機(jī)械原理典型例題精解.ppt

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1、例1家用縫紉機(jī)的功能分解。解:家用縫紉機(jī)的總功能是縫制衣服。要用多個(gè)分功能才能綜合實(shí)現(xiàn)其總功能，用功能樹(shù)表示如下：送布牙高低調(diào)節(jié)功能圖1家用縫紉機(jī)縫制衣服引線功能主要功能挑線功能送料功能輔助功能面線張力調(diào)節(jié)功能靠機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各功能動(dòng)作之間的配合與控制控制功能人工控制鉤線穿環(huán)功能繞底線功能繞線阻尼功能針距調(diào)節(jié)功能……典型例題精解例2微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能分解和功能求解。解:①分析：由洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)可知，其總功能的技術(shù)原理是將信息化了的洗滌過(guò)程自動(dòng)復(fù)現(xiàn)。通過(guò)波輪攪拌的方法使臟衣物洗滌干凈，其主要特征是自動(dòng)化。為實(shí)現(xiàn)此功能，必須具有洗滌功能，有一套能將程序轉(zhuǎn)化為波輪和脫水桶運(yùn)動(dòng)控制命令的信息處理功

2、能，要有能在洗滌過(guò)程中承受各種作用力、保證幾何精度的結(jié)構(gòu)功能。由此得到第一級(jí)分功能：洗滌功能（主功能）、控制功能、結(jié)構(gòu)功能以及動(dòng)力功能。對(duì)于洗滌功能，它牽涉到臟衣物、水與洗滌劑三個(gè)方面，因此，洗滌功能的第二級(jí)分功能就是分別與臟衣物、水與洗滌劑相關(guān)的功能。圖2微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)對(duì)于臟衣物，要脫水，故對(duì)應(yīng)的第三級(jí)分功能就是盛裝衣物、分離臟物及干燥處理。各層還可繼續(xù)往下分解，如動(dòng)力功能中的“用于干燥”，就還可繼續(xù)分解為電動(dòng)機(jī)、減速器、脫水桶等。如此逐層分解，就得到微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能樹(shù)。②微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能樹(shù)微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)主功能（洗滌）動(dòng)力功能控制功能結(jié)構(gòu)用于洗滌洗滌劑、軟化劑排水加

3、入排出電動(dòng)機(jī)、減速裝置、脫水桶用于控制洗滌控制水位控制保護(hù)控制人機(jī)交互輸入存儲(chǔ)手動(dòng)信息顯示指示燈總功能微電腦干燥處理進(jìn)水分離臟物盛裝衣物衣物水分功能分功能分功能分功能用于干燥③微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能求解可用形態(tài)學(xué)矩陣法進(jìn)行方案綜合求解，如表1所示。電腦自控機(jī)械定時(shí)人工手控控制洗滌C超聲波熱脹電磁振蕩機(jī)械摩擦分離臟物B陶瓷桶玻璃鋼桶塑料桶鋁桶盛裝衣物A4321功能求解分功能表1洗衣機(jī)形態(tài)學(xué)矩陣?yán)帽?，理論上可組合出4×4×3＝48種方案。在進(jìn)行總體方案綜合時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a.要考慮設(shè)計(jì)要求及附加要求，例如：當(dāng)要求采用機(jī)械傳動(dòng)，就不必過(guò)多地考慮液壓、電磁等方面的功能解。b.選擇時(shí)，不僅

4、針對(duì)某項(xiàng)具體功能元，還要兼顧到全局及其他相關(guān)的功能元，最好能將幾個(gè)功能元用同一類(lèi)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)，使原理方案簡(jiǎn)化。c.對(duì)于關(guān)鍵性的功能元，應(yīng)多考慮采用創(chuàng)造性方法解決，必要時(shí)，應(yīng)做有關(guān)的試驗(yàn)。去掉某些明顯不太合理的方案，如A1—B4—C1，表1中具有代表性的方案如下：方案1：A1—B1—C1是一種最原始的洗衣機(jī)。方案2：A1—B1—C2是最簡(jiǎn)單的普及型單缸洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)和V帶傳動(dòng)，使洗衣桶底部的波輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生渦流并與衣物相互摩擦，再借助洗衣粉的化學(xué)作用達(dá)到洗凈衣物的目的。方案3：A2—B3—C1是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的熱脹增壓式洗衣機(jī)。它在桶中裝熱水并加進(jìn)洗衣粉，用手搖動(dòng)使桶旋轉(zhuǎn)增壓，也可實(shí)現(xiàn)

5、洗凈衣物的目的。方案4：A1—B2—C2所對(duì)應(yīng)的方案，是一種利用電磁振蕩原理進(jìn)行分離臟物的洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)可以不用洗滌波輪，把水排干后還可利用電磁振蕩使衣物脫水。方案5：A1—B4—C2是超聲波洗衣機(jī)的設(shè)想，即考慮利用超聲波產(chǎn)生很強(qiáng)的水壓，使衣物纖維振動(dòng)，同時(shí)借助氣泡上升的力使衣物運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦，達(dá)到洗滌去臟的目的。設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)鉆床，用來(lái)同時(shí)加工圖3所示零件上的三個(gè)孔，能自動(dòng)送料。并設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。1）確定工作原理例3多頭專(zhuān)用鉆床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)30203-φ82020502010鉆削工藝：鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)，同時(shí)相對(duì)于工件作移動(dòng)。三種運(yùn)動(dòng)方案如圖4所示：圖a：鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時(shí)軸向進(jìn)給，

6、工作臺(tái)靜止；圖b：鉆頭旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件進(jìn)給；圖c：工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，鉆頭作軸向進(jìn)給；圖3圖4(a)(b)(c)送料機(jī)構(gòu)可以采用從料倉(cāng)推送工件的方式，如圖5所示。工作臺(tái)送料桿料倉(cāng)三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件：鉆頭、工作臺(tái)、送料桿2）執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)工藝過(guò)程：▲送料桿往右推出零件，并頂出加工好的零件▲夾具將工件定位，并夾緊；▲送料桿返回，工作臺(tái)帶動(dòng)工件快速上移接近鉆頭；▲工作臺(tái)慢速進(jìn)給；▲鉆孔結(jié)束后，工作臺(tái)快速退回，完成一個(gè)循環(huán)。圖5▲鉆頭定軸旋轉(zhuǎn)；鉆頭的轉(zhuǎn)速：nc=1000v/(πd)其中：d——鉆頭直徑，d=8mmv——切削速度，查手冊(cè)45鋼，可選v=12.5m/min代入得：nc≈500r/min工作臺(tái)為

7、往復(fù)運(yùn)動(dòng)。鉆孔工藝要求：▲工作臺(tái)帶動(dòng)工件快速上移接近鉆頭；▲工作臺(tái)改用工作進(jìn)給速度先鉆凸臺(tái)上的孔，待鉆到一定深度時(shí)，三個(gè)鉆頭才同時(shí)鉆進(jìn)，此時(shí)工作阻力增加，故進(jìn)給速度應(yīng)減小；▲鉆孔結(jié)束后，工作臺(tái)快速退回，完成一個(gè)循環(huán)。設(shè)工作臺(tái)完成一個(gè)工作循環(huán)所需的時(shí)間為T(mén)1，則有：其中：t1——單孔鉆削時(shí)間。設(shè)單孔鉆削每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為s1=0.2mm/r,單孔鉆削深度為10mm，并考慮3mm的提前工作量。求得：t2——三孔同時(shí)鉆削