車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】
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編號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目:車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)學(xué) 號(hào):學(xué)生姓名:指導(dǎo)教師: 3 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)誠(chéng) 信 承 諾 書本人鄭重聲明:所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果,其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中特別加以標(biāo)注引用,表示致謝的內(nèi)容外,本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí): 學(xué) 號(hào): 作者姓名: 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書一、題目及專題:1、題目 車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 2、專題 滑門電動(dòng)玻璃升降器的逆向設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 二、課題來源及選題依據(jù)課題來源:江蘇省蘇州奧杰汽車技術(shù)有限公司 選題依據(jù):根據(jù)某車型使用UG逆向設(shè)計(jì)一款電動(dòng)玻璃升降器 三、本設(shè)計(jì)(論文或其他)應(yīng)達(dá)到的要求: 設(shè)計(jì)適合某車型的電動(dòng)玻璃升降器。 用UG軟件建立玻璃升降器的三維模型,并對(duì)其運(yùn)動(dòng)仿真,校核升降器布置是否合理,檢查各部件之間是否干涉,優(yōu)化結(jié)構(gòu)。 查閱文獻(xiàn)15篇以上,并有不少于8000字符的外文資料譯文。 完成開題報(bào)告。 中文摘要在400字以內(nèi),有34個(gè)關(guān)鍵詞,外文摘要在2000字符左右。 至少完成A0圖紙4張和一份1萬字以上的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 四、接受任務(wù)學(xué)生: 機(jī)械92 班 姓名 黃宇流 五、開始及完成日期:自2012年11月12日 至2013年5月25日六、設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)(或顧問):指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名教研室主任學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)簽名 系主任 簽名2012年11月12日 讀 書 筆 記院 系: 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 第一章 液壓傳動(dòng)的工作原理一 液壓傳動(dòng)定義傳動(dòng)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的方式機(jī)械常見傳動(dòng) 電氣 氣體流體 液力流力(動(dòng)量矩定理)液體液壓*物理(帕斯卡原理) 液壓傳動(dòng)利用液體壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)方式氣壓傳動(dòng)利用氣體壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)方式二 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 特點(diǎn):(1) 用具有一定壓力的液體來傳動(dòng); (2) 傳動(dòng)過程中必須經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換;(3) 傳動(dòng)必須在密封容器內(nèi)進(jìn)行,而且容積要進(jìn)行變化 其中(3)是機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓與氣壓能必要條件: a 在密封容器內(nèi)進(jìn)行 b V密可周而復(fù)始發(fā)生變化 內(nèi)帶漏氣-氣的壓力上不去(不密封)如:自行車加氣 內(nèi)帶雖好,但氣筒無往復(fù)運(yùn)動(dòng),仍加不上氣(v密不變化) 同樣:液壓與氣壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能也必須滿足上述條件1液壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):獨(dú)特之處-力大無窮(P=32MP 以上) 如:所拿液壓千斤頂,可頂起1.6噸重物,若每位男同學(xué)體重為128斤,可舉起25位男同學(xué)。 缺點(diǎn): 不宜遠(yuǎn)距離傳遞 1) 泄漏嚴(yán)重 不宜保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比 污染地面 2) 對(duì)T變化敏感 3) 難于檢查故障 取之不盡,用之不竭,且無污染,低成本,綜合自動(dòng)化,但功率較小。2液壓與氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用和發(fā)展發(fā)展應(yīng)用:1) 液壓傳動(dòng)從17世紀(jì)帕斯卡提出靜壓傳遞原理、1795年世界上第一臺(tái)水壓機(jī)誕生,已有200多年的歷史, 但由 于沒有成熟的 液壓傳動(dòng)技術(shù)和液壓元件,且工藝制造水平低下發(fā)展緩慢,幾乎停滯 氣壓傳動(dòng)早在公元前,埃及人就開始采用風(fēng)箱產(chǎn)生壓縮空氣助燃。從18世紀(jì)的產(chǎn)業(yè)革命開始逐漸應(yīng)用于各類行業(yè)中。2)上世紀(jì)30年代,由于工藝制造水平提高,開始生產(chǎn)液壓元件,并首先應(yīng)用于機(jī)床。3)上世紀(jì)50、60、70年代,工藝水平很大提高,液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)也迅速發(fā)展,國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域,從藍(lán)天到水下,從軍用到民用,從重工業(yè)到輕工業(yè),到處都有液壓與氣壓傳動(dòng)術(shù),且其水平高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。 如:火炮跟蹤、飛機(jī)和導(dǎo)彈的動(dòng)、炮塔穩(wěn)定、海底石油探測(cè)平臺(tái)固定、煤礦礦井支承、礦山用的風(fēng)鉆、火車的剎車裝置、液壓裝載、起重、挖掘、軋鋼機(jī)組、數(shù)控機(jī)床、多工位組合機(jī)床、全自動(dòng)液壓車床、液壓機(jī)械手等等。我國(guó)液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)從60年代開始發(fā)展較快,但其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于同期發(fā)展的日本,主要由于工藝制造水平跟不上,新產(chǎn)品研制開發(fā)和發(fā)達(dá)國(guó)家不差上下,但制造比較困難,希望在坐各位能用自己所學(xué)為液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)作出貢獻(xiàn)。發(fā)展趨勢(shì): 向高壓、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪聲、低能耗、經(jīng)久耐用、高度集成化方向發(fā)展,向用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)電一體化方向發(fā)展。第二章 系統(tǒng)的組成及圖形符號(hào)1 機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)舉例 工作原理;油路-圖示、左位、右位 換向-換向閥調(diào)速-節(jié)流閥 調(diào)壓-溢流閥 2 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及作用1) 動(dòng)力元件-液壓泵,將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體或氣體的壓力能,作為系統(tǒng)供油能源或氣源裝置。2) 控制調(diào)節(jié)元件-各種控制閥,用以控制流體的方向、壓力和流量,以保證執(zhí)行元件完成預(yù)期的工作任務(wù)。3) 執(zhí)行元件-缸(或馬達(dá)),將流體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,而對(duì)負(fù)載作功。4) 輔助元件-油箱、油管、濾油器、壓力表、冷卻器、分水濾水起、油霧器、消聲器、管件、管接頭和各種信號(hào)轉(zhuǎn)換器等,創(chuàng)造必要條件,保證系統(tǒng)正常工作。5) 工作介質(zhì)-液壓油或壓縮空氣 3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào) 結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)式圖形-表示結(jié)構(gòu)原理,直觀性強(qiáng),易理解,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 表示方法 :圖形符號(hào)*-只表示元件功能,不表示元件結(jié)構(gòu)和參數(shù), 簡(jiǎn)單明了, 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用第三章 液壓回路定義:由有關(guān)元件組成,用來完成某種特定功能的單元(或典型)管路結(jié)構(gòu)。要求: 再?gòu)?fù)雜的系統(tǒng)總是由多個(gè)基本回路組成 基本回路可以說是麻雀雖小,五臟俱全的系統(tǒng),五個(gè)組成部分缺一不可。 故回路既是元件的深入,又是系統(tǒng)的基礎(chǔ),不但要搞清每個(gè)元件在回路中的名稱、功用和特點(diǎn),還要搞清組成這個(gè)回路的主要元件是哪個(gè)?即哪個(gè)元件在這個(gè)回路中起主要作用。 1 方向控制回路定義:液壓系統(tǒng)中,通過控制液流的通、斷及改變流向,使執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止(包括鎖緊)及變換運(yùn)動(dòng)方向的回路。分類:一般方向控制回路、復(fù)雜方向控制回路 一般方向控制回路:功用:控制執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止和換向。組成:各種控制方式的換向閥或雙向變量泵皆可,使執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止(包括鎖緊)及變換運(yùn)動(dòng)方向的回路。性能特點(diǎn):手動(dòng)換向閥:換向精度和平穩(wěn)性不高,常用于換向不頻繁且無需自動(dòng)化的場(chǎng)合,如一 般機(jī)床夾具、工程機(jī)械等。 機(jī)動(dòng)換向閥:換向精度高,沖擊較小,一般用于速度和慣性較大的系統(tǒng)中。 磁換向閥:使用方便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,但換向時(shí)間短,沖擊大,交流電磁鐵尤甚,一般用于小流量、 平穩(wěn)性要求不高處。 液動(dòng)閥和電液換向閥:流量超過63L/min、對(duì)換向精度與平穩(wěn)有一定要求的液壓系統(tǒng)。 操縱箱: 換向有特殊要求處,如磨床液壓系統(tǒng)。 復(fù)雜方向控制回路: 1 時(shí)間控制制動(dòng)式換向回路 組成: 24的機(jī)動(dòng)換向閥作先導(dǎo)閥、34的液 動(dòng)閥作主閥 工作原理:圖示,液壓缸右行,其油路為 進(jìn)油路:泵 主閥3左位 缸左腔 主油路 回油路:缸右腔 節(jié)流閥1 T 液壓缸右行撥塊撥動(dòng)先導(dǎo)閥2移向左端 進(jìn)油路:泵 I2 主閥3右端 控制油路 主油路 回油路:主閥3左端 J1 T 特點(diǎn): 換向閥閥芯移動(dòng)L距離所需時(shí)間取決于J1的開度 當(dāng)J1開度確定后制動(dòng)時(shí)間就確定 故 稱為時(shí)間控制制動(dòng)式換向回路 應(yīng)用:工作部件運(yùn)動(dòng)速度高,換向平穩(wěn)無沖擊,但換向精度要求不高的場(chǎng)合如平面磨床。 2 行程控制制動(dòng)式換向回路 組成: 24的機(jī)動(dòng)換向閥作先導(dǎo)閥、34的液動(dòng)閥作主閥 工作原理:圖示,液壓缸右行,其油路為 進(jìn)油路:泵 主閥3左位 缸左腔 主油路 回油路:缸右腔 主閥3左位 先導(dǎo)閥2 節(jié)流閥1 T液壓缸右行撥塊撥動(dòng)先導(dǎo)閥2移向左端, 先導(dǎo)閥閥芯制動(dòng)錐逐漸關(guān)小回油通道,液壓缸運(yùn)動(dòng)速度減小,此時(shí),液動(dòng)閥開始換向,其 進(jìn)油路:泵 I2 主閥3右端 控制油路 主油路 回油路:主閥3左端 J1 T 液動(dòng)閥閥芯左移到切斷主油路,活塞停止運(yùn)動(dòng),并隨即在相反方向啟動(dòng) 特點(diǎn): 無論液壓缸運(yùn)動(dòng)速度快慢,先導(dǎo)閥閥芯總是移動(dòng)L距離使工作部件預(yù)制動(dòng) 后,再由換向閥來使它實(shí)現(xiàn)終制動(dòng)并換向. 制動(dòng)行程始終為定值 故 稱為行程控制制動(dòng)式換向回路 應(yīng)用:換向精度高,但工作部件運(yùn)動(dòng)速度高時(shí)換向時(shí)間短,換向沖擊大,用于工作部 件運(yùn)動(dòng)速度不高而換向精度要求較高的場(chǎng)合如外圓磨床等。 鎖緊回路: 功用:使液壓缸能在任意位置停留,且停留后不會(huì)在外力作用下移動(dòng)位置。 1 采用液控單向閥的鎖緊回路 組成:泵、溢流閥、34D、液控單向閥、缸等工作原理:圖示,液壓缸鎖緊。 YA+, 液壓缸左、右行。 性能特點(diǎn):為使控制油壓卸壓,換向閥應(yīng)采用 H.Y型,又因IY密封性好,所以鎖緊 汽車起重機(jī)支腿 性能好,主要用于 飛機(jī)起落架鎖緊 礦山采掘機(jī)械液壓支架鎖緊等 2 采用換向閥O、M機(jī)能的鎖緊回路 特點(diǎn): 滑閥式換向閥泄漏不可避免 鎖緊效果差 故 只能用于鎖緊時(shí)間短,鎖緊要求不高的場(chǎng)合。壓力控制回路功用:控制系統(tǒng)整體或系統(tǒng)某一部分的壓力,滿足執(zhí)行元件對(duì)力或力矩所提出的要求。 分類:調(diào)壓、卸荷、釋壓、保壓、增壓、減壓、平衡等多種回路。 一 調(diào)壓回路 功用:對(duì)整個(gè)系統(tǒng)或某一局部的壓力進(jìn)行控 制,使之既滿足使用要求,又P發(fā)熱。 分類: 單級(jí)、遠(yuǎn)程 、 安全保護(hù)、多級(jí)、單級(jí)調(diào)壓回路等 1 單級(jí)調(diào)壓回路 組成: 泵、溢流閥、節(jié)流閥、24D、液壓缸等單級(jí)調(diào)壓回 工作原理:圖示,用節(jié)流閥調(diào)節(jié)速度時(shí),溢流閥穩(wěn)壓溢流調(diào)節(jié)泵壓。 特點(diǎn): 回路簡(jiǎn)單,調(diào)節(jié)方便,若將溢流閥換為比例溢流閥,則可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)壓,還可遠(yuǎn)距離 控制,但無功損耗較大。 2 雙級(jí)調(diào)壓回路 1) 二級(jí)調(diào)壓回路 組成:工作原理:圖示,由溢流閥2調(diào)壓,壓力較高 YA+,由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥4調(diào)壓,壓力較低 工作原理:圖示,由閥1調(diào)壓,壓力較高。 YA+,由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥調(diào)壓,壓力較低。 2) 三級(jí)調(diào)壓回路 組成:工作原理:圖示,由閥1調(diào)壓,壓力較高。 YA+,由閥2或3調(diào)壓,壓力較低。 特點(diǎn): 為獲得多級(jí)壓力,閥2或3的調(diào)定壓力必須小于閥1的調(diào)定壓力,否則,閥1將不起作用。 二 減壓回路 功用:zz使某一支路獲得低于泵壓的穩(wěn)定壓力。 單級(jí)減壓用一個(gè)減壓閥即可 分類 多級(jí)減壓減壓閥+遠(yuǎn)程調(diào)壓閥即可 單級(jí)減壓回路舉例: 組成:工作原理: 特點(diǎn): 0、5MPap2 p1-0、5MPa ,以使回路可靠工作。 三 增壓回路 功用:低壓輸入,高壓輸出,節(jié)約能耗。 1 單作用增壓器的增壓回路 組成:增壓原理: 增壓器受力平衡方程 p1A1 = p2A2 p1D2/4 = p2d2/4 p2 = p1D2/ d2 = k p1 故 增壓器是利用減小面積的方法來增壓的,其中k為增壓比。 工作原理: 圖示,增壓器輸出高壓油。 右位,增壓器左行為下次增壓準(zhǔn)備 特點(diǎn): 只能斷續(xù)增壓。 2 雙作用增壓器的增壓回路 組成: 工作原理:只要24D能自動(dòng)換向,即可得到連續(xù)高壓。 四 保壓回路 功用:泵卸荷,缸保壓,以滿足工作需要 1 利用蓄能器保壓的回路 組成: 系統(tǒng) 工作原理:圖示,液壓泵油液 工作部件停止后,P,壓力繼電器發(fā)訊使YA+,液 蓄能器 壓泵卸荷,蓄能器補(bǔ)充泄漏以保持壓力。 2 用液壓泵的保壓回路 組成: 工作原理:系統(tǒng)壓力較低,低壓大流量泵供油,系統(tǒng)壓力升高到卸荷閥4的調(diào)定壓力時(shí),低壓大 流量1泵供油,高壓小 流量泵供油保壓,溢流閥3調(diào)節(jié)壓力 3 用液控單向閥的保壓回路 組成: 工作原理:圖示泵卸荷,缸由液控單向閥保壓 1YA+ ,液壓缸上移 2YA+ ,液壓缸上腔壓力升至電接觸式壓力表的上限值時(shí), 2YA- 液壓缸由液控單向閥保壓,液壓缸上腔壓力降至電接觸式壓力表的下限值時(shí), 電接 觸式壓力表發(fā)訊使 2YA+, 液壓泵給液壓缸上腔補(bǔ)油保壓 五 卸荷回路 *p=0 卸荷泵在很小功率下運(yùn)轉(zhuǎn)的情況P=pqV 零p 、q *q=0 目的:P,發(fā)熱、泵和電機(jī)負(fù)載,泵的壽命。 1 用電磁溢流閥的卸荷回路 特點(diǎn):流量較大時(shí)采用先導(dǎo)式溢流閥卸荷,前已講過,若采用電磁溢流閥,管路連接更方便。 分類:電磁溢流閥中的二位閥可以是二通,也可以是四通閥,泄油可以是外泄,也可以是內(nèi)泄。 2 換向閥卸荷回路 1) 用三位換向閥的中位機(jī)能卸荷 卸荷原理: 利用主閥處于中位時(shí)的M. H.K型機(jī)能,使pT,屬零壓式卸荷。 特點(diǎn)應(yīng)用: 泵卸荷時(shí),溢流閥關(guān)閉。 系統(tǒng)重新啟動(dòng)時(shí),因溢流閥有不靈敏區(qū),會(huì)沖擊。 故 只適用于低壓小流量場(chǎng)合。 2)用二位二通閥的卸荷回路 卸荷原理: q 22V T 特點(diǎn): q全部通過22V q = qn 3 用液控順序閥的卸荷回路 組成: 工作原理:快速運(yùn)動(dòng)時(shí),雙泵同時(shí)供油。 小泵供油 工作進(jìn)給時(shí),p,XY打開 p自重 又 自重較大時(shí),p 順較高, P較大,一般用于自重不大的場(chǎng)合,為防止泄漏而造成缸下移,可裝一液控單向 閥。為減小無功損耗,可將單向順序閥換為外控單向順序閥,但: 外控單向順序閥開啟后,缸下行,缸上腔壓力下降,順序閥關(guān)閉, 缸停止,而后 壓力上升,順序閥又打開。 液壓缸斷續(xù)下行 又 順序閥的泄漏 運(yùn)動(dòng)部件在懸浮過程中總要緩緩下降。 故 可在其控制油路上裝一節(jié)流閥,且一般用于停止時(shí)間不長(zhǎng)的系統(tǒng) 2 采用液控單向閥的平衡回路 組成: 工作原理:圖示,缸停止。 左位,缸下行,因有節(jié)流閥而不會(huì)出現(xiàn)超速運(yùn)動(dòng)。 右位,油經(jīng)單向閥進(jìn)入缸下腔,缸上行。 特點(diǎn): 液控單向閥錐面密封 可用于停留時(shí)間長(zhǎng)或要求停止位置準(zhǔn)確的系統(tǒng)。 又 缸下行時(shí),上腔壓力下降,液控單向閥關(guān)閉,待壓力重建后才能再打開。 會(huì)造成下行運(yùn)動(dòng)時(shí)斷時(shí)續(xù)和強(qiáng)烈振動(dòng)的現(xiàn)象。 故 在回路中設(shè)置單向節(jié)流閥以減小影響。 七 釋壓回路 功用:使液壓缸高壓腔的壓力能在換向前緩慢釋放,以緩和沖擊。 組成: 工作原理:圖715,工作行程結(jié)束后,M型換向閥首先切換至中位,泵卸荷,液壓缸上腔通 過節(jié)流閥釋壓。 速度控制回路功用:用來改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度分類:調(diào)速*、換速、增速回路等一 調(diào)速回路 液壓缸: v = qV/A調(diào)速原理 液壓馬達(dá):n = qV/V由上兩式知: 改變q、 V、A,皆可改變v或n,一般A是不可改變的。液壓缸:改變q,即可改變v 液壓馬達(dá):既可改變q,又可改變V。 節(jié)流調(diào)速-改變q調(diào)速方法容積調(diào)速-改變泵和馬達(dá)的V 容積節(jié)流調(diào)速-既可改變q,又可改變V。對(duì)調(diào)速回路的要求:調(diào)速范圍大、速度穩(wěn)定性好、效率高。(一) 節(jié)流調(diào)速回路組成:定量泵、流量閥、溢流閥、執(zhí)行元件等。工作原理:通過改變流量控制閥閥口的通流面積來控制流進(jìn)或流出執(zhí)行元件的流量,以調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)速度。分類: 節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速按采用流量閥不同調(diào)速閥節(jié)流調(diào)速進(jìn)油路按流量閥安裝位置不同回油路旁油路1進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路 組成:特征 :將節(jié)流閥串聯(lián)在進(jìn)入液壓缸的油路上,即串聯(lián)在泵和缸之間,調(diào)節(jié)A節(jié),即可改變q,從而改變速度,且必須和溢流閥聯(lián)合使用。油路:節(jié)流閥 液壓缸q溢流閥 油箱工作特性分析:(1) 速度負(fù)載特性液壓缸穩(wěn)定工作時(shí)的受力平衡方程:p1A = F + p2A p2T pp = pS = C p2 = 0 p1= F/A故 節(jié)流閥兩端的壓力差為 p = Pp-p1 =Pp-F/A經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量為:q1 = CATp = CAT(PP- F /A)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度: v = q1/A = CATA(Pp-F/A)結(jié)論:vAT 改變 AT ,即可改變q,改變v。AT調(diào)定,v隨F而速度負(fù)載特性曲線:(如圖)曲線越陡,F(xiàn)變化對(duì)v影響越大,則剛性差曲線表明了v隨F變化的規(guī)律曲線越平緩,剛性好結(jié)論: AT = C,F,v,速度負(fù)載特性軟,即輕載時(shí)剛性好。 F = C,AT越小,v剛性越好,即低速時(shí)剛性好。 (2)最大承載能力 PP = pS = C,不論A如何變化,其最大承載能力不變,即Fmax =P p AT故 稱為恒推力調(diào)速(或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速)(3) 功率和效率液壓泵的輸出功率:PP =Ppq1 = 常數(shù)液壓缸的輸出功率:P1= F v = F q1/A= p1 q1回路的功率損失: p = Pp- p1= Ppqp- p1q1= Pp(q1 + qY)- (Pp-p) q1= Pp qY +p q1qY = qp- q1溢流損失:pY = Pp qY節(jié)流損失:pT = p q1回路的效率:= p1/pp q1= Fv/Ppqp = p1q1/Ppqp 存在兩部分功率損失 這種調(diào)速回路效率較低故進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路適用于輕載、低速、負(fù)載變化不大和速度穩(wěn)定性要求不高的小功率液壓系統(tǒng)。 回油節(jié)流調(diào)速回路 組成:特征:將節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上,即串聯(lián)在缸和油箱之間,調(diào)節(jié)AT,可調(diào)節(jié)q2以改變速度,仍應(yīng)和溢流閥聯(lián)合使用,Pp= pS。工作特性分析:(1) 速度負(fù)載特性液壓缸穩(wěn)定工作時(shí)的受力平衡方程:p1A = F + p2A p2 0 p1 = Pp故 節(jié)流閥兩端的壓力差為 p = p2 =P p-F/A經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量為:q1 = CATp = CAT(Pp- F /A)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度: v = q1/A = CAT(Pp-F/A) 上式所得結(jié)果與進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速回路完全一樣 上邊所得結(jié)論都適用于本回路比較:相同處: v-F特性基本與進(jìn)油節(jié)流相似 上述結(jié)論都適用于此不同處:1)承受負(fù)值負(fù)載能力 回油路節(jié)流閥使缸有一定背壓能承受負(fù)值負(fù)載,并v穩(wěn)定性,而進(jìn)油路則需在回油路上增加背壓閥方可承受,N。2)實(shí)現(xiàn)壓力控制的方便性進(jìn)油路調(diào)速中工作臺(tái)碰到死擋鐵后,活塞停止,缸進(jìn)油腔油壓上升至pS便于實(shí)現(xiàn)壓力(升壓)控制,而回油路調(diào)速在上述工況時(shí),進(jìn)油腔壓力變化很小,無法控壓,而回油腔p0,可降壓發(fā)訊,但電路復(fù)雜。)最低穩(wěn)定速度若回路使用單桿缸,無桿腔進(jìn)油量大于有桿腔回油流量在缸徑、缸速相同的情況下,進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的流量閥開口較大,低速時(shí)不易堵塞。故進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路能獲得更低的穩(wěn)定速度為了提高回路的綜合性能,實(shí)踐中常采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路,并在回油路加背壓閥(用溢流閥、順序閥或裝有硬彈簧的單向閥串接于回油路),因而兼有兩回路的優(yōu)點(diǎn)。旁路節(jié)流調(diào)速回路 組成:特征:將節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上,即串聯(lián)在缸和油箱之間,調(diào)節(jié)AT,可調(diào)節(jié)q2以改變速度,仍應(yīng)和溢流閥聯(lián)合使用,Pp= pS。工作特性分析:(1) 速度負(fù)載特性液壓缸穩(wěn)定工作時(shí)的受力平衡方程:p1A = F + p2A p2 0 p1 = Pp故 節(jié)流閥兩端的壓力差為 p = p2 =P p-F/A經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸的流量為:q1 = CATp = CAT(Pp- F /A)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度: v = q1/A = CAT(Pp-F/A) 上式所得結(jié)果與進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速回路完全一樣 上邊所得結(jié)論都適用于本回路比較:相同處: v-F特性基本與進(jìn)油節(jié)流相似 上述結(jié)論都適用于此不同處:1)承受負(fù)值負(fù)載能力 回油路節(jié)流閥使缸有一定背壓能承受負(fù)值負(fù)載,并v穩(wěn)定性,而進(jìn)油路則需在回油路上增加背壓閥方可承受,N。2)實(shí)現(xiàn)壓力控制的方便性進(jìn)油路調(diào)速中工作臺(tái)碰到死擋鐵后,活塞停止,缸進(jìn)油腔油壓上升至pS便于實(shí)現(xiàn)壓力(升壓)控制,而回油路調(diào)速在上述工況時(shí),進(jìn)油腔壓力變化很小,無法控壓,而回油腔p0,可降壓發(fā)訊,但電路復(fù)雜。)最低穩(wěn)定速度若回路使用單桿缸,無桿腔進(jìn)油量大于有桿腔回油流量在缸徑、缸速相同的情況下,進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路的流量閥開口較大,低速時(shí)不易堵塞。故進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路能獲得更低的穩(wěn)定速度為了提高回路的綜合性能,實(shí)踐中常采用進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路,并在回油路加背壓閥(用溢流閥、順序閥或裝有硬彈簧的單向閥串接于回油路),因而兼有兩回路的優(yōu)點(diǎn)。旁路節(jié)流調(diào)速回路 組成:特征:將節(jié)流閥裝在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上,即與缸并聯(lián),溢流閥做安全閥,Pp取決于負(fù)載,P p= p1=p = F/A油路: 缸(q1)q節(jié)流閥 T工作特性分析:(1) 速度負(fù)載特性重復(fù)進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路的推導(dǎo)步驟,可得本回路的速度負(fù)載特性方程,但應(yīng)考慮泵的泄漏量影響。q1= qP- qT = (qtP- qP)- qT= (qtP- kLpP)-CATp= qtP-kL(F /A)-CAT(F/A)故液壓缸的工作速度為:v = q1/A = qtP-kL(F /A)-CAT(F/A)/A其特性曲線: q AT1 AT2 AT3結(jié)論: AT=C,F(xiàn),v,F,v,即v-F特性更軟。 AT,v; AT,v,即速度隨AT而。(2) 最大承載能力AT,阻力,F(xiàn)max,即低速承載能力小, AT至一定值時(shí),即使F很小,qV 節(jié) T,V=0(3) 功率和效率 Pp隨F變化而變化,只有P節(jié),而無P溢 高,發(fā)熱少。應(yīng)用: v-F特性較軟,低速承載能力差。 一般用于高速、重載、對(duì)速度平穩(wěn)性要求很低的較大功率場(chǎng)合, 如:牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、輸送機(jī)械液壓系統(tǒng)等。 采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路 以上所講三種回路,因F變化使P節(jié),從而使q變化 在負(fù)載變化較大,v穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合,則用調(diào)速閥替代節(jié)流閥,*進(jìn)油路按調(diào)速閥安裝位置回油路旁油路當(dāng)P P min,q不隨P而變化,所以速度剛性明顯優(yōu)于節(jié)流閥調(diào)速。特點(diǎn):雖解決了速度穩(wěn)定性問題,但因既有P溢,又有P節(jié),還有P減,所以,P更大,一般用于功率較小,但F變化較大而v穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合。(二) 容積調(diào)速回路 節(jié)流調(diào)速回路效率低、發(fā)熱大,只適用于小功率場(chǎng)合。 而容積調(diào)速回路,因無節(jié)流損失或溢流損失,效率高,發(fā)熱小,一般用于大功率場(chǎng)合。分類:開式按油路循環(huán)方式閉式泵-缸式按所用執(zhí)行元件不同 變-定泵-馬達(dá)式定-變變-變1 泵-缸式容積調(diào)速回路組成:工作特性: v= qtp-k(F/ A) A 特點(diǎn): 變量泵qVt隨p而增大仍存在特性較軟和低速承載能力較差的問題故 調(diào)速范圍不大應(yīng)用:推土機(jī)、升降機(jī)、插床、拉床等大功率系統(tǒng)常用。2泵-馬達(dá)式容積調(diào)速回路(1) 變量泵-定量馬達(dá)式容積調(diào)速回路(恒轉(zhuǎn)矩)組成:工作特性: nM = qp/VM VM = 定值 調(diào)節(jié)qP即可改變nM 若不計(jì)損失,在調(diào)速范圍內(nèi),其T = PpVM/2,功率P = PVMnM(2) 定量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路(恒功率)組成:工作特性:nM = qP/VM qP = 定值 調(diào)節(jié)VM即可改變nM特點(diǎn): nM與VM成反比,TM與VM成正比 VM,nM,TM;VM,nM,TM,以致帶不動(dòng)負(fù)載,造成馬達(dá)自鎖現(xiàn)象。故 這種回路很少單獨(dú)使用(3) 變量泵-變量馬達(dá)式容積調(diào)速回路 組成:工作原理:第一段:先將VM調(diào)至最大并固定,然后將VP由小 大,nM從0 nM(變-定)分兩段調(diào)節(jié)第二段:將VP固定至最大,VM由大 小,nM nMmax。(定-變) 調(diào)速范圍大,可達(dá)100特點(diǎn): nM低時(shí)TM大,nM高時(shí)TM小 正好符合大部分機(jī)械要求故 多用于機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、紡織機(jī)械、礦山機(jī)械等。(二) 容積節(jié)流調(diào)速回路 容積調(diào)速回路雖然效率高,發(fā)熱小,但仍存在速度負(fù)載特性較軟的問題(主要由于泄漏所引起) 在低速、穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合(如機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中),常采用容積節(jié)流調(diào)速回路。特點(diǎn):1 qP自動(dòng)與流量閥調(diào)節(jié)相吻合,無P溢,高。2 進(jìn)入執(zhí)行元件的qV與F變化無關(guān),且自動(dòng)補(bǔ)償泄漏,速度穩(wěn)定性好。3 因回路有節(jié)流損失,所以 q1,Pp,通過反饋,q1v=cqP q1時(shí),Pp,定子右移,e,qP直至qP = q1,v=c。qP v2,否則2不起作用(2) 調(diào)速閥并聯(lián)的換接回路組成:工作原理:特點(diǎn):v1、v2互不影響,但因A、B任意一個(gè)工作時(shí),另一個(gè)減壓閥閥口最大,一旦換接易前沖。所以改為(b)圖所示,可避免前沖,但P。多缸工作控制回路定義:液壓與氣壓系統(tǒng)中,兩個(gè)或兩個(gè)以上(多)缸按照各缸之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系要求進(jìn)行 控制,完成預(yù)定功能的回路。 分類:順序運(yùn)動(dòng)回路、同步運(yùn)動(dòng)回路、互不干擾回路一 順序運(yùn)動(dòng)回 定義:各執(zhí)行元件嚴(yán)格按預(yù)定順序運(yùn)動(dòng)的回路稱為順序運(yùn)動(dòng)回路。如組合機(jī)床回轉(zhuǎn)工作 臺(tái)的抬起和轉(zhuǎn)位、定位夾緊機(jī)構(gòu)的定位和夾緊、進(jìn)給系統(tǒng)的先夾緊后進(jìn)給等 行程控制 分類:按照控制方式不同 壓力控制 順序運(yùn)動(dòng)回路 時(shí)間控制 1 行程控制的順序運(yùn)動(dòng)回路 行程控制-利用執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)到一定位置(或行程)時(shí),使下一個(gè)執(zhí)行元件開始運(yùn)動(dòng)的 控制方式 (1) 用行程換向閥(機(jī)動(dòng)換向閥)控制的順序動(dòng)作回路 組成: 動(dòng)作順序: 1 2 工作原理:圖示,兩缸皆在左位。 24D的YA+: 1缸右行實(shí)現(xiàn)動(dòng)作,擋塊壓下行程閥4, 2缸右行實(shí)現(xiàn)動(dòng)作 24D的YA-: 1缸左行實(shí)現(xiàn)動(dòng)作,擋塊松開行程閥D, 2缸左行實(shí)現(xiàn)動(dòng)作 特點(diǎn): 采用行程閥實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作換接 換接平穩(wěn)可靠,換接位置準(zhǔn)確,但行程閥必須安裝在運(yùn)動(dòng)部件附近,改變運(yùn)動(dòng) 順序較難 (2) 用行程開關(guān)和電磁閥控制的順序運(yùn)動(dòng)回路 組成: 動(dòng)作順序: 6 5 工作原理: 1YA+,6缸右行完成順序運(yùn)動(dòng),6缸右行至觸動(dòng)行程開關(guān)2ST,使 2YA+,5缸右行實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作,5缸右行至觸動(dòng)行程開關(guān)4ST,使 1YA-,6缸左行實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作,6缸左行至觸動(dòng)行程開關(guān)1ST,使 2YA-,5缸左行實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作, 最后觸動(dòng)行程開關(guān)3ST使完成下一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。 特點(diǎn): 采用電磁換向閥換接 容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,安裝位置不受限制,改變動(dòng)作順序比較靈活。 如果動(dòng)作順序改變?yōu)椋?6 5 思考:應(yīng)如何改變? 2 壓力控制的順序運(yùn)動(dòng)回路 壓力控制:利用系統(tǒng)工作過程中壓力的變化使執(zhí)行元件按順序先后動(dòng)作。 分類: 順序閥控制 按照采用壓力閥的不同 壓力繼電器控制 (1) 用順序閥控制的順序運(yùn)動(dòng)回路 組成: 動(dòng)作順序: A B 工作原理:圖示位置:液壓缸停止運(yùn)動(dòng) 左YA+,A缸右行完成順序動(dòng)作,當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到順序閥D的調(diào)定壓力并 大于A缸前進(jìn)的pmax時(shí)發(fā)出信號(hào),使B缸右行完成順序動(dòng)作 右YA+,B缸左行完成順序動(dòng)作,當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到順序閥C的調(diào)定壓力并 大于B缸退回的pmax時(shí)發(fā)出信號(hào),使A缸右行完成順序動(dòng)作。 特點(diǎn): 為了保證嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)順序,防止順序閥亂發(fā)信號(hào) p先動(dòng)缸max+(0.3-0.5)Mpap調(diào)pY-(0.3-0.5)Mpa (2) 用壓力繼電器控制的順序運(yùn)動(dòng)回路 組成: 動(dòng)作順序: A 1 B 2 工作原理: 1YA+,A缸右行完成動(dòng)作1,碰上擋鐵后,系統(tǒng)壓力升高,壓力繼電器發(fā)訊,使 2YA+,B缸右行完成動(dòng)作2。 特點(diǎn): 回路中安裝了節(jié)流閥和二位二通電磁閥 B缸運(yùn)動(dòng)速度可以調(diào)節(jié) 又 為了保證嚴(yán)格的動(dòng)作順序,防止壓力繼電器 亂發(fā)信號(hào), p先動(dòng)缸max+(0.3-0.5)MpapYjpY-(0.3-0.5)Mpa 思考題:圖示回路,列出電磁鐵動(dòng)作順序表? 3 時(shí)間控制順序運(yùn)動(dòng)回路 時(shí)間控制:利用第一個(gè)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)到一定時(shí)間后,下一個(gè)執(zhí)行元件才開始運(yùn)動(dòng)的控制方式。 分類: 時(shí)間繼電器、延時(shí)繼電器、*延時(shí)閥 舉例: 采用延時(shí)閥的順序運(yùn)動(dòng)回路 組成: 動(dòng)作順序: 2 1 工作原理: 特點(diǎn): 二 同步運(yùn)動(dòng)回路 功用:使兩個(gè)或兩個(gè)以上的執(zhí)行元件能夠按照相同位移或相同速度運(yùn)動(dòng),也可以按一定的速 比運(yùn)動(dòng)。如:龍門刨床工作臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)、升降樂池的運(yùn)動(dòng)等。 1 容積式同步運(yùn)動(dòng)回路 (1) 同步泵的同步運(yùn)動(dòng)回路 (2) 同步缸的同步運(yùn)動(dòng)回路 (3) 機(jī)械連接的同步運(yùn)動(dòng)回路 1) 剛性梁連接的同步運(yùn)動(dòng)回路 2) 齒輪齒條連接的同步運(yùn)動(dòng)回路 2 節(jié)流式同步運(yùn)動(dòng)回路 (1) 用調(diào)速閥控制的同步運(yùn)動(dòng)回路 組成: 工作原理: 特點(diǎn): 兩個(gè)調(diào)速閥的性能不可能完全一樣,同時(shí)還受載荷變化和泄漏的影響。 同步精度受到限制 (2) 用分流閥控制的同步運(yùn)動(dòng)回路 組成: 工作原理: 特點(diǎn): 分流閥能自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入兩個(gè)缸的流量,保證同步, 英文原文Machine design theory The machine design is through designs the new product or improves the old product to meet the human need the application technical science. It involves the project technology each domain, mainly studies the product the size, the shape and the detailed structure basic idea, but also must study the product the personnel which in aspect the and so on manufacture, sale and use question. Carries on each kind of machine design work to be usually called designs the personnel or machine design engineer. The machine design is a creative work. Project engineer not only must have the creativity in the work, but also must in aspect and so on mechanical drawing, kinematics, engineerig material, materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge. If front sues, the machine design goal is the production can meet the human need the product. The invention, the discovery and technical knowledge itself certainly not necessarily can bring the advantage to the humanity, only has when they are applied can produce on the product the benefit. Thus, should realize to carries on before the design in a specific product, must first determine whether the people do need this kind of product1 LathesLathes are machine tools designed primarily to do turning, facing and boring, Very little turning is done on other types of machine tools, and none can do it with equal facility. Because lathes also can do drilling and reaming, their versatility permits several operations to be done with a single setup of the work piece. Consequently, more lathes of various types are used in manufacturing than any other machine tool.The essential components of a lathe are the bed, headstock assembly, tailstock assembly, and the leads crew and feed rod.The bed is the backbone of a lathe. It usually is made of well normalized or aged gray or nodular cast iron and provides s heavy, rigid frame on which all the other basic components are mounted. Two sets of parallel, longitudinal ways, inner and outer, are contained on the bed, usually on the upper side. Some makers use an inverted V-shape for all four ways, whereas others utilize one inverted V and one flat way in one or both sets, They are precision-machined to assure accuracy of alignment. On most modern lathes the way are surface-hardened to resist wear and abrasion, but precaution should be taken in operating a lathe to assure that the ways are not damaged. Any inaccuracy in them usually means that the accuracy of the entire lathe is destroyed.The headstock is mounted in a foxed position on the inner ways, usually at the left end of the bed. It provides a powered means of rotating the word at various speeds . Essentially, it consists of a hollow spindle, mounted in accurate bearings, and a set of transmission gears-similar to a truck transmissionthrough which the spindle can be rotated at a number of speeds. Most lathes provide from 8 to 18 speeds, usually in a geometric ratio, and on modern lathes all the speeds can be obtained merely by moving from two to four levers. An increasing trend is to provide a continuously variable speed range through electrical or mechanical drives.Because the accuracy of a lathe is greatly dependent on the spindle, it is of heavy construction and mounted in heavy bearings, usually preloaded tapered roller or ball types. The spindle has a hole extending through its length, through which long bar stock can be fed. The size of maximum size of bar stock that can be machined when the material must be fed through spindle.The tailsticd assembly consists, essentially, of three parts. A lower casting fits on the inner ways of the bed and can slide longitudinally thereon, with a means for clamping the entire assembly in any desired location, An upper casting fits on the lower one and can be moved transversely upon it, on some type of keyed ways, to permit aligning the assembly is the tailstock quill. This is a hollow steel cylinder, usually about 51 to 76mm(2to 3 inches) in diameter, that can be moved several inches longitudinally in and out of the upper casting by means of a hand wheel and screw.The size of a lathe is designated by two dimensions. The first is known as the swing. This is the maximum diameter of work that can be rotated on a lathe. It is approximately twice the distance between the line connecting the lathe centers and the nearest point on the ways, The second size dimension is the maximum distance between centers. The swing thus indicates the maximum work piece diameter that can be turned in the lathe, while the distance between centers indicates the maximum length of work piece that can be mounted between centers.Engine lathes are the type most frequently used in manufacturing. They are heavy-duty machine tools with all the components described previously and have power drive for all tool movements except on the compound rest. They commonly range in size from 305 to 610 mm(12 to 24 inches)swing and from 610 to 1219 mm(24 to 48 inches) center distances, but swings up to 1270 mm(50 inches) and center distances up to 3658mm(12 feet) are not uncommon. Most have chip pans and a built-in coolant circulating system. Smaller engine lathes-with swings usually not over 330 mm (13 inches ) also are available in bench type, designed for the bed to be mounted on a bench on a bench or cabinet. Although engine lathes are versatile and very useful, because of the time required for changing and setting tools and for making measurements on the work piece, thy are not suitable for quantity production. Often the actual chip-production tine is less than 30% of the total cycle time. In addition, a skilled machinist is required for all the operations, and such persons are costly and often in short supply. However, much of the operators time is consumed by simple, repetitious adjustments and in watching chips being made. Consequently, to reduce or eliminate the amount of skilled labor that is required, turret lathes, screw machines, and other types of semiautomatic and automatic lathes have been highly developed and are widely used in manufacturing.2 Numerical ControlOne of the most fundamental concepts in the area of advanced manufacturing technologies is numerical control (NC). Prior to the advent of NC, all machine tools ere manually operated and controlled. Among the many limitations associated with manual control machine tools, perhaps none is more prominent than the limitation of operator skills. With manual control, the quality of the product is directly related to and limited to the skills of the operator. Numerical control represents the first major step away from human control of machine tools. Numerical control means the control of machine tools and other manufacturing systems through the use of prerecorded, written symbolic instructions. Rather than operating a machine tool, an NC technician writes a program that issues operational instructions to the machine tool. For a machine tool to be numerically controlled, it must be interfaced with a device for accepting and decoding the programmed instructions, known as a reader.Numerical control was developed to overcome the limitation of human operators, and it has done so. Numerical control machines are more accurate than manually operated machines, they can produce parts more uniformly, they are faster, and the long-run tooling costs are lower. The development of NC led to the development of several other innovations in manufacturing technology:Electrical discharge machining,Laser cutting,Electron beam welding.Numerical control has also made machine tools more versatile than their manually operated predecessors. An NC machine tool can automatically produce a wide of parts, each involving an assortment of widely varied and complex machining processes. Numerical control has allowed manufacturers to undertake the production of products that would not have been feasible from an economic perspective using manually controlled machine tolls and processes.Like so many advanced technologies, NC was born in the laboratories of the Massachusetts Institute of Technology. The concept of NC was developed in the early 1950s with funding provided by the U.S. Air Force. In its earliest stages, NC machines were able to made straight cuts efficiently and effectively. However, curved paths were a problem because the machine tool had to be programmed to undertake a series of horizontal and vertical steps to produce a curve. The shorter the straight lines making up the steps, the smoother is the curve, Each line segment in the steps had to be calculated. This problem led to the development in 1959 of the Automatically Programmed Tools (APT) language. This is a special programming language for NC that uses statements similar to English language to define the part geometry, describe the cutting tool configuration, and specify the necessary motions. The development of the APT language was a major step forward in the fur ther development from those used today. The machines had hardwired logic circuits. The instructional programs were written on punched paper, which was later to be replaced by magnetic plastic tape. A tape reader was used to interpret the instructions written on the tape for the machine. Together, all of this represented a giant step forward in the control of machine tools. However, there were a number of problems with NC at this point in its development. A major problem was the fragility of the punched paper tape medium. It was common for the paper tape containing the programmed instructions to break or tear during a machining process. This problem was exacerbated by the fact that each successive time a part was produced on a machine tool, the paper tape carrying the programmed instructions had to be rerun through the reader. If it was necessary to produce 100 copies of a given part, it was also necessary to run the paper tape through the reader 100 separate tines. Fragile paper tapes simply could not withstand the rigors of a shop floor environment and this kind of repeated use.This led to the development of a special magnetic plastic tape. Whereas the paper carried the programmed instructions as a series of holes punched in the tape, the plastic tape carried the instructions as a series of magnetic dots. The plastic tape was much stronger than the paper tape, which solved the problem of frequent tearing and breakage. However, it still left two other problems.The most important of these was that it was difficult or impossible to change the instructions entered on the tape. To made even the most minor adjustments in a program of instructions, it was necessary to interrupt machining operations and make a new tape. It was also still necessary to run the tape through the reader as many times as there were parts to be produced. Fortunately, computer technology became a reality and soon solved the problems of NC associated with punched paper and plastic tape.The development of a concept known as direct numerical control (DNC) solved the paper and plastic tape problems associated with numerical control by simply eliminating tape as the medium for carrying the programmed instructions. In direct numerical control, machine tools are tied, via a data transmission link, to a host computer. Programs for operating the machine tools are stored in the host computer and fed to the machine tool an needed via the data transmission linkage. Direct numerical control represented a major step forward over punched tape and plastic tape. However, it is subject to the same limitations as all technologies that depend on a host computer. When the host computer goes down, the machine tools also experience downtime. This problem led to the development of computer numerical control. 3 TurningThe engine lathe, one of the oldest metal removal machines, has a number of useful and highly desirable attributes. Today these lathes are used primarily in small shops where smaller quantities rather than large production runs are encountered.The engine lathe has been replaced in todays production shops by a wide variety of automatic lathes such as automatic of single-point tooling for maximum metal removal, and the use of form tools for finish on a par with the fastest processing equipment on the scene today.Tolerances for the engine lathe depend primarily on the skill of the operator. The design engineer must be careful in using tolerances of an experimental part that has been produced on the engine lathe by a skilled operator. In redesigning an experimental part for production, economical tolerances should be used.Turret Lathes Production machining equipment must be evaluated now, more than ever before, this criterion for establishing the production qualification of a specific method, the turret lathe merits a high rating. In designing for low quantities such as 100 or 200 parts, it is most economical to use the turret lathe. In achieving the optimum tolerances possible on the turrets lathe, the designer should strive for a minimum of operations.中文譯文機(jī)械設(shè)計(jì)理論 機(jī)械設(shè)計(jì)是一門通過設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或者改進(jìn)老產(chǎn)品來滿足人類需求的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。它涉及工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域,主要研究產(chǎn)品的尺寸、形狀和詳細(xì)結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)思,還要研究產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的問題。 進(jìn)行各種機(jī)械設(shè)計(jì)工作的人員通常被稱為設(shè)計(jì)人員或者機(jī)械設(shè)計(jì)工程師。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。設(shè)計(jì)工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性,還必須在機(jī)械制圖、運(yùn)動(dòng)學(xué)、工程材料、材料力學(xué)和機(jī)械制造工藝學(xué)等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識(shí)。 如前所訴,機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識(shí)本身并不一定能給人類帶來好處,只有當(dāng)它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而,應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在一個(gè)特定的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)之前,必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品1.車床車床主要是為了進(jìn)行車外圓、車端面和鏜孔等項(xiàng)工作而設(shè)計(jì)的機(jī)床。車削很少在其他種類的機(jī)床上進(jìn)行,而且任何一種其他機(jī)床都不能像車床那樣方便地進(jìn)行車削加工。由于車床還可以用來鉆孔和鉸孔,車床的多功能性可以使工件在一次安裝中完成幾種加工。因此,在生產(chǎn)中使用的各種車床比任何其他種類的機(jī)床都多。車床的基本部件有:床身、主軸箱組件、尾座組件、溜板組件、絲杠和光杠。床身是車床的基礎(chǔ)件。它能常是由經(jīng)過充分正火或時(shí)效處理的灰鑄鐵或者球墨鐵制成。它是一個(gè)堅(jiān)固的剛性框架,所有其他基本部件都安裝在床身上。通常在床身上有內(nèi)外兩組平行的導(dǎo)軌。有些制造廠對(duì)全部四條導(dǎo)軌都采用導(dǎo)軌尖朝上的三角形導(dǎo)軌(即山形導(dǎo)軌),而有的制造廠則在一組中或者兩組中都采用一個(gè)三角形導(dǎo)軌和一個(gè)矩形導(dǎo)軌。導(dǎo)軌要經(jīng)過精密加工以保證其直線度精度。為了抵抗磨損和擦傷,大多數(shù)現(xiàn)代機(jī)床的導(dǎo)軌是經(jīng)過表面淬硬的,但是在操作時(shí)還應(yīng)該小心,以避免損傷導(dǎo)軌。導(dǎo)軌上的任何誤差,常常意味著整個(gè)機(jī)床的精度遭到破壞。主軸箱安裝在內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌的固定位置上,一般在床身的左端。它提供動(dòng)力,并可使工件在各種速度下回轉(zhuǎn)。它基本上由一個(gè)安裝在精密軸承中的空心主軸和一系列變速齒輪(類似于卡車變速箱)所組成。通過變速齒輪,主軸可以在許多種轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。大多數(shù)車床有812種轉(zhuǎn)速,一般按等比級(jí)數(shù)排列。而且在現(xiàn)代機(jī)床上只需扳動(dòng)24個(gè)手柄,就能得到全部轉(zhuǎn)速。一種正在不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)是通過電氣的或者機(jī)械的裝置進(jìn)行無級(jí)變速。由于機(jī)床的精度在很大程度上取決于主軸,因此,主軸的結(jié)構(gòu)尺寸較大,通常安裝在預(yù)緊后的重型圓錐滾子軸承或球軸承中。主軸中有一個(gè)貫穿全長(zhǎng)的通孔,長(zhǎng)棒料可以通過該孔送料。主軸孔的大小是車床的一個(gè)重要尺寸,因此當(dāng)工件必須通過主軸孔供料時(shí),它確定了能夠加工的棒料毛坯的最大尺寸。尾座組件主要由三部分組成。底板與床身的內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌配合,并可以在導(dǎo)軌上作縱向移動(dòng)。底板上有一個(gè)可以使整個(gè)尾座組件夾緊在任意位置上的裝置。尾座體安裝在底板上,可以沿某種類型的鍵槽在底板上橫向移動(dòng),使尾座能與主軸箱中的主軸對(duì)正。尾座的第三個(gè)組成部分是尾座套筒。它是一個(gè)直徑通常大約在5176mm(23英寸)之間的鋼制空心圓柱體。通過手輪和螺桿,尾座套筒可以在尾座體中縱向移入和移出幾個(gè)英寸。車床的規(guī)格用兩個(gè)尺寸表示。第一個(gè)稱為車床的床面上最大加工直徑。這是在車床上能夠旋轉(zhuǎn)的工件的最大直徑。它大約是兩頂尖連線與導(dǎo)軌上最近點(diǎn)之間距離的兩倍。第二個(gè)規(guī)格尺寸是兩頂尖之間的最大距離。車床床面上最大加工直徑表示在車床上能夠車削的最大工件直徑,而兩頂尖之間的最大距離則表示在兩個(gè)頂尖之間能夠安裝的工件的最大長(zhǎng)度。普通車床是生產(chǎn)中最經(jīng)常使用的車床種類。它們是具有前面所敘的所有那些部件的重載機(jī)床,并且除了小刀架之外,全部刀具的運(yùn)動(dòng)都有機(jī)動(dòng)進(jìn)給。它們的規(guī)格通常是:車床床面上最大加工直徑為305610mm(1224英寸);但是,床面上最大加工直徑達(dá)到1270mm(50英寸)和兩頂尖之間距離達(dá)到3658mm的車床也并不少見。這些車床大部分都有切屑盤和一個(gè)安裝在內(nèi)部的冷卻液循環(huán)系統(tǒng)。小型的普通車床車床床面最大加工直徑一般不超過330mm(13英寸)-被設(shè)計(jì)成臺(tái)式車床,其床身安裝在工作臺(tái)或柜子上。雖然普通車床有很多用途,是很有用的機(jī)床,但是更換和調(diào)整刀具以及測(cè)量工件花費(fèi)很多時(shí)間,所以它們不適合在大量生產(chǎn)中應(yīng)用。通常,它們的實(shí)際加工時(shí)間少于其總加工時(shí)間的30%。此外,需要技術(shù)熟練的工人來操作普通車床,這種工人的工資高而且很難雇到。然而,操作工人的大部分時(shí)間卻花費(fèi)在簡(jiǎn)單的重復(fù)調(diào)整和觀察切屑過程上。因此,為了減少或者完全不雇用這類熟練工人,六角車床、螺紋加工車床和其他類型的半自動(dòng)和自動(dòng)車床已經(jīng)很好地研制出來,并已經(jīng)在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。2.數(shù)字控制先進(jìn)制造技術(shù)中的一個(gè)基本的概念是數(shù)字控制(NC)。在數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)之前,所有的機(jī)床都是由人工操縱和控制的。在與人工控制的機(jī)床有關(guān)的很多局限性中,操作者的技能大概是最突出的問題。采用人工控制是,產(chǎn)品的質(zhì)量直接與操作者的技能有關(guān)。數(shù)字控制代表了從人工控制機(jī)床走出來的第一步。數(shù)字控制意味著采用預(yù)先錄制的、存儲(chǔ)的符號(hào)指令來控制機(jī)床和其他制造系統(tǒng)。一個(gè)數(shù)控技師的工作不是去操縱機(jī)床,而是編寫能夠發(fā)出機(jī)床操縱指令的程序。對(duì)于一臺(tái)數(shù)控機(jī)床,其上必須安有一個(gè)被稱為閱讀機(jī)的界面裝置,用來接受和解譯出編程指令。發(fā)展數(shù)控技術(shù)是為了克服人類操作者的局限性,而且它確實(shí)完成了這項(xiàng)工作。數(shù)字控制的機(jī)器比人工操縱的機(jī)器精度更高、生產(chǎn)出零件的一致性更好、生產(chǎn)速度更快、而且長(zhǎng)期的工藝裝備成本更低。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了制造工藝中其他幾項(xiàng)新發(fā)明的產(chǎn)生: 電火花加工技術(shù)、激光切割、電子束焊接 數(shù)字控制還使得機(jī)床比它們采用有人工操的前輩們的用途更為廣泛。一臺(tái)數(shù)控機(jī)床可以自動(dòng)生產(chǎn)很多類的零件,每一個(gè)零件都可以有不同的和復(fù)雜的加工過程。數(shù)控可以使生產(chǎn)廠家承擔(dān)那些對(duì)于采用人工控制的機(jī)床和工藝來說,在經(jīng)濟(jì)上是不劃算的產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)。同許多先進(jìn)技術(shù)一樣,數(shù)控誕生于麻省理工學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室中。數(shù)控這個(gè)概念是50年代初在美國(guó)空軍的資助下提出來的。在其最初的價(jià)段,數(shù)控機(jī)床可以經(jīng)濟(jì)和有效地進(jìn)行直線切割。然而,曲線軌跡成為機(jī)床加工的一個(gè)問題,在編程時(shí)應(yīng)該采用一系列的水平與豎直的臺(tái)階來生成曲線。構(gòu)成臺(tái)階的每一個(gè)線段越短,曲線就越光滑。臺(tái)階中的每一個(gè)線段都必須經(jīng)過計(jì)算。在這個(gè)問題促使下,于1959年誕生了自動(dòng)編程工具(APT)語(yǔ)言。這是一個(gè)專門適用于數(shù)控的編程語(yǔ)言,使用類似于英語(yǔ)的語(yǔ)句來定義零件的幾何形狀,描述切削刀具的形狀和規(guī)定必要的運(yùn)動(dòng)。APT語(yǔ)言的研究和發(fā)展是在數(shù)控技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展過程中的一大進(jìn)步。最初的數(shù)控系統(tǒng)下今天應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)是有很大差別的。在那時(shí)的機(jī)床中,只有硬線邏輯電路。指令程序?qū)懺诖┛准垘希ㄋ髞肀凰芰蠋〈捎脦ч喿x機(jī)將寫在紙帶或磁帶上的指令給機(jī)器翻譯出來。所有這些共同構(gòu)成了機(jī)床數(shù)字控制方面的巨大進(jìn)步。然而,在數(shù)控發(fā)展的這個(gè)階段中還存在著許多問題。一個(gè)主要問題是穿孔紙帶的易損壞性。在機(jī)械加工過程中,載有編程指令信息的紙帶斷裂和被撕壞是常見的事情。在機(jī)床上每加工一個(gè)零件,都需要將載有編程指令的紙帶放入閱讀機(jī)中重新運(yùn)行一次。因此,這個(gè)問題變得很嚴(yán)重。如果需要制造100個(gè)某種零件,則應(yīng)該將紙帶分別通過閱讀機(jī)100次。易損壞的紙帶顯然不能承受嚴(yán)配的車間環(huán)境和這種重復(fù)使用。這就導(dǎo)致了一種專門的塑料磁帶的研制。在紙帶上通過采用一系列的小孔來載有編程指令,而在塑料帶上通過采用一系列的磁點(diǎn)瞇載有編程指令。塑料帶的強(qiáng)度比紙帶的強(qiáng)度要高很多,這就可以解決常見的撕壞和斷裂問題。然而,它仍然存在著兩個(gè)問題。其中最重要的一個(gè)問題是,對(duì)輸入到帶中指令進(jìn)行修改是非常困難的,或者是根本不可能的。即使對(duì)指令程序進(jìn)行最微小的調(diào)整,也必須中斷加工,制作一條新帶。而且?guī)ㄟ^閱讀機(jī)的次數(shù)還必須與需要加工的零件的個(gè)數(shù)相同。幸運(yùn)的是,計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用很快解決了數(shù)控技術(shù)中與穿孔紙帶和塑料帶有關(guān)的問題。在形成了直接數(shù)字控制(DNC)這個(gè)概念之后,可以不再采用紙帶或塑料帶作為編程指令的載體,這樣就解決了與之有關(guān)的問題。在直接數(shù)字控制中,幾臺(tái)機(jī)床通過數(shù)據(jù)傳輸線路聯(lián)接到一臺(tái)主計(jì)算機(jī)上。操縱這些機(jī)床所需要的程序都存儲(chǔ)在這臺(tái)主計(jì)算機(jī)中。當(dāng)需要時(shí),通過數(shù)據(jù)傳輸線路提供給每臺(tái)機(jī)床。直接數(shù)字控制是在穿孔紙帶和塑料帶基礎(chǔ)上的一大進(jìn)步。然而,它敢有著同其他信賴于主計(jì)算機(jī)技術(shù)一樣的局限性。當(dāng)主計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),由其控制的所有機(jī)床都將停止工作。這個(gè)問題促使了計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)的產(chǎn)生。微處理器的發(fā)展為可編程邏輯控制器和微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展做好了準(zhǔn)備。這兩種技術(shù)為計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)的發(fā)打下了基礎(chǔ)。采用CNC技術(shù)后,每臺(tái)機(jī)床上都有一個(gè)可編程邏輯控制器或者微機(jī)對(duì)其進(jìn)行數(shù)字控制。這可以使得程序被輸入和存儲(chǔ)在每臺(tái)機(jī)床內(nèi)部。它還可以在機(jī)床以外編制程序,并將其下載到每臺(tái)機(jī)床中。計(jì)算機(jī)數(shù)控解決了主計(jì)算機(jī)發(fā)生故障所帶來的問題,但是它產(chǎn)生了另一個(gè)被稱為數(shù)據(jù)管理的問題。同一個(gè)程序可能要分別裝入十個(gè)相互之間沒有通訊聯(lián)系的微機(jī)中。這個(gè)問題目前正在解決之中,它是通過采用局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)微機(jī)聯(lián)接起來,以得于更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。3.車削加工普通車床作為最早的金屬切削機(jī)床的一種,目前仍然有許多有用的和為人要的特性和為人們所需的特性。現(xiàn)在,這些機(jī)床主要用在規(guī)模較小的工廠中,進(jìn)行小批量的生產(chǎn),而不是進(jìn)行大批量的和產(chǎn)。在現(xiàn)代的生產(chǎn)車間中,普通車床已經(jīng)被種類繁多的自動(dòng)車床所取代,諸如自動(dòng)仿形車床,六角車床和自動(dòng)螺絲車床?,F(xiàn)在,設(shè)計(jì)人員已經(jīng)熟知先利用單刃刀具去除大量的金屬余量,然后利用成型刀具獲得表面光潔度和精度這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)。這種加工方法的生產(chǎn)速度與現(xiàn)在工廠中使用的最快的加工設(shè)備的速度相等。
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