機械系統(tǒng)運動方案設計[共19頁]

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1、 機械系統(tǒng)運動方案設計 機械系統(tǒng)設計的一般考慮以下幾個方面： 機械系統(tǒng)設計的一般原則 ● 機械的結(jié)構(gòu)組成 ● 機械系統(tǒng)設計的一般原則 機械運動方案設計 ● 機械運動方案設計 ● 動力機類型的選擇 ● 機構(gòu)選型 ● 機構(gòu)的組合應用 ● 機械系統(tǒng)的工作循環(huán)圖 ● 機械的結(jié)構(gòu)組成 機械的種類是五花八門十分繁多，常見的機械有動力機械、生產(chǎn)機械、起重運輸機械、建筑機械、礦山機械、林業(yè)機械、農(nóng)業(yè)機械等等。隨著科學技術的發(fā)展，各類生產(chǎn)機械的速度和精度要求越來越高，同時要考慮環(huán)境保護、節(jié)省原材料、節(jié)約能源，而且大量的采用機、電或機、電、液的一體化以滿足自動化生產(chǎn)

2、的新要求。一批又一批的新機械不斷涌現(xiàn)。 盡管各種機械的結(jié)構(gòu)和用途多種多樣千差萬別，大體上均由四部分組成：動力機、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和操縱控制裝置，如圖1所示。此外，為保證機械正常工作還設有一些輔助裝置，如潤滑、冷卻、安全保護，計數(shù)及照明裝置等。 圖 1 返回 ● 機械系統(tǒng)設計的一般原則 一臺較復雜的機械在運轉(zhuǎn)中常包括多個工藝動作，相互協(xié)調(diào)配合以完成預定的工藝目的。工藝目的及工藝動作確定之后，機械系統(tǒng)的設計主要包括動力機的類型、功率和額定轉(zhuǎn)速的選擇，運動變換機構(gòu)的選擇以及協(xié)調(diào)各工藝動作的機械運動循環(huán)圖的擬定。這些工作在很大程度上決定了所設計機構(gòu)的性能、造價，因而是設計工作中關

3、鍵的一環(huán)。機械系統(tǒng)設計又是一項繁難的工作，它不但要求設計者有多方面的知識，還要有廣博的見識和豐富的經(jīng)驗。由于機構(gòu)種類的繁多、功用各異，因此機械系統(tǒng)的設計難以找出共同的模式，這里討論的僅是設計過程中的一般性原則。 ◆ 采用簡短的運動鏈 擬定機械的傳動系統(tǒng)或執(zhí)行機構(gòu)時，盡可能采用簡單、緊湊的運動鏈。因為運動鏈越簡短，組成傳動系統(tǒng)或執(zhí)行機構(gòu)所使用的機構(gòu)和構(gòu)件數(shù)目越少，這不僅降低制造費用、減小體積和重量，而且使機械的傳動效率相對提高。由于減少傳動環(huán)節(jié)，使傳動中的積累誤差也隨之減小，結(jié)果將提高機械的傳動精度和工作準確性。 ◆ 有較高的機械效率 傳動系統(tǒng)的機械效率主要取決于組成機械的各

4、基本機構(gòu)的效率和它們之間的聯(lián)接方式。因此，當機械中含有效率較低的機構(gòu)時，如蝸輪蝸桿傳動裝置，這將降低機械的總效率。在機械傳動中的大部分功率是由主傳動所傳遞，應力求使其具有較高的傳動效率；而輔助傳動鏈，如進給傳動鏈、分度傳動鏈、調(diào)速換向傳動鏈等所傳遞的功率很小，其傳動效率的高低對整個機械的效率影響較小。對輔助傳動鏈主要著眼于簡化機構(gòu)、減小外部尺寸、力求操作方便、安全可靠等要求。 ◆ 合理安排傳動順序 機械的傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)一般均由若干基本機構(gòu)和組合機構(gòu)組成，它們的結(jié)構(gòu)特點和傳動作用各不相同，應按一定規(guī)律合理的安排傳動順序。一般將減速機安排在運動鏈的起始端，盡量靠近動力機，例如采用帶有

5、減速裝置的電動機；將變換運動形式的機械安排在運動鏈的末端，使其與執(zhí)行構(gòu)件靠近，如將凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)等靠近執(zhí)行構(gòu)件布置；將帶傳動類型的摩擦傳動安排在運動鏈中的轉(zhuǎn)速高的起始端，以減小傳遞的轉(zhuǎn)矩、降低打滑的可能性。在傳遞同樣轉(zhuǎn)矩的條件下，與其他傳動形式比較摩擦傳動機構(gòu)尺寸比較大，為了減小其外部尺寸應將其布置在運動鏈的起始端。傳動鏈中采用圓錐齒輪時，應考慮到圓錐齒輪制造較困難，造價高，避免用大尺寸的圓錐齒輪，而采用較小的圓錐齒輪也應布置在運動鏈中轉(zhuǎn)速較高的位置。 上述順序安排只是一般性的考慮，具體安排時需要同時考慮的因素較多，如充分利用空間、降低傳動噪音和振動，以及裝配維修的方便等，

6、相關的各因素都要權(quán)衡利弊給予適當?shù)目紤]。 ◆ 合理分配傳動比 運動鏈的總傳動比應合理地分配到各級傳動機構(gòu)，既充分利用各種傳動機構(gòu)的優(yōu)點，又能利于尺寸控制得到結(jié)構(gòu)緊湊的機械。每一級傳動機構(gòu)的傳動比應控制在其常用的范圍內(nèi)。如果某一級傳動比過大，則對其性能和尺寸都將有不利的影響。所以當齒輪傳動比大于8～10時，一般應設計為兩級傳動；當傳動比在30以上時，常設計兩級以上的齒輪傳動。但是對于傳動來說，由于外部尺寸較大實際很少采用多級帶傳動。 電動機的轉(zhuǎn)速一般都超過執(zhí)行構(gòu)件所需要的轉(zhuǎn)速，而需要采用減速傳動系統(tǒng)。這時，對于減速運動鏈應按照“前小后大”的原則分配傳動比，而且相鄰兩級傳動比的差值

7、不要相差太大。設有K級減速傳動，其各級傳動比為i1、i2、…、iK，取值應符合i1＜i2＜…＜iK的順序，相鄰兩級差不得過大。安排這種逐級減速的運動鏈，可使各級中間軸有較高的轉(zhuǎn)速及較小的轉(zhuǎn)矩，因此可選用尺寸較小的軸徑和軸承，油封等零件。 ◆ 保證機械安全運轉(zhuǎn) 設計機械的傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)，必須充分重視機構(gòu)的安全運轉(zhuǎn)，防止發(fā)生人身事故或損壞機械構(gòu)件的現(xiàn)象出現(xiàn)。一般在傳動系統(tǒng)或執(zhí)行機構(gòu)中設有安全裝置、防過載裝置、自動停機等裝置。例如在起重機的起吊部分必須防止在載荷作用下發(fā)生倒轉(zhuǎn)，造成起吊物件突然下落砸傷工人或損壞貨物的后果，所以在傳動鏈中應設置具有足夠自鎖能力的機構(gòu)或有效的制動器。又如為

8、防止機械因短時過載而損壞，可采用具有過載打滑的摩擦傳動裝置或設置安全聯(lián)軸器和其他安全過載裝置。 在某些機械中各執(zhí)行構(gòu)件的運動是彼此獨立的，所以在設計傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)時，不必考慮它們之間運動的協(xié)調(diào)。例如起重機的吊鉤的起落、吊桿的擺動是各自獨立的，并不存在協(xié)調(diào)配合的問題，將其設計成各自獨立的運動鏈，而且可以采用不同的動力機，在另外一些機構(gòu)中各執(zhí)行構(gòu)件間必須保持嚴格的協(xié)調(diào)配合，保持準確的傳動比關系和動作的協(xié)調(diào)，否則無法完成生產(chǎn)工藝要求。例如齒輪加工機床按范成法切制齒輪時，刀具和輪坯的范成運動必須保持某一恒定的傳動比，這樣才能保證切制出所要求的齒數(shù)。又如在車床上車制螺紋時，必須保證主軸帶動工件

9、的轉(zhuǎn)動速度和刀架上刀具的走刀速度按一定的速度比運轉(zhuǎn)，否則難以車制出工藝所要求的螺紋。為保證這些執(zhí)行機構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件之間有嚴格傳動比，而且能協(xié)調(diào)動作，應將相互有關的運動鏈同用一個動力機驅(qū)動。 返回 ● 機械運動方案設計 在設計機械的過程中，當工藝動作確定之后，就要選擇適宜的機構(gòu)型式來實現(xiàn)所要求的工藝動作。雖然，在這個過程中有可能根據(jù)特定的工藝動作要求，創(chuàng)造和研制出新的機構(gòu)，但多數(shù)情況下是可以利用已有的機構(gòu)，借助于資料和設計經(jīng)驗來完成，因此習慣上把這一步工作稱為機構(gòu)的選型。 機構(gòu)的選型需要考慮多方面的因素，如運動變換要求、尺寸限制、制造成本、運轉(zhuǎn)性能、效率高低、操作方便安全可靠等等。

10、其中首要的是運動變換要求，我們將側(cè)重于這方面來介紹機構(gòu)選型問題。 機構(gòu)是用來實現(xiàn)運動變換并傳遞運動和力，變換的一端是執(zhí)行構(gòu)件的工藝動作，這是設計之初給定的運動，變換的另一端是動力機的運動。動力機的選擇是機械設計的重要問題之一。 返回 ● 動力機類型的選擇 現(xiàn)代機械中應用的動力機類型規(guī)格繁多，除了熱機(蒸汽機、內(nèi)燃機)主要應用于經(jīng)常變換工作場所的機械設備和運輸車輛外，用于一般機械上的動力機為電機、液動機和氣動機。 電動機尤其是交流異步電動機，其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，動力源方便，在機械中應用廣泛，但它的轉(zhuǎn)速只有固定的幾種，而且調(diào)速不便。對調(diào)速平滑程度要求不高，調(diào)速比不大者可采用繞線

11、型異步電動機。當調(diào)速范圍較大，且需連續(xù)穩(wěn)定平滑調(diào)速時可采用直流電動機。選擇電動機首先滿足所需要的功率，在其勝任負載要求的條件下，還應考慮電動機發(fā)熱、允許過載能力和起動能力等；其次電動機類型的選擇，還應考慮機械的負載特性、工作平穩(wěn)性、沖擊程度、調(diào)速范圍和起動、制動的頻繁程度；最后擬定電動機額定轉(zhuǎn)速，必須和機械的傳動裝置的傳動比相匹配，一般額定功率相同電動機，額定轉(zhuǎn)速越高，則電動機尺寸越小，重量、價格也越低。 液動機有輸出旋轉(zhuǎn)運動的液壓馬達和輸出直線運動的液壓油缸。液動機一般調(diào)速方便，易于現(xiàn)速度和運動方向的控制，應用它往往可以使傳動鏈簡短，并能直接驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件，但需要配備液壓站。 在氣

12、源比較方便的地方，只要求實現(xiàn)簡單的運動變換，如只要求從動件作位置移動，并不十分苛求運動規(guī)律時應用氣缸是很方便的，但動作過程中常伴有噪音。 在具體條件下，選擇哪種類型的動力機，要做技術和經(jīng)濟上的綜合分析。動力機的類型與機械的整體結(jié)構(gòu)直接有關，應慎重對待。 返回 ● 機構(gòu)選型 在機械的傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的設計中都存在機構(gòu)選型的問題，我們僅以運動型式的變換要求介紹一些較適用的機構(gòu)作為機構(gòu)選型的入門，設計時可參閱有關的設計手冊加以分析比較，選擇或設計最佳方案。 ◆ 定速比轉(zhuǎn)動變換機構(gòu) 在以交流異步電動機作為動力機的機械中，這類定速比轉(zhuǎn)動變換機構(gòu)是最常見的減速或增速機構(gòu)，主要應

13、用各種齒輪、蝸桿、帶或鏈傳動、摩擦輪等。常用的減速、增速機構(gòu)的類型和性能指標、應用范圍等在各種機械設計手冊上均有介紹，也可查閱有關產(chǎn)品目錄、產(chǎn)品介紹。 ◆ 連續(xù)轉(zhuǎn)動變換為往復移動或擺動機構(gòu) 常應用連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)或某些組合機構(gòu)，選用的著眼點首先在于對往復行程中的運動規(guī)律是否有具體要求，如工作行程的速度和加速度，空行程的急回等。凸輪機構(gòu)的特點是便于實現(xiàn)給定運動規(guī)律，尤其是帶有間歇運動規(guī)律。但從承載能力和加工方便比較，連桿機構(gòu)優(yōu)于凸輪機構(gòu)。 ◆ 連續(xù)轉(zhuǎn)動變換為周期變速轉(zhuǎn)動機構(gòu) 應用雙曲柄機構(gòu)、回轉(zhuǎn)導桿機構(gòu)和非圓齒輪等機構(gòu)可以實現(xiàn)這種變換，但非圓齒輪機構(gòu)的加工較為困難，在傳動中

14、應用較少。 ◆ 連續(xù)轉(zhuǎn)動變換為步進運動機構(gòu) 常見于自動機的送進、轉(zhuǎn)位部分，常用的步進機構(gòu)有棘輪、槽輪、凸輪等機構(gòu)和齒輪一連桿組合步進機構(gòu)、凸輪一齒輪組合機構(gòu)等，通用的步進機構(gòu)的類型和性能指標請參閱有關機構(gòu)設計手冊。 ◆ 連續(xù)轉(zhuǎn)動變換為軌跡運動機構(gòu) 一般應用曲柄搖桿機構(gòu)的連桿曲線實現(xiàn)所要求的軌跡運動，特殊形狀的軌跡曲線或?qū)γ枸E點的速度有要求時可采用凸輪一連桿組合機構(gòu)或齒輪一連桿組合機構(gòu)等。 ◆ 運動的合成與分解機構(gòu) 可以應用各種差動機構(gòu)，它們是具有兩個自由度的機構(gòu)，由兩個主動件輸入運動，其輸出運動是輸入運動的合成，之中由齒輪組成的差動機構(gòu)，其輸入和輸出運動是線性關系

15、，設計比較簡單，故應用廣泛。差動螺旋常用于位移的精確調(diào)節(jié)，此外還有差動連桿等機構(gòu)。 返回 ● 機構(gòu)的組合應用 選擇若干個不同類型的基本機構(gòu)(或由基本機構(gòu)變異而成的新機構(gòu))，通過適當?shù)穆?lián)接方式，組成一個彼此協(xié)調(diào)配合的機構(gòu)系統(tǒng)以實現(xiàn)復雜的或某些特殊的運動要求，也是運動方案設計的一種常用方法，下面舉幾例說明。 ◆ 凸輪—連桿機構(gòu)組合 圖2所示凸輪擺桿滑塊機構(gòu)是由凸輪機構(gòu)1-2-3和擺桿滑塊機構(gòu)2′-4-5-3串聯(lián)組合而成。由于凸輪輪廓曲線可按任何運動規(guī)律進行設計，使執(zhí)行構(gòu)件滑塊5的運動規(guī)律充分滿足生產(chǎn)工藝的要求。 例如要求滑塊5在工作行程等速運動，而在工作行程開始的一小

16、段和結(jié)束的一小段，設計成局部的加速段和減速段，以避免在工作行程的兩端發(fā)生較大的沖擊。同時在回程設計成具有一定的急回特性。可見該組合機構(gòu)運動規(guī)律的選擇余地較大。 ◆ 齒輪—連桿機構(gòu)組合 圖3所示齒輪一連桿機構(gòu)是由一對定軸齒輪機構(gòu)1-4-5封閉雙自由度的五桿機構(gòu)1-2-3-4-5組合而成。其中AE為機架5，曲柄AB、ED分別與齒輪1、4為一體。當齒輪1作等速轉(zhuǎn)動時，連桿2、3的鉸接點C將描繪出復雜的運動軌跡。當五桿機構(gòu)各桿長度確定后，鉸接點C的軌跡取決于齒輪傳動比i14和兩曲柄AB、ED的初始相位角。如圖3b)所示，齒輪傳動比i14=-1。如果兩曲柄處在AB1、ED1時，C1點的軌跡

17、為實線S1；當兩曲柄處在AB1、ED2時，C2點的軌跡為點劃線S2；當兩曲柄處在AB1、ED3時，C3點的軌跡為虛直線S3。而當齒輪的傳動比｜i14｜=z4/z1=m/n≠1時，C點軌跡形狀將得復雜。如果m與n為不可通約的整數(shù)，則當齒輪1轉(zhuǎn)過m轉(zhuǎn)、齒輪4轉(zhuǎn)過n轉(zhuǎn)時，C點軌跡方可形成閉合曲線。 ◆ 連桿、凸輪、齒輪機構(gòu)組合  圖4所示一全自動機械式粉末壓機的主機構(gòu)，該機構(gòu)系統(tǒng)將連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)等巧妙的組合起來，實現(xiàn)了預壓、保壓、三次非同時壓制的復雜運動過程。 如圖所示，該機構(gòu)系統(tǒng)分為上沖膜機構(gòu)和凹模機構(gòu)兩部分，上沖模機構(gòu)由曲柄1、連桿3、搖桿4、連桿5、滑塊6和沖頭12

18、組成，實現(xiàn)上沖頭的壓制運動。凹模機構(gòu)由曲柄2、連桿7、搖桿8、凸輪9、不完全齒輪10和固定不動的齒條11組成，實現(xiàn)脫模運動。凹模機構(gòu)的主動曲柄2等速轉(zhuǎn)動，運動經(jīng)連桿轉(zhuǎn)換成搖桿的往復擺動，擺桿上鉸接一弧形滑塊12與凸輪輪廓接觸，迫使凸輪運動，凸輪本身又是一不完全齒輪，并與齒條嚙合，因此凸輪的運動就是不完齒輪沿齒條的滾動，不完全齒輪的節(jié)圓圓心點的軌跡是一條直線，該點的運動規(guī)律就是凹模的運動規(guī)律。兩機構(gòu)的協(xié)同動作實現(xiàn)了三次非同時壓制。 機構(gòu)的組合方式有多種，通常分為串聯(lián)式組合，封閉式組合和其他型式的組合。串聯(lián)式組合由兩個或兩個以上的單自由度機構(gòu)串聯(lián)組成，前一機構(gòu)的輸出構(gòu)件恰是后一機構(gòu)的輸入構(gòu)件，

19、以此改變單一基本機構(gòu)的運動特性。封閉式組合通常是由一個單自由度機構(gòu)去封閉一個雙自由度的機構(gòu)組成。封閉式組合的設計思路比較靈活，它可以實現(xiàn)多種多樣的運動變換。常用的雙自由度機構(gòu)為連桿機構(gòu)和差動輪系，封閉雙自由度機構(gòu)的單自由度機構(gòu)常用凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)和齒輪機構(gòu)，凸輪機構(gòu)易于實現(xiàn)任意給定的運動規(guī)律，連桿、齒輪機構(gòu)傳力性能好，運動可靠。其他類型的組合方式不再詳述，請參看有關資料。 返回 ● 機械系統(tǒng)的工作循環(huán)圖 有相當數(shù)量的機械要求各執(zhí)行構(gòu)件之間的傳動和工藝動作必須協(xié)調(diào)配合，否則將發(fā)生運動的干涉或工藝動作的混亂而無法完成機械的工藝要求，甚至還會損壞機械設備造成機械事故。為保證各執(zhí)行構(gòu)件的

20、協(xié)調(diào)配合準確完成各自的工藝動作，在機械的運動設計中應編制機械系統(tǒng)的工作循環(huán)圖，用其表明機械在每個工作循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件間的運動協(xié)調(diào)關系，即各執(zhí)行構(gòu)件相對其主動件的轉(zhuǎn)角或運動時間的運動關系。 現(xiàn)以上一節(jié)所述的全自動機械式粉末壓機為例，介紹機械系統(tǒng)的工作循環(huán)圖，如圖5所示。 圖 5 制品的壓制過程如圖所示，由上箱、上壓頭和凹模的協(xié)同動作完成一個壓制循環(huán)。首先，凹模模具填粉，上箱、上壓頭同步向下運動，上壓頭下行至A點與粉料接觸進入凹模；上壓頭行至B點形成高度為e1的一次頂壓量。從B點開始，上壓頭與凹模同步下移至C點，形成高度為e2的下壓量，完成二次底壓。然后凹模不動，上下頭繼續(xù)下移至D

21、點，形成高度為e3的三次頂壓。之后上箱回升，上壓頭氣缸沖氣，使上壓頭在壓件上固定不動以保壓，至E點時快退，凹模下降至G點形成脫模動作。最后，上壓頭與上箱同步上升，凹模上升至填粉位置，一個工作循環(huán)完成。 實現(xiàn)上述運動的機構(gòu)系統(tǒng)及工作循環(huán)圖如圖所示。上箱運動曲線K1由六桿機構(gòu)實現(xiàn)，上沖頭相對于上箱的運動曲線K2由氣動裝置實現(xiàn)，凹模運動曲線K3由連桿機構(gòu)，凸輪機構(gòu)和不完全齒輪機構(gòu)的組合來實現(xiàn)。 實現(xiàn)上箱運動的六桿機構(gòu)的尺寸應滿足工作循環(huán)圖的要求，上壓頭氣缸的沖氣和排氣時間要根據(jù)工作循環(huán)圖確定，凸輪的輪廓曲線設計及安裝相位也應按工作循環(huán)圖的要求進行。因此，在機械的運動設計階段以及以后的各階段

22、，機械系統(tǒng)的工作循環(huán)圖都有著十分重要的作用。 機構(gòu)課程設計題目 機構(gòu)課程設計就是培養(yǎng)學生對新機械運動方案構(gòu)思和簡單設計的能力、對機構(gòu)系統(tǒng)中各機構(gòu)分析和應用能力的培養(yǎng)。由此，可以逐步樹立正確的工程思維方式，培養(yǎng)創(chuàng)新和實際綜合應用能力。因此，本附錄所匯編的設計題目均來自于生產(chǎn)和日常應用的實際，它們的工藝動作，一般均包括2~3個動作。這種選題原則將會有利于教學基本要求的貫徹。 新的機械設備的創(chuàng)新是層出不窮的，為了實現(xiàn)某種功能就可創(chuàng)造出一種新的機械，因此設計題目還可以根據(jù)需要自己來設定。下面為了使廣大教師和學生開闊思路，而匯編了若干個題目，供大家參考選用。 （一） 洗瓶機

23、設計方案與分析 1、 工作原理及工藝動作過程 為了清洗圓形瓶子外面，需將瓶子推人同向轉(zhuǎn)動的導輥上，導輥帶動瓶子旋轉(zhuǎn)，推動瓶子沿導輥前進，轉(zhuǎn)動的刷子就將瓶子洗凈。 它的主要動作：將到位的瓶子沿著導輥推動，瓶子推動過程利用導輥轉(zhuǎn)動將瓶子旋轉(zhuǎn)以及將刷子轉(zhuǎn)動。 2、 原始數(shù)據(jù)及設計要求 2）推進距離l=600mm，推瓶機構(gòu)應使推頭 1）瓶子尺寸。大端直徑d=80 mm，長2OOmm。以接近均勻的速度推瓶，平穩(wěn)地接觸和脫離瓶子，然后推頭快速返回原位，準備進入第二個工作循環(huán)。 3）按生產(chǎn)率的要求，推程平均速度為u=45mm，返回時的平均速度

24、為工作行程平均速度的3倍。 4）機構(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。 3、設計方案提示 1）推瓶機構(gòu)一般要求推頭工作時作近似直線軌跡，回程時軌跡形狀不限，但不能反向撥動瓶子。由于上述運動要求，一般采用組合機構(gòu)來實現(xiàn)。 2）洗瓶機構(gòu)由一對同向轉(zhuǎn)動的導輥和三只刷子轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子所組成?？梢酝ㄟ^機械傳動系統(tǒng)來完成。 4、設計任務 1）根據(jù)上述動作要求擬定運動循環(huán)圖。 2）進行推瓶機構(gòu)和洗瓶機構(gòu)的選型，實現(xiàn)洗瓶動作要求。 3）機械運動方案的評定和選擇。 4）根據(jù)選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案。 5）畫出機械運

25、動方案簡圖(機械運動示意圖)。 6）對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算。 （二） 糕點切片機設計方案與分析 1、工作原理及工藝動作過程 糕點先成型(如長方體、圓柱體等)經(jīng)切片后再烘干。糕點切片機要求實現(xiàn)兩個執(zhí)行動作：糕點的直線間歇移動和切刀的往復運動。通過兩者的動作配合進行切片。改變直線間歇移動速度或每次間隔的輸送距離，以滿足糕點不同切片厚度的需要。 2、 原始數(shù)據(jù)及設計要求 1）糕點厚度。10~20mm。 2）糕點切片長度(亦即切片的高)范圍。5~80 mm。 3）切刀切片時最大作用距離(亦即切片的寬度方向)300

26、mm。 4）切刀工作節(jié)拍。40 次/min。 5）生產(chǎn)阻力很小。要求選用的機構(gòu)簡單、輕便、運動靈活可靠。 6）電動機可選用0.55kW(或0.75kW)、1390 r/min。 3、設計方案提示 1）切削速度較大時，切片刀口會整齊平滑，因此切刀運動方案的選擇很關鍵，切口機構(gòu)應力求簡單適用、運動靈活和運動空間尺寸緊湊等。 2）直線間歇運動機構(gòu)如何滿足切片長度尺寸的變化要求，是需要認真考慮的。調(diào)整機構(gòu)必須簡單可靠，操作方便。是采用調(diào)速方案，還是采用調(diào)距離方案，或者采用其它調(diào)整方案，均應對方案進行定性的分析比較。 3）間歇運動機構(gòu)必須與切刀運

27、動機構(gòu)工作協(xié)調(diào)，即全部送進運動應在切刀返回過程中完成。需要注意的是，切口有一定的長度(即高度)，輸送運動必須在切刀完全脫離切口后方能開始進行，但輸送機構(gòu)的返回運動則可與切刀的工作行程運動在時間上有一段重疊，以利提高生產(chǎn)率，在設計機器工作循環(huán)圖時，就應按上述要求來選取間歇運動機構(gòu)的設計參數(shù)。 4、設計任務 1）根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖； 2）進行間歇運動機構(gòu)和切口機構(gòu)的選型，實現(xiàn)上述動作要求； 3）機械運動方案的評定和選擇； 4）根據(jù)選定的原動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案； 5）畫出機械運動方案簡圖(機械運動示意圖)； 6）對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機

28、構(gòu)進行尺度設計。 （三） 醫(yī)用棉簽卷棉機設計方案與分析 1、工作原理及工藝動作過程 醫(yī)院用棉簽日耗量很大，為了提高工效采用卷棉機代替手工卷制棉簽。 棉簽卷制過程可以仿照手工方式進行動作分解，亦可另行構(gòu)想動作過程。按手工方式進行動作分解后得 到： 1）送棉。將條狀棉通過機構(gòu)作定時適量送入。 2）揪棉。將條狀棉壓(卷)緊并揪棉，使之揪下定長的條棉。 3）送簽。將簽桿送至導棉槽上方與定長條棉接觸。 4）卷棉。鑒桿自轉(zhuǎn)并沿導棉槽移動完成卷棉動作。 2、 原始數(shù)據(jù)及設計要求 1）棉花。條狀脫脂棉，寬25～30 mm，自然

29、厚4～5 mm。 2）簽桿。醫(yī)院通用簽桿，直徑約3 mm，桿長約70 mm，卷棉部分約20～25 mm。 3）生產(chǎn)率。每分鐘卷60支，每支卷取棉塊長約20～25 mm 4）卷棉簽機體積要小，重量輕，工作可靠，外形美觀，成本低，卷出的棉簽松緊適度。 3、設計方案提示 1）送棉可采用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進，送進方式可采用間歇運動，以實現(xiàn)定時定量送棉。 2）揪棉時應采用壓棉和揪棉兩個動作，壓棉可采用凸輪機構(gòu)推動推桿壓緊棉條，為使自動調(diào)整壓緊力中間可加一彈簧。揪棉可采用對滾爪輪在轉(zhuǎn)動中揪斷棉條。 3）送簽可采用漏斗口均勻送出簽桿，

30、為避免簽桿卡在漏斗口，可將漏斗作一定振動。 4）卷棉可將簽桿送至導棉槽，并使簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并移動而產(chǎn)生卷棉，如采用帶槽的塑料帶通過撓性傳動來實現(xiàn)。 4、 設計任務 1）根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。 2）進行送棉、揪棉、送簽、卷棉四個機構(gòu)的選型，實現(xiàn)上述4個動作的配合。 3）機械運動方案的評定和選擇。 4）根據(jù)選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案。 5）畫出機械運動方案簡圖(機械運動示意圖)。 6）對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算。 （四） 剝豆機設計方案與分析 1、工作原理及工藝動作過

31、程 將干蠶豆浸胖后放在料斗內(nèi)，通過振動下料后將蠶豆平放排列成頭尾相接，送豆到切皮位置，將豆壓住并切開頭部的皮，然后用擠壓方法將豆擠出。 剝豆機的主要工藝動作是送料、壓豆切皮、擠壓脫皮。 2、原始數(shù)據(jù)及設計要求 1）蠶豆長度。20～25 mm。 2）蠶豆寬度。15～20 mm。 3）蠶豆厚度。6～8 mm。 4）生產(chǎn)率。每分鐘剝80粒。 5）剝豆機要求體積小、重量輕、壓緊力可調(diào)、工作可靠、外形美觀。 3、 設計方案提示 1）為了使蠶豆成橫臥頭尾排列，可以采用振動料斗上料。 2）送料機構(gòu)一般采用間歇運動機構(gòu)。

32、 3）壓緊、切皮機構(gòu)最好用聯(lián)動組合機構(gòu)，為保證壓力不過大可在壓頭處加一個剛度合適的彈簧。 4）利用兩軋輥加壓進行擠壓脫皮，兩軋輥之間間隙一般比蠶豆最小厚度略小。 4、 設計任務 1）根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖。 2）進行送料機構(gòu)、壓緊 - 切皮機構(gòu)、擠壓脫皮機構(gòu)的選型以實現(xiàn)上述動作要求。 3）機械運動方案的評定和選擇。 4）根據(jù)選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案。 5）畫出機械運動方案簡圖(機械運動示意圖)。 6）對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算 （五） 半自動平壓模

33、切機設計方案與分析 1、 工作原理及工藝動作過程 半自動平壓模切機是印刷、包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設備。它可對各種規(guī)格的紙板、厚度在4 mm以下的瓦楞紙板，以及各種高級精細的印刷品進行壓痕、切線、壓凹凸。經(jīng)過壓痕、切線的紙板，用手工或機械沿切線處去掉邊料后，沿壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱，或制成凹凸的商標。 它的工藝動作主要有兩個：一是將紙板走紙到位，二是進行沖壓模切。 2、原始數(shù)據(jù)和設計要求 1）每小時壓制紙板3000張。 2）上模固定，下模向

34、上移動的行程長度H=500.5 mm，回程的平均速度為工作行程的平均速度的1.3倍。 3）工作行程的最后2 mm范圍內(nèi)受到生產(chǎn)阻力Pc=2x1O6 N，回程時不受力。下模和滑塊的質(zhì)量共約120kg。 4）工作臺面離地面的距離約120 mm。 5）所設計的機構(gòu)性能要良好，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，節(jié)省動力，壽命長，便于制造。 3、 設計方案提示 1）走紙機構(gòu)可采用雙列鏈傳動，走紙橫塊其兩端分別固定在前后兩根鏈條上，橫塊上裝有若干夾緊片以夾緊紙板。主動鏈輪由間歇運動機構(gòu)帶動以實現(xiàn)定時走紙。 2）模切機構(gòu)一般可采用六桿沖壓機構(gòu)，在紙板停頓時進行沖壓模切。沖壓機

35、構(gòu)要求急回并節(jié)省動力。 3）由于沖壓模切機構(gòu)僅在短時內(nèi)承受很大生產(chǎn)阻力，為了減小周期性速度波動可選用較小容量的電機，一般需安裝飛輪。 4、設計任務 1）根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。 2）進行送料、模切機構(gòu)的選型。 3）機械運動方案的評定和選擇。 4）根據(jù)給定的生產(chǎn)阻力及工作裕量選定合適的電動機。 5）進行飛輪設計。 6）按選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)運動參數(shù)擬定機械傳動方案。 7）畫出機械運動方案簡圖。 8）對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算。 （六） 冷霜自動灌裝機設計方案與分析 1、工作

36、原理及工藝動作過程 冷霜自動灌裝機是通過出料活塞桿上下往復運動實現(xiàn)冷霜灌裝入盒內(nèi)。其主要工藝動作有： 1）將空盒送進六工位轉(zhuǎn)盤，利用轉(zhuǎn)盤間歇運動變換不同工位； 2）在灌裝工位上空盒上升灌入冷霜； 3）在貼錫紙工位上粘貼錫紙(利用錫紙下降)； 4）在蓋盒蓋工位上將盒蓋壓下； 5）送出成品。 2、原始數(shù)據(jù)及設計要求 1）冷霜自動灌裝機的生產(chǎn)能力：60盒/min。 2）冷霜盒尺寸：直徑D=30～50 mm，高度h=10～15 mm。 3）工作臺面離地面的距離約1 100～1 200 mm。

37、 4）要求機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，運動靈活可靠，易于制造。 3、設計方案提示 1）六工位轉(zhuǎn)盤機構(gòu)可采用槽輪、不完全齒輪、凸輪式間歇運動機構(gòu)。 2）空盒上升可采用凸輪機構(gòu)。 3）錫紙紙庫下降可采用凸輪機構(gòu)。 4）壓蓋機構(gòu)也可采用凸輪機構(gòu)。 為了使上述各機構(gòu)實現(xiàn)同步、協(xié)調(diào)工藝動作，三個凸輪可裝在一根軸上。 4、設計任務 1）按工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。 2）進行轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)、空盒上升機構(gòu)、錫紙庫下降機構(gòu)、壓蓋機構(gòu)的選型。 3）機械運動方案的評定和選擇。 4）按選定的電動機和

38、執(zhí)行機構(gòu)運動參數(shù)擬定機械傳動方案。 5）畫出機械運動方案簡圖。 6）對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算。 （七） 自動打印機設計方案與分析 1、工作原理及工藝動作過程 對于包裝好的紙盒上，為了商品某種需要而打印一種記號。它的動作主要有三個:送料到達打印工位;然后打印記號;最后將產(chǎn)品輸出。 2、 原始數(shù)據(jù)及設計要求 1）紙盒尺寸，長100～15O mm、寬70～100 mm、高30～5O mm。 2）產(chǎn)品重量，約5～10N。 3）自動打印機的生產(chǎn)率，80次/min。 4）要求機構(gòu)的結(jié)構(gòu)

39、簡單緊湊、運動靈活可靠、易于加工制造。 3、 設計方案提示 1）從結(jié)構(gòu)簡化考慮將送料 - 夾緊機構(gòu)合為一體，可以采用凸輪機構(gòu)或有一定停歇運動的連桿機構(gòu)。 2）打印機構(gòu)可以采用平面連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)。 3）輸出機構(gòu)可以采用連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)。 4）由于定位夾緊時在送料方向有一擋塊，從結(jié)構(gòu)簡化考慮，輸出運動可與送料運動的方向互相垂直。如何使三個執(zhí)行機構(gòu)的原動件在一根主軸上是需要認真考慮的。 4、設計任務 1）按工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。 2）進行送料夾緊機構(gòu)、打印機構(gòu)和輸出機構(gòu)的機構(gòu)選型。 3）機械運動方案的評

40、定和選擇。 4）按選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案。 5）畫出機械運動方案簡圖。 6）對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算。 （八） 自動制釘機設計方案與分析 1、工作原理及工藝動作過程 制造木工用大大小小的鐵釘是將一卷直徑與鐵釘直徑相等的低碳鋼絲通過下列工藝動作來完成的。 1）校直鋼絲。并按節(jié)拍要求間歇地輸送到裝夾工位。 2）冷墩釘帽，在此前需夾緊鋼絲。 3）冷擠釘尖。 4）剪斷鋼絲。 2、 原始數(shù)據(jù)及設計要求 1）鐵釘直徑Φ1.6～Φ3.4 mm。 2）

41、鐵釘長度25～80 mm。 3）生產(chǎn)率360枚/min。 4）最大冷墩力3000N，最大剪斷力2500N。 5）冷墩滑塊質(zhì)量8kg，其它構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量不計。 6）要求結(jié)構(gòu)緊湊、傳動性能優(yōu)良、噪聲盡量減小。 3、設計方案提示 1）送絲校直機構(gòu)，要求使送絲與校直動作合一來考慮機構(gòu)型式。同時應附加夾緊機構(gòu)，在送絲時放松，其余時間夾緊。送絲校直機構(gòu)可采用間歇運動機構(gòu)帶動擺動爪，擺動爪壓緊鋼絲并送絲校直。夾緊機構(gòu)利用聯(lián)動關系開合。 2）冷墩釘帽機構(gòu)，可以采用移動或擺動式?jīng)_壓機構(gòu)，一般可用平面六桿機構(gòu)或四桿機構(gòu)，其移動、擺動的行程可在

42、25mm左右為宜。為了減小電動機容量和機械速度波動可加飛輪。 3）冷擠和剪斷機構(gòu)在性能要求上與冷墩機構(gòu)相同，因而采用機構(gòu)也十分類似。 4）由于機構(gòu)較多，相互動作協(xié)調(diào)十分重要，盡量考慮將各執(zhí)行機構(gòu)的原動件固連在一個主軸上。 4、 設計任務 1）按工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。 2）進行送絲校直機構(gòu)、冷墩釘帽機構(gòu)、冷擠釘尖機構(gòu)、剪斷鋼絲機構(gòu)的選型。 3）機械運動方案的評價和選擇。 4）按選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案。 5）設計飛輪和確定電動機型號。 6）畫出機械運動方案簡圖。 7）對傳動機構(gòu)和

43、執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算。 （九） 平壓印刷機設計方案與分析 1、工作原理及工藝動作過程 平壓印刷機是一種簡易印刷機，適合于印刷各種八開以下的印刷品。它的工作原理：將油墨刷在固定的平面鉛字版上，然后將裝夾了白紙的平板印頭緊密接觸而完成一次印刷。其工作過程猶如蓋圖章，平壓印刷機中的“圖章”是不動的，紙張貼近時完成印刷。 平壓印刷機需實現(xiàn)三個動作：裝有白紙的印頭往復擺動，油輥在固定鉛字版上上下滾動，油盤轉(zhuǎn)動使油輥上油墨均勻。 2、原始數(shù)據(jù)及設計要求 1）實現(xiàn)印頭、油輥、油盤運動的機構(gòu)由一個電動機帶動，通過傳動系統(tǒng)使其具有1600～1800次/h

44、印刷能力。 2）電動機功率N=075kW、轉(zhuǎn)速n電=9lOr/min，電動機可放在機架的左側(cè)或底部。 3）印頭擺角為70。，印頭返回行程和工作行程的平均速度之比K=1.2。 4）油輥擺桿自垂直位置運動至鉛字版下端的擺角為110。。 5）油盤直徑為400 mm，油輥的起始位置就在油盤邊緣。 6）要求機構(gòu)的傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造。 3、 設計方案提示 1）印頭機構(gòu)可采用曲柄搖桿機構(gòu)、擺動從動件凸輪機構(gòu)等等，要求具有急回特性，并在印刷的極位有短暫停歇。 2） 油輥機構(gòu)可采用固定凸輪 - 變長擺動從動件機構(gòu)(以鉛字

45、版及油盤面作為凸輪形狀)。 3）油盤運動機構(gòu)可采用間歇運動機構(gòu)。 4）這三個機構(gòu)要考慮如何進行聯(lián)動。 4、設計任務 1）根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。 2）進行印頭、油輥、油盤機構(gòu)及其相互連接傳動的選型。 （十） 專用精壓機構(gòu)設計方案與分析 1、工作原理及工藝動作過程 專用精壓機是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝。它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。 它的工藝動作主要有: 1）將新坯料送至待加工位置； 2)下模固定、上模沖壓拉延成形將成品推出模腔。 2

46、、原始數(shù)據(jù)及設計要求 1)沖壓執(zhí)行構(gòu)件具有快速接近工件、等速下行拉延和快速返回的運動特性。 2)精壓成形制品生產(chǎn)率約每分鐘70件； 3)上模移動總行程為28Omm,其拉延行程置于總行程的中部，約1OOmm. 4)行程速比系數(shù)K≥13。 5)坯料輸送最大距離200mm。 3、設計方案提示 1)送料機構(gòu)實現(xiàn)間歇送料可采用凸輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)等。 2)沖壓機構(gòu)為保證等速拉延、回程快速可采用導桿機構(gòu)加搖桿滑塊的六桿機構(gòu)，或采用鉸鏈四桿機構(gòu)加搖桿滑塊的六桿機構(gòu)。 3)工件送料傳輸平面標高在100mm左右。 4、設計任務 1）按工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。 2)進行送料機構(gòu)、沖壓機構(gòu)的選型。 3)機械運動方案的評價和選擇。 4)按選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)運動參數(shù)擬定機械傳動方案。 5)畫出機械運動方案簡圖。 6)對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算。