机械系统的总体方案设计(PPT33页).pptx

机械执行系统的方案设计应满足以下基本要 求：
1）保证设计时提出的功能目标
2）足够的使用寿命和强度、刚度要求 3）各执行机构应结构合理、配合协调
本节主要讨论执行结式设计
执行机构的型式设计即根据机械系统的运动方案 设计要求，针对不同的执行构件运动形式和运动规律， 选择合适的执行机构。
机械系统的总体方案设计
§1 机械总体方案设计
一、机械总体方案设计的目的
机械总体方案设计的目的，就是通过调查研究进行 机械产品规划、确定设计任务、明确设计要求和条件， 在此基础上寻求问题的解法及原理方案构思，进行功能 原理设计，拟定机械功能原理方案，选择机构类型，得 出一组可行的机械系统运动方案，为下一步进行详细的 结构设计作好原理方案方面的准备，也为最终进行评价、 选优、决策提供可行性、先行性等相关技术原理方面详 尽的科学依据。
（1）机械传动类型选择的依据
1）执行系统的性能参数和工况要求。
2）原动机的机械特性和调速性能。
3）对机械传动系统的性能、尺寸、重量和安装布 置的要求。
4）工作环境（例如高温、低温、潮湿、粉尘、腐 蚀、易燃、防爆等）的要求。
5）制造工艺性和经济性（例如制造和维修费用、 使用寿命、传动效率等）的要求。
按照执行构件所需的运动形式和运动变换功能的要 求，从各种常用机构中进行选择、分析和比较，满足运 动形式的变换和功能的实现，是执行机构选型时首先要 考虑的因素。
3、执行机构型式设计实例
试进行1.5t压片机上冲头主加压机构的型式设计。 压片机由电动机驱动，上冲头加压动作如图13-2所示， 图中h为冲头下移行程，h’为冲头冲压阶段行程。
上图a、b所示分别为精确和近似直线导向机构的简图。 由于在同一制造精度条件下前者的实际传动误差约为后者 的2-3倍，因此人们宁愿选用后者。
2、执行机构的选型
所谓机构的选型，就是将前人创造发明的数以千计 的各种机构，按照运动特性或动作功能进行分类，然后 根据设计对象中执行构件所需要的运动特性和动作功能 进行搜索、选择、比较和评价，选出执行机构的合适形 式。
（2）机械传动系统选择的原则
1）简化传动环节
a.当原动机的功率、转速或运动方式完全符合执行 系统的工况和工作要求时，可将原动机的输出轴与执 行机构的输入轴用联轴器直接联接。
b.在固定传动比的机械传动系统中，若原动机可 调速而执行系统的工作载荷又变化不大，或执行系统 有调速要求并与原动机的调速范围相适应，则可采用 固定传动比的机械传动装置。
（1）满足执行构件的工艺动作和运动要求。 （2）尽量简化和缩短运动链，选择较简单的机构。 （3）尽量减小机构的尺寸 （4）选择合适的运动副形式 （5）考虑动力源的形式 （6）使执行系统具有良好的传力条件和动力特性 （7）使机械具有调节某些运动参数的能力 （8）保证机构的安全运转
图13-1 直线机构
§3机械传动系统的方案设计和原动机选择
机械传动系统的方案设计是机械系统方案设 计中至关重要的一个环节。传动系统方案设计 的好坏，在很大程度上决定了所设计机械产品 是否先进合理、质高价廉及具有市场竞争力。 在完成了执行系统的方案设计和原动机的预选 型后，即可根据执行机构所需要的运动和动力 条件及原动机的类型和性能参数，进行传动系 统的方案设计。
c.当执行系统要求的调速范围较大，或用原动机调 速的机械特性不能满足要求时，可采用可调传动比的 机械传动装置。
1、执行系统协调设计的原则 （1）满足各执行机构动作先后顺序的要求； （2）满足各执行机构动作在时间上的同步性要求； （3）满足各执行机构在空间布置上的协调性要求； （4）满足各执行机构操作上的协同性要求； （5）各执行机构的动作安排要有利于提高劳动生产
率；
（6）各执行机构的布置有利于系统的能量协调和效 率的提高。
二、传动类型的选择
1、传动的类型和特点 （1）机械传动 （2）液压、液力传动 （3）气压传动 （4）电气传动
2、传动类型的选择 机械传动类型的选择关系到传动系统的方案设
计和工作性能参数。技术经济指标是确定传动方案 的主要因素，只有通过对多种传动方案的技术经济 指标作细致的综合分析和对比，才能比较合理地选 用机构传动的类型。
图13-2 压片机上冲头加压动作示意图
（1）分析上冲头加压工艺过程对主加 压机构的要求。经分析，上冲头加压工艺 过程加压机构的功能要求可概括为：
1）运动形式变换功能 2）运动方向交替变换功能
3）运动缩小功能 4）运动停歇功能 （2）提出并初选机构方案
二、执行系统的协调设计
为了完成机械系统的预定功能和生产过程，各 执行机构不仅要完成各自的执行动作，而且相互之 间必须协调一致。
2、执行系统协调设计的方法
根据生产工艺的不同，机构的运动循环可分为两大类。
（1）可变运动循环
（2）固定运动循环
3、机械运动循环图
机械运动循环图描述了各执行构件运动间相互协调 配合关系。在编制机械运动循环图时，必须选取机构 中某一主要的执行构件作为参考件，取其有代表性的 特征位置为起始位置，作为确定其他执行构件相对于 该主要执行构件运动的先后次序和配合关系的基准。 机械运动循环图是设计机器的控制系统和进行机器调 试的依据。
一、传动系统方案设计过程
1） 确定传动系统的总传动比。 2） 选择传动类型。 3） 拟定传动链的布置方案。 4） 分配传动比。 5） 确定各级传动机构的基本参数和主要几何尺寸，
计算传动系统的各项运动学和动力学参数，为各 级传动装置的结构设计、强度计算和传动 系统方 案评价提供依据和指标。 6） 绘制传动系统运动简图。
二、机械总体方案设计的内容
机械系统主要由驱动系统、传动系统、执 行系统和控制系统所组成。因此，总体方案设 计的主要内容就是围绕这几部分的方案设计。
1）执行系统的方案设计 2）原动机类型的选择和传动系统的方案设 计 3）控制系统的方案设计 4）其他辅助系统的设计
§2 机械执行系统的运动方案设计
机械执行系统的方案设计是机械总体方案设 计的核心，也是整个机械设计工作的基础。执 行系统方案设计的好坏，对机械能否完成预期 的功能目标，起着决定性的作用。