第十三章机械执行系统方案设计.ppt

第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计第第1 13 3章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.3 方案评价与决策方案评价与决策13.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容产品规划方案设计技术设计施工设计n机械产品的设计过程n主要包括需求分析、市场预测、可行性分析、确定总体参数、制定约束条件和设计要求，以此作为设计、评价和决策的纲领性文件和依据；n又称为概念设计，即对产品的功能原理进行设计。方案设计是整个产品设计的关键；n将产品的功能原理具体化为机器产品及其零部件的具体结构，它又可进一步细分为总体设计、结构设计、商品化设计、模型试验等过程；n主要指零件、部件工程图和产品总装配图的绘制，工艺文件的编写，设计说明书和使用说明书的编写等工作；第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计机械预期实现的功能要求（使用要求或工艺要求）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 型 式 设 计（机 构 的 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 设 计）运 动 分 析 和 动 力 分 析方 案 评 价绘 制 执 行 系 统 运 动 简 图是否满足要求是重 新 构 思 功 能 原 理构 思 新 的 运 动 规 律改 变 机 构 型 式改变设计策略否改变机构参数否机械执行系统机械执行系统方案设计方案设计过程过程过程过程13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容以设计取纸器为例，察看设计过程。第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容13.1.1、功能原理设计n功能原理设计n根据预期实现的功能考虑相应的原理；n常用的功能原理有：功能原理摩擦传动原理流体传动原理机械推拉原理电磁传动原理材料变形原理光电原理其它原理第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容13.1.1功能原理设计n取纸器的功能原理设计n取纸器预期实现的功能：办公室取便条用，每次取一张；n要求：取用方便，美观，成本低；n可以采用的功能原理有：摩擦力、静电吸力、离心力等原理实现分纸要求；原理：摩擦力原理：静电吸力原理：切向力实现同一功能，可以选择的原理很多；选择的功能原理不同，所设计的机械在工作性能、工作品质和适用场合等方面就会有很大的差异；第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容13.1.2运动规律设计n运动规律设计n指究竟选择何种运动规律来实现上述的工作原理；n运动规律设计思路：通过对工作原理所提出的工艺动作进行分解，得到相应的运动规律；n取纸器的运动规律设计：假设选定的功能原理是摩擦力原理；n可以实现该功能原理的运动规律有：平面摩擦、曲面摩擦实现。平面摩擦块摩擦带动上层纸面，实现分纸 偏心轮曲面转动，摩擦纸面，送出纸张由此可见相对同一原理，可以选择的运动规律也很多第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容13.1.3执行机构型式设计n执行机构型式设计n指究竟选择何种机构来实现上述运动规律；n常见的机构形式设计方法有：机构型式连杆机构凸轮机构间歇运动机构齿轮机构其它机构组合机构结构变异第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容13.1.3执行机构型式设计n取纸器的执行机构型式设计n可实现上述运动规律的机构有：凸轮摩擦机构，摇杆滑块摩擦机构；n凸轮摩擦机构：每次开盒时，推动手柄，撑开盒盖，送出一张纸；n摇杆滑块摩擦机构：每次关闭盒子，盒盖通过连杆推动简化滑块，滑块摩擦推出一张纸，等待下次开盒取出；凸轮摩擦机构摇杆滑块摩擦机构由此可见实现同一运动规律，可以选择的执行机构的型式也是很多的；第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容13.1.4执行系统的协调设计n执行系统的协调设计n根据工艺过程对各个动作的要求，分析各执行机构应当如何协调配合，设计出协调配合图，即通常所称的机械运动循环图；0 00 0i=0/=z/z0切切削削运运动动0 0范成运动范成运动让刀运动让刀运动进给运动进给运动范成法加工时，刀具与齿坯之间必须保持精确的传动比。范成法加工时，刀具与齿坯之间必须保持精确的传动比。第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容13.1.5机构尺度设计n机构尺度设计n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尺寸，绘制出各执行机构的运动简图。第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容13.1.6运动和动力分析n运动和动力分析n对整个执行系统进行运动分析和动力分析，以检验其是否满足运动要求和动力性能方面的要求。第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.1 执行系统方案设计的过程和内容执行系统方案设计的过程和内容13.1.7方案评价与决策n方案评价包括定性评价和定量评价n定性评价：指对结构的繁简、尺寸的大小、加工的难易进行评价；n定量评价：指将运动和动力分析后所得的执行系统的具体性能与使用要求所规定的预期性能进行比较，对方案作出评价；n决策：根据具体评价结果进行决策n如果评价结果认为合适，则可以绘制执行系统的运动简图，完成执行系统方案设计；n如果评价的结果是否定的话，则需要改变设计策略，对方案进行修改；第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计机械预期实现的功能功能原理摩擦传动原理电磁传动原理机械推拉原理流体传动原理光电原理材料变型原理其它原理运动规律工艺动作分解方法 1工艺动作分解方法 2工艺动作分解方法 n机构型式连杆机构凸轮机构其它机构机构综合结构变异机械执行系统机械执行系统方案构思方案构思过程过程过程过程n机械执行系统方案设计所要研究的问题n如何合理地利用设计者的专业知识和分析能力；n创造性地构思出各种可能方案并从中选出最佳方案第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计n执行系统的协调设计n将各执行机构统一于一个整体，形成一个完整的执行系统，使这些机构以一定的次序协调工作，互相配合，以完成机械预定的功能和生产过程；冷霜自动灌装机 输送带连续运动 轮盘的间歇转动 顶杆往复运动 定量泵活塞往复运动 第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.1执行系统协调设计的原则n执行系统协调设计的原则n1)满足各执行机构动作先后的顺序性要求n2)满足各执行机构动作在时间上的同步性要求n3)满足各执行机构在空间布置上的协调性要求n4)满足各执行机构操作上的协同性要求n5)各执行机构的动作安排要有利于提高劳动生产率n6)各执行机构的布置要有利于系统的能量协调和效率的提高第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计饼干饼干1342饼干饼干1342饼干饼干1342饼干饼干1342左折边构件左折边构件右折边构件右折边构件饼干饼干1342包装纸包装纸饼干饼干2右折边构件右折边构件43包装纸包装纸左折边构件左折边构件1MBA13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.1执行系统协调设计的原则执行构件动作的协调配合执行构件动作的协调配合送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压冲头上移一段距离后，进行下次送料动作折叠包装机构的两个执行构件折叠包装机构的两个执行构件 两个构件不能同时位于区域两个构件不能同时位于区域MAB中，以免干涉。中，以免干涉。第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计让刀运动让刀运动 执行构件运动速度的协调配合执行构件运动速度的协调配合 0范成运动范成运动切切削削运运动动 0让刀运动让刀运动 范成法加工时，刀具与齿坯之间必须保持精确的传动比。范成法加工时，刀具与齿坯之间必须保持精确的传动比。13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.1执行系统协调设计的原则第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.2执行系统协调设计的方法n固定运动循环机械执行系统的协调设计方法n大多数机械的工作都是周期性的，即经过一定的时间间隔后，各执行构件的位移、速度和加速度等运动参数就周期性的重复；n执行系统协调设计的步骤n1)确定机械的工作循环周期；n冷霜自动灌装机设计任务书中给定的理论生产率Q=30盒/min；n该机械运动的循环周期T=60/30=2s；n2)确定在一个运动循环中各个执行构件各行程段及所需时间；n冷霜自动灌装机要完成四个基本动作n输送带的连续运动n轮盘的间歇转动n顶杆的往复运动n定量泵活塞的往复运动n3)确定各执行构件动作时间的协调配合关系；第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.2执行系统协调设计的方法n冷霜自动灌装机要完成的四个基本动作n输送带的连续运动n选用带传动实现输送带的运动；n输送带有一个行程区段连续运动；n轮盘的间歇转动n选用径向槽数为6的外槽轮机构实现转盘的间歇分度运动；n轮盘有两个行程区段转位和停歇；n其动停比k=(z-2)/(z+2)=(6-2)/(6+2)=1/2n即在一个循环中，1/3的时间转动，2/3的时间停歇；输送带连续运动 轮盘的间歇转动 第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.2执行系统协调设计的方法n冷霜自动灌装机要完成的四个基本动作n顶杆的往复运动n选用凸轮连杆机构实现顶杆的上下往复运动；n顶杆有六个行程区段上顶、停歇、下降、停歇、下降、停歇；n定量泵活塞的往复运动n选用行程可调的连杆机构实现定量泵活塞杆的上下往复运动。n定量泵活塞杆有两个行程区段上升和下降；顶杆往复运动 定量泵活塞往复运动 第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.2执行系统协调设计的方法冷霜自动灌装机 分配轴圆锥齿轮圆柱齿轮链传动圆锥齿轮链传动输送带 轮盘顶杆活塞n3)确定各执行构件动作时间的协调配合关系n协调设计的原则满足各执行机构动作在时间上的同步要求；n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装置与分配轴相连；第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.3机械运动循环图运动循环图形式运动循环图形式直线式直线式圆周式圆周式直角坐标式直角坐标式直线式工作循环图直线式工作循环图 退回退回停停 止止冲冲 制制 进给进给冲头冲头送料器送料器曲柄转角曲柄转角 0 90 180 270 360此例中主轴作为定标件。此例中主轴作为定标件。n机械运动循环图n用来描述各执行构件运动间相互协调配合的图；n由于机械在主轴或分配轴转动一周或若干周内完成一个运动循环，故运动循环图常以主轴或分配轴的转角为坐标来编制。主轴作为参考构件主轴作为参考构件 第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.3机械运动循环图n机械运动循环图的形式：nA、直线式nB、圆周式nC、直角坐标式n绘制方法n将机械在一个运动循环中各执行构件各行程区段的起止时间和先后顺序，按比例绘制在直线坐标轴上；n特点n简单，能清楚表示一个运动循环中各执行构件运动的顺序和时间关系；n直观性差，不能显示各执行构件的运动规律输送带连续运动转盘停转动停顶杆上停下停下停活塞杆下上装料00300600900120015001800210024002700300033003600分配轴转角冷霜自动灌装机直线式直线式机械运动循环图第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.3机械运动循环图n机械运动循环图的形式：nA、直线式nB、圆周式nC、直角坐标式冷霜自动灌装机圆周式圆周式机械运动循环图n绘制方法n以极坐标系原点为圆心作若干同心圆，每个圆环代表一个执行构件，由各相应圆环引径向直线表示各执行构件不同运动状态的起始和终止位置；n特点n能比较直观地看出各执行机构主动件在主轴或分配轴上的相位；n当执行机构多时，同心圆环太多不一目了然，无法显示各构件的运动规律；第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.3机械运动循环图n机械运动循环图的形式：nA、直线式nB、圆周式nC、直角坐标式冷霜自动灌装机直角坐标式直角坐标式机械运动循环图n绘制方法n用横坐标表示机械主轴或分配轴转角，纵坐标表示各执行构件的角位移或线位移，各区段之间用直线相连；n特点n不仅能清楚地表示各执行构件动作的先后顺序，而且能表示各执行构件在各区段的运动规律；第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.2 执行系统的协调设计执行系统的协调设计13.2.3机械运动循环图n机械运动循环图的功用n1)保证各执行构件的动作相互协作，紧密配合，使机械顺利实现预期的工艺动作。n2)运动循环图为进一步设计各执行机构的运动尺寸提供了重要依据。n3)为机械系统的安装、调试提供了依据。n编制运动循环图的目的，是为了保证机械在工作时各执行机构之间动作的有机协调配合，以完成生产所需的工艺过程。因此，生产对机械工艺过程的要求应是编制运动循环图的依据。n执行系统的协调设计，主要就是进行运动循环图的设计。第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.3 方案评价与决策方案评价与决策n方案评价的意义n实现同一种功能，由于工作原理、工艺动作分解方法及机构型式的不同，会形成多种设计方案；n方案评价的目的在于通过科学的评价、决策来优选出最佳的方案；n评价准则n评价一个设计方案的优劣，需要一定的依据，这些依据称为评价准则。它包含两方面内容：n1)设计目标n指从哪些方面、以什么原则、达到什么标准为优；n2)设计指标n指具体的约束限制；第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计评价指标系 统 功 能运 动 性 能动 力 性 能工 作 性 能济 济 性结构紧凑性承载能力、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、能耗大小、制造成本等尺寸、重量、结构复杂性等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13.3 方案评价与决策方案评价与决策n评价指标第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.3 方案评价与决策方案评价与决策n评价方法n(1)经验性的概略评价法n请多名有经验的专家根据经验采用排队法或排除法直接评价。n(2)计算性的数学分析评价法n评分法后页介绍n技术-经济评价法n综合考虑了技术类指标和经济类指标，评价值一般为相对于理想状态的相对值；n模糊评价法n用0，1区间内的连续数值代替评分法中的离散数值来表达评价值，使评价结果更为准确；n(3)实践性的实验评价法n对重要的方案设计问题，通过模型试验或计算机模拟实验来进行评价；第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.3 方案评价与决策方案评价与决策建立评价体系建立评价体系选择评分方法选择评分方法选择评分标准选择评分标准对对各个项目进行评分各个项目进行评分选择总分计分法，计算总分选择总分计分法，计算总分选取高分者为优选方案选取高分者为优选方案n评分法：n针对评价目标中各个项目，选择一定的评分标准和总分计分法对方案的优劣进行评价。n各个项目的评分标准是指将定性评价的项目按优劣程度分成区段，例如：分值0 1 2 3 4 优劣程度 不能用 达标 比较好 良好 理想第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.3 方案评价与决策方案评价与决策 总分计分法总分计分法 方法方法公式公式特点特点分值相加法将n个评价目标评分值简单相加，计算简单、直观分值连乘法 将n个评价目标评分值相乘，使各方案总分差拉开，便于比较均值法将相加所得结果除以评价目标系数，结果直观相对值法将均值法所得结果除以理想值，使Qi1，可看出与理想值的差距加权计分法(有效值法)将各项评分值乘以加权系数后相加，考虑了各评价目标的重要程度第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.3 方案评价与决策方案评价与决策入选入选方案数方案数设计阶段设计阶段 评价准则评价准则结果处理结果处理1最后阶段合理已得到最佳方案，设计结束可改进重新决定评价准则，再作评价中间阶段合理评价结束，转入下一阶段多于1最后阶段合理增加评价项目或提高评价要求再作评价中间阶段需改进若入选数太多，按上述方案改进准则再作评价合理将入选方案排序，转入下一设计阶段0任何阶段可改进放宽评价要求，再作评价合理待评设计方案质量不高需再设计评价结果的处理评价结果的处理第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.3 方案评价与决策方案评价与决策n评价结果的再设计处理n若以理想的评价值为1；n相对评价值小于0.6的方案，应予以剔除；n相对评价值大于0.8的方案，只要其各项评价指标都较为均衡，则认为可以采用；n相对评价值在0.60.8之间的方案则需具体分析。第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.3 方案评价与决策方案评价与决策n例题：推纸机构功能是将纸库中的纸一张张推出，主运动为往复直线运动凸轮摆杆机构曲柄摆杆机构施蒂芬森机构有三个方案第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.3 方案评价与决策方案评价与决策n例题：推纸机构功能是将纸库中的纸一张张推出，主运动为往复直线运动试用评分法进行评价。n评价项目：p1系统功能；p2运动性能；p3动力性能；p4工作性能；p5结构紧凑性n解：选用直接评分法、相加法，则有n机构1：Q=1+0.75+0.75+0.75+0.75=4n机构2：Q=0.75+0.75+0.75+0.75+0.6=3.6n机构3：Q=0.75+0.75+0.75+0.6+0.6=3.45n故机构1较优。凸轮摆杆机构施蒂芬森机构曲柄摆杆机构第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择13.4.1传动系统方案设计n传动系统方案设计的内容原动机类型的选择和原动机类型的选择和传动系统的方案设计传动系统的方案设计各级传动比的分配各级传动比的分配传动链中机构传动链中机构顺序的安排顺序的安排传动路线选择传动路线选择传动类型选择传动类型选择执行系统的方案设计执行系统的方案设计第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计挠性挠性(件件)传动传动 摩擦轮传动摩擦轮传动 绳传动绳传动 圆形齿轮传动圆形齿轮传动 挠性啮合传动挠性啮合传动 带传动带传动 啮合传动啮合传动 机械机械传动传动摩擦传动摩擦传动单级齿轮传动单级齿轮传动 齿轮系传动齿轮系传动 同步齿形带传动同步齿形带传动 螺旋齿轮传动螺旋齿轮传动 蜗杆蜗轮传动蜗杆蜗轮传动 圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动 圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动 定轴轮系传动定轴轮系传动 周转轮系传动周转轮系传动 链传动链传动 非圆齿轮传动非圆齿轮传动 行星轮系传动行星轮系传动 差动轮系传动差动轮系传动 13.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择13.4.1传动系统方案设计n传动类型选择第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计啮合传动机构啮合传动机构 连杆机构连杆机构 传递连续传递连续转动机构转动机构摩擦传动机构摩擦传动机构 摩擦轮传动摩擦轮传动 蜗杆传动蜗杆传动 链传动链传动 齿轮传动齿轮传动 平行四边形机构平行四边形机构 双曲柄机构双曲柄机构 带传动带传动 13.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择13.4.1传动系统方案设计n传动类型选择n传递连续转动的机构第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择13.4.1传动系统方案设计n传动类型选择n实现单向间歇转动的机构棘轮机构棘轮机构 齿轮齿轮-连杆机构连杆机构 单向间歇单向间歇转动机构转动机构槽轮机构槽轮机构 不完全齿轮机构不完全齿轮机构 凸轮式间歇运动机构凸轮式间歇运动机构 适用于转角固定的转位运动适用于转角固定的转位运动 每次转角小，或转角大小可调的低速场合每次转角小，或转角大小可调的低速场合大转角而速度不高的场合大转角而速度不高的场合运动平稳、分度、定位准确，运动平稳、分度、定位准确，但制造困难、高精度定位、高但制造困难、高精度定位、高速场合速场合特殊要求的输送机构特殊要求的输送机构第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择13.4.1传动系统方案设计凸轮机构凸轮机构 组合机构组合机构 往复运动往复运动机构机构连杆机构连杆机构 螺旋机构螺旋机构 齿轮齿条机构齿轮齿条机构 液压缸、气缸液压缸、气缸 正弦机构正弦机构 正切机构正切机构 多杆机构多杆机构 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 连杆机构特点连杆机构特点制造容易、承载能力大，但难以实现精确运动，适用于无严制造容易、承载能力大，但难以实现精确运动，适用于无严格运动规律的场合。格运动规律的场合。凸轮机构特点凸轮机构特点能实现任意复杂的运动和各构件之间的运动协调，承载能力能实现任意复杂的运动和各构件之间的运动协调，承载能力不大。不大。n传动类型选择n实现往复移动往复摆动运动的机构第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计13.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择13.4.1传动系统方案设计齿轮齿轮连杆组合机构连杆组合机构联动凸轮机构联动凸轮机构 再现轨迹再现轨迹机构机构连杆机构连杆机构 凸轮凸轮连杆组合机构连杆组合机构 一般而言，除了凸轮机构能实现精确的曲线轨迹之外，其它机构都一般而言，除了凸轮机构能实现精确的曲线轨迹之外，其它机构都只能近似实现预定的曲线轨迹。只能近似实现预定的曲线轨迹。n传动类型选择n再现轨迹的机构第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计 液压、液力传动液压、液力传动 利用液压泵、阀、执行器等元件实现的传动。利用液压泵、阀、执行器等元件实现的传动。气压传动气压传动 以压缩空气为工作介质的传动以压缩空气为工作介质的传动 电气传动电气传动 利用电动机和电气装置实现的传动利用电动机和电气装置实现的传动n传动类型选择13.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择13.4.1传动系统方案设计第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计 传动比的合理分配传动比的合理分配传动机构传动机构种类种类平带平带V带带摩擦轮摩擦轮 齿轮齿轮蜗杆蜗杆链链圆周速度圆周速度 m s5 255 3015 2515 12015 3515 40减速比减速比 5 8 157 10 4 8 80 6 10最大功率最大功率 kW200750 1200150 25050000550375013.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择13.4.1传动系统方案设计第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计往复摆动往复摆动电电 动动 机机气缸气缸原原动动件件运运动动形形式式连续回转连续回转往复直线往复直线一、原动件类型的选择一、原动件类型的选择液压马达液压马达气动马达气动马达内内 燃燃 机机液压马达液压马达气动马达气动马达直线电机直线电机油缸油缸柴油机柴油机燃气轮机燃气轮机汽油机汽油机直流电动机直流电动机交流变频变速电动机交流变频变速电动机伺服电动机伺服电动机步进电动机步进电动机力矩电动机力矩电动机交流异步电动机交流异步电动机13.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择13.4.2原动件的选择第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计常用原动机的类型及主要特点常用原动机的类型及主要特点 原动机类型原动机类型主要特点主要特点三相异步电动机三相异步电动机 结构简单、价格便宜、体积小、运行可靠、维护方便、坚固耐用；能保持恒速运行及经受较频繁的启动、反转及制动；但启动转矩小，调速困难。一般机械系统中应用最多。同步电动机同步电动机 能在功率因子cos1的状态下运行，不从电网吸收无功功率，运行可靠，保持恒速运行；但结构较异步电动机复杂，造价较高，转速不能调节。适用于大功率离心式水泵和通风机等。直流电动机直流电动机 能在恒功率下进行调速，调速性能好，调速范围宽，启动转矩大；但结构较复杂、维护工作量较大、价格较高；机械特性较软、需直流电源。13.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择13.4.2原动件的选择一、原动件类型的选择一、原动件类型的选择第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计常用原动机的类型及主要特点常用原动机的类型及主要特点 原动机类型原动机类型主要特点主要特点控制电动机控制电动机 能精密控制系统位置和角度、体积小、重量轻；具有宽广而平滑的调速范围和快速响应能力，其理想的机械特性和调速特性均为直线。广泛用于工业控制、军事、航空航天等领域。内燃机内燃机 功率范围宽、操作简便、启动迅速；但对燃油要求高、排气污染环境、噪声大、结构复杂。多用于工程机械、农业机械、船舶、车辆等。液压马达液压马达 可获得很大的动力和转矩，运动速度和输出动力、转矩调整控制方便，易实现复杂工艺过程的动作要求；但需要有高压油的供给系统，油温变化较大时，影响工作稳定性；密封不良时，污染工作环境；液压系统制造装配要求高。气动马达气动马达 工作介质为空气，易远距离输送、无污染，能适应恶劣环境、动作速度快；但工作稳定性较差，噪声大；输出转矩不大，传动时速度较难控制。适用于小型轻载的工作机械。13.4 方案设计和原动件选择方案设计和原动件选择13.4.2原动件的选择第第1313章章 机械执行系统的方案设计机械执行系统的方案设计1.了解机械执行系统方案设计的过程和具体的设计内容；2.掌握给出要实现的功能，构思出多种设计方案，能进行方案初步评价与决策；3.掌握机构的形式设计、协调设计方法；4.了解传动系统的方案设计和原动机选择过程本章基本要求：