机械原理典型例题精解教材课程.ppt

* 例1 家用缝纫机的功能分解。 解: 家用缝纫机的总功能是缝制衣服。要用多个分功能才能综合实现其总功能，用功能树表示如下： 送布牙高低调节功能 图1 家用缝纫机 缝制衣服 引线功能 主要功能 挑线功能 送料功能 辅助功能 面线张力调节功能 靠机构实现各功能动作之间的配合与控制 控制功能 人工控制 钩线穿环功能 绕底线功能 绕线阻尼功能 针距调节功能 …… 典型例题精解 例2 微电脑全自动洗衣机的功能分解和功能求解。 解: ① 分析： 由洗衣机的设计任务可知，其总功能的技术原理是将信息化了的洗涤过程自动复现。 通过波轮搅拌的方法使脏衣物洗涤干净，其主要特征是自动化。为实现此功能，必须具有洗涤功能，有一套能将程序转化为波轮和脱水桶运动控制命令的信息处理功能，要有能在洗涤过程中承受各种作用力、保证几何精度的结构功能。由此得到第一级分功能：洗涤功能（主功能）、控制功能、结构功能以及动力功能。 对于洗涤功能，它牵涉到脏衣物、水与洗涤剂三个方面，因此，洗涤功能的第二级分功能就是分别与脏衣物、水与洗涤剂相关的功能。 图2 微电脑全自动洗衣机 对于脏衣物，要脱水，故对应的第三级分功能就是盛装衣物、分离脏物及干燥处理。各层还可继续往下分解，如动力功能中的“用于干燥”，就还可继续分解为电动机、减速器、脱水桶等。如此逐层分解，就得到微电脑全自动洗衣机的功能树。 ②微电脑全自动洗衣机的功能树 微电脑全自动洗衣机 主功能 （洗涤） 动力功能 控制功能 结构 用于洗涤 洗涤剂、软化剂 排水 加入 排出 电动机、减速装置、脱水桶 用于控制 洗涤控制 水位控制 保护控制 人机交互 输入 存储 手动 信息显示 指示灯 总功能 微电脑 干燥处理 进水 分离脏物 盛装衣物 衣物 水 分功能 分功能 分功能 分功能 用于干燥 ③微电脑全自动洗衣机的功能求解 可用形态学矩阵法进行方案综合求解，如表1 所示。 电脑自控 机械定时 人工手控 控制洗涤 C 超声波 热胀 电磁振荡 机械摩擦 分离脏物 B 陶瓷桶 玻璃钢桶 塑料桶 铝桶 盛装衣物 A 4 3 2 1 功能求解 分功能 表1 洗衣机形态学矩阵 利用表 1，理论上可组合出 4×4 ×3＝48种方案。 在进行总体方案综合时，还应注意以下几点： a. 要考虑设计要求及附加要求，例如：当要求采用机械传动，就不必过多地考虑液压、电磁等方面的功能解。 b. 选择时，不仅针对某项具体功能元，还要兼顾到全局及其他相关的功能元，最好能将几个功能元用同一类原理来实现，使原理方案简化。 c. 对于关键性的功能元，应多考虑采用创造性方法解决，必要时，应做有关的试验。 去掉某些明显不太合理的方案，如A1—B4—C1，表1中具有代表性的方案如下： 方案1：A1—B1—C1是一种最原始的洗衣机。 方案2：A1—B1—C2是最简单的普及型单缸洗衣机。这种洗衣机通过电动机和V带传动，使洗衣桶底部的波轮旋转，产生涡流并与衣物相互摩擦，再借助洗衣粉的化学作用达到洗净衣物的目的。 方案3：A2—B3—C1是一种结构简单的热胀增压式洗衣机。它在桶中装热水并加进洗衣粉，用手摇动使桶旋转增压，也可实现洗净衣物的目的。 方案4：A1—B2—C2所对应的方案，是一种利用电磁振荡原理进行分离脏物的洗衣机。这种洗衣机可以不用洗涤波轮，把水排干后还可利用电磁振荡使衣物脱水。 方案5：A1—B4—C2是超声波洗衣机的设想，即考虑利用超声波产生很强的水压，使衣物纤维振动，同时借助气泡上升的力使衣物运动而产生摩擦，达到洗涤去脏的目的。 设计任务：设计一台自动钻床，用来同时加工图3所示零件上的三个孔，能自动送料。并设计运动循环图。 1）确定工作原理 例3 多头专用钻床机械传动系统设计 30 20 3-φ8 20 20 50 20 10 钻削工艺：钻头一边旋转，同时相对于工件作移动。 三种运动方案如图4所示 ： 图a：钻头旋转，同时轴向进给，工作台静止； 图b：钻头旋转，工作台带动工件进给； 图c：工作台旋转，钻头作轴向进给； 图3 图4 (a) (b) (c) 送料机构可以采用从料仓推送工件的方式，如图5所示 。 工作台 送料杆 料仓 三个执行构件： 钻头、工作台、送料杆 2）执行构件的运动设计 工艺过程： ▲送料杆往右推出零件， 并顶出加工好的零件 ▲夹具将工件定位，并夹紧； ▲送料杆返回，工作台带动工件快速上移接近钻头； ▲工作台慢速进给； ▲钻孔结束后，工作台快速退回，完成一个循环。 图5 ▲钻头定轴旋转； 钻头的转速： nc=1000v/(πd) 其中：d——钻头直径，