CH37-機構(gòu)及系統(tǒng)運動方案設(shè)計

1、第七章 機構(gòu)系統(tǒng)運動方案設(shè)計7.1 機構(gòu)系統(tǒng)運動方案設(shè)計7.2 執(zhí)行機構(gòu)運動規(guī)律設(shè)計7.3 執(zhí)行機構(gòu)運動協(xié)調(diào)設(shè)計7.4 機械運動循環(huán)圖設(shè)計 制造技藝制造技術(shù)制造科學(xué)； 制造活動的社會性、制造系統(tǒng)的開放性制造科學(xué)綜合性； 制造科學(xué)不可能在孤立、封閉的狀態(tài)下發(fā)展，必然走兼采百家之長、交叉融合的道路； 現(xiàn)代物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)、生命、信息、材料、管理和系統(tǒng)等科學(xué)的發(fā)展，為制造科學(xué)不斷提供新的推動力，也不斷豐富著現(xiàn)代制造學(xué)科的內(nèi)涵和外延。制造科學(xué)是多學(xué)科交叉的學(xué)科制造科學(xué)是多學(xué)科交叉的學(xué)科制造業(yè)是國家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)；制造業(yè)是國家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)；高度發(fā)達的制造業(yè)，是實現(xiàn)工業(yè)化的必備高度發(fā)達的制造業(yè)，是實現(xiàn)工業(yè)化

2、的必備條件；條件；高度發(fā)達的制造業(yè)，是衡量國家國際競爭高度發(fā)達的制造業(yè)，是衡量國家國際競爭力的重要標志；力的重要標志；高度發(fā)達的制造業(yè)，是決定國家在經(jīng)濟全高度發(fā)達的制造業(yè)，是決定國家在經(jīng)濟全球化進程中國際分工地位的關(guān)鍵因素。球化進程中國際分工地位的關(guān)鍵因素。 許多高技術(shù)我國尚未掌握，許多重大裝備我國不能自主制造，缺乏自主創(chuàng)新能力是制造大國，不是制造強國是制造大國，不是制造強國發(fā)電設(shè)備、機床、汽車、電子制造等產(chǎn)品產(chǎn)量居發(fā)電設(shè)備、機床、汽車、電子制造等產(chǎn)品產(chǎn)量居世界前列，卻沒有一家裝備制造企業(yè)能躋身世界世界前列，卻沒有一家裝備制造企業(yè)能躋身世界500500強強關(guān)鍵裝備大多依賴進口關(guān)鍵裝備大多依賴進

3、口光電子制造設(shè)備的光電子制造設(shè)備的100%100%ICIC制造裝備的制造裝備的85%85%高檔數(shù)控機床的高檔數(shù)控機床的70% 70% 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 “數(shù)”是發(fā)展的核心 “精”是發(fā)展的關(guān)鍵“極”是發(fā)展的焦點 “自”是發(fā)展的條件 “網(wǎng)”是發(fā)展的道路 “集”是發(fā)展的方法 “智”是發(fā)展的前景 “綠”是發(fā)展的必然據(jù)報道，由于日本地震及海嘯的影響，iPod 、iPhone、iPad和MacBook的鋰電池供應(yīng)短缺已經(jīng)迫在眉睫，原因是日本Kureha公司由于地震原因，不得不關(guān)閉其日本工廠。 日本Kureha公司控制著全球聚偏二氟乙烯polyvinylidene fluoride （簡寫為PVDF）近，這

4、種化合物是鋰電池的重要原料之一。而Kureha公司唯一一家制造PVDF的工廠就位于此次地震的重災(zāi)區(qū)福島磐城。電池組里的電池單元似乎也是提供的，。一則消息（11.3.18 網(wǎng)絡(luò)檢索關(guān)鍵詞：日本地震、蘋果電池）一個節(jié)目人無我有功能原理工藝動作運動方案工藝過程改變?nèi)莘e、或改變動能、 增大容積吸水，減少容積排水活塞往復(fù)運動、或葉片泵、齒輪泵移動從動件凸輪機構(gòu)、如何簡單、高效？設(shè)計的層次1、，可采用。 可采用多種不同的功能原理 機械：連桿、凸輪、螺旋、 液力 電磁吸附 充氣 一、與設(shè)計之間的關(guān)系可采用不同的功能原理改變水的：離心泵改變?nèi)蒹w：虹吸：負壓：舉升實例舉升實例2、不同的功能原理導(dǎo)致不同的常見泵的

5、種類：、磁力泵、潛水泵、隔膜泵、螺桿泵、往復(fù)泵、自吸泵、轉(zhuǎn)子泵、齒輪泵、旋渦泵、無泄漏泵1)采用往復(fù)移動的工藝動作采用往復(fù)移動的工藝動作改變?nèi)莘e改變?nèi)莘e例：取水（續(xù)）例：取水（續(xù)）2) 采用往復(fù)擺動的工藝動作改變?nèi)莘e采用往復(fù)擺動的工藝動作改變?nèi)莘e3)采用旋轉(zhuǎn)工藝動作改變?nèi)莘e采用旋轉(zhuǎn)工藝動作改變?nèi)莘e3、相同的功能原理，也可能采用不同的 對于比較復(fù)雜的使用要求和工藝要求，往往需要多個功能原理組合成一個總的功能原理來滿足。二、設(shè)計與設(shè)計的關(guān)系 1、不同，機構(gòu)也就不相同例3：洗衣機單缸單洗洗衣機雙缸半自動洗衣機全自動滾筒洗衣機2、可能實現(xiàn)3、為獲得好的運動方案，就應(yīng)當(dāng)擬定評價體系，并據(jù)此體系進行綜合評

6、價才能作出決策。印刷機根據(jù)擬定的功能原理及工藝動作進行工藝過程設(shè)計。工藝過程設(shè)計的總要求：工序集中原則工序集中原則；工序分散原則工序分散原則：工序盡量集中，集中有困難，就分散。各工序的工藝時間相等原則各工序的工藝時間相等原則；多工件同時加工原則多工件同時加工原則；縮短工作周期原則縮短工作周期原則：各執(zhí)行構(gòu)件工作時間重疊；工作時間與空行程時間互相重疊；1. 空行程與空行程時間互相重疊。7.2 執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)充分考慮使用要求和功能原理。應(yīng)充分考慮使用要求和功能原理。在滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡可能設(shè)計出簡單且易在滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡可能設(shè)計出簡單且易于實現(xiàn)的運動規(guī)律。于實現(xiàn)的運動規(guī)律。必要時，應(yīng)

7、重新構(gòu)思新的功能原理。必要時，應(yīng)重新構(gòu)思新的功能原理。a)為使工藝過程自動化，原封不動的按傳統(tǒng)工藝動作去為使工藝過程自動化，原封不動的按傳統(tǒng)工藝動作去設(shè)計自動化機構(gòu)系統(tǒng)，其效果往往是不好的。設(shè)計自動化機構(gòu)系統(tǒng)，其效果往往是不好的。u 連續(xù)：多數(shù)的原動機：電動機、內(nèi)燃機、液壓馬達、氣壓馬等u 往復(fù)：活塞式汽缸、液壓缸、直線電機u 往復(fù)：雙向電動機、擺動式液壓缸、汽缸運動運動：步進電機、伺服電機1）機構(gòu)所能實現(xiàn)的汽車雨刮器連續(xù)變速間歇往復(fù)間歇連續(xù)間歇往復(fù)變速軌跡齒輪平行連桿雙萬向節(jié)蝸輪蝸桿雙搖桿曲柄導(dǎo)桿齒輪萬向節(jié)槽輪不完全齒曲柄搖桿曲柄導(dǎo)桿凸輪凸輪齒輪齒條螺旋機構(gòu)凸輪凸輪連桿搖桿曲柄導(dǎo)桿曲柄棘輪雙

8、搖桿棘輪棘輪齒條滑塊曲柄移動凸輪基本運動規(guī)律變換2）常見的運動分解/合成（1）某些周期性運動（包括間歇運動機構(gòu)、非勻速運動)一般可分解為一個勻速運動與一個附加的往復(fù)運動，并且分別用比較簡單的機構(gòu)予以實現(xiàn)，然后合成。12（2） 不同特性的非勻速運動合成往往可以實現(xiàn)比較不同特性的非勻速運動合成往往可以實現(xiàn)比較復(fù)雜的運動。復(fù)雜的運動。so（3）相同特性運動合成，可以得到增加或減小輸出位移量的效果。（4）復(fù)雜的曲線運動往往可以分解成不同方向的簡單移動或一個簡單移動和轉(zhuǎn)動。1245xy3235x(a)(b)7.3 執(zhí)行機構(gòu)一、執(zhí)行機構(gòu)的布局一、執(zhí)行機構(gòu)的布局執(zhí)行的布置特別要考慮到控制此執(zhí)行構(gòu)件運動的執(zhí)行

9、機構(gòu)的安裝特別要考慮到控制此執(zhí)行構(gòu)件運動的執(zhí)行機構(gòu)的安裝是否方便是否方便執(zhí)行的布置與執(zhí)行構(gòu)件的聯(lián)接是否方便；與執(zhí)行構(gòu)件的聯(lián)接是否方便；執(zhí)行機構(gòu)原動件布置的位置是否恰當(dāng)；執(zhí)行機構(gòu)原動件布置的位置是否恰當(dāng)；盡可能接近執(zhí)行構(gòu)件；盡可能接近執(zhí)行構(gòu)件；使各執(zhí)行機構(gòu)原動件盡可能集中布置在一根軸或少數(shù)使各執(zhí)行機構(gòu)原動件盡可能集中布置在一根軸或少數(shù)幾根軸上；幾根軸上；各原動件應(yīng)保持等速或定速比。各原動件應(yīng)保持等速或定速比。二、執(zhí)行機構(gòu)運動協(xié)調(diào)設(shè)計應(yīng)滿足的要求二、執(zhí)行機構(gòu)運動協(xié)調(diào)設(shè)計應(yīng)滿足的要求保證各執(zhí)行機構(gòu)保證各執(zhí)行機構(gòu)；各執(zhí)行構(gòu)件的動作在各執(zhí)行構(gòu)件的動作在；保證保證；保證系統(tǒng)各執(zhí)行構(gòu)件對操作對象的操作具有保

10、證系統(tǒng)各執(zhí)行構(gòu)件對操作對象的操作具有；二執(zhí)行構(gòu)件的動作之間應(yīng)保持時間上的間隔，以二執(zhí)行構(gòu)件的動作之間應(yīng)保持時間上的間隔，以動動作銜接處作銜接處；將多個分解運動輸入到具有多個自由度的機構(gòu)中，合成為一個復(fù)雜的運動。設(shè)計實例：設(shè)計實例：運動方案設(shè)計：擠壓成形、運動規(guī)律設(shè)計：連桿、凸輪、運動協(xié)調(diào)設(shè)計：1、運動方案設(shè)計：及分析至的型腔上方，并準備將粉料裝入型腔；n料斗振動，將裝入型腔；下沉，以防止下壓時將型腔內(nèi)粉料抖出；n上沖頭下壓,下沖頭上壓，加壓粉料并保壓一定時間，使成型；n上沖頭快速退出,下沖頭將壓好的藥片推出型腔，完成壓片工藝過程 。35911n凸輪/連桿機構(gòu)n多桿機構(gòu)IIn凸輪機構(gòu)IIIn凸輪

11、機構(gòu)2、運動規(guī)律設(shè)計3、運動協(xié)調(diào)設(shè)計 1s1 2 3 4 s2s3s4三、執(zhí)行機構(gòu)運動協(xié)調(diào)設(shè)計的分析計算三、執(zhí)行機構(gòu)運動協(xié)調(diào)設(shè)計的分析計算各執(zhí)行機構(gòu)運動循環(huán)計算確定最大工作循環(huán)周期Tmax；確定機械最小工作循環(huán)周期Tmin；確定合理的機構(gòu)系統(tǒng)的工作循環(huán)周期T；確定各機構(gòu)分配軸的轉(zhuǎn)速和工作行程的起始角。l 各執(zhí)行機構(gòu)運動循環(huán)計算合理確定各執(zhí)行機構(gòu)的運動錯位角，避免空間上的干涉。7.4 設(shè)計 表達機械各執(zhí)行機構(gòu)（構(gòu)件）在一個運動環(huán)中各動作的協(xié)調(diào)配合關(guān)系的簡單明確圖，稱。主 軸 轉(zhuǎn) 角 0 90 180 270 360195印 頭 往 復(fù)擺 動 機 構(gòu)印頭工作行程 （印 刷）印 頭 空 回 行 程油

12、 輥 往 復(fù)擺 動 機 構(gòu) 油輥空回行程 （勻 油） 60 油 輥 工 作 行 程（給鉛字上油）油 盤 間 歇運 動 機 構(gòu)油 盤轉(zhuǎn) 動油 盤 靜 止 油油輥輥工工作作 室室（給給鉛鉛字字上上油油）印印頭頭空空回回行行程程盤盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動 油油 油油盤盤靜靜止止（刷刷工工作作行行程程印印頭頭印?。?油油輥輥空空回回行行程程（ 油油勻勻） 主軸主軸轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角印頭往復(fù)印頭往復(fù)擺動機構(gòu)擺動機構(gòu)油輥往復(fù)油輥往復(fù)擺動機構(gòu)擺動機構(gòu)油盤間歇油盤間歇運動機構(gòu)運動機構(gòu)901802703601951956060110070二、的設(shè)計1、設(shè)計要點、設(shè)計要點 完成系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計完成系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計; 確定參照機構(gòu)（構(gòu)件）確定

13、參照機構(gòu)（構(gòu)件）; 設(shè)計單一執(zhí)行機械運動循環(huán)圖設(shè)計單一執(zhí)行機械運動循環(huán)圖 ; 設(shè)計機械運動循環(huán)圖設(shè)計機械運動循環(huán)圖.例：多工位冷墩機設(shè)計例：多工位冷墩機設(shè)計要求：將連續(xù)的盤料（如棒料、帶料、板料等）制成特定的工件（需要變形、切邊、沖孔）。工序分為：將連續(xù)的盤料切制為設(shè)定尺寸的毛坯料；：毛坯在不被破壞的條件下發(fā)生塑性變形，成為所要求的形狀；其他輔助工序包括：送盤料：送毛坯料到?jīng)_壓工位：在整形、壓角、沖孔等3個工位間運送：將工件從沖壓模具中頂出來臥式多工位冷墩機1）完成工序：進料截料整形壓角沖孔冷墩齒 輪機構(gòu)2）選型（1）進料機構(gòu)機構(gòu)系統(tǒng)曲柄搖桿機構(gòu)棘輪機構(gòu)2）選型（2）斷料機構(gòu)機構(gòu)系統(tǒng)直動從動件凸 輪機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)2）選型（3）冷墩機構(gòu)機構(gòu)系統(tǒng) I：曲柄滑塊機構(gòu)（+陰模），完成整 形、壓角、沖孔