当前位置:
文档之家› 第13章 机械系统运动方案的设计
第13章 机械系统运动方案的设计
控制系统
机械设备中的控制系统所应用的控制方法 主要有机械控制、电气控制和自动控制。控制 系统在机械中的作用越来越突出,传统的手工 操作正在被自动化的控制手段所代替,而且向 智能化方向发展。
2.机构系统的运动协调性设计
很多机械系统是由几个简单的基本机构组成的,
它们之间没有进行任何连接,而是独立存在,但它们 之间的运动却要求互相配合、协调动作。称此类设计
冲压机构 构
减速机构
分度机构
扫屑机
3 .运动循环图 蜂窝煤成型机中 各机构的动作具有严格 的顺序, 其运动循环图 如图所示 。循环图中, 以冲压机构为主机构 。 横坐标为曲柄轴的位置, 纵坐标表示各执行机构 的位置。
4. 机械系统运动方案的构思
把减速传动机构、冲压机构、分度机构和扫屑机 构的运动协调起来,可按机构组合原理进行。各分支 机构的连接框图如图所示。
经具体动作时间分配绘制出机械运动循环图如图所示。
其中,循环到15°时插刀开始接触毛坯,抬刀动作已在 120°时完成,因此两个动作衔接保留有3°的间隙,以 保证不会发生运动干涉。返回行程的循环区间分配与其 相同。
第十三章 机械系统运动方案的设计
一、基本要求 二、基本概念和基础知识 三、学习重点及难点 四、例题精选 五、试题自测及答案
一、基本要求
1 . 了解机械系统的组成部分。 2 .了解机械系统运动循环图的制定。 3 .了解机械系统运动方案的设计过程与评价方法。
二、基本概念和基础知识
1. 机械系统的组成 2. 机械系统的运动协调性设计 3. 机械系统运动方案的设计与评价
(4)按机器的基本动作选择实现对应动作的执行机构;
(5)进行运动协调设计,完成机械运动方案的总体设计; (6)对机械运动方案进行评估,选择最优方案; (7)进行尺度综合,设计机构系统的机构运动简图。
机械系统运动方案评价的常用指标: (1)完成实现功能目标情况:指完成机械功能 的好坏。
(2)工作原理的先进程度:指体现在机械的运 动学与动力学性能、机械效率、精度、创造性等指标, 先进的机械工作原理能给机械带来许多优点。 (3)工作效率的高低:指生产率、运转时间等 影响工作效率的因素。
(2)设定主要动作的位置起点、终点和运动 循环周期;
(3)分析其他动作相对主要动作的衔接位置, 并且注意两个动作衔接处要有一定时间间隔,避 免发生运动干涉。
3.机械系统运动方案的设计与评价
机械系统运动方案的设计内容主要有以下几个方面: (1)根据机器的功能目标确定机器的工作原理; (2)按机器的工作原理确定机器的基本动作选择执行机构; (3)确定传动机构类型与原动机类型;
(3)扫屑机构完成清扫冲头及出煤盘; (4)脱模机构完成把蜂窝煤从莫具中脱出的动作; (5)减速传动机构调整适当的冲压速度。
根据蜂窝煤成型机要求性能良好、结构简单、 操作容易、经久耐用、维修方便、成本低廉的特点, 其机械系统由曲柄滑块机构(冲压机构)、槽轮机构 (分度机构)、移动凸轮机构(扫屑机构)以及带传 动+齿轮机构(减速机构)组成。机构图如图所示。 为增加冲头的刚度,采用对称的两套冲压机构。
1.机械系统的组成
原动机
机械系统
机械运动系统 控制系统
原动机
原动机是把其它形式的能量转化为机械能的机 器,为机器的运转提供动力。 按原动机转换能量的方式可将其分为三大类: 电动机、内燃机和一次能源型原动机。
机械运动系统
机器中的传动系统和工作执行系统统称机
械的运动系统。常用的传动系统有齿轮传动、 带传动、链条传动等。 由机械传动系统和工作执行系统组成的机 械系统运动方案的设计是机械设计的核心内容。
各分支机构的连接框图
电动机驱动带轮机构,带轮机构驱动齿轮机构;齿轮 机构分别驱动冲压曲柄滑块机构和分度槽轮机构;冲压机 构的冲头驱动扫屑凸轮机构。运动简图如图所示。
五、试题自测及答案
以插齿机的插刀运动机构为例,分析其机械运动循环图的拟定 过程。
解
插刀运动机构主要工艺动作有切削、让刀和范成,经分析 确定切削动作为主要动作。它所要实现的是由上至下,再由下 至上的移动,因此设定最高位置为起点,也是一个运动循环的 终点。若输入运动为转动,循环周期定为360°。最后,再分 析其他工艺动作,分析范成运动,发现它是一个独立运动,只 要满足与切削速度相适应的转速即可,没有与主运动的动作协 调配合问题。分析让刀运动,确定它与主要动作的关系是,当 插刀由上向下切削时要求插刀杆处于抬刀位置,以便插刀切削 齿轮毛坯;当插刀由下向上返回时,插刀杆处于让刀位置,避 免擦伤齿面。让刀和抬刀动作区间只允许在插刀脱离毛坯一段 很短的时间间隔内完成。
(4)运转精度的高低:指传动机构和工作执行 机构的精度指标。 (5)方案的复杂程度:指机构简单、容易制造, 机构数量少,传动链短等因素。
3.机械系统运动方案的设计与评价
机械系统运动方案评价的常用指标:
(6)方案的实用性:指制造、维修容易,设计 方案容易转换为产品,并能产生经济效益。
(7)方案的可靠性:指构件和机构系统的失效 率低,整机的可靠性高。 (8)方案的新颖性:指方案的创造性。 (9)方案的经济性:指设计成本、制造成本、 运行成本及其维修保养等因素。 (10)方案的绿色性:指涉及到资源与环境保 护方面的因素。
三、学习重点及难点
学习重点
掌握机械系统的各组成部分,并熟 悉、理解各组成部分内部的组成结 构及其类型
设计机械系统运动方案、绘制运动 循环图 学习难点
在机械系统运动方案的设计过程中,如何在多 个方案中确定出符合要求的最佳设计方案。
四、例题精选
例 某蜂窝煤成型机机械系统运动方案的设计分析。
解
1. 蜂窝煤成型机的功能设计 蜂窝煤成型机必须完成以下功能:
(1)煤粉的输送及往模型腔中加料;
(2)冲压成型; (3)清除冲头及出煤盘上的煤屑; (4)把成型的蜂窝煤从煤具中脱出; (5)输送蜂窝煤。
2 .技术原理
为满足蜂窝煤成型机的设计要求,把蜂窝煤成 型机的工艺动分解如下:
(1)冲压机构完成冲压蜂窝煤的动作并可短暂保压;
(2)间歇性运动机构完成带有周向圆孔的出煤盘的 间歇性转动;
问题为机构系统的运动协调设计。
设计有周期性运动循环的机械时,为了使各执 行机构能按照工艺动作有序地互相配合动作,提高生 产率,需要进行运动循环图设计,以把握在机械的一 个工作循环中各执行机构的运动配合关系。
2.机构系统的运动协调性设计
制定运动循环图的主要步骤:
(1)分析每个子工艺动作特点,从中确定一 个主要动作,以此作为其他动作的位置基准;