机械系统的方案设计2

第十四章机械传动系统方案的设计机械设计的一般过程：计划（提设计任务、可行性研究、编设计任务书）——方案设计（提出若干可行方案、分析对比、评价决策寻求最佳）

——技术设计（全套设计图纸和各种技术文件）

——试制试验（发现问题，加以改进）

——投产以后（收集问题，改进设计）由若干种不同机构组合而成，能实现机械工艺过程所需运动的系统。单一的常用基本机构机械传动系统工程实际中：方案１方案２方案n优化选取创造性的工作！要求：1)注重多学科知识的综合应用；2)注重总结与实践经验的积累；3)充分发挥创造思维和想象能力，灵活应用各种设计方法与技巧。以便设计出新颖、灵活、高效的机械传动系统拟定过程考虑因素：实现运动学和动力学要求；成本、重量、尺寸、机械效率、寿命等。执行系统的方案设计

功能原理设计

动作及运动设计

执行机构的型式设计

执行系统的协调设计

执行系统的方案评价与决策机械传动总体方案设计的内容2.原动机类型的选择

（4）控制系统的方案设计（3）传动系统的方案设计传动类型的选择传动路线的选择传动链中机构顺序的安排各级传动比的分配润滑系统冷却系统故障监测系统安全保护系统照明系统（5）其它辅助系统的设计机械执行系统运动方案设计

执行系统是直接完成机械系统预期工作任务的部分。由一个或多个执行机构组成。执行构件的数量及运动形式、运动规律和传动特性等要求，决定了整个执行系统的结构方案。机械执行系统的方案设计是机械系统总体方案设计的核心。

一、主要内容和过程

执行系统运动方案设计，是在产品规划明确拟定了其功能目标后进行的。其过程表示在图中。⑴功能原理设计考虑选择何种工作原理来实现机械预期的功能。采用的工作原理不同，设计出的机械会有很大的差异，因此必须根据机械的具体工作要求，如强度、精度、寿命、效率、产量、成本、环保等诸多因素综合考虑确定，尽可能多采用几个方案。⑵动作及运动设计根据工艺要求进行工艺动作的分解及执行运动的确定。同一个工作原理，可以有多种工艺动作分解。不同的工艺动作分解，将会得到不同的设计结果。⑶执行机构型式设计实现同一种运动，可以选择不同型式的机构。选用何种机构来实现所需运动，这需要考虑机构的动力特性、机械效率、制造成本等因素。

⑷执行系统的协调设计对于由多个执行构件及执行机构组合而成的复杂机械，必须使这些执行构件的运动以一定的次序协调配合，以完成预期的工作要求。⑸机构的尺度设计

对所选择的各个执行机构进行运动和动力设计，确定各执行机构的运动学尺寸，如转动副间的相对位置尺寸、移动副的导路位置、高副运动副元素的几何形状及尺寸等等。

⑹运动和动力分析对整个系统进行运动分析和动力分析，检验是否满足运动要求和动力性能方面的要求。⑺方案评价与决策

方案评价包括定性评价和定量评价。实现同一种功能要求，可以采用不同的工作原理；实现同一种工作原理，可以选择不同的运动规律；实现同一种运动规律，可以采用不同型式的机构。因此，为了实现同一种预期的功能要求，可以有多种不同的方案。机械执行系统方案设计所要研究的课题，就是如何合理地利用设计者的专业知识和分析能力，创造性地构思出各种可能的方案，并从中选出最佳方案。

二、执行系统运动方案设计策略

(一)功能分析与功能求解1.功能分析功能分析法是系统设计中拟定功能原理方案的主要方法。一台机器所能完成的功能，称为机器的总功能。功能分析法就是将机械产品的总功能分解成若干功能元，然后求解功能元，再将其组合，得到满足总功能要求的多种解决方案，以供评价选择。2.功能求求解⑴根根据机机构的的基本本功能能，归归纳整整理为为功能能元。。任何何一个个复杂杂的机机构系系统所所要实实现的的运动动，都都可以以认为为是由由一些些基本本的功功能元元按一一定规规律组组成的的，根根据功功能元元就易易于找找到相相应的的功能能载体体，实实现功功能元元的求求解。。基本功能元及符号表示⑵列列出功功能元元解的的目录录。为为了便便于设设计人人员进进行功功能原原理的的构思思，可可以将将有关关的功功能元元解，，按一一定的的分类类排序序原则则，用用矩阵阵表的的形式式列出出。⑶注注意功功能求求解的的技巧巧。注意：：机械执执行系系统的的功能能原理理及运运动方方案设设计的的多方方案性性为实现现同一一预定定的功功能目目标，，可以以选择择不同同的功功能原原理来来实现现，选选用不不同的的技术术原理理来完完成。。例１齿轮加加工方方法无屑加加工(精密密铸造造、粉粉末冶冶金成成型、、滚压压成型型)、、切削削加工工(成成型法法、展展成法法)、、成型型法加加工的的盘状状齿轮轮铣刀刀和指指状齿齿轮铣铣刀、、展成成法的的滚齿齿和插插齿例２糖果包包装机机设计计例３自动输输送料料板的的装置置纽结式折叠式接缝式机械推拉平板摩擦工艺动动作分分解与与运动动方案案选择择有着着密切切关系系。实实现同同一机机器功功能时时，应应尽可可能采采用动动作简简单、、工序序少数数的动动作过过程。。例４加工内内孔摩擦轮底部气吸顶部气吸车床镗床钻床拉床例５加工平平面（二）执执行机机构的的型式式设计计、创创新与与系统统的协协调机械传传动系系统的的作用用就是是将原原动机机的运运动和和动力力传递递到执执行构构件，，执执行行构件件的选选择,就是是根据据拟定定的工工作原原理和和工艺艺动作作过程程，确定执执行构构件的的数目目、运运动形形式、、运动动参数数、运运动协协调关关系。这是是项创创造性性的工工作，，直接接影响响到整整个机机械系系统的的传动动方案案。牛头刨床－刀具往复运动龙门刨床－工件往复运动即使对对于同同一功功能原原理，，也会会有不不同的的运动动方案案。一个执行构件两个执行构件１、执执行构构件的的运动动设计计1)执执行构构件的的数目目根据工作原理工艺动作过程执行构件的数目运动形形式运动参参数运动协协调关关系——取决于于机械械分功功能或或分动动作的的多少少，两两者不不一定定相等等，要要具体体分析析确定定。如立式式钻有有两种种方案案:2)执执行构构件的的运动动形式式和运运动参参数直线运运动曲线运运动复合运运动往复摆摆动执行构件运动形式回转运动每分钟钟转数数rpm——由由两个个以上上单一一运动动合成成间歇回回转停歇往往复直直线停歇单单向直直线沿可变变曲线线运动动连续回转沿固定曲线运动往复直线每分钟钟转位位次数数、转转角大大小、、运动动系数数每分钟钟摆动动次数数、转转角大大小、、行程程速比比系数数每分钟钟行程程数目目、大大小、、行程程速比比系数数每循环环停歇歇次数数、位位置、、时间间、行行程大大小和和工作作速度度。——每每次进进给量量的大大小。。砂轮工件砂轮架２、各各执行行构件件间运运动的的协调调配合合和机机械的的工作作循环环图1）各各执行行构件件间运运动的的协调调配合合关系系a)运运动彼彼此独独立无无需协协调配配合：：外圆磨床的的砂轮和工工件的四个个运动彼此此独立。故故应为每个个运动单独独设计各自自的运动链链。b)动作协协调配合：：图示冲床的两个执行行构件中，，要求：▲送料构件件将原料送送入模孔上上方后，冲冲头才可进进入模孔进进行冲压；；图示折叠包装机机构的两个执行行构件中，，要求：饼干1342饼干2右折边构件43包装纸左折边构件1饼干1342饼干1342饼干1342左折边构件右折边构件饼干1342包装纸MBA两个构件不不能同时位位于区域MAB中，，以免干涉涉。▲当冲头上上移一段距距离后，才才能进行下下次送料动动作。c)各执行行构件运动动速度的协协调配合：：范成法加工工时，刀具具与齿坯之之间必须保保持精确的的传动比。。对于有运动动协调配合合要求的构构件，往往往采用以一一台原动机机，通过过传动系统统分配运动动，实现协协调动作。。2）机械的的工作（运运动）循环环图定义：设计机械时时，用以表表示机械在在一个工作作循环过程中，各执执行构件之之间运动配配合关系的的图形。定标件：用其运动位位置（转角角或位移））作为确定定其它执行构件运运动先后次次序的基准准。形式：直线式、圆圆周式、直直角坐标式式三种。▲直线式工工作循环图图退回停止冲制进给冲头送料器曲柄转角φ

0˚90˚180˚270˚360˚此例中主轴轴作为定标标件。▲圆周式工工作循环图图图示为单缸缸四冲程内内燃机的工工作循环图图。曲轴为为定标件，，转2圈为为一个工作作循环。启排气门开启进气门开进气排气压缩膨胀闭进气门关火点曲轴0˚540˚360˚180˚排门闭关气进退静止静止静止进退MM左执行机构1左执行机构2分配轴转角φ0˚90˚180˚270˚360˚▲直角坐标标式工作循循环图饼干包装机机工作循环环图中，横轴表示定定标件的转转角，纵轴轴表示执执行构件的的转角。饼干1342饼干2右折边构件43包装纸左折边构件1饼干1342饼干1342饼干1342左折边构件右折边构件饼干1342包装纸MBA两个构件不不能同时位位于区域M把MAB中，以免免干涉。饼干1342饼干2右折边构件43包装纸左折边构件1饼干1342饼干1342饼干1342左折边构件右折边构件饼干1342包装纸MBA３、常用机机构1）传递连连续回转运运动的机构构啮合传动机机构连杆机构传递连续回转运动的机构摩擦传动机构摩擦轮传动动带传动蜗杆传动链传动齿轮传动平行四边形形机构双曲柄机构2）实现单单向间歇回回转运动的的机构棘轮机构齿轮--连连杆机构单向间歇回转运动槽轮机构不完全齿轮轮机构凸轮式间歇歇运动机构构——适用于于转角固定定的转位运运动。——每次转转角小，或或转角大小小可调的低低速场合。。——大转角角而速度不不高的场合合——运动平平稳、分度度、定位准准确，但制制造困难、、高精度定定位、高速速场合。——特殊要要求的输送送机构。3）实现往往复移动往往复摆动运运动的机构构凸轮机构组合机构往复运动连杆机构螺旋机构齿轮齿条机机构液压缸、气气缸正弦机构正切机构六连杆机构构曲柄滑块机构连杆机构的的特点：制造容易、、承载能力力大，但难难以实现精精确运动，，适用于无无严格运动动规律的场场合。凸轮机构的的特点：能实现任意意复杂的运运动和各构构件之间的的运动协调调，承载能能力不大。。螺旋机构的的特点：可获得大的的减速比和和较高的运运动精度，，常用作低低速进给和和精密微调调机构。齿轮齿条机机构的特点点：适用于移动动速度较高高的场合，，精密齿条条制造困难难，传动精精度及平稳稳性不及螺螺旋机构。。凸轮机构的的推杆行程程一般较小小，否则会会使压力角角过大或尺尺寸过大。。连杆机构可可以获得较较大行程，，但不能太太大，否则则机构尺寸寸会过于庞庞大。齿轮齿条机机构或螺旋旋机构可满满足大行程程的要求。。4）再现轨轨迹的机构构齿轮——连连杆组合机机构联动凸轮机机构再现轨迹连杆机构凸轮——连连杆组合机机构一般而言，，除了凸轮轮机构能实实现精确的的曲线轨迹迹之外，其其它机构都都只能近似似实现预定定的曲线轨轨迹。齿轮——连连杆组合机机构搅拌机构凸轮——连杆组合机构联动凸轮机机构CBADE４、机构的的变异当所选机构构不能满足足机械提出出的运动和和动力要求求时，或者者为了改善善所选机构构的性能或或结构时，，可以通过过改变机构构中某些构构件结构形形状、运动动尺寸、更更换机架或或原动件、、增加辅助助构件等方方法获得新新的机构或或特性。此此称为机构构的变异构件结构形形状运动尺寸更换机架或或原动件增加辅助构构件目的：获得新的机机构或特性性，已满足足使用要求求。机构的变异异1）改变构构件结构形形状若将摆动导导杆机构中中的直线导导槽改为圆圆弧导槽，，运动到左左侧时，可可获得较长长时间的停停歇。2）改变构构件运动尺尺寸槽轮直径变为无穷大，槽数无穷多时,槽条机构3）选不同同的构件作作为机架——机构的的倒置摆动凸轮机构123123连杆--凸轮机构A1BCO234罐头封口机构要求C点沿接合缝运动。4）选不同同的构件作作为原动件件电机ABDC风扇座蜗轮蜗杆双摇杆机构构中，选连连杆作为原原动件，可可把风扇转转子的旋转转转化为连连架杆的摇摇动。5）增加辅辅助构件作作为原动件件图示手动插插秧机分秧秧、插秧机机构中增加加了一个辅辅助构件——活舌3，从而而使M点实实现预定轨轨迹。123B654M3１）机构的的串联组合合５、机构的的组合为了实现执执行机构的的运动形式式、运动参参数以及运运动协调关关系，或者者为了改善善机械的动动力特性，，需要将选选定的各种种机构组合合在一起。。前一个机构构的输出，，作为下一一个机构的的输入，依依次串联。。一般串联组组合：后一级机构构的主动件件固连在前前一级机构构的一个连连架杆上。。51234ω1IIIω1s3s4III特殊串联组组合：后一级机构构的主动件件串接在前前一级机构构的一个连连杆上。123A54DCBFEM123A54DCBM123A4DCBE织布机开口口机构。M点通过直直线段时，，从动导杆杆作较长时时间的停歇歇。III齿轮机构与与连杆机构构的串联组组合。行星星轮上各不不同点的轨轨迹是各种种内摆线，，故选择不不同点C可可使从动杆杆4获得不不同的运动动规律。特殊串联组组合的表示示符号：２）机构的的并联组合合一个机构产产生若干个个分支后续续机构，或或若干个分分支机构汇汇合后于一一个后续机机构的组合合方式。一般并联组组合：各分分支机构间间无任何严严格的运动动协调配合合关系。各各分支部分分可独立设设计。表示框图某航空发动机附件传动系统主动轴VIⅡⅥⅢⅣ特殊并联组组合：各分分支机构间间有严格的的运动协调调配合关系。。(a)有有速比要要求各分支部部分常共共用一台台原动机机（或集集中数控控），各各部分严严格按速速比设计计。(b)有有轨迹配配合要求求图示联动动凸轮机机构中，，两个分分支凸轮轮共同驱驱动一个个从动件件，实现现矩形轨轨迹完成成送料。。圆珠笔芯芯自动送送料机构构154326ω11(c)有有时序要要求各分支机机构在动动作的先先后次序序上有严严格的要要求。如自动车车床上三三个并联联凸轮的的工作顺顺序有先先后要求求。凸轮I凸轮II凸轮III凸轮转角090˚180˚270˚360˚放松(送料)车外圆道角挡料切断夹紧工件（铆钉）外圆车刀棒料切断刀倒角刀凸轮轴挡板IIIIII主轴(d)有有运动形形式配合合要求左图所示示搅拌机机除了E点按曲曲线运动动外，还还要求搅搅拌釜作作自旋运运动，但但两者无无速比要要求。砂轮工件砂轮架搅拌机构构如右图磨磨床中的的主轴回回转、砂砂轮回转转、工件件进给也也属于运运动形式式上的配配合。CBADE三、机械械传动方方案的评评价1）评价价指标▲机械功功能的实实现质量量——精确确性、稳稳定性、、适应性性、扩展展性；▲机械工工作性能能——运转转的平稳稳性、传传力性能能、承载载能力等等；▲机械的的动力性性能———冲冲击击、、振振动动、、噪噪声声、、耐耐磨磨性性能能等等；；▲机机械械的的经经济济性性———设设计计工工作作量量大大小小、、制制造造成成本本、、维维修修难难易易、、能能耗耗等等▲机机械械结结构构的的合合理理性性———复复杂杂程程度度、、尺尺寸寸及及重重量量大大小小等等。。▲建建立立评评价价质质量量指指标标体体系系———根根据据评评价价对对象象的的特特点点，，确确定定用用哪哪些些指指标标来来衡衡量量各各方方案案的的优优劣劣。。如如冲冲床床的的增增力力性性能能、、急急回回性性能能、、传传力力性性能能、、承承载载能能力力、、…………等等等等；；2））评评价价方方法法-----记记分分法法▲为为每每个个指指标标确确定定分分值值———总总分分定定为为100分分，，其其余余各各指指标标按按重重要要程程度度分分配配；；▲聘聘请请专专家家评评分分———采采用用五五级级制制：：00.250.50.751分别别对对应应于于：：很很差差、、差差、、一一般般、、较较好好、、很很好好▲统统计计得得分分———计计算算分分项项平平均均值值和和总总分分平平均均值值；；▲按按总总得得分分进进行行排排序序，，确确定定最最佳佳方方案案。。步骤骤：：1.执执行行系系统统的的方方案案设设计计主要要有有功功能能原原理理设设计计、、动动作作及及运运动动设设计计、、执执行行机机构构的的型型式式设设计计、、执执行行系系统统的的协协调调设设计计和和执执行行系系统统的的方方案案评评价价与与决决策策。。机械械传传动动方方案案设设计计的的内内容容2.原原动动机机类类型型的的选选择择往复复摆摆动动电动动机机气缸缸原动件运动形式连续回转往复复直直线线原动动件件的的类类型型及及其其运运动动参参数数的的选选择择液压压马马达达气动动马马达达内燃机液压马达气动动马马达达直线线电电机机油缸柴油油机机燃气气轮轮机机汽油机直流流电电动动机机交流流变变频频变变速速电电动动机机伺服服电电动动机机步进进电电动动机机力矩矩电电动动机机交流异步电动机交流流异异步步电电动动机机的的运运动动参参数数————同同步步转转数数：：3000，，1500，，1000，，750，，600rpm动力力电电动动机机伺服服电电动动机机气动动马马达达液压压马马达达机械械传传动动系系统统的的方方案案设设计计一、、传传动动系系统统的的作作用用及及其其设设计计过过程程传动动系系统统的的作作用用传递递运运动动传递递动动力力传动动系系统统的的设设计计过过程程:确定定传传动动系系统统的的总总传传动动比比选择择传传动动类类型型拟定定传传动动链链的的布布置置方方案案分配配传传动动比比确定定各各级级传传动动机机构构的的基基本本参参数数及及其其校校核核绘制制传传动动系系统统运运动动简简图图二、、传传动动类类型型的的选选择择1.传传动动的的类类型型和和特特点点1））机机械械传传动动2））液液压压传传动动3））气气压压传传动动4））电电气气传传动动2.选选择择传传动动类类型型的的原原则则1））执执行行系系统统的的工工况况和和工工作作要要求求与与原原动动机机的的机机械械特特性性相相匹匹配配2））考考虑虑工工作作要要求求传传递递的的功功率率和和运运转转速速度度3））有有利利于于提提高高传传动动效效率率4））尽尽可可能能选选择择结结构构简简单单的的单单级级传传动动装装置置5））考考虑虑结结构构布布置置6））考考虑虑经经济济性性7））考考虑虑机机械械安安全全运运转转和和环环境境条条件件三、、传传动动链链的的方方案案设设计计主要要内内容容：：传动动路路线线的的选选择择传动动链链中中机机构构的的顺顺序序各级级传传动动比比的的分分配配本节节重重点点介介绍绍传动动路路线线的的选选择择传动动路路线线的的选选择择（1））串串联联式式单单路路传传动动传动动路路线线的的选选择择（1））串串联联式式单单路路传传动动（2））并并联联式式分分路路传传动动传动动路路线线的的选选择择（1））串联联式单单路传传动（2））并联联式分分路传传动（3））并联联式多多路联联合传传动传动路路线的的选择择（1））串联联式单单路传传动（2））并联联式分分路传传动（3））并联联式多多路传传动（4））混合合式传传动功能分分解组组合法法实例例：基本思思路：：▲将总总功能能分解解成若若干分分功能能，再再细分分解成成功能能元；；▲为每每一个个功能能元选选择一一个完完成此此功能能的机机构；；▲将各各种机机构加加以适适当组组合或或变异异得到到一个个运动动方案案；由于实实现元元功能能的机机构是是多样样的，，根据据排列列组合合原理理可得得到若若干种种运动动方案案。总功能能：加加压执执行机机构上上下运运动时时，能能锻出出精度度较高高的毛毛坯。。要求：：驱动动轴水水平放放置，，加压压执行行构件件竖直直方向向运动动。例1精精锻锻机主主机构构执行机机构应应具有有的分分功能能：⑴运运动形形式变变换功功能⑵运运动轴轴线变变向功功能⑶运运动位位移或或速度度缩小小功能能根据以以上分分析，，可以以得出出加压压执行行机构构总体体功能能的功功能转转换形形态学学矩阵阵。加压执行机构功能形态学矩阵满足精精锻机机功能能要求求的六六种基基本功功能结结构精锻机机的四四种方方案φ100.8冲床功能分解：送料冲制退回冲头功功能细细分：：往复复运动动、增增力、、急回回、减减速；；送料功功能细细分：：间歇歇送料料；1）往往复运运动、、增力力、急急回功功能元元可用以下下两种种机构构来实实现：：凸轮机机构六杆肘杆机构例2冲冲压压机2）为为了实实现冲冲头的的减速速功能能，可可以采采用如如下方方案；；▲两级级带传传动；；▲两级级齿轮轮传动动；▲一级带传动一级齿轮传动；3）为为了实实现间间歇送送功能能料，，可以以采用用如下下方案案；间歇滚轮传动棘轮机构推勾式送料机构将上述述各种种机构构进行行组合合，就就能得得到多多种方方案。。机械传传动系系统设设计举举例一、C1325自动动车床床刀架架机械械传动动系统统的分分析1）功功能分分析功能要要求：：自动换换刀，，并能能沿工工件轴轴向完完成进进给运运动。。进刀凸轮机构刀具主轴转塔刀架9工件齿条714压簧12圆柱凸轮机构4曲柄5圆锥齿轮传动3宽齿轮2齿轮1活动支架8定位销10六槽轮机构11613功能要要求：：自动换换刀，，轴向进进给功能分分解：：▲转位位———转塔塔刀架架每次次转过过60˚；；▲让刀刀———转位位前刀刀架先先右退退，以以免刀刀具与与工件件干涉涉；▲定位位———将保保证加加工精精度的的定位位销，，转位位之前前拔出出；▲进、、退刀刀———不转转时，，精确确实现现预定定的进进退刀刀运动动。进刀凸轮机构刀具主轴转塔刀架9工件齿条714压簧12圆柱凸轮机构4曲柄5圆锥齿轮传动3宽齿轮2齿轮1活动支架8定位销10六槽轮机构11613退刀：：压簧簧12推杆13回回程齿轮6齿条7活动支架8向右右完成成退刀刀。2）刀刀架机机械传传动系系统的的工作作过程程在一组组刀具具加工工完毕毕后让刀：：退刀刀的同同时，，齿轮轮1的的离离合器器结合合并开开始转转动过宽齿齿轮2圆锥齿齿轮3圆柱凸凸轮机机构4拔出出销10；；同时，，曲柄柄5旋旋转支架8快速速向右右让刀刀。进刀凸轮机构刀具主轴转塔刀架9工件齿条714压簧12圆柱凸轮机构4曲柄5圆锥齿轮传动3宽齿轮2齿轮1活动支架8定位销10六槽轮机构11613转位：：让刀刀快结结束时时，槽槽轮开开始转转位曲柄柄5的的后半半圈支架8向左左移动动完成成复位位。2）刀刀架机机械传传动系系统的的工作作过程程定位：：转位位结束束时，，凸轮轮机构构4的的推杆杆摆动动插入入定位销10，，齿齿轮1离合合器脱脱开并并停止止运转转。进刀凸轮机构刀具主轴转塔刀架9工件齿条714压簧12圆柱凸轮机构4曲柄5圆锥齿轮传动3宽齿轮2齿轮1活动支架8定位销10六槽轮机构11613转位2）刀刀架机机械传传动系系统的的工作作过程程定位进给：：推杆杆13推程程齿轮6齿条7活动支支架8向左左完成进进给。。之后进进入下下一个个循环环．进刀凸轮机构刀具主轴转塔刀架9工件齿条714压簧12圆柱凸轮机构4曲柄5圆锥齿轮传动3宽齿轮2齿轮1活动支架8定位销10六槽轮机构11613刀架机机械传传动系系统的的工作作循环环图：：定位销转塔活动支架定位拔出静止转位后退复位圆柱凸轮转角090˚180˚270˚360˚组合方方式分分析：：组合合方式式主要要以串串联方方式为为主，，但在在I、、II处采采用了了特殊殊的并并联方方式。。进刀凸轮机构齿轮齿条机构曲柄滑块机构圆柱凸轮机构槽轮机构连杆机构圆柱齿轮机构圆锥齿轮机构活动支架进退转塔刀架转位定位销进退III3）刀刀架机机械传传动系系统各各机构构的组组合方方式及及特点点机构功功用分分析：：▲进刀刀凸轮轮机构构控制制整个个工件件的加加工过过程，，不同同的工工件需需要更更换不不同的的凸轮轮。▲后续续串联联的齿齿轮齿齿条是是为了了转换换运动动形式式并放放大。。后续再再串接接一个个曲柄柄滑快快机构构，以以增大大让刀刀距离离。进刀凸轮机构齿轮齿条机构曲柄滑块机构圆柱凸轮机构槽轮机构连杆机构圆柱齿轮机构圆锥齿轮机构活动支架进退转塔刀架转位定位销进退III▲后续续再串串接一一个曲曲柄滑滑快机机构，，以增增大让让刀距距离。。▲圆柱柱齿轮轮后串串接圆圆锥齿齿轮机机构使使为了了改变变运动动方向向。另外一一条传传动路路线中中▲后并并接槽槽轮机机构使使为了了实现现转位位。▲并接接曲柄柄滑块块机构构使为为了实实现让让位。。▲并接圆柱柱凸轮机构构再串接连连杆机构是是为了实现现定位，且且容易满足足时序要求求。设计任务：：设计一台台自动钻床床，用来同同时加工图图示零件上上的三个孔孔，并能自自动送料。。1）确定工工作原理二、多头专专用钻床机机械传动系系统设计30203-φ82020502010一般的钻床床多采用第第一种方案案，但本例例是三轴专专用钻床，，因工件小小，工作台台轻，移动动工作台比比移动三轴轴容易。故故采用第二二种方案。。钻削工艺：：钻头一边边旋转，同同时相对于于工件作移移动。三种运动方方案：▲钻头旋转转，同时轴轴向进给，，工作台静静止；▲钻头旋转转，工作台台带动工件件进给；▲工作台旋旋转，钻头头作轴向进进给；如车床上钻钻孔送料机构可可以采用从从料仓推送送工件的方方式。工作台送料杆料仓三个执行构构件：钻头、工作作台、送料料杆2）执行构构件的运动动设计工艺过程：：▲送料杆往往右推出零零件，并顶出加工工好的零件件▲夹具将工工件定位，，并夹紧；；▲送料杆返返回，工作作台带动工工件快速上上移接近钻钻头；▲工作台慢慢速工进；；▲钻孔结束束后，工作作台快速退退回，完成成一个循环环。钻头的转速速：nc=1000v/(ππd)其中：d——钻头直径，d=8mmv---切切削速度，，查手册45钢，可可选v=12.5m/min；代入得：nc≈500rpm工作台为往往复运动。。钻孔工艺艺要求：▲工作台带带动工件快快速上移接接近钻头；；▲工作台改改用工作进进给速度先先钻凸台上上的孔，待待钻到一定深度时时，三个钻钻头才同时时钻进，因因工作阻力力增加，故进给给速度应减减小；▲钻孔结束束后，工作作台快速退退回，完成成一个循环环。设工作台完完成一个工工作循环所所需的时间间为T1，则有：T1=t1+t2+t3+t4+t5其中：t1——单孔钻削时间。。设单孔钻削每转进进给量为s1=0.2mm/r,单孔孔钻削深度为为10mm，并考虑虑3mm的的提前工作作量。求得得：t2——三孔同同时钻削时间，，设进给量量为s1=0.16mm/r,单单孔钻削深度为为10mm，并考虑虑3mm的的越程量。。求得t2=(10+3)/(s2nc)=0.163min=9.8st3——快速接接近时间，，取t3=1.5st4——快速退退回时间，，取t4=2.5st5——工作台台停歇等待待更换工件件时间，取取t5=3s；工作台一个个工作循环环总时间：：T1=t1+t2+t3+t4+t5=24.6s工作台每分分钟工作循循环数：n1=60/T1=2.44t1=(10+3)/(s1nc)=0.13min=7.8s送料杆的运运动为往复复直动。循循环时间与与工作台相相同：Ts=24.6s工作台的行行程：Hf=h0+h1+h2h0——工作台台快速趋近近钻头的运运动距离，，取h0=15mm；=41mmh1——单孔钻削深度度，取h1=13mm；；；h2——三孔同时钻削削深度，取取h0=13mm。送料杆的行行程取工件件的两倍：：Hs=100mm送料杆的运运动与工作作台的运动动必须协调调，而钻头头的旋转与与送料杆和和工作台之之间的运动动是独立的的凸轮转角090˚180˚270˚360˚送料杆送料静止送料工作台停止单孔钻三孔钻快退快进工作循环图图：类型——交交流异步感感应电动机机由机床的工工作要求确确定为了减少原原动机的数数量，三个个钻头共用用一个原动动机。3）原动机机的选择4）计算运运动链的总总传动比切削运动链链的总传动动比：ic=nn/nc=1440/500=2.88进给运动链链的总传动动比：if=is=nn/nf=1440/2.44=5635）机构选选型转数——额额定转数:nn=1440rpm（1）切削削运动链的的设计▲钻头作连连续回转运运动，运动动链的总传传动比为2.88,无需运动转转换，但需需要减速。。▲三个钻头头应同向旋旋转，且各各钻头之间间的距离很很小，即要要求具有运运动分解功功能，其尺尺寸受到限限制。▲电动机轴轴一般为水水平放置，，与钻头的的方向不一一致，即要要求具有改改变运动轴轴线方向的的功能。机构选型▲具有减速速功能的传传动有：齿齿轮传动、、带传动、、链传动。考虑到到速度较高高，距离较较远等因素素，此处选选用V带传动。。▲电动机与与钻头之间间有较大的的传动距离离，即要求求运动链作作远距离传传动。▲能变换运运动轴线方方向的传动动有：圆锥锥齿轮传动动、交错轴斜传动动、蜗杆传传动。考虑虑到两轴线线垂直相交交且传动比较小小，此处选选择圆锥齿齿轮传动。。▲三个钻头头应同向旋旋转，此处处选择一个个中心齿轮轮带动周围三个从从动齿轮的的定轴轮系系。▲选用万向向联轴节或或钢丝软轴轴将运动传传递给钻头头。（2）进给给运动链的的设计▲工作台作作往复直线线运动，且且运动规律律较复杂，，但行程不不大。此处处选用凸轮轮机构。将以上所选选机构经适适当组合，，就得到钻钻削运动链链。▲进给运动动链应实现现很大的传传动比563，但进进给力不需需要太大。。选用带传传动与蜗杆杆传动实现现二级减速速。▲进给运动动的方向和和位置与电电动机不一一致，选用用蜗杆传动动实现回转转轴线方向向的变化。。由于结构尺尺寸的限制制，三个从从动齿轮轴轴线之间的的距离远大大于三个钻钻头之间的的距离。（3）送料料运动链的的设计▲送送料料杆杆行行程程较较大大，，采采用用连连杆杆机机构构放放大大。。▲送送料料运运动动链链减减速速比比与与进进给给运运动动链链相相同同，，故故直直接接由由蜗蜗杆杆轴轴带带动动。。▲送送料料运运动动规规律律较较复复杂杂，，故故选选用用凸凸轮轮机机构构。。6））机机构构的的组组合合III工作台156432109871211131514将以以上上所所选选机机构构组组合合就就得得到到图图示示自自动动钻钻床床的的机机械械传传动动系系统统。。电动机带传动(2)凸轮机构(10)带传动(8)带传动(3)锥齿轮传动(4)圆柱齿轮传动(5)工作台凸轮机构(12)连杆机构送料杆蜗杆传动(9)万向联轴节钻头万向联轴节钻头万向联轴节钻头机构构的的组组合合示示意意框框图图：：3)机机构构选选型型、、变变异异与与组组合合;4)机机构构的的尺尺寸寸综综合合;5)方方案案分分析析;1)拟拟定定机机械械的的工工作作原原理理;2)执执行行机机构构的的运运动动设设计计和和原原动动机机的的选选择择;6)方方案案评评审审。。设计步骤设计计步步骤骤总总结结：：机械械设设计计是是一一项项具具有有挑挑战战性性的的创创造造性性劳劳动动，，设设计计方方案案的的快快速速确确定定及及合合理理性性与与设设计计经经验验密密切切相相关关，，同同学学们们一一定定要要注注意意观观察察在在生生活活与与生生产产实实际际中中接接触触到到的的各各种种机机电电设设备备，，分分析析了了解解它它们们的的结结构构特特点点、、工工作作原原理理、、积积累累经经验验，，以以便便今今后后设设计计出出更更好好的的机机械械设设备备。。例3：：冷冷霜霜自自动动灌灌装装机机机机械械运运动动循循环环图图的的确确定定确定定机机