第14章 机械执行系统的方案设计课件.ppt

[实例] 冷霜自动灌装机 完成几个基本动作： （1）空盒在输出带上排成行且空腔向上，由输出带送至转盘上的位置A中。 （2）轮盘间歇转动，每次转 ，把空盒间断地由A 位置送至B位置。 （3）顶杆1把停在B位置上的空盒2向上顶起，使空盒紧贴出料管4上的刮料板3。 （4）定量泵把冷霜注入空盒的动作。 工艺动作需要4个基本运动来完成。 （1）链传动机构I实现带的连续运动； （2）径向槽数为6的外槽轮机构II实现转盘的间歇分度运动； （3）凸轮、连杆串联机构III实现顶杆带有停歇的上下往复运动； （4）行程可调的连杆机构IV实现定量泵活塞杆的上下往复运动，活塞杆的上下移动量可通过调节丝杆调节，以控制灌装不同规格冷霜时冷霜的供给量。 机构形式设计 冷霜自动灌装机的执行机构 各执行机构的协调设计 根据设计任务书规定的理论生产率 盒/min，计算出机械运动循环的周期 。 确定各执行构件的行程区段： 输送带有一个行程区段—连续运动； 转盘有两个行程区段—转位和停歇，动停比 即在1个循环中，1/3时间转动，2/3时间停歇； 顶杆有6个行程区段——上顶、停歇、下降、停歇、下降、停歇； 定量泵活塞杆有2个行程区段——上升和下降。 14.5.3 机械运动循环图 1.运动循环图的形式： A.直线式 绘制方法：主轴作为参考构件 特点：直观性较差，不能显示各执行构件运动规律。 输送带 输送带 转盘 顶杆 活塞杆 连续转动 停 停 停 转动 下 上 装料 停 上顶 下 停 下 实例：冷霜自动灌装机 B.圆周式 曲轴 活 塞 杆 向 下 （装 料） 活 塞 杆 向 上 转 盘 停 止 转 盘 转 动 下 停 止 顶 杆 上 顶 停 止 下 停 止 特点：直观性较好，便于个机构设计、安装和调试。无法显示各执行构件运动规律。 C.直角坐标式 特点：表示出各执行构件动作的先后顺序，表示出各执行构件在各区段的运动规律，对各执行机构的几何尺寸设计非常便利。 输送带 转盘 顶杆 活塞杆 冷霜自动灌装机运动循环图 2.运动循环图的功能 （1）保证各执行构件的动作相互协调, 使机械顺利实现预期的工艺动作。 （2）运动循环图为进一步设计各机构 的运动尺寸提供了重要依据。 （3）为机械系统的安装、调试提供了依据。 例如：从冷霜自动灌装机的运动循环图中可以看出：当分配轴转过40时，顶杆上升10 mm ；当分配轴再转过120 时，顶杆在最上端静止不动；当分配轴再转20 时，顶杆下降8 mm ；当分配轴从180 转至250 时，顶杆静止不动；当分配轴从250 转过270 时，顶杆下降2 mm至最底部；在分配轴转动1个周期中最后90 时，顶杆又静止不动。有了这些数据，就不难对安装在分配轴上的凸轮的廓线进行设计了。 14.6 方案评价与决策 方案评价的意义 评价指标和评价体系 评价方法简介 评价结果的处理 14.6.1 方案评价的意义 机械系统方案设计的最终目标，是寻求一种既能实现 预期功能要求，又性能优良、价格低廉的设计方案。 实现同一种功能，可以采用不同的工作原理，从而构思出不同的设计方案； 采用同一工作原理，工艺动作分解的方法不同，也会产生出不同的设计方案； 采用相同的工艺动作分解方法，选用的机构型式不同，又会形成不同的设计方案。 机械系统的方案设计是一个多解性问题 机械系统方案设计的过程，就是一个先通过分析、综合使待选方案数目由少变多，再通过评价、决策，使待选方案数目由多变少，最后获得满意方案设计的过程。 通过创造性构思产生多个待选方案，再以科学的评价和决策优选出最佳的设计方案，通过校核来确定其可行性，是现代设计方法与传统设计方法的重要区别之一。如何通过科学评价和决策来确定最满意的方案，是机械系统方案设计阶段的一个重要任务。 14.6.2 评价指标和评价体系 1.评价指标 评价指保包括两个方面： 定性的评价指标，常指设计的目标。例如结构越简单越好、尺寸越小越好、效率越容易越好、成本越低越好等。 定量的评价指标，常指设计的定量指标。例如机构的运动学、动力学参数等。由于在执行机构的型式设计和协调设计完成后，又初步进行了各执行机构的运动设计和动力设计及运动分析和动力分析，故初步可以对这些指标进行定量评价。 系统功能 运动性能 动力性能 工作性能 经济性 结构紧凑性 实现运动规律或轨迹的型式，实现 工艺动作的准确性、特定功能等 运转速度、行程可调性、运动精度等 承载能力、增力特性、传力特性、 振动噪音、可靠性等 效率高低、寿命长短、可操作性、 安全性、适用范围等 加工难易、能耗