2018第2章-机设学-机器的组成及典型机器功能分析

1、第二章 机器的组成及典型机器分析,2-1机器的定义 2-2机器的组成 2-3机器的分类 2-4典型机器功能分析家用缝纫机 2-4典型机器功能分析点钞机,一、机器（现代机器）： 机器是由两个或两个以上的相互联系配合的构件所组成的联合体，通过其中某些构件的限定的相对运动，能将某种原动力和运动转变，以执行人们预期的工作，在人或其他智能体的操作和控制下，实现为之设计的某种或某几种功能。 注意：1）两个或两个以上的构件； 2）联系：联接方式 3）功能和控制 二、包含了两个新的概念： 功能（设计学的核心）和控制（可以由某种智能体来实现） 三、构件（广义）： 构件之间的联系（机械联接，电、磁、气、液等联系方

2、式） 构件：机器中每一个独立的单元体,2-1机器的定义,2-2机器的组成,一、传统,二、不同角度下机器的组成,1机构学：由各种基本机构组合而成，能动（自由）度应等于原动机数 2结构学：由各种基本构件组装而成。齿轮、机架、轴、轴承等。 3专业的角度：常以主要部件来看机器的组成。如汽车有底盘、发动机、车身三大部分组成。 对于机械设计来说，更强调从功能的观点来看机器的组成,三、从功能的观点看机器的组成,1.功能：设计学的基本概念。通过观察和认识机器，人们的思维才能从旧的结构和形式中解放出来。 2.机器的组成：机器由多个主要分功能系统构成；他们的协调工作实现了机器的总功能；每个主要分功能系统可由原动机

3、、传动机、工作机和控制器组成；其中的工作机则多由执行机构和工作头构成。如图所示 （例：车床的总功能：利用移动刀具对旋转工件进行切削。两个分功能：工件旋转、刀具进给） 3.机器的功能（主要功能和辅助功能）：任何一台机器，除具有实现总功能的主要功能外，同时还存在很多第一层次的，起支持和保证的功能，成为辅助功能。如车床：变速、润滑、冷却等辅助功能。,机器（总功能）,分功能系统1,分功能系统i,分功能系统n,工作机,传动机,原动机,控制机,工作头,执行机构,.,.,机器的组成（功能角度）图解,2-3机器的分类（按功能的观点）,2-4典型机器的功能分析之一(家用缝纫机),人工缝制：针尖引线反复穿刺。 缝

4、纫机研制初期：企图模仿人工缝纫的方式-针尾引线 机器缝制的两大突破： 1.采用了针尖引线代替针尾引线 2.采用了双线互锁交织以代替线的反复穿刺,总功能：将线按一定规律缝于缝料上 特点： 1）机缝线迹整齐美观，缝合牢固，缝纫迅速。 2）由于缝纫质量的要求，实现总功能的各机构间的运动配合要求精度很高，因此，家用缝纫机属于精密的工艺类机器。,二、家用缝纫机的功能分析 1.四个主要分功能,一、家用缝纫机的总功能分析,1）引面线造环功能,工作头：机针,2）钩面线扩环，使底面线交织的功能,工作头：摆梭,交织演示：,3）供给和收回面线的功能 机针下刺、形成线环及扩环过程中需放线，底线穿过后需收紧。,工作头：

5、挑线杆,4）输送缝料的功能,2.辅助功能 （1）调节面线和底线的阻尼功能,（2）辅助功能调节压脚压紧力的功能,辅助功能调节送布针距的功能、绕底线功能,3.控制功能 （1）机械控制功能：每一功能动作必须按规定的时间和速度进行，由传动机构的巧妙配合进行控制的。凸轮和连杆机构。 （2）人机控制功能 人机接口共4个：缝针工作区、手轮、机针前方布面、脚踏板（要求很好设计，使人更舒服，合理、可靠地实现控制） （3）电子控制功能：实现绣花和锁扣眼,缝纫机功能分解图：,2-4典型机器的功能分析之二(点钞机),一、点钞机功能要求分析,有堆放准备清点纸币的空间； 能将纸币连续输入，直到最后一张； 能把纸币逐张分开

6、，避免两张当作一张计数； 有准确的计数装置； 清点完毕的纸币要整理成一叠； 防伪识别与报警； 能金额汇总等,早期需求,新增需求,早期对点钞机的构想,20世纪80年代ICBC经过10多年开发出实用性强的点钞机,不足之处：最后整理部分采用输送带和拍板拍齐。 “复杂化”的设计，有点画蛇添足。,1990S 改进后,二、点钞机的功能分析,1.总功能分析 将一沓同样的纸币输入机器后，经过机器处理，最后输出整理好的一沓整齐的纸币，同时机器准确显示纸币的张数。 *能适应新旧纸币； *清点计数错误率要求小于万分二； *要求清点同时能防伪等。,2.点钞机主要功能,1）进钞输入功能,2.分钞功能 分钞功能是核心，原理很多：摩擦阻尼、真空吸附、自重等。 3.计数功能 采用光电计数原理，利用加速胶轮使纸币突然加速，和后面纸币见出现缝隙。在加速过程中还可以进行光电检伪。 4.整理功能 叶轮代替了拍板和输送，很好地解决整理的需求。,3.辅助功能,1)动力及传动功能：两个电机，一个驱动所有轮子，另一个专门驱动叶轮。 2）接钞输入口斜板调节功能。 3）阻尼轮调节功能,4.控制功能,1）机械控制功能：主要用同步带控制各轮转速和方向。 2）光电控制功能：排除计数过程中的干扰因素，同时可增加检伪（金