机构创新设计第六讲

null课题六 机械运动 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 与创新设计课题六 机械运动方案与创新设计 机构运动方案创新设计是一个具有创新性的活动过程，体现创新意识和创新设计的能力。 机械运动方案设计的几个原则： ◆ 采用简短的运动链 ◆ 有较高的机械效率 ◆ 合理安排传动顺序 ◆ 合理分配传动比 ◆ 保证机械安全运转 第一节 机械设计的概念和一般程序第一节 机械设计的概念和一般程序概念： 机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸以及润滑方式等进行构思、分析和计算，并将其转化为制造依据的工作过程。 机械设计是机械产品生产的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，设计过程蕴涵着创新和发明。null一般程序第二节 机械运动方案设计第二节 机械运动方案设计 机械预期的功能要求功能原理设计运动规律设计（工艺动作分解与运动方案选择）执行机构形式设计（机构型综合）执行系统协调设计（运动循环图设计）机构尺度设计运动和动力分析绘制执行系统运动简图运动方案设计过程1.执行系统的功能原理设计1.执行系统的功能原理设计机械实现的功能要求： 工艺要求和使用要求 功能原理设计： 考虑选择何种工作原理来实现功能要求。例如：齿轮加工可选择仿形法原理和范成法原理 机械的功能原理决定了机械产品的技术水平、工作质量、传动方案、结构形式和成本等，是一个施展创新能力的空间null拟定功能目标要进行可行性分析 产品开发的必要性 产品开发的可能性 产品开发的合理性 拟定功能目标要分清主次，要利于功能的实现 拟定功能目标要利于扩大设计思路 拟定功能目标要具有一定的超前意识 拟定功能目标要注意产品的生命周期循环问题 生命周期循环是指产品的制作过程、使用过程、 以及使用后过程的一个封闭式循环。传统的设计只 注意前两个过程，而没有考虑产品使用后的过程。例1、颗粒糖果包装机工作原理例1、颗粒糖果包装机工作原理扭结式接缝式折叠式1. 执行系统的功能原理设计2、执行系统的运动规律设计 （工艺动作分解与运动方案选择）2、执行系统的运动规律设计 （工艺动作分解与运动方案选择）其内容为： 工作原理 工艺动作 动作分解 运动方案2、执行系统的运动规律设计 （工艺动作分解与运动方案选择）2、执行系统的运动规律设计 （工艺动作分解与运动方案选择）其内容为： 工作原理 工艺动作 动作分解 运动方案2、执行系统的运动规律设计 （工艺动作分解与运动方案选择）2、执行系统的运动规律设计 （工艺动作分解与运动方案选择） 工艺动作分解是一个创造性的工作。要求动作简单、合理。分解的方法不同，所得的运动规律也各不相同，所形成的运动方案也不相同。 机械运动方案确定是一个创造性的工作。要求方案简单、合理、可靠、完善。要从多种方案的对比中选出最佳方案。3. 执行机构形式设计3. 执行机构形式设计内容： 运动方案：执行构件数目和运动规律 选择或创新执行动作的机构形式 原则： 结构简单、运动链短 加工制造简单、易保证较高配合精度 良好的机械效益（省力）和机械效率（能量有效利用） 机构选型：null机构的选型 1)按已拟定的工作原理进行机构选型时，应尽量满足或接 近功能目标。 2)机构选型时应力求其结构简单。 3)机构选型要注意选择那些加工制造简单、容易保证较高 的配合精度。 4)机构选型时要能保证机构高速运转时动力特性良好。 5)机构的选型也须注意机械效益和机械效率问题。 6)机构选型也要考虑动力源的形式。 nullnull3. 执行机构形式设计3. 执行机构形式设计执行机构形式选择原则 满足执行机构的工艺动作和运动要求 尽量缩短传动链，使机构结构最简单 合理选择运动副形式 选择合理的动力源 设计必要的可调环节 执行机构要具有良好的动力特性 保证机械使用安全、操作方便 4.执行系统协调设计4.执行系统协调设计 各执行构件的动作应在时间和空间位置上协调配合。 例:冷霜自动灌装机的执行系统协调设计 空盒由输送带送至转盘上的位置A 转盘间歇转动，每次转60°，把空盒间断地送到位置B 顶杆把B位置的空盒向上顶起，直到顶杆停在上止点，冷霜由定量泵的出料管进入空盒灌霜 顶杆下降、停顿，转盘转动，盒内冷霜表面被刮料板刮平 顶杆下降到下止点停止不动，盒被转盘带至位置C，由输送带传出送至盖盒盖工序。功能原理：装料工艺动作分解：工艺动作分解：输送带连续运动 转盘间歇转动 顶杆带停歇的上下往复移动 定量泵活塞杆的上下往复移动 每个动作由一个执行机构来实现，通过机构的形式设计，确定运动方案如下： 执行机构1---链传动，实现输送带的连续运动机械运动方案：执行机构3---凸轮连杆组合机构，实现顶杆上下往复移动执行机构2---槽轮机构，实现转盘间歇转动执行机构4---行程可调连杆机构，实现活塞杆上下往复移动 为便于保证各执行机构在时间上的协调，将各执行机构的主动件直接安装在同一根分配轴上，或通过一些传动链与分配轴相联，这样各执行机构由一个电机驱动，运动由分配轴分路传出。为便于保证各执行机构在时间上的协调，将各执行机构的主动件直接安装在同一根分配轴上，或通过一些传动链与分配轴相联，这样各执行机构由一个电机驱动，运动由分配轴分路传出。null1)机构1（链传动机构）的主动件小链轮通过圆锥-圆柱齿轮与分配轴相联； 2)机构2（槽轮机构）的主动件曲柄销通过圆锥齿轮与分配轴相联； 3)机构3（凸轮-连杆组合机构）的主动件盘形凸轮直接联在分配轴上； 4)机构4（可调行程连杆机构）的主动件通过链机构与分配轴相联。4.执行系统协调设计1）计算机械运动循环周期 设生产率Q=30盒/min，则机械运动循环的 周期为T=60/30=2s，设分配轴对应转360° 2）确定T 时间内（即分配轴一转内） 各执行构件的行程区段： 输送带一个行程区段：连续转动； 转盘二个行程区段：转位和停歇，其动停比 k=（z-2）/（z+2）=（6-2）/（6+2）=1/2， 即一个循环周期内，1/3时间转动，2/3时间停歇； 顶杆六个行程区段：上、停、下、停、下、停 定量泵活塞杆二个行程区段：上、下4.执行系统协调设计 3）确定协调原则 为了保证较高生产率，应缩短机械工作周期，这就要求各执行构件的动作在时间上有一部分重合； 顶杆与活塞杆的操作对象是同一个空盒，它们的运动时间应协调，顶杆未将空盒顶到预定位置时，活塞杆不能将冷霜压出； 在注意时间上的协调性之外还要注意空间位置上的协调性，如转盘未停止时顶杆不能上升到顶起位置，否则运动干涉，机件损坏。4.执行系统协调设计4）绘制机械运动（工作）循环图4）绘制机械运动（工作）循环图定义：用以表明在机械一个工作循环中各执行构件运动配合关系的图形 形式：直线式、圆周式、直角坐标式 定标构件：由于机械在主轴或分配轴转动一周或几周内完成一个工作（运动）循环，故运动循环图常以主轴或分配轴的转角为坐标来绘制 循环图起始点：选取某一主要执行构件作为参考件，并取其生产工艺的起始点作为运动循环图的起始点 循环图功能：保证各执行构件协调配合并为机械系统的安装调试提供依据（如确定凸轮分配轴上各凸轮的相位）。4.执行系统协调设计4.执行系统协调设计4.执行系统协调设计4）绘制机械运动（工作）循环图绘制冷霜自动灌装机的运动循环图。取分配轴为定标构件，取顶杆工艺动作的起始点作为运动循环图的起始点。4.执行系统协调设计分配轴转角φ°输送带转盘顶杆活塞杆连 续 运 动停转停上停停停下下下上装料0 90 180 270 36040160250直线式运动循环图4.执行系统协调设计4）绘制机械运动（工作）循环图4.执行系统协调设计输送带连续运动活塞杆向下活塞杆向上转盘转转盘停顶杆上顶杆停下停下顶杆顶杆停0°90°180°270°圆周式运动循环图4.执行系统协调设计4）绘制机械运动（工作）循环图5.机械运动方案评价5.机械运动方案评价同一功能 不同原理 不同运动方案 同一原理 不同动作分解 不同运动方案 同一动作分解 不同机构形式 不同运动方案 null机械设计案例分析 宽砂带磨削去除薄板零件毛刺的设备科学的评价和决策科学的评价和决策从技术、经济、安全可靠三方面进行评价，其中技术方面的因素即功能和技术性能的指标占较大比例。null宽砂带磨削去除薄板零件毛刺的设备 薄板平面零件冲压加工或激光切割.等离子弧切 割后，周边总会产生一些飞边毛刺。采用通用平面 磨床修理周边毛刺、飞边，效率低，工时费用较高 。采用电动砂轮机和砂布带轮手工修理，工时费用 低，但工人操作安全性较差，工作效率不高。当厚 度不大的平板类小零件品种、数量较多时，需要设 计专用设备来处理平板类零件周边的飞边毛刺加工 工艺问题。 一、去毛刺专用砂带磨削设备的结构特点及工 作原理： 根据宽砂带磨削，一次磨削宽度大，磨削效率 高的特点null 宽砂带磨削去毛刺志用设备 1砂带磨削头 2 宽砂带 3 压缩弹簧 4 浮动从动带轮 5 磁性工作台 6 磨削工件 7 传送带机构 8 料箱及挡板 9 蜗轮 10 丝杠 11 蜗杆 机手轮 12 皮带张紧机构null1所示：主要由砂带磨削主动力头1，传送带机构 7及磁性工作台5三部分组成。该专用设备采用 500mm宽砂带，由皮带传动方式组成砂带磨削头 ，由电动机直接驱动。砂带的张力由两组压缩弹 簧3产生，并自动调整。 需去毛刺的平板类工件由人工摆放到传送带7的 右端，摆放时零件的飞边毛刺面朝上，由传送带 自动输向磨头。当进入工作台5的磁性区域时，靠 磁铁将零件吸贴在帆布传送带上。当砂带对工件 表面磨削时，依靠工作台的磁性，吸住工件与输 送带同步通过砂带磨削区域。当传送带驱使工件 离开工作台磁性区域时，工件自动消磁，到达传 送带左端主动轮7处，依惯性力方向自动脱离传送 带，甩入料箱8中。null二、几点工艺问题的说明： 1、宽砂带磨削： 目前砂带磨削在国内已有了多年的成功经验， 主要用于木工抛光，而且砂带宽度多小于200mm ，这是由于砂带环形粘接后，喇叭口问题始终解 决不好，砂带越宽，砂带两端张力相差越大，越 容易出现砂带起皱，走偏。笔者设计的砂带磨削 设备采用500mm宽砂带，由于从动带轮两端采用 两组压缩弹簧3自动张紧，对先天形成的喇叭口有 一定的适应性。另外，主动带轮采用鼓形，中间大 ，两头小，使砂带中间张力大于两端。从动带轮两 边加工有旋向相反的螺旋槽，在从动带轮与砂带接 触产生摩擦力的同时，两边向外产生不大的拉力。null本设备在试验阶段，没有出现十分明显的砂带起 皱，走偏现象，但应注意使工件摆放均匀，尽可 能避免宽砂带两边摩擦力相差太大。2、磁性工作台的调整： 磁性工作台的调整包括磁力调整与工作台高度 位置调整。 在砂带对工件磨削时，工作台磁力太小，将无 法驱使工件与输送带同步通过磨削区域，甚至会使 工件沿砂带运动方向飞出去，造成工伤事故。但磁 力太大，又会增加皮带输送机的工作阻力。因此， 针对不同厚度尺寸工件的固定需要，工作台磁力应 能调整。该专用设备的工作台选用M 7120平面磨 床的工作台，采用工作台与帆布传送带间贴加非导 磁材料的办法，通过固定不同厚度的不锈钢板或四null氟塑料板，来调整工作台对工件的磁力大小。 在平板零件去毛刺磨削时，针对不同厚度的工 件，工作台相对磨削头的位置高度，需作相应调 整。另外，磨削力的大小很大程度取决于磨头对 工件的正压力，磨削力的调整，也需要由工作台 高度调整来实现。该专用设备的工作台高度位置 的调整，通过图1所示机构中蜗轮蜗杆和丝杠螺 母传动机构来实现。如图1所示，转动手轮驱动 蜗杆，带动蜗轮9转动。蜗轮9的中心加工有螺母 ，与螺母配合的丝杠与工作台固定在一起，由螺 母推动丝杠与工作台上下移动，由此实现工作台 高度方向的位置调整。由于丝杠螺母和蜗轮蜗杆 传动都有自锁性，且传动比大，故工作台位置及 磨削力调整可十分可靠。null3、磨削速度调整： 磨削速度是影响磨削力的另一个要素，针对不 同形状、尺寸的零件磨削要求，磨削速度应在一定 范围内可调。按图1所示的设计方案，砂带线速度 调节相对比较困难，故磨削速度可通过传送带线速 度的调整来实现。本设备的传送带主动轮，由电动 机通过一台锥形盘手动调速器驱动，故传送带的线 速度可在1：8范围内手动调整。 砂带磨削与砂轮磨削相比，工作效率高，设备 费用低，但由于机械振动问题和宽砂带制作自身质 量问题，平面磨削质量不如砂轮平面磨床的磨削质 量，故宽砂带磨削在金属表面加工的应用方面进展 迟缓。null思 考 题1、简述与传统磨削工艺相比，宽砂带磨削的优势与 缺点。 2、简述宽砂带磨削需要解决的主要工艺难题。