第14章 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)

第十四章機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)§14-1

機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定在機(jī)器設(shè)計(jì)中的地位和作用§14-2機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)§14-3機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和原動(dòng)件選擇§14-4機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案擬定示例一、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程§14-1機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定在機(jī)器設(shè)計(jì)中的地位和作用機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì):分析綜合創(chuàng)新特定要求新產(chǎn)品特定功能開發(fā)機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性直接決定產(chǎn)品的性能、質(zhì)量及其在市場上的競爭力和企業(yè)效益。核心內(nèi)容機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，最具創(chuàng)造性和綜合性。機(jī)械新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)過程：1）初期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段2）總體方案設(shè)計(jì)階段3）結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)階段4）生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)階段一、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程一、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程初期規(guī)劃設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)選題調(diào)研和預(yù)測可行性論證確定設(shè)計(jì)任務(wù)階段成果：調(diào)研報(bào)告產(chǎn)品開發(fā)可行性論證報(bào)告設(shè)計(jì)任務(wù)書一、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程初期規(guī)劃設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)階段成果：目標(biāo)分析創(chuàng)新構(gòu)思方案擬定方案評(píng)價(jià)方案決策總體方案示意圖機(jī)械系統(tǒng)方案運(yùn)動(dòng)簡圖運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖方案設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程初期規(guī)劃設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)階段成果：結(jié)構(gòu)方案擬定造型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料選擇與尺寸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖繪制全套設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)計(jì)算說明書一、機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程初期規(guī)劃設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)階段成果：工藝設(shè)計(jì)工裝設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)工藝流程卡片工裝設(shè)計(jì)圖基礎(chǔ)安裝圖技術(shù)文件使用說明書備件明細(xì)表二、機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容

目的產(chǎn)品功能是否齊全、性能是否優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)效益是否顯著，在很大程度上取決于總體方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思和方案擬定時(shí)的設(shè)計(jì)思想。

機(jī)械產(chǎn)品市場上的競爭力？質(zhì)量好價(jià)格低有新意的產(chǎn)品仿照設(shè)計(jì)：往往忽略初期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的作用往往忽略總體方案設(shè)計(jì)階段的作用初期規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)研可行性論證生命力競爭力開發(fā)什么產(chǎn)品？產(chǎn)品開發(fā)：總體方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目標(biāo)創(chuàng)新的關(guān)鍵二、機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)的目的和內(nèi)容內(nèi)容

執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)與決策執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能原理設(shè)計(jì)原動(dòng)機(jī)類型的選擇和傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)各級(jí)傳動(dòng)比的分配傳動(dòng)鏈中機(jī)構(gòu)順序的安排傳動(dòng)路線選擇傳動(dòng)類型選擇控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)其它輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)故障檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)第十四章機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)§14-1

機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定在機(jī)器設(shè)計(jì)中的地位和作用§14-2機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)§14-3機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和原動(dòng)件選擇§14-4機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案擬定示例

重要性執(zhí)行系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)中的重要組成部分，直接完成機(jī)械系統(tǒng)預(yù)期工作任務(wù)。機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)是機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的核心，是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)。

機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的組成

由一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。執(zhí)行構(gòu)件是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件，其數(shù)量及運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和傳動(dòng)特性等要求，決定了整個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。一、機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和過程功能原理設(shè)計(jì)根據(jù)需要制定機(jī)械的總功能，擬定實(shí)現(xiàn)總功能的工作原理和技術(shù)手段，確定機(jī)械所要實(shí)現(xiàn)的工藝動(dòng)作運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)通過對(duì)工作原理所提出的工藝動(dòng)作進(jìn)行分解，決定采用何種運(yùn)動(dòng)規(guī)律來實(shí)現(xiàn)工作原理執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)決定選擇何種機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)尺度設(shè)計(jì)根據(jù)工藝過程對(duì)各動(dòng)作的要求，分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)如何協(xié)調(diào)配合，設(shè)計(jì)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析檢驗(yàn)執(zhí)行系統(tǒng)是否滿足運(yùn)動(dòng)要求和動(dòng)力性能方面的要求方案評(píng)價(jià)與決策對(duì)方案進(jìn)行定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)并從中選出最佳設(shè)計(jì)方案二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì)

根據(jù)機(jī)械預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能，考慮選擇何種工作原理來實(shí)現(xiàn)這一功能要求。功能原理的選擇與構(gòu)思:

功能原理設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是根據(jù)機(jī)械預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能要求，構(gòu)思出所有可能的功能原理，加以分析比較并根據(jù)使用要求或者工藝要求，從中選擇出既能很好的滿足功能要求，工藝動(dòng)作又簡單的工作原理。舉例：自動(dòng)送料板裝置的功能原理設(shè)計(jì)機(jī)械推拉原理摩擦傳動(dòng)原理(摩擦板)摩擦傳動(dòng)原理(摩擦輪)氣吸原理(底吸法)氣吸原理(頂吸法)工作原理不同，運(yùn)動(dòng)方案也不同切削加工范成原理仿形原理齒輪加工無削加工粉末冶金成型精密鑄造滾壓成型剃齒齒輪切削加工插齒滾齒工作原理相同運(yùn)動(dòng)方案不同

確定方案時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)⑴用最簡單的方法實(shí)現(xiàn)同一功能。⑵注意光、機(jī)、電、流體等知識(shí)的綜合運(yùn)用。

設(shè)計(jì)一臺(tái)彩色電視機(jī)陰極盤用的金屬片的沖裁機(jī)器，圓片直徑10mm，厚度0.8mm。100.8功能分解送料沖制退回B用最簡單的方法實(shí)現(xiàn)功能舉例按摩輪

圖示按摩椅中的按摩輪利用一個(gè)偏心空間凸輪，同時(shí)實(shí)現(xiàn)三維方向的按摩作用—徑向振動(dòng)擠壓、向下推拉和橫向推拉，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)非常簡單。r光、機(jī)、電、流體等知識(shí)的綜合運(yùn)用舉例指針瑪瑙支撐K向刀口活動(dòng)游標(biāo)

圖示分析天平，要求精度達(dá)到0.01g，但靠目力讀指針的微小偏角已不可能。活動(dòng)游標(biāo)光源透鏡讀數(shù)窗

增加了一級(jí)光學(xué)放大鏡，將讀數(shù)放大。其它實(shí)例：斜面的應(yīng)用

螺旋壓力機(jī)、螺旋千斤頂、螺紋聯(lián)接件、螺旋輸送機(jī)、螺桿泵、螺旋微動(dòng)機(jī)構(gòu)、千分尺等小結(jié)：實(shí)現(xiàn)某種預(yù)期的要求，可以采用多種不同的工作原理不同的工作原理需要不同的工藝動(dòng)作，這樣所設(shè)計(jì)出的機(jī)械在工作性能、工作品質(zhì)和適用場合等方面都會(huì)有很大的差別。三、執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)1.工藝動(dòng)作分解和運(yùn)動(dòng)方案選擇

運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)通常是對(duì)工藝方法和工藝動(dòng)作進(jìn)行分析，把其分解成若干個(gè)基本動(dòng)作。工藝動(dòng)作分解的方法不同，所形成的運(yùn)動(dòng)方案也不同。刀具作復(fù)合運(yùn)動(dòng)刀具與工作臺(tái)分別運(yùn)動(dòng)立式鉆床工藝動(dòng)作分解內(nèi)孔加工車床

拉床

鉆床

鏜床

總結(jié)：同一個(gè)工藝動(dòng)作，可以分解成各種簡單運(yùn)動(dòng)，工藝動(dòng)作分解的方法不同，所得到的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)方案也相同，它們很大程度上決定了機(jī)械的特點(diǎn)、性能和復(fù)雜程度。

在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)方案選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮各方面的因素，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)方案加以認(rèn)真分析和比較，從中選出最佳方案。

直線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)rpm由兩個(gè)以上單一運(yùn)動(dòng)合成間歇轉(zhuǎn)動(dòng)停歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)停歇單向直線運(yùn)動(dòng)沿可變曲線運(yùn)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)沿固定曲線運(yùn)動(dòng)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)每分鐘轉(zhuǎn)位次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、運(yùn)動(dòng)系數(shù)每分鐘擺動(dòng)次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、行程速度變化系數(shù)每分鐘行程數(shù)、大小、行程速度變化系數(shù)每次進(jìn)給量的大小每循環(huán)停歇次數(shù)、位置、時(shí)間、行程大小和工作速度四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)原則●滿足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求●盡量簡化和縮短運(yùn)動(dòng)鏈●盡量減小機(jī)構(gòu)尺寸●選擇合適的運(yùn)動(dòng)副形式

●考慮動(dòng)力源的形式●使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力和動(dòng)力特性●使機(jī)械具有調(diào)節(jié)某些運(yùn)動(dòng)參數(shù)的能力●保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)2.

機(jī)構(gòu)的選型

目的選擇或創(chuàng)造出滿足執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力要求的機(jī)構(gòu)。⑴傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)嚙合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

蝸桿傳動(dòng)

鏈傳動(dòng)

齒輪傳動(dòng)（含輪系）

連桿機(jī)構(gòu)平行四邊形機(jī)構(gòu)

雙曲柄機(jī)構(gòu)

摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

摩擦輪傳動(dòng)

帶傳動(dòng)

12摩擦輪傳動(dòng)

摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速、過載保護(hù)。傳動(dòng)比不準(zhǔn)確、傳遞功率小、效率低。123平面盤式無級(jí)變速器

123圓錐式無級(jí)變速器

⑵實(shí)現(xiàn)單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)

齒輪--連桿機(jī)構(gòu)

單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)

不完全齒輪機(jī)構(gòu)

凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

適用于轉(zhuǎn)角固定的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)

每次轉(zhuǎn)角小，或轉(zhuǎn)角大小可調(diào)的低速場合大轉(zhuǎn)角而速度不高的場合運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、分度、定位準(zhǔn)確，但制造困難、高精度定位、高速場合特殊要求的輸送機(jī)構(gòu)

⑶實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)

組合機(jī)構(gòu)

往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)

螺旋機(jī)構(gòu)

齒輪齒條機(jī)構(gòu)

液壓缸、氣缸

正弦機(jī)構(gòu)

正切機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)制造容易、承載能力大，但難以實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)，適用于無嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)規(guī)律的場合。凸輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和各構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，承載能力不大。螺旋機(jī)構(gòu)特點(diǎn)可獲得大的減速比和較高的運(yùn)動(dòng)精度，常用作低速進(jìn)給和精密微調(diào)機(jī)構(gòu)。

齒輪齒條機(jī)構(gòu)特點(diǎn)適用于移動(dòng)速度較高的場合，精密齒條制造困難，傳動(dòng)精度及平穩(wěn)性不及螺旋機(jī)構(gòu)。

凸輪機(jī)構(gòu)

連桿機(jī)構(gòu)

⑶實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)

往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)

齒輪齒條機(jī)構(gòu)

液壓缸、氣缸

正弦機(jī)構(gòu)

正切機(jī)構(gòu)多桿機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

⑷再現(xiàn)軌跡的機(jī)構(gòu)齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)

再現(xiàn)軌跡機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)

凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)

一般而言，除了凸輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)精確的曲線軌跡之外，其它機(jī)構(gòu)都只能近似實(shí)現(xiàn)預(yù)定的曲線軌跡。

齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)攪拌機(jī)構(gòu)CBADE聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)

此抓片機(jī)構(gòu)采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，通過兩凸輪的聯(lián)動(dòng)作用，使抓片爪按矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到間歇抓片的目的。

此裝配線采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，使筆芯托架沿著矩形軌跡運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到使圓珠筆芯步進(jìn)式地向前送進(jìn)的目的。

3.

機(jī)構(gòu)的構(gòu)型

目的當(dāng)所選擇的機(jī)構(gòu)型式不能完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期要求，或雖能實(shí)現(xiàn)功能要求但存在著或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、或運(yùn)動(dòng)精度不當(dāng)和動(dòng)力性能欠佳，可在常用機(jī)構(gòu)中選擇一種功能和原理與工作要求相近的機(jī)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上重新構(gòu)筑機(jī)構(gòu)的型式。⑴組合法串聯(lián)組合:前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件，作為后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件，依次串聯(lián)的組合方式。輸入輸出子機(jī)構(gòu)II子機(jī)構(gòu)I

后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的一個(gè)連架桿。

后一級(jí)機(jī)構(gòu)的子主動(dòng)件為在前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的連桿。III512341123A54DCBFEM并聯(lián)組合:幾個(gè)子機(jī)構(gòu)共用同一個(gè)輸入構(gòu)件，而它們的輸出運(yùn)動(dòng)又同時(shí)輸入給一個(gè)多自由度的子機(jī)構(gòu)，從而形成一個(gè)自由度為1的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組合方式。子機(jī)構(gòu)n1子機(jī)構(gòu)III子機(jī)構(gòu)I子機(jī)構(gòu)II子機(jī)構(gòu)n輸入輸出直線電機(jī)襟翼直線電機(jī)某型飛機(jī)的襟翼操縱機(jī)構(gòu)大型船舶主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)軸IVIIIVVIIII

各子機(jī)構(gòu)間無嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合關(guān)系

各子機(jī)構(gòu)在動(dòng)作的先后次序上有嚴(yán)格的要求

自動(dòng)車床上三個(gè)并聯(lián)凸輪的工作順序有先后要求。工件(鉚釘)外圓車刀棒料切斷刀倒角刀凸輪軸擋板IIIIII主軸凸輪I凸輪II凸輪III凸輪轉(zhuǎn)角0

90?180?270?360?

放松(送料)切斷夾緊車外圓倒角擋料

各子機(jī)構(gòu)有運(yùn)動(dòng)形式配合要求

磨床中的主軸運(yùn)動(dòng)、砂輪運(yùn)動(dòng)和、工件運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)形式上有配合要求。砂輪砂輪架工件

反饋式組合在機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)中，其多自由度子機(jī)構(gòu)的一個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)，是通過單自由度子機(jī)構(gòu)從該多自由度子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件回授的組合方式。校正原理蝸桿主動(dòng)，因制造誤差使蝸輪運(yùn)動(dòng)精度達(dá)不到要求，由誤差設(shè)計(jì)一凸輪機(jī)構(gòu)，經(jīng)齒輪齒條、差動(dòng)機(jī)構(gòu)K使蝸桿得到一附加運(yùn)動(dòng)，以校正誤差。輸入輸出4凸輪機(jī)構(gòu)2自由度蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)機(jī)床校正機(jī)構(gòu)輸入414213K2

復(fù)合式組合由一個(gè)或幾個(gè)串聯(lián)的基本機(jī)構(gòu)去封閉一個(gè)具有兩個(gè)或多個(gè)自由度的基本機(jī)構(gòu)的組合方式5桿機(jī)構(gòu)輸入輸出凸輪機(jī)構(gòu)⑵變異法更換原動(dòng)件

雙搖桿機(jī)構(gòu)中，選連桿作為原動(dòng)件，可把風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為連架桿的搖動(dòng)。ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿電機(jī)ABDC風(fēng)扇座蝸輪蝸桿運(yùn)動(dòng)倒置擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)123123連桿—凸輪機(jī)構(gòu)罐頭封口機(jī)構(gòu)A1BCO234

改變構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀

將擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的直線導(dǎo)槽改為圓弧導(dǎo)槽，可獲得較長時(shí)間的停歇。改變構(gòu)件運(yùn)動(dòng)尺寸

槽輪直徑變?yōu)闊o窮大，槽數(shù)無窮多時(shí)，演變?yōu)椴蹢l機(jī)構(gòu)

五、執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)⑴執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)原則●滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作先后的順序性要求●滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作在時(shí)間上的同步性要求●滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在空間布置上的協(xié)調(diào)性要求●滿足各執(zhí)行機(jī)構(gòu)在操作上的協(xié)同性要求●各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作安排要有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率●各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的的布置要有利于系統(tǒng)的能量協(xié)調(diào)和效率的提高執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的協(xié)調(diào)配合●送料機(jī)構(gòu)將原料送入?？咨戏胶?，沖頭進(jìn)入?？走M(jìn)行沖壓●沖頭上移一段距離后，進(jìn)行下次送料動(dòng)作折疊包裝機(jī)構(gòu)的兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件

兩個(gè)構(gòu)件不能同時(shí)位于區(qū)域MAB中，以免干涉。餅干1342餅干21左折邊構(gòu)件餅干32包裝紙4右折邊構(gòu)件餅干1342餅干1342餅干1342餅干1342包裝紙右折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件MBA讓刀運(yùn)動(dòng)

執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度的協(xié)調(diào)配合0范成運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)i0齒輪插刀加工0讓刀運(yùn)動(dòng)

范成法加工時(shí)，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動(dòng)比。

⑵執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方法●確定機(jī)械的工作循環(huán)周期●確定機(jī)械在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件的各個(gè)行程段及其所需時(shí)間●確定各執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作間的配合關(guān)系

⑶機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖用于描述機(jī)械在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)間相互協(xié)調(diào)配合的圖。通常選取機(jī)械中某一主要的執(zhí)行構(gòu)件為參考構(gòu)件，以生產(chǎn)工藝的起始點(diǎn)作為運(yùn)動(dòng)循環(huán)的起始點(diǎn)，據(jù)此確定其它執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于參考構(gòu)件的先后次序和配合關(guān)系。

運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖形式

直線式圓周式直角坐標(biāo)式

退回停止沖制

進(jìn)給沖頭送料器曲柄轉(zhuǎn)角

0o90o180o270o

360o

直線式工作循環(huán)圖

主軸作為參考構(gòu)件

圓周式工作循環(huán)圖

圖示單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)圖。曲軸為參考構(gòu)件，轉(zhuǎn)動(dòng)2轉(zhuǎn)為一個(gè)工作循環(huán)。

啟排氣門開啟進(jìn)氣門開進(jìn)氣排氣壓縮膨脹閉進(jìn)氣門關(guān)火點(diǎn)曲軸0o

540o

360o

180o

排門閉關(guān)氣直角坐標(biāo)式工作循環(huán)圖

餅干包裝機(jī)工作循環(huán)圖中，橫坐標(biāo)表示參考構(gòu)件的轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)表示執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)角。進(jìn)退

靜止

靜止

靜止

進(jìn)退

MM餅干1342餅干21左折邊構(gòu)件餅干32包裝紙4右折邊構(gòu)件餅干1342餅干1342餅干1342餅干1342包裝紙右折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件MBA左執(zhí)行機(jī)構(gòu)1

左執(zhí)行機(jī)構(gòu)2

分配軸轉(zhuǎn)角

0o90o180o270o360o

六、方案評(píng)價(jià)與決策

評(píng)價(jià)指標(biāo)●系統(tǒng)功能

實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡、實(shí)現(xiàn)工藝動(dòng)作的準(zhǔn)確性●運(yùn)動(dòng)性能

運(yùn)轉(zhuǎn)速度、行程可調(diào)性、運(yùn)動(dòng)精度等●動(dòng)力性能

承載能力、增力特性、傳力特性、振動(dòng)噪音等●工作性能

效率高低、壽命長短、可操作性、安全性、可靠性適用范圍等●經(jīng)濟(jì)性

加工難易、能耗大小、制造成本等●結(jié)構(gòu)緊湊性

尺寸、重量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等

評(píng)價(jià)方法

⑴評(píng)分法針對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)中各個(gè)項(xiàng)目，選擇一定的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和總分計(jì)分法對(duì)方案的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)。建立評(píng)價(jià)體系選擇評(píng)分方法選擇評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)分選擇總分計(jì)分法，計(jì)算總分選取高分者為優(yōu)選方案

總分計(jì)分法

方法公式特點(diǎn)分值相加法

將n個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)評(píng)分值簡單相加，計(jì)算簡單、直觀分值連乘法將n個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)評(píng)分值相乘，使各方案總分差拉開，便于比較

均值法

將相加所得結(jié)果除以評(píng)價(jià)目標(biāo)系數(shù)，結(jié)果直觀

相對(duì)值法

將均值法所得結(jié)果除以理想值，使Qi1，可看出與理想值的差距

加權(quán)計(jì)分法(有效值法)

將各項(xiàng)評(píng)分值乘以加權(quán)系數(shù)后相加，考慮了各評(píng)價(jià)目標(biāo)的重要程度

評(píng)價(jià)結(jié)果的處理入選方案數(shù)設(shè)計(jì)階段評(píng)價(jià)準(zhǔn)則結(jié)果處理1最后階段合理已得到最佳方案，設(shè)計(jì)結(jié)束可改進(jìn)重新決定評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，再作評(píng)價(jià)中間階段合理評(píng)價(jià)結(jié)束，轉(zhuǎn)入下一階段多于1最后階段合理增加評(píng)價(jià)項(xiàng)目或提高評(píng)價(jià)要求再作評(píng)價(jià)中間階段需改進(jìn)若入選數(shù)太多，按上述方案改進(jìn)準(zhǔn)則再作評(píng)價(jià)合理將入選方案排序，轉(zhuǎn)入下一設(shè)計(jì)階段0任何階段可改進(jìn)放寬評(píng)價(jià)要求，再作評(píng)價(jià)合理待評(píng)設(shè)計(jì)方案質(zhì)量不高需再設(shè)計(jì)第八章機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)§8-1

機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定在機(jī)器設(shè)計(jì)中的地位和作用§8-2機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)§8-3機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和原動(dòng)件選擇§8-4機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案擬定示例一、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)過程⑴確定傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比⑵選擇傳動(dòng)類型⑶擬定傳動(dòng)鏈布置方案⑷分配傳動(dòng)比⑸確定各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和主要幾何尺寸，計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)⑹繪制傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡圖2.傳動(dòng)類型選擇類型與特點(diǎn)撓性(件)傳動(dòng)

摩擦輪傳動(dòng)

繩傳動(dòng)

圓形齒輪傳動(dòng)

撓性嚙合傳動(dòng)

帶傳動(dòng)

嚙合傳動(dòng)

機(jī)械傳動(dòng)摩擦傳動(dòng)單級(jí)齒輪傳動(dòng)

齒輪系傳動(dòng)

同步齒形帶傳動(dòng)

螺旋齒輪傳動(dòng)

蝸桿蝸輪傳動(dòng)

圓錐齒輪傳動(dòng)

圓柱齒輪傳動(dòng)

定軸輪系傳動(dòng)

周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)

鏈傳動(dòng)

非圓齒輪傳動(dòng)

行星輪系傳動(dòng)

差動(dòng)輪系傳動(dòng)

液壓、液力傳動(dòng)利用液壓泵、閥、執(zhí)行器等元件實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)。氣壓傳動(dòng)以壓縮空氣為工作介質(zhì)的傳動(dòng)電氣傳動(dòng)利用電動(dòng)機(jī)和電氣裝置實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)按速度變化情況劃分的傳動(dòng)類型傳動(dòng)類型原動(dòng)機(jī)輸出速度傳動(dòng)類型舉例定傳動(dòng)比傳動(dòng)恒定齒輪傳動(dòng)，帶、鏈傳動(dòng)，螺旋傳動(dòng)，不調(diào)速的電力，液壓及氣壓傳動(dòng)變傳動(dòng)比傳動(dòng)有級(jí)變速恒定帶塔輪的皮帶傳動(dòng)，滑移齒輪變速箱可調(diào)電力、液壓傳動(dòng)中的有級(jí)調(diào)速傳動(dòng)無級(jí)變速恒定機(jī)械無級(jí)變速器，液力耦合器及變矩器，電磁滑塊離合器，磁粉離合器，流體粘性傳動(dòng)可調(diào)內(nèi)燃機(jī)調(diào)速傳動(dòng)，電力、液壓及氣壓無級(jí)調(diào)速傳動(dòng)周期性變速恒定非圓齒輪傳動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)及組合機(jī)構(gòu)可調(diào)數(shù)控的電力傳動(dòng)

選擇原則

●執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作要求與原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性相匹配●考慮工作要求傳遞的功率和運(yùn)轉(zhuǎn)速度●有利于提高傳遞效率●盡可能結(jié)構(gòu)簡單的單級(jí)傳動(dòng)裝置

●考慮結(jié)構(gòu)布置

●考慮經(jīng)濟(jì)性●考慮機(jī)械安全運(yùn)轉(zhuǎn)條件

傳動(dòng)比的合理分配傳動(dòng)機(jī)構(gòu)種類平帶V帶摩擦輪齒輪蝸桿鏈圓周速度ms52553015251512015351540減速比58157104880610最大功率kW2007501200150250500005503750常用原動(dòng)機(jī)的類型及主要特點(diǎn)

原動(dòng)機(jī)類型主要特點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)

結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、體積小、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、堅(jiān)固耐用；能保持恒速運(yùn)行及經(jīng)受較頻繁的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)及制動(dòng)；但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，調(diào)速困難。一般機(jī)械系統(tǒng)中應(yīng)用最多。

同步電動(dòng)機(jī)

能在功率因子cos1的狀態(tài)下運(yùn)行，不從電網(wǎng)吸收無功功率，運(yùn)行可靠，保持恒速運(yùn)行；但結(jié)構(gòu)較異步電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，造價(jià)較高，轉(zhuǎn)速不能調(diào)節(jié)。適用于大功率離心式水泵和通風(fēng)機(jī)等。

直流電動(dòng)機(jī)

能在恒功率下進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速性能好，調(diào)速范圍寬，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、維護(hù)工作量較大、價(jià)格較高；機(jī)械特性較軟、需直流電源。

二、原動(dòng)機(jī)的選擇常用原動(dòng)機(jī)的類型及主要特點(diǎn)

原動(dòng)機(jī)類型主要特點(diǎn)控制電動(dòng)機(jī)能精密控制系統(tǒng)位置和角度、體積小、重量輕；具有寬廣而平滑的調(diào)速范圍和快速響應(yīng)能力，其理想的機(jī)械特性和調(diào)速特性均為直線。廣泛用于工業(yè)控制、軍事、航空航天等領(lǐng)域。

內(nèi)燃機(jī)

功率范圍寬、操作簡便、啟動(dòng)迅速；但對(duì)燃油要求高、排氣污染環(huán)境、噪聲大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。多用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶、車輛等。

液壓馬達(dá)

可獲得很大的動(dòng)力和轉(zhuǎn)矩，運(yùn)動(dòng)速度和輸出動(dòng)力、轉(zhuǎn)矩調(diào)整控制方便，易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工藝過程的動(dòng)作要求；但需要有高壓油的供給系統(tǒng)，油溫變化較大時(shí)，影響工作穩(wěn)定性；密封不良時(shí)，污染工作環(huán)境；液壓系統(tǒng)制造裝配要求高。氣動(dòng)馬達(dá)

工作介質(zhì)為空氣，易遠(yuǎn)距離輸送、無污染，能適應(yīng)惡劣環(huán)境、動(dòng)作速度快；但工作穩(wěn)定性較差，噪聲大；輸出轉(zhuǎn)矩不大，傳動(dòng)時(shí)速度較難控制。適用于小型輕載的工作機(jī)械。第十四章機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)§14-1

機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定在機(jī)器設(shè)計(jì)中的地位和作用§14-2機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)§14-3機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和原動(dòng)件選擇§14-4機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案擬定示例一般的鉆床多采用第一種方案，但本例是三軸專用鉆床，因工件小，工作臺(tái)輕，移動(dòng)工作臺(tái)比移動(dòng)三軸容易。故采用第二種方案。1.多頭專用鉆床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)鉆床，用來同時(shí)加工圖示零件上的三個(gè)孔，并能自動(dòng)送料。3020382020502010⑴運(yùn)動(dòng)方案選擇

工藝動(dòng)作鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)，同時(shí)相對(duì)于工件作移動(dòng)三種運(yùn)動(dòng)方案●鉆頭旋轉(zhuǎn)，同時(shí)軸向進(jìn)給，工作臺(tái)靜止●鉆頭旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件進(jìn)給●工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，鉆頭作軸向進(jìn)給送料機(jī)構(gòu)采取從料倉推送工件的方式⑵執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)工作臺(tái)送料桿料倉

三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件鉆頭、工作臺(tái)、送料桿

工藝過程●送料桿往右推出零件，并頂出加工好的零件●夾具將工件定位并夾緊●送料桿返回，工作臺(tái)帶動(dòng)工件快速上移接近鉆頭●工作臺(tái)慢速工進(jìn)；●鉆孔結(jié)束后，工作臺(tái)快速退回，完成一個(gè)工作循環(huán)

鉆頭的轉(zhuǎn)速

nc1000v(d)

d鉆頭直徑，d8mm

v

切削速度，查手冊(cè)45鋼，可選v12.5mmin

nc500rpm

工作臺(tái)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)鉆孔工藝要求●工作臺(tái)帶動(dòng)工件快速上移接近鉆頭●工作臺(tái)改用工作進(jìn)給速度先鉆凸臺(tái)上的孔，待鉆到一定深度時(shí)，三個(gè)鉆頭才同時(shí)鉆進(jìn)，因工作阻力增加，故進(jìn)給速度應(yīng)減小●鉆孔結(jié)束后，工作臺(tái)快速退回，完成一個(gè)工作循環(huán)

工作臺(tái)一個(gè)工作循環(huán)總時(shí)間

T1

t1

t2

t3

t4

t5

24.6s

工作臺(tái)每分鐘工作循環(huán)數(shù)

n1

60T1

2.44

送料桿的運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直動(dòng)，運(yùn)動(dòng)循環(huán)時(shí)間與工作臺(tái)相同

Ts

24.6s

工作臺(tái)的行程Hf

h0

h1

h2h1

—單孔鉆削深度，取h1

13mmh2

—三孔同時(shí)鉆削深度，取h2

13mm

送料桿的行程取工件的兩倍Hs

100mmh0

—工作臺(tái)快速趨近鉆頭的運(yùn)動(dòng)距離，取h0

15mm工作循環(huán)圖凸輪轉(zhuǎn)角090o180o270o360o

送料桿

送料

靜止

送料工作臺(tái)停止單孔鉆三孔鉆快退快進(jìn)⑶原動(dòng)機(jī)的選擇類型—交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

由機(jī)床的工作要求確定為了減少原動(dòng)機(jī)的數(shù)量，三個(gè)鉆頭共用一個(gè)原動(dòng)機(jī)。⑷計(jì)算運(yùn)動(dòng)鏈的總傳動(dòng)比切削運(yùn)動(dòng)鏈的總傳動(dòng)比ic

nnnc

1440500

2.88進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鏈的總傳動(dòng)比if

is

nnnf