6.5 产品结构设计构成在线视频

大家好

本讲讲授内容是产品结构设计构成

今天的工业产品大多是机械

电子和计算机多项技术融合的产物

纯机械产品越来越少

这类产品我们称之为Mechatronics

即Mechanics和Electronics的合成

本节主要讲述机电化产品的构成要素

和机械系统的构成

从简单的儿童玩具到最具智能的机器人

无一不是机电融合产物

例如在我们上一节所例举的

FESTO的仿生产品

我们来看一段由著名的机器人研发团队

波士顿动力所设计的四足机器人产品的视频

无论简单的儿童玩具还是复杂的智能机器人

我们可以看到

所有的机电化产品的结构原理

它都是一样的

类似于人

由机械系统（类似于人的四肢骨骼）

信息处理系统（类似于人的大脑）

动力系统（类似于人的心脏）

传感检测系统（类似于人的敏感神经）

和执行元件系统（类似于人的强健肌肉）

五个典型系统相互协作实现产品的功用

我们以典型的机电一体化系统数控机床

（加工中心）为例

它的控制系统CNC

是一台专用计算机

在硬件和软件支持下实现数控机床

加工的轨迹控制

插补运算结果和控制指令会被

发送给每个坐标轴和主轴的伺服电机

为了提高加工精度

在半闭环和全闭环系统当中

还有相关传感器来对位移量进行检测和反馈

数控机床具有精密的机械系统

包括机床主轴

导轨

滚珠丝杠传动

刀库和换刀机械手

床身立柱工作台

切屑排屑系统等

归纳起来

机械系统是由传动部件

支承部件

轴系部件

执行部件

机座或机架来组成的

传动部件用于来实现速度和力的传递

或者可以称之为运动和动力的变换器

来实现运动形式

行程

方向和速度

动力大小形式的变换

传动形式有多种

例如在数控机床当中

可以实现速度形式和动力变换的滚珠丝杠传动

将电机输出的角位移

来转变为工作台的直线位移

除此之外还有我们熟悉的齿轮传动

链轮链条传动

带传动

以及齿轮齿条传动

杠杆机构

连杆机构

凸轮机构

蜗轮蜗杆机构

间歇机构等等

不同传动形式可以实现的运动和动力

变换的内容不同

我们大家可以依据自己的需要

和设计要求来选择合适的传动形式

支承部件包括直线运动支承和回转运动支承

如我们非常熟悉的各类导轨副

比如说像火车轨道

机床导轨等

我们来看一个典型的传动和导轨

配合的机构视频

我们可以看到电机输出轴通过联轴器

与丝杠相连

电机转动

带动丝杠螺母来传动

既而转换为与之相配合的导轨的直线运动

除此之外呢还有轴系部件

轴系部件包括主轴轴系和中间传动轴轴系

我们首先仍然看一个小视频

除了我们的这样一个主轴部件

或者中间传动轴之外

我们的轴系部件还包括与之相配合的各类轴承

齿轮 带轮等等

像机床的主运动

比如说像车床工件的旋转

铣床和加工中心刀具的旋转

则是由机床主轴来实现的

下一部分是执行元件

即可以实现末端作业的机械组件

我们以机器人的末端机械手为例

我们来看一个可以实现果蔬采摘的农业机器人

它的末端机械手是一个多指的机械手

通过接近

抓取

旋转 扭断

撤回一些动作来实现了果实采摘

最后是机械系统的基本骨架

即铸造机座或焊接机架

机座机架的刚度

抗振性和热稳定性

等对产品的工作性能同样有着重要影响

综上所述

在上一节产品结构设计原理讲述的基础上

本节主要对产品的价值构成

以及各部分构成特点进行了介绍

谢谢大家