第二章机械工程项目总体方案设计

第二章机械工程项目总体方案设计内容摘要：

件进行动力的传动的连接； 柔性连接指的是采用带、链、电、流体等刚度较小的构件进行动力传动。 在考虑机械接口时，除满足功能要求以外 ，还应考虑运输的问题。 接口类型 电气接口： 用于电气信号的连接 接口类型 机电接口： 主要用于机械信号 —— 电信号的转换 ，这里尤其要注意在工业场合，由于有大电机的启动 /停止，行车的频繁点动，大量逆变系统的使用，使得供电和电磁环境非常恶劣，在信号传输过程中，干扰很大，因此在考虑机电接口时，应该同步提出抗干扰措施，包括采用 提供电流信号的传感器， 专用地线， 选用对环境电磁干扰小的逆变电源，并在 本机内逆变电源输出部分加磁环， 增加低通滤波器， 采用具有抗干扰的接口电路，合理规划安装线路，使得强弱电传输线分离等措施。 18. 接口类型 其他接口： 主要用于物理量—— 电量的转换，同样在注意传感器的选型同时，注意抗干扰的问题 19. 说明整 机大小，重量，功能和供电和电磁环境 及生产大的产品 10 20. 说明在 保证精度、刚度和可加工性和装配性的基础上，大构件连接界面的设计，梁的等长加工，和梁柱的装配方法及界面刚度、精度的保证。 静连接：刚度、强度和定位 动连接： 说明刚性传动的问题（考虑焊接 要求） 21. 说明大电流 导电接口设计要领（解决轴承升温问题） 说明为抗干扰，进行强弱电安装分离 整机设计中，要考虑运尺寸， 切分时考虑现场组装的难以程度和对整机工作精度的影响 到此为止，经过功能需求分析，提出了项目的总设计任务书，经过功能分解、功能元实现方案与能力分析以及连接接口分析，已经对整 机实现方案有了初步的认识，至此，可以提出各功能元的设计任务书， 内容包括：实现功能，所采用的机构方案，运动学和动力学参数要求，和其他功能元间的机电关系，连接接口，和控制系统配合的要求等。 22 11 23. 功能元设计任 务书已经明确了要实现功能，所采用的机构方案，运动学和动力学参数要求，和其他功能元间的机电关系，连接接口， 和控制系统配合的要求等，接下来是进行功能元结构设计。 结构设计包括结构参数的确定和强度、刚度的计算，以及接口界面的结构参数设计，最后形成功能元设计方案图。 在进行功能元结构设计中，时常会出现同时考虑两个或多个相邻功能元的功能的实现，其结构方案更为紧凑、合理的现象，此时就应该考虑做出将合成上述功能元功能的结构方案 （串并联） ，这样可以使得连接界面减少，结构更为紧凑，部件数量减少，最终降低生产成本。 在功能元结构设计中，要注意： 1. 保证实现任务书提出的功能目标（实现功能是功能元结构设计最基本的要求，）； 2. 具有 足够的强度、刚度、精度和使用寿命（一般设计中，大家对往往强度比较关注，但设备的总体刚度涉及到设备整机的模态参数（固有频率）以及连接效果、设备精度及使用寿命，因此，在大型、重载或高精度设备和振动设备的设计中，尤其要注意刚度的设计）； 3. 结构合理，造型协调（在进行本功能元设计过程中，要同时考虑整机中其他功能元的结构参数，保证各功能元结构参数协调，只有这样，才可能使得整机造型协调，在此环节中，可以通过归并相邻功能元结构的方法保持结构协调性，有时为了结构协调，有意识的加大结构参数也是可行的）； 4. 零件具有良好的加工性能，部件具有良好的装配性能（零件的结构设计涉及到零件本身的强度，对于轴类零件是疲劳强度；结构设计和材料选择也将影响零件的加工性能，要结合加工企业及和其合作企业的加工能力综合考虑，经验的成分较多，需要在实践中摸索，对于初学设计者而言，采用规范的设计是一个好方法。 同时，在进行设计过程中，建议方案图的设计严格按照比例进行，设计过程中，要考虑装配工艺，保证具有良好的装配性能）。 关键部件试验： 在机械工程项目中，关键部件往往是原始创新部分，也是实现核心功能的部分， 是整台设备设计 能 否成功的关键，机械设计中，如果方 案出错，后天的补救非常困难，耗时耗钱不说，几乎全盘皆输，因此对关键功能元功能实现所采用的一些机构方案以及结构参数需 进行更为周全的考虑， 非常有必要先期进行关键功能实现方案的试验，有利于及时发现问题，提高项目方案的可行性。 12 24. 下面用一些案例说明： ，说明有些关键工艺参数将直接影响项目的成败， 本项目，如果无法实现仰焊，或者仰焊结果不符合国家标准，项目的工艺路线将发生变化，总体设计中将不能平仰焊同步进行，设备投资增加，加工工序拉长，生产成本提高。 25. 橘子剥皮机 基本思路 ：烫橘后，橘内空气使得皮肉分离，而后将皮划开，借助橘子重力，通过螺旋辊对橘子的摩擦和挤对橘皮的挤压、拉扯，而实现剥皮。 橘子剥皮工序： 烫橘 — 上料 — 座窝固定 — 划皮 — 剥皮 剥皮要求：橘子要完整，橘肉不得有划伤现象。 关键工序是划皮和剥皮，因此要对这两个部件进行试验验证。 26. 试验内容： 划皮运动原理；划皮部件和剥皮部件。 弹簧 —— 解决橘子的大小 ，保证坐窝橘子的顶面高于刀的底面。 27. 播放 ， 对橘子剥皮过程进行数值模拟— 仿真 （运动原理仿真试验） ；确定滚刀与转盘的直径及速度比（在划皮区间，一个橘子划几 次皮）；针对某一直径的橘子，确定橘窝的形状（窝的直径过大，会导致橘子座不稳，过小，橘子不易入座；橘窝过 13 浅，划皮过程中会翻出， 过深，橘子处于站立状态 ）； 考虑弹簧力的大小。 分析仿真数据， 设计并加工试验部件 28. 播放， 划皮 部件试验： 对仿真结果进行验证，同时试验顶橘弹簧的的结构，找出原设计的不足后进行优化设计 现实是采用滚筒式橘子坐窝输送结构不好，坐不稳，坐窝率低，现在改为链板坐窝输送。 29. 播放， 剥皮部件试验： 采用螺旋对辊对划皮后的橘子进行剥皮，试验目的是确定对辊直径和间隙；浮动挡橘轮的结构； 以上 案例，在现实中均取得成功，其中关键部件的试验功不可没，通过对关键部件的试验验证，可以大大提高项目成功的可行性。 30 31. 传动方案选择 的目标是实现预期的运动和动力传递，对于实现某一功能的装备而言，动力传动方案与功能元实现方案、传递的力、速度和功率、整机的布局、动力传动精度等有关，一般选择传动方案均在完成 功能元实现方案之后，与 初步 的 总 14 体布局 同时 进行。 由于动力传递机构很多，因此方案的选择需要根据具体需求而定。 一般选择原则为： 1. 满足功能元（组合）的工艺动作和运动 和位置 要求； 2. 满 足功能元动力传递和传递精度的要求（ 2为动力传递的基本要求）； 3. 简化和缩短传动链，提高传动效率（传动链的缩短，可以降低成本，更重要的是可以提高传动效率和传动精度，经常遇见为缩短传动链而修改整体布局的情况）； 4. 保证机器的安全运转（在大负荷和。