《機械原理》教案-第11章 機械系統(tǒng)運動方案的設計

（a）直線式運動循環(huán)圖（b）圓周式運動循環(huán)圖（c）直角坐標式運動循環(huán)圖圖12-7機械運動循環(huán)圖的類型表12-2給出了三種機械運動循環(huán)圖的繪制方法與各自的特點。通過比較可以發(fā)現(xiàn)直角坐標式的運動循環(huán)圖不僅可以表示出這些執(zhí)行機構中構件動作的先后，而且還能夠描述出它們的運動規(guī)律以及運動上的配合關系，直觀性最強，較其他兩種運動循環(huán)圖更能夠反映執(zhí)行機構的運動特征，所以在設計機器時，優(yōu)先采用直角坐標式運動循環(huán)圖。表12-2機器運動循環(huán)圖繪制方法和特點形式繪制方法特點直線式將機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件各行程區(qū)段的起止時間和先后順序，按比例繪制在直線坐標軸上繪制方法簡單，能清楚表示一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件運動的順序和時間關系；直觀性差，不能顯示各執(zhí)行構件的運動規(guī)律圓周式以極坐標系原點為圓心作若干同心圓，每個圓環(huán)代表一個執(zhí)行構件，由各相應圓環(huán)引徑向直線表示各執(zhí)行構件不同運動狀態(tài)的起始和終止位置能比較直觀地看出各執(zhí)行機構主動件在主軸或分配軸上的相位；當執(zhí)行機構多時，同心圓環(huán)太多不一目了然，無法顯示各構件的運動規(guī)律直角坐標式用橫坐標表示機械主軸或分配軸轉角，縱坐標表示各執(zhí)行構件的角位移或線位移，各區(qū)段之間用直線相連不僅能清楚地表示各執(zhí)行構件動作的先后順序，而且能表示各執(zhí)行構件在各區(qū)段的運動規(guī)律12.4機構的選型和組合12.4任何機器都是由若干個機構組成的，傳統(tǒng)的機構型式有：連桿機構、齒輪機構、凸輪機構、摩擦機構、螺旋機構和間歇運動機構等。當然隨著科學技術迅速發(fā)展，引入液、氣、聲、光、電、磁等工作原理的新型運動機構（廣義機構）應用日益廣泛。本章對廣義機構不作詳細介紹。上述傳統(tǒng)機構已經(jīng)相對成熟，各具優(yōu)點，如連桿機構結構簡單，運動平穩(wěn)，可獲得較大行程；齒輪機構結構緊湊、工作可靠、承載能力大、效率高；凸輪機構能夠實現(xiàn)精確的曲線軌跡；螺旋機構可獲得較大的傳動比和較高的運動精度；凸輪式間歇運動機構分度、定位準確等。但是它們在結構特點、運動特性、動力性能及制造工藝等諸多方面仍存在以下不可逾越的局限。1．連桿機構（1）難以精確地實現(xiàn)預期的運動規(guī)律或運動軌跡，設計理論較復雜。（2）不易實現(xiàn)從動件較長時間的停歇。（3）運動鏈較長，占用空間大，運動累積誤差大，運動副磨損后不易調(diào)整，影響運動精度和工作可靠性。（4）連桿慣性力不易平衡，動力性能差，不宜用于高速場合。2．齒輪機構（1）運動形式簡單，圓形齒輪不能實現(xiàn)變速比的運動規(guī)律。（2）對誤差較為敏感，制造和安裝的精度要求高。（3）非圓形齒輪可以實現(xiàn)變速比的運動規(guī)律，但其制造困難。3．凸輪機構（1）高副接觸，易磨損，在高速場合下影響運動精度和工作可靠性。（2）直動從動件行程不宜過大，擺動從動件擺角不宜過大。（3）凸輪輪廓加工較困難。4．其他機構（1）螺旋機構的機械效率低，需要反向機構才能反向運動。（2）棘輪機構工作時有沖擊，傳動精度較低。（3）槽輪機構每次轉角不宜太大或太小，且不可調(diào)。（4）凸輪式間歇運動機構的凸輪加工困難，安裝調(diào)整精度要求高。12.41．機構選型機構的選型是指選擇或創(chuàng)造出滿足執(zhí)行構件運動和動力要求的機構。根據(jù)已知的設計要求，按執(zhí)行構件的運動形式及運動功能要求，先在基本機構中進行類比選擇，當基本機構不能滿足運動或動力要求時，才考慮對基本機構進行組合、變異等方法形成新的機構，或選用組合機構。如果很難找到滿足工作要求的現(xiàn)有機構，這時要求改變機械的工作原理和工藝動作或創(chuàng)造新型機構。表12-3列舉了各種運動形式與實現(xiàn)運動要求的機構類型；表12-4列舉了各種功能要求與對應的機構類型，可供機構選型時參考。表12-3各種運動形式與實現(xiàn)運動要求的機構類型連續(xù)轉動定傳動比勻速平行四桿機構、雙萬向聯(lián)軸節(jié)機構、齒輪機構、輪系、諧波傳動機構、擺線針輪機構、摩擦輪傳動機構、撓性傳動機構等變傳動比勻速軸向滑移圓柱齒輪機構、混合輪系變速機構、摩擦傳動機構、行星無級變速機構、撓性無級變速機構等非勻速雙曲柄機構、轉動導桿機構、單萬向連軸節(jié)機構、非圓齒輪機構、某些組合機構等往復運動往復移動曲柄滑塊機構、移動導桿機構、正弦機構、移動從動件凸輪機構、齒輪齒條機構、楔塊機構、螺旋機構、氣動、液壓機構等往復擺動曲柄搖桿機構、雙搖桿機構、擺動導桿機構、曲柄搖塊機構、空間連桿機構、擺動從動件凸輪機構、某些組合機構等

間歇運動間歇轉動棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構、凸輪式間歇運動機構、某些組合機構等間歇擺動特殊形式的連桿機構、擺動從動件凸輪機構、齒輪-連桿組合機構、利用連桿曲線圓弧段或直線段組成的多桿機構等間歇移動棘齒條機構、摩擦傳動機構、從動件作間歇往復運動的凸輪機構、反凸輪機構、氣動、液壓機構、移動桿有停歇的斜面機構等表12-4各種功能要求與對應的機構類型預定軌跡直線軌跡連桿近似直線機構、八桿精確直線機構、某些組合機構等

曲線軌跡利用連桿曲線實現(xiàn)預定軌跡的多桿機構、凸輪-連桿組合機構、行星輪系與連桿組合機構等

特殊運動要求換向雙向式棘輪機構、定軸輪系（三星輪換向機構）等超越齒式棘輪機構、摩擦式棘輪機構等

過載保護帶傳動機構、摩擦傳動機構等2．機構選型的原則機構選型時應注意以下原則：（1）按已擬定的工作原理進行機構選型時，應盡量滿足或接近運動形式要求。（2）機構選型時應力求結構簡單、尺寸適度、在整體布置上占的空間小，達到布局緊湊。（3）機構選型時要注意選擇那些加工制造簡單、容易保證較高的配合精度的機構。（4）機構選型時要保證在高速運轉時有良好的動力特性。（5）機構選型時應考慮機械效率等問題。（6）機構選型時還要考慮動力源的形式。12.4機構組合是指在機構選型的基礎上，根據(jù)使用或工藝動作要求，將幾個基本機構按一定的原則或規(guī)律組合成一個復雜的、新的機構系統(tǒng)。為了實現(xiàn)執(zhí)行構件的運動型式、運動參數(shù)及運動協(xié)調(diào)關系，或者為了改善機械的動力特性，常常在以下三個方面需要機構組合：(1）機構的工藝動作較復雜。(2）所選擇的機構其運動和動力特性不好，但又無更好的機構可選。(3）由于不具備某種動力源，或受其它條件的限制，只有進行機構組合才能實現(xiàn)所要求的工藝動作。機構的組合方式可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、復合式和疊加式等四種組合方式。1．串聯(lián)式機構組合串聯(lián)式機構組合是指若干個單自由度的基本機構順序連接，前一級機構（稱為前置機構）的輸出構件作為后一級機構（稱為后置機構）的輸入件。根據(jù)后置機構中主動件的來源串聯(lián)式機構組合可分為一般組合和特殊組合式兩種。1）一般串聯(lián)組合一般串聯(lián)組合指后置機構的主動件固連在前置機構的一個連架桿上。如圖12-8a所示，后置曲柄滑塊機構的主動曲柄固連在前置擺動凸輪機構的擺桿上。圖12-8b所示為一般串聯(lián)組合方式的運動傳遞框圖。一般串聯(lián)組合機構的特點在于，它有可能改善單一基本機構中不太理想的的運動特性。如圖12-8a所示的機構中，對心搖桿滑塊機構既無急回特性，而且在工作行程中滑塊的速度也不恒定。但是兩機構組合后，只要適當設計凸輪廓線，便可使滑塊4在工作行程中具有急回特性，且勻速運動。（a）（b）圖12-8一般串聯(lián)組合2）特殊串聯(lián)組合特殊串聯(lián)組合指后置機構的主動件串接在前置機構中不與機架相連的浮動件上。如圖12-9a所示的六桿機構，后置連桿機構的主動件固連在前置連桿機構的連桿M點上，M點的運動軌跡在段為近似圓弧。設計時，如果取桿長4長度為圓弧的曲率半徑，則當M點沿此段圓弧運動時，E點剛好位于該圓弧的圓心處，從動件5的運動也將作較長時間的近似停歇。圖12-9b所示為特殊串聯(lián)組合方式的運動傳遞框圖。（a）（b）圖12-9特殊串聯(lián)組合串聯(lián)組合系統(tǒng)的總機械效率等于各機構的機械效率連乘積，運動鏈過長會降低系統(tǒng)的機械效率，同時也會導致傳動誤差的增大，所以在進行機構的串聯(lián)組合時應力求運動鏈最短。2．并聯(lián)式機構組合當幾個單自由度機構共用同一輸入構件但卻具有各自的輸出構件（如圖12-10a所示），或幾個單自由度機構同時為一個多自由度機構輸入運動（如圖12-10b所示），或若干個單自由度基本機構有共同的輸入與輸出構件（如圖12-10c所示）時，稱為并聯(lián)式機構組合。圖12-10a所示的并聯(lián)方式，又稱為一般并聯(lián)組合方式。圖12-10b、c所示的并聯(lián)方式，又稱為特殊并聯(lián)組合方式。并聯(lián)式機構組合可實現(xiàn)機構的慣性力完全平衡或部分平衡，改善機構受力狀態(tài)，還可實現(xiàn)運動的分流或合成。（a）（b）（c）圖12-10并聯(lián)式機構組合示意框圖1）一般并聯(lián)組合一般并聯(lián)組合的各分支機構間無任何嚴格的運動協(xié)調(diào)配合關系，可根據(jù)各自的工作需要進行獨立設計。如圖12-11a所示的某航空發(fā)動機附件傳動系統(tǒng)中，各輸出軸的轉速沒有直接的關系，其示意框圖見圖12-11b。（a）（b）圖12-11某航空發(fā)動機附件傳動系統(tǒng)及其并聯(lián)組合示意框圖2）特殊并聯(lián)組合特殊并聯(lián)組合的各分支機構間往往有運動協(xié)調(diào)要求，如速比要求、軌跡配合要求或時序要求。（1）速比要求當各分支機構間有嚴格的速比要求時，各分支部分常共用一臺原動機（或集中數(shù)控）驅動。如圖12-12所示的滾齒機范成運動傳動簡圖，滾刀與輪坯之間必須滿足的傳動比關系。運動路線從主動軸開始，一條路線由錐齒輪1、2傳到滾刀11，另一條路線是由齒輪3、4、5、6、7、蝸桿8、蝸輪9傳到輪坯10。圖12-12滾齒機范成運動傳動簡圖（2）軌跡配合要求當執(zhí)行構件間有軌跡配合要求時，各分支機構共同驅動一個從動件，使其沿特定軌跡運動。如圖12-13所示的圓珠筆芯自動送料機構中，兩個分支凸輪1、共同驅動一個從動件3，使其實現(xiàn)矩形軌跡來完成圓珠筆芯的送料工作。圖12-13圓珠筆芯自動送料機構（3）時序要求如圖12-14a所示為自動車床上車削加工鉚釘?shù)膫鲃酉到y(tǒng)圖，圖12-14b所示為運動循環(huán)圖?？梢?，凸輪軸上的三個并聯(lián)凸輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ在工作時有嚴格的先后順序要求。（a）（b）圖12-14自動車床車削鉚釘傳動系統(tǒng)圖和運動循環(huán)圖3）匯集式并聯(lián)組合匯集式并聯(lián)組合是指若干單自由度分支機構匯集一道共同驅動后續(xù)機構的組合方式。如圖12-15所示的飛機的襟翼操縱機構，它由兩個直線電機共同驅動，若一個電機發(fā)生故障，另一個電機還可以單獨驅動，這樣就增大了操縱系統(tǒng)的安全裕度。圖12-15某型飛機的襟翼操縱機構3．復合式機構組合在機構組合中若由一個或若干個串聯(lián)的基本機構去封閉一個具有兩個或多個自由度的基本機構，這種組合方式與串聯(lián)組合及并聯(lián)組合既有相同之處又有不同之處，因此稱為復合式機構組合，其示意框圖如圖12-16所示。圖12-16復合式機構組合示意框圖如圖12-17所示為凸輪機構1-4-5與雙自由度的五桿機構1-2-3-4-5所構成的復合式組合。該機構可使C點實現(xiàn)預期的運動軌跡。圖12-17復合式機構組合4．疊加式機構組合疊加式機構組合是指在一個機構（稱為基礎機構）的可動構件上再安裝一個以上機構（稱為附加機構）的組合方式。一般取自由度大于1的差動機構作為基礎機構，自由度為1的基本機構作為附加機構。疊加式機構組合有I型疊加組合和II型疊加組合兩類。圖12-18a所示為I型疊加組合的示意框圖，驅動力作用在附加機構上，附加機構在驅動基礎機構運動的同時，也可以有自己的運動輸出。附加機構安裝在基礎機構的可動構件上，同時附加機構的輸出構件驅動基礎機構的某個構件。圖12-18b所示為II型疊加組合的示意框圖，附加機構和基礎機構分別有各自的動力源，最后由附加機構輸出運動。II型疊加組合的特點是附加機構安裝在基礎機構的可動構件上，再由設置在基礎機構可動構件上的動力源驅動附加機構運動。進行多次疊加時，前一個機構即為后一個機構的基礎機構。相對于I型疊加組合，II型疊加機構之間的連接方式較為簡單，且規(guī)律性強，應用最為普遍。（a）（b）圖12-18疊加式機構組合示意框圖如圖12-19所示的電風扇是I型疊加組合機構的示例，由蝸桿1、蝸輪2組成的蝸桿傳動機構為附加機構，由齒輪3、4、及蝸輪2（行星架H）組成的行星輪系機構為基礎機構，蝸桿傳動機構安裝在行星輪系機構的行星架H上，由蝸輪給行星輪提供輸入運動，帶動行星架緩慢轉動。附加機構驅動扇葉轉動，并通過基礎機構的運動實現(xiàn)附加機構360°全方位慢速轉動。如圖12-20所示的戶外攝影車機構是II型疊加組合機構的示例，平行四邊形機構ABCD為基礎機構，由液壓缸1驅動BC桿運動。平行四邊形機構CDEF為附加機構，并安裝在基礎機構的CD桿上。安裝在基礎機構AD桿上的液壓缸2驅動附加機構的DF桿運動，使附加機構相對基礎機構運動。圖12-19電風扇圖12-20戶外攝影車機構12.4通過以上各種組合方式得到機構系統(tǒng)稱為組合機構。在組合機構時，各基本機構不能單獨進行分析與綜合，必須在一個整體機構系統(tǒng)的環(huán)境中來考慮。組合機構類型很多，這里只介紹其中常用的幾種。1．凸輪—連桿組合機構凸輪—連桿組合機構由自由度為2的連桿機構和自由度為1的凸輪機構組成。該機構能較容易并準確地實現(xiàn)較復雜的運動軌跡和運動規(guī)律，應用廣泛。如圖12-21所示的刻字、成型機構，兩個凹槽凸輪1和固接在一起，兩個推桿2和3的運動為自由度為2的四移動副連桿機構輸入運動，從而形成并聯(lián)組合的凸輪連桿機構。當凸輪轉動時，推桿2和3分別在X和Y方向上移動，從而十字滑塊4上的M點描繪出復雜的運動軌跡。2．齒輪—連桿組合機構齒輪—連桿組合機構是由定傳動比的齒輪機構和變傳動比的連桿機構組合而成的。該機構運動特性多，精度易保證，運轉可靠，齒輪、連桿便于加工，而且能實現(xiàn)復雜的運動軌跡和運動規(guī)律。如圖12-22所示為工程上長用的用以實現(xiàn)復雜運動規(guī)律的齒輪—連桿組合機構。它是一個由定軸輪系1-4-5（附加機構）和自由度為2的五桿機構（基礎機構）的疊加式組合機構。只要改變兩齒輪的傳動比、相對相位角或各桿長度，連桿上的M點即可描繪出不同的軌跡曲線。圖12-21凸輪—連桿組合機構圖12-22齒輪—連桿組合機構3．齒輪—凸輪組合機構齒輪—凸輪組合機構一般由差動輪系和凸輪機構疊加組合而成的。該機構多用來使從動件實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律。如圖12-23所示的基礎機構是由齒輪1、行星輪2（扇形齒輪）和行星架H組成的差動輪系，附加機構是由與行星輪2固接的擺桿和槽形凸輪4所組成的凸輪機構。當主動件系桿H轉動時，行星輪2的回轉軸線便作整周轉動，同時鉸接在行星輪2上的滾子3也在固定凸輪4的迫使下使行星輪2相對于系桿H轉動。從而使得從動齒輪1獲得預期的運動規(guī)律。圖12-23齒輪—凸輪組合機構12.5機械運動方案的擬定確定了機械的工作原理，完成了執(zhí)行機構構件和原動機的運動設計，通過機構的選型、變異及組合，就可完成機械傳動系統(tǒng)方案的設計，通過分析與評價，從眾多的傳動系統(tǒng)方案中擬定出最佳方案。12.5.1擬定機械傳動系統(tǒng)方案時，必須熟悉常用傳動機構以及其結構特點和運動、動力性能。表12-5列舉了常用傳動機構及其性能，以供參考。機械傳動系統(tǒng)方案的擬定要遵循以下七點原則。1．采用簡短的運動鏈擬定機械的傳動系統(tǒng)時，盡可能采用簡單、緊湊的運動鏈。因為運動鏈越簡短，組成傳動系統(tǒng)所使用的機構和構件數(shù)目越少，這不僅降低制造費用、減小體積和重量，而且使機械的傳動效率相對提高。由于減少傳動環(huán)節(jié)，使傳動中的積累誤差也隨之減小，結果將提高機械的傳動精度和工作準確性。2．優(yōu)先選用基本機構選擇機械傳動機構時，應考慮原動機和工作機是否相互匹配，是否滿足功率和速度的范圍要求，傳動比是否準確性及合理范圍，結構布置和外廓尺寸是否滿足要求，另外還要考慮機器質(zhì)量和經(jīng)濟性等因素。在滿足上述條件后，應優(yōu)先選用基本機構，因為基本機構結構簡單、設計方便、技術成熟。在不滿足要求時，才考慮機構變異或機構組合。3．應使機械有較高的機械效率傳動系統(tǒng)的機械效率主要取決于組成機械的各基本機構的效率和它們之間的聯(lián)接方式。因此，當機械中含有效率較低的機構時，如蝸輪蝸桿傳動裝置，這將降低機械的總效率。在機械傳動中的大部分功率是由主傳動所傳遞，應力求使其具有較高的傳動效率；而輔助傳動鏈，如進給傳動鏈、分度傳動鏈、調(diào)速換向傳動鏈等所傳遞的功率很小，其傳動效率的高低對整個機械的效率影響較小。對輔助傳動鏈主要著眼于簡化機構、減小外部尺寸、力求操作方便、安全可靠等要求。4．合理安排不同類型傳動機構的順序機械的傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構一般均由若干基本機構和組合機構組成，它們的結構特點和傳動作用各不相同，應按一定規(guī)律合理的安排傳動順序。一般將減速機安排在運動鏈的起始端，盡量靠近動力機，例如采用帶有減速裝置的電動機；將變換運動形式的機械安排在運動鏈的末端，使其與執(zhí)行構件靠近，如將凸輪機構、連桿機構、螺旋機構等靠近執(zhí)行構件布置；將帶傳動類型的摩擦傳動安排在運動鏈中的轉速高的起始端，以減小傳遞的轉矩、降低打滑的可能性。在傳遞同樣轉矩的條件下，與其他傳動形式比較摩擦傳動機構尺寸比較大，為了減小其外部尺寸應將其布置在運動鏈的起始端。傳動鏈中采用圓錐齒輪時，應考慮到圓錐齒輪制造較困難，造價高，避免用大尺寸的圓錐齒輪，而采用較小的圓錐齒輪也應布置在運動鏈中轉速較高的位置。上述順序安排只是一般性的考慮，具體安排時需要同時考慮的因素較多，如充分利用空間、降低傳動噪音和振動，以及裝配維修的方便等，相關的各因素都要權衡利弊給予適當?shù)目紤]。5．合理分配傳動比運動鏈的總傳動比應合理地分配到各級傳動機構，既充分利用各種傳動機構的優(yōu)點，又有利于尺寸控制得到結構緊湊的機械。每一級傳動機構的傳動比應控制在其常用的范圍內(nèi)，。如果某一級傳動比過大，則對其性能和尺寸都將有不利的影響。所以當齒輪傳動比大于8～10時，一般應設計為兩級傳動；當傳動比在30以上時，常設計兩級以上的齒輪傳動。但是對于傳動來說，由于外部尺寸較大實際很少采用多級帶傳動。電動機的轉速一般都超過執(zhí)行構件所需要的轉速，而需要采用減速傳動系統(tǒng)。這時，對于減速運動鏈應按照“前小后大”的原則分配傳動比，而且相鄰兩級傳動比的差值不要相差太大。安排這種逐級減速的運動鏈，可使各級中間軸有較高的轉速及較小的轉矩，因此可選用尺寸較小的軸徑和軸承，油封等零件。6．保證機械的安全運轉設計機械的傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構，必須充分重視機構的安全運轉，防止發(fā)生人身事故或損壞機械構件的現(xiàn)象出現(xiàn)。一般在傳動系統(tǒng)或執(zhí)行機構中設有安全裝置、防過載裝置、自動停機等裝置。例如在起重機的起吊部分必須防止在載荷作用下發(fā)生倒轉，造成起吊物件突然下落砸傷工人或損壞貨物的后果，所以在傳動鏈中應設置具有足夠自鎖能力的機構或有效的制動器。又如為防止機械因短時過載而損壞，可采用具有過載打滑的摩擦傳動裝置或設置安全聯(lián)軸器和其他安全過載裝置。7．考慮經(jīng)濟性要求傳動方案的設計應在滿足功能要求的前提下，從設計制造、能源和原材料消耗、使用壽命、管理和維護等各方面綜合考慮，使傳動方案的費用最低。表12-5常用傳動機構及其性能傳動類型傳動效率傳動比圓周速度/外廓尺寸相對成本性能特點帶傳動(平帶)(V帶)（30）大低過載打滑，傳動平穩(wěn)，能緩沖吸振，不能保證定傳動比，遠距離傳動(齒型帶)50中低傳動平穩(wěn)，能保證固定傳動比鏈傳動(開式)(閉式)（8）大中平均傳動比準確，可在高溫下傳動，遠距離傳動，高速有沖擊振動齒輪傳動(開式)(閉式)中小中傳動比恒定，功率和速度適用范圍廣，效率高，壽命長。蝸輪傳動(自鎖)(不自鎖)（1000）小高傳動比大，傳動平穩(wěn)，結構緊湊，可實現(xiàn)自鎖，效率低螺旋傳動(滑動)(滾動)中低小中傳動平穩(wěn)，能自鎖，增力效果好連桿傳動高1中小低結構簡單，易制造，能傳遞較大載荷，耐沖擊，可遠距離傳動凸輪傳動低中小高從動件可實現(xiàn)各種運動規(guī)律，高副接觸磨損較大摩擦輪傳動大低過載打滑，工作平穩(wěn)，可在運轉中調(diào)節(jié)傳動比12.5機械傳動系統(tǒng)方案的擬定，是一個從無到有的創(chuàng)造性設計過程，涉及設計方法學的問題。擬定機械傳動系統(tǒng)的方法較多，下面僅介紹兩種較常用的方法：功能分解組合法和模仿改造法。1．功能分解組合法功能分解組合法基本思路是首先對設計任務進行深入分析，將機械要實現(xiàn)的總功能分解為若干個分功能，再將各分功能細分為若干個元功能，然后為每一元功能選擇一種合適的功能載體（機構）來完成該功能，最后將各元功能的功能載體加以適當?shù)亟M合和變異，就可構成機械傳動系統(tǒng)的一個運動方案。

由于一個元功能往往存在多個可用的功能載體，所以用這個方法經(jīng)過適當排列組合可獲得很多的傳動系統(tǒng)方案?！纠?2-1】如圖12-24a所示零件，擬定在沖床上完成，試采用功能分解組合法實現(xiàn)其傳動系統(tǒng)方案的擬定。解：經(jīng)過任務分析，可將沖床的功能分解為送料、沖壓、退回等三個方面。送料功能由送料機構完成，用以實現(xiàn)間隙送料；沖壓功能由沖頭完成，完成往復運動、增力、急回、減速等運動。（a）（b）圖12-24沖床沖壓零件示意圖（1）由上述分析可知，送料機構可采用間歇運動機構，圖12-25a所示為間歇滾輪傳動機構，圖12-25b所示為棘輪機構，圖12-25c所示為推勾式傳動機構。（a）（b）（c）圖12-25間歇送料機構（2）為了實現(xiàn)沖頭往復運動、增力、急回等功能，可采用的六桿肘桿機構（如圖12-26a所示）或直動推桿凸輪機構（如圖12-26b所示）。（a）（b）圖12-26沖頭運動機構（3）為了實現(xiàn)沖頭的減速功能，可以采用兩級帶傳動、兩級齒輪傳動或一級帶傳動和一級齒輪傳動的組合。將圖12-25、12-26所示的機構和各種減速機構進行組合，就能得到多種沖床的傳動系統(tǒng)方案。2．模仿改造法模仿改造法的基本思路是經(jīng)過對設計任務的認真分析，先找出完成設計任務的核心技術，然后尋找具有類似技術的設備裝置，分析利用原裝置來完成現(xiàn)設計任務的有利條件、不利條件，缺少哪些條件。保留原裝置的有利條件，消除其不利條件，增設缺少的條件，將原裝置加以改造，從而使之能滿足現(xiàn)設計的需要。

為了更好地完成設計，一般應多選幾種原型機，吸收它們各自的優(yōu)點，加以綜合利用。這樣既可以縮短設計周期，又可切實提高設計質(zhì)量。在有資料和實物可參考的情況下，模仿改造法應用較多?！纠?2-2】如圖12-27a所示為一育秧缽零件圖，試用模仿改造法設計如圖12-27b所示的育秧缽制作機的傳動系統(tǒng)，要求每分鐘生產(chǎn)50個。解：1）育秧缽制作機主要工藝過程為填土、壓實和脫模，涉及的核心技術有攪拌、沖壓和脫模。如圖12-30c所示的蜂窩煤制作機也有沖壓和脫模的過程，因此可將其作為設計育秧缽制作機的原型機。（a）（b）（c）（d）圖12-27模仿改造法設計育秧缽制作機的傳動系統(tǒng)2）圖12-27c所示蜂窩煤制作機傳動系統(tǒng)中，包括以下三條傳動路線：（1）電機1→帶傳動機構2→圓柱齒輪傳動機構3→圓錐齒輪傳動機構4→槽輪機構5→工作臺6，實現(xiàn)工作臺的間歇轉動。（2）電機1→帶傳動機構2→圓柱齒輪傳動機構3→曲柄滑塊機構8、9→沖頭12（或脫模頭13），實現(xiàn)蜂窩煤的沖壓與脫模。（3）滑塊9→凸輪機構11、12→清掃頭11，實現(xiàn)清掃工作。3）經(jīng)過對蜂窩煤制作機傳動系統(tǒng)的分析，對比育秧缽制作機的工藝過程，得出以下幾點改造意見：（1）工作臺6靠槽輪機構5實現(xiàn)間歇間歇性回轉，周期較長，生產(chǎn)效率低，機構也較復雜，成本較高，改造方案中可以考慮改成連續(xù)旋轉。（2）土壤間粘結性好，清掃系統(tǒng)在改造方案中可以考慮去掉。（3）蜂窩煤制作機傳動系統(tǒng)沒有混合攪拌裝置，改造方案中應增加。4）根據(jù)上述改造意見，將蜂窩煤制作機傳動系統(tǒng)改造成如圖12-27d所示的育秧缽制作機傳動系統(tǒng)。（1）電機1→帶傳動機構2→圓柱齒輪傳動機構3→圓錐齒輪傳動機構4→圓柱齒輪5→圓柱齒輪6（工作臺6），實現(xiàn)工作臺連續(xù)轉動。（2）電機1→帶傳動機構2→圓柱齒輪傳動機構3→曲柄滑塊機構7、8、9→沖頭10，實現(xiàn)沖壓與脫模。（3）電機1→帶傳動機構2→圓柱齒輪傳動機構3→圓錐齒輪傳動機構4→圓柱齒輪5→攪拌器，實現(xiàn)攪拌功能。12.6機械運動方案的評價實現(xiàn)機械功能可采用不同的工作原理，而且同一個工作原理也可有許多不同的實施方案，因此需要對眾多的機械系統(tǒng)運動方案進行評價，以便從中選出最佳的方案。如何評價系統(tǒng)運動方案，并在評價的基礎上作出決策，是機械系統(tǒng)方案設計的一個重要步驟。1．機械運動方案的評價指標機械運動方案的具體評價指標很多，側重點也不同，從具體要求上主要考慮以下幾個方面。1）功能目標完成情況判斷機械系統(tǒng)實現(xiàn)機械產(chǎn)品的預定功能目標的優(yōu)劣程度。2）方案復雜程度從機構復雜程度、制造難易程度、機構數(shù)目以及運動鏈長短等因素進行評價。3）工作效率的高低從生產(chǎn)率、運轉時間等影響工作效率的因素進行評價。4）方案可靠性從構件或機構的失效率、整機的可靠性等因素進行評價。5）方案新穎性從方案的創(chuàng)新程度加以判斷。6）方案經(jīng)濟效益從產(chǎn)品設計、制造難易程度，設計、制造、使用周期的長短，材料的價格、耗費情況，以及從產(chǎn)品在使用過程中能耗的大小等方面進行評價。7）方案安全性包括機械產(chǎn)品本身的安全保護裝置是否齊備，如過載保護、斷電保護等；還包括對人身的安全性問題，對操作者或使用者是否有人身傷害，是否具有安全防護措施。8）方案可操作性從機械產(chǎn)品是否方便操作，是否簡單、易掌握，人機關系的協(xié)調(diào)性能如何等方面進行評價。9）方案先進性體現(xiàn)在機械的運動、動力性能以及機械效率、精度等方面。10）環(huán)境問題重視程度對產(chǎn)品在制造、使用、維護等過程中產(chǎn)生的污染以及報廢產(chǎn)品的可回收性等方面進行評價。以上的評價僅是對預期結果的評價，完全準確的評價還在于產(chǎn)品完全投入市場之時。但對機械系統(tǒng)運動方案的初步評價還是很有必要的，它有助于及時發(fā)現(xiàn)問題并糾正，以免產(chǎn)生更大程度的反工，造成更大的損失，從而使產(chǎn)品成本提高，價值降低。2．機械運動方案的評價方法常用的機械運動方案的評價方法有關聯(lián)矩陣法、模糊評價法和評分法，其中評分法最