīng)用最多。

同步電動機(jī)

能在功率因子cos1的狀態(tài)下運行，不從電網(wǎng)吸收無功功率，運行可靠，保持恒速運行；但結(jié)構(gòu)較異步電動機(jī)復(fù)雜，造價較高，轉(zhuǎn)速不能調(diào)節(jié)。適用于大功率離心式水泵和通風(fēng)機(jī)等。

直流電動機(jī)

能在恒功率下進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速性能好，調(diào)速范圍寬，啟動轉(zhuǎn)矩大；但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、維護(hù)工作量較大、價格較高；機(jī)械特性較軟、需直流電源。

二、原動機(jī)的選擇常用原動機(jī)的類型及主要特點

原動機(jī)類型主要特點控制電動機(jī)能精密控制系統(tǒng)位置和角度、體積小、重量輕；具有寬廣而平滑的調(diào)速范圍和快速響應(yīng)能力，其理想的機(jī)械特性和調(diào)速特性均為直線。廣泛用于工業(yè)控制、軍事、航空航天等領(lǐng)域。

內(nèi)燃機(jī)

功率范圍寬、操作簡便、啟動迅速；但對燃油要求高、排氣污染環(huán)境、噪聲大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。多用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶、車輛等。

液壓馬達(dá)

可獲得很大的動力和轉(zhuǎn)矩，運動速度和輸出動力、轉(zhuǎn)矩調(diào)整控制方便，易實現(xiàn)復(fù)雜工藝過程的動作要求；但需要有高壓油的供給系統(tǒng)，油溫變化較大時，影響工作穩(wěn)定性；密封不良時，污染工作環(huán)境；液壓系統(tǒng)制造裝配要求高。氣動馬達(dá)

工作介質(zhì)為空氣，易遠(yuǎn)距離輸送、無污染，能適應(yīng)惡劣環(huán)境、動作速度快；但工作穩(wěn)定性較差，噪聲大；輸出轉(zhuǎn)矩不大，傳動時速度較難控制。適用于小型輕載的工作機(jī)械。

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合

某些機(jī)械，各執(zhí)行構(gòu)件運動彼此獨立，無需協(xié)調(diào)配合。

磨床中的主軸運動、砂輪運動和工件運動在運動形式上無配合要求。砂輪砂輪架工件●

送料機(jī)構(gòu)將原料送入?？咨戏胶螅瑳_頭進(jìn)入?？走M(jìn)行沖壓1.執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合●

沖頭上移一段距離后，進(jìn)行下次送料動作●

送料機(jī)構(gòu)將原料送入?？咨戏胶?，沖頭進(jìn)入?？走M(jìn)行沖壓1.執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合●

沖頭上移一段距離后，進(jìn)行下次送料動作●

送料機(jī)構(gòu)將原料送入?？咨戏胶螅瑳_頭進(jìn)入?？走M(jìn)行沖壓1.執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合●

沖頭上移一段距離后，進(jìn)行下次送料動作●

送料機(jī)構(gòu)將原料送入模孔上方后，沖頭進(jìn)入模孔進(jìn)行沖壓1.執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合餅干13421.執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合餅干21左折邊構(gòu)件3包裝紙4右折邊構(gòu)件折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合1.執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合餅干21344折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合1.執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合134餅干2折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合1.執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合餅干2134折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合1.執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合餅干1342MBA

兩個構(gòu)件不能同時位于區(qū)域MAB中，以免干涉。折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個執(zhí)行構(gòu)件的協(xié)調(diào)配合1.執(zhí)行構(gòu)件動作的協(xié)調(diào)配合

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合0范成運動i002.執(zhí)行構(gòu)件運動速度的協(xié)調(diào)配合

范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合0范成運動i002.執(zhí)行構(gòu)件運動速度的協(xié)調(diào)配合

范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合0切削運動2.執(zhí)行構(gòu)件運動速度的協(xié)調(diào)配合

范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合0讓刀運動2.執(zhí)行構(gòu)件運動速度的協(xié)調(diào)配合

范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合02.執(zhí)行構(gòu)件運動速度的協(xié)調(diào)配合

范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合02.執(zhí)行構(gòu)件運動速度的協(xié)調(diào)配合

范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。

三、各執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合

四、機(jī)械的工作循環(huán)圖用于描述機(jī)械在一個工作循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件運動間相互協(xié)調(diào)配合的圖。通常選取機(jī)械中某一主要的執(zhí)行構(gòu)件為參考構(gòu)件，以生產(chǎn)工藝的起始點作為運動循環(huán)的起始點，據(jù)此確定其它執(zhí)行構(gòu)件的運動相對于參考構(gòu)件的先后次序和配合關(guān)系。機(jī)械工作循環(huán)圖形式

1.直線式2.圓周式3.直角坐標(biāo)式

直線式工作循環(huán)圖

退回停止沖制

進(jìn)給沖頭送料器曲柄轉(zhuǎn)角

0o90o180o270o360o

直線式工作循環(huán)圖

主軸作為參考構(gòu)件

單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)圖：曲軸為參考構(gòu)件，轉(zhuǎn)動2周為一個工作循環(huán)。

啟排氣門開啟進(jìn)氣門開進(jìn)氣排氣壓縮膨脹閉進(jìn)氣門關(guān)火點曲軸0o

540o

360o

180o

排門閉關(guān)氣

圓周式工作循環(huán)圖直角坐標(biāo)式工作循環(huán)圖

餅干包裝機(jī)工作循環(huán)圖中，橫坐標(biāo)表示參考構(gòu)件的轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)表示執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)角。進(jìn)退

靜止

靜止

靜止

進(jìn)退

MM餅干1342餅干21左折邊構(gòu)件餅干32包裝紙4右折邊構(gòu)件餅干1342餅干1342餅干1342餅干1342包裝紙右折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件MBA左執(zhí)行機(jī)構(gòu)1

左執(zhí)行機(jī)構(gòu)2

分配軸轉(zhuǎn)角

0o90o180o270o360o第四節(jié)機(jī)構(gòu)的選型和變異一、機(jī)構(gòu)的選型選擇或創(chuàng)造出滿足執(zhí)行構(gòu)件運動和動力要求的機(jī)構(gòu)。⑴傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)嚙合傳動機(jī)構(gòu)

連桿機(jī)構(gòu)傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)摩擦傳動機(jī)構(gòu)

摩擦輪傳動

蝸桿傳動

鏈傳動

齒輪傳動

平行四邊形機(jī)構(gòu)

雙曲柄機(jī)構(gòu)

帶傳動

⑵實現(xiàn)單向間歇轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)

單向間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)

不完全齒輪機(jī)構(gòu)

凸輪式間歇運動機(jī)構(gòu)

適用于轉(zhuǎn)角固定的轉(zhuǎn)位運動

每次轉(zhuǎn)角小，或轉(zhuǎn)角大小可調(diào)的低速場合大轉(zhuǎn)角而速度不高的場合運動平穩(wěn)、分度、定位準(zhǔn)確，但制造困難、高精度定位、高速場合

⑶實現(xiàn)往復(fù)移動往復(fù)擺動運動的機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)

組合機(jī)構(gòu)

往復(fù)運動機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)

螺旋機(jī)構(gòu)

齒輪齒條機(jī)構(gòu)

液壓缸、氣缸

正弦機(jī)構(gòu)

正切機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

連桿機(jī)構(gòu)特點制造容易、承載能力大，但難以實現(xiàn)精確運動，適用于無嚴(yán)格運動規(guī)律的場合。凸輪機(jī)構(gòu)特點能實現(xiàn)任意復(fù)雜的運動和各構(gòu)件之間的運動協(xié)調(diào)，承載能力不大。螺旋機(jī)構(gòu)特點可獲得大的減速比和較高的運動精度，常用作低速進(jìn)給和精密微調(diào)機(jī)構(gòu)。

齒輪齒條機(jī)構(gòu)特點適用于移動速度較高的場合，精密齒條制造困難，傳動精度及平穩(wěn)性不及螺旋機(jī)構(gòu)。

凸輪機(jī)構(gòu)

連桿機(jī)構(gòu)

⑶實現(xiàn)往復(fù)移動往復(fù)擺動運動的機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)

往復(fù)運動機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)

齒輪齒條機(jī)構(gòu)

液壓缸、氣缸

正弦機(jī)構(gòu)

正切機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

⑷再現(xiàn)軌跡的機(jī)構(gòu)齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)聯(lián)動凸輪機(jī)構(gòu)

再現(xiàn)軌跡機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)

凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)

一般而言，除了凸輪機(jī)構(gòu)能實現(xiàn)精確的曲線軌跡之外，其它機(jī)構(gòu)都只能近似實現(xiàn)預(yù)定的曲線軌跡。

齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)CBADE聯(lián)動凸輪機(jī)構(gòu)凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)

此抓片機(jī)構(gòu)采用了聯(lián)動凸輪機(jī)構(gòu)，通過兩凸輪的聯(lián)動作用，使抓片爪按矩形軌跡運動，從而達(dá)到間歇抓片的目的。

此裝配線采用了聯(lián)動凸輪機(jī)構(gòu)，使筆芯托架沿著矩形軌跡運動，從而達(dá)到使圓珠筆芯步進(jìn)式地向前送進(jìn)的目的。二、機(jī)構(gòu)的變異1.改變構(gòu)件的形狀和運動尺寸2.選用不同的構(gòu)件為機(jī)架3.運動副變換運動副是機(jī)構(gòu)運動變換的主要元素，通過運動副變換生成新的機(jī)構(gòu)型式是機(jī)構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)型的途徑之一。

常用的變換方式低副變異為高副一、串聯(lián)組合前一級子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件，作為后一級子機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件，依次串聯(lián)的組合方式。輸入輸出子機(jī)構(gòu)II子機(jī)構(gòu)I

后一級子機(jī)構(gòu)的主動件為前一級子機(jī)構(gòu)的一個連架桿。

后一級子機(jī)構(gòu)的主動件為前一級子機(jī)構(gòu)的連桿。III512341123A54DCBFEM第五節(jié)機(jī)構(gòu)的組合

并聯(lián)組合幾個子機(jī)構(gòu)共用同一個輸入構(gòu)件，而它們的輸出運動又同時輸入給一個多自由度的子機(jī)構(gòu)，從而形成一個自由度為1的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組合方式。子機(jī)構(gòu)n1子機(jī)構(gòu)III子機(jī)構(gòu)I子機(jī)構(gòu)II子機(jī)構(gòu)n輸入輸出多自由度子機(jī)構(gòu)III－差動輪系(2、3、4、H)子機(jī)構(gòu)I－定軸輪系(1、2)子機(jī)構(gòu)II－四桿機(jī)構(gòu)(ABCD)H4機(jī)構(gòu)I機(jī)構(gòu)II1機(jī)構(gòu)III2134B1CA5HED24

適當(dāng)選擇機(jī)構(gòu)參數(shù)，可以使從動輪4做具有近似瞬時停歇的單向轉(zhuǎn)動。

反饋式組合在機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)中，其多自由度子機(jī)構(gòu)的一個輸入運動，是通過單自由度子機(jī)構(gòu)從該多自由度子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件回授的組合方式。校正原理蝸桿主動，因制造誤差使蝸輪運動精度達(dá)不到要求，由誤差設(shè)計一凸輪機(jī)構(gòu)，經(jīng)齒輪齒條、差動機(jī)構(gòu)K使蝸桿得到一附加運動，以校正誤差。輸入輸出4凸輪機(jī)構(gòu)2自由度蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)機(jī)床校正機(jī)構(gòu)輸入414213K2裝載組合一個機(jī)構(gòu)安裝在另一個機(jī)構(gòu)的某一運動構(gòu)件上，兩機(jī)構(gòu)各自完成自己的運動，其運動的疊加即為所要求的輸出運動。機(jī)構(gòu)I－曲柄搖塊機(jī)構(gòu)1、2、3、4機(jī)構(gòu)II－雙桿機(jī)構(gòu)4、5M43215141機(jī)構(gòu)II機(jī)構(gòu)IvM41.擬定機(jī)械系統(tǒng)方案的方法第六節(jié)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案的擬定

1）模仿創(chuàng)造法(類比法)對設(shè)計任務(wù)認(rèn)真分析后，找出完成設(shè)計任務(wù)的核心技術(shù)，然后尋找具有類似技術(shù)的設(shè)備裝置，分析利用原裝置實現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計任務(wù)時有哪些有利條件、不利條件，缺少哪些條件。對原裝置進(jìn)行改造，使之能滿足現(xiàn)代設(shè)計的需要。這種方法在有資料和實物參考的情況下常采用，可縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量。1.擬定機(jī)械系統(tǒng)方案的方法

2）功能分解組合法總體功能可以分解成若干分功能：U=(Ui)

i=1，2，…，m

每一個分功能又可以用不同的機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)：

Tj=(ti1，ti2，…，tin)

j=1，2，…，n實現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)總功能的功能—技術(shù)矩陣

分功能實現(xiàn)分功能的對應(yīng)機(jī)構(gòu)U1UmUi……t11…t1j………tm1ti1tij…………………tmj只要在矩陣的每一行任找一個元素，把各行中找出的機(jī)構(gòu)組合起來，就組成一個能實現(xiàn)總體功能的方案。在確定了各分功能順序的前提下方案總數(shù)為：N=nm

得到各種方案后，先剔除一些明顯不成立的、不符合要求的方案，然后按照上節(jié)所述的原則，篩選出一些較合理的方案，以供進(jìn)一步評價。這種方法有利于利用計算機(jī)存儲、分析和選擇，具有廣闊前景。

1.擬定機(jī)械系統(tǒng)方案的方法

2）功能分解組合法

舉例

設(shè)計題目精鍛機(jī)主機(jī)構(gòu)

總功能當(dāng)加壓執(zhí)行構(gòu)件(沖頭)上下運動時，能鍛出較高精度的毛坯。

空間約束條件驅(qū)動軸必須水平布置。

分功能⑴運動形式變換⑵運動軸線變向⑶運動位移或速度縮小功能—技術(shù)矩陣流體機(jī)構(gòu)摩擦輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)螺旋、斜面機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)流體傳動原理摩擦傳動原理嚙合傳動原理推拉傳動原理傳動原理功能機(jī)構(gòu)基本功能結(jié)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)方案總數(shù)N63216沖頭壓力大，安全可靠，但傳動精度差，適用于一般的鍛壓設(shè)備機(jī)構(gòu)的綜合剛度較差，但沖頭具有較大壓力，且可在沖壓位置保持短時間停歇，適用于壓印機(jī)

生產(chǎn)效率較低，適合用于一般大型鍛壓機(jī)械設(shè)備

剛度好，具有較好的增力功能，能完全滿足精鍛機(jī)各方面的技術(shù)要求特點DCBA方案基本功能結(jié)構(gòu)序號2.機(jī)械傳動系統(tǒng)方案擬定的一般原則1）采用盡可能簡短的運動鏈

；2）優(yōu)先選用基本結(jié)構(gòu)；3）應(yīng)使機(jī)械有較高的機(jī)械效率

；4）合理安排不同類型傳動機(jī)構(gòu)的順序；

5）合理分配傳動比；

6）保證機(jī)械的安全運轉(zhuǎn)。

傳動比的合理分配傳動機(jī)構(gòu)種類平帶V帶摩擦輪齒輪蝸桿鏈圓周速度ms52553015251512015351540減速比58157104880610最大功率kW2007501200150250500005503750

第七節(jié)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計舉例一般的鉆床多采用第一種方案，但本例是三軸專用鉆床，因工件小，工作臺輕，移動工作臺比移動三軸容易。故采用第二種方案。

1.多頭專用鉆床機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計

設(shè)計任務(wù)設(shè)計一臺自動鉆床，用來同時加工圖示零件上的三個孔，并能自動送料。3020382020502010⑴運動方案選擇工藝動作鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)，同時相對于工件作移動三種運動方案●鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時軸向進(jìn)給，工作臺靜止●鉆頭旋轉(zhuǎn)，工作臺帶動工件進(jìn)給●工作臺旋轉(zhuǎn)，鉆頭作軸向進(jìn)給送料機(jī)構(gòu)采取從料倉推送工件的方式⑵執(zhí)行系統(tǒng)運動規(guī)律設(shè)計工作臺送料桿料倉

三個執(zhí)行構(gòu)件鉆頭、工作臺、送料桿

工藝過程●送料桿往右推出零件，并頂出加工好的零件●夾具將工件定位并夾緊●送料桿返回，工作臺帶動工件快速上移接近鉆頭●工作臺慢速工進(jìn)；●鉆孔結(jié)束后，工作臺快速退回，完成一個工作循環(huán)

鉆頭的轉(zhuǎn)速

nc1000v(d)

d鉆頭直徑，d8mm

v切削速度，查手冊45鋼，可選v12.5mmin

nc500rpm

工作臺為往復(fù)運動鉆孔工藝要求●工作臺帶動工件快速上移接近鉆頭●工作臺改用工作進(jìn)給速度先鉆凸臺上的孔，待鉆到一定深度時，三個鉆頭才同時鉆進(jìn)，因工作阻力增加，故進(jìn)給速度應(yīng)減小●鉆孔結(jié)束后，工作臺快速退回，完成一個工作循環(huán)

工作臺一個工作循環(huán)總時間

T1

t1

t2

t3

t4

t5

24.6s

工作臺每分鐘工作循環(huán)數(shù)

n1

60T1

2.44

送料桿的運動為往復(fù)直動，運動循環(huán)時間與工作臺相同

Ts

24.6s

工作臺的行程Hf

h0

h1

h2h1

—單孔鉆削深度，取h1

13mmh2

—三孔同時鉆削深度，取h2

13mm

送料桿的行程取工件的兩倍Hs

100mmh0

—工作臺快速趨近鉆頭的運動距離，取h0

15mm工作循環(huán)圖凸輪轉(zhuǎn)角090o180o270o360o

送料桿

送料

靜止

送料工作臺停止單孔鉆三孔鉆