機械原理運動簡圖設(shè)計PPT教案

1、會計學(xué)1機械原理運動簡圖設(shè)計機械原理運動簡圖設(shè)計設(shè)計任務(wù)機構(gòu)選型或創(chuàng)新機構(gòu)系統(tǒng)運動簡圖注：注：主要滿足生產(chǎn)工藝過程的主要滿足生產(chǎn)工藝過程的運動運動要求，不涉及機要求，不涉及機構(gòu)中構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和強度。構(gòu)中構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和強度。第1頁/共43頁(1). 分析機械產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程或其功能要求，區(qū)分出主操作部分和輔助分析機械產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程或其功能要求，區(qū)分出主操作部分和輔助操作部分，然后確定所需的執(zhí)行構(gòu)件數(shù)及其基本運動形式和運動特性。操作部分，然后確定所需的執(zhí)行構(gòu)件數(shù)及其基本運動形式和運動特性。 薄壁零件沖壓機床的生產(chǎn)工藝過程及要求示意圖第2頁/共43頁(2).合理選擇機構(gòu)類型，擬定機械運動方案。合理

2、選擇機構(gòu)類型，擬定機械運動方案。 根據(jù)對機械產(chǎn)品的總體要求，合理選擇執(zhí)行機構(gòu)的類型。 再根據(jù)所選原動機（如電動機、液壓泵等）的類型，確定傳動類型和傳動機構(gòu)，通過各種聯(lián)接方式，將所有機構(gòu)組合成若干條機構(gòu)系統(tǒng)， 并畫出示意圖，即為機械運動方案。 (3). 擬定機構(gòu)系統(tǒng)的運動循環(huán)圖。擬定機構(gòu)系統(tǒng)的運動循環(huán)圖。 運動循環(huán)圖反映了機械在一個工作循環(huán)中，各執(zhí)行構(gòu)件的運動先后順序關(guān)系的一種圖示。 (4). 對所選的機構(gòu)進行運動設(shè)計，確定各機構(gòu)具體的幾何尺寸，最后按比例對所選的機構(gòu)進行運動設(shè)計，確定各機構(gòu)具體的幾何尺寸，最后按比例繪制出機構(gòu)系統(tǒng)的運動簡圖。繪制出機構(gòu)系統(tǒng)的運動簡圖。 第3頁/共43頁 擴展法擴

3、展法 在原有基本機構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過疊加桿組或?qū)蓚€以上的基本機構(gòu)組合成新機構(gòu)的方法。 偏置曲柄滑塊機構(gòu)六桿導(dǎo)桿機構(gòu)第4頁/共43頁 插入圖直線軌跡生成機構(gòu)大角位移輸出機構(gòu)第5頁/共43頁 演化法演化法 演化法也稱為變異法。該方法主要突出“變換”，一是構(gòu)件間相對運動的變換，一是高副與低副間的變換。 鋼板疊放機構(gòu)1、相對運動變換法第6頁/共43頁 2、高副、低副變換法 一般導(dǎo)桿機構(gòu)具有停歇運動的導(dǎo)桿機構(gòu)第7頁/共43頁 組合機構(gòu)：由基本機構(gòu)（例如平面四桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)和齒輪機構(gòu)等） 通過一定的方式組合而成的機構(gòu)。 1、串聯(lián)式組合：前一個機構(gòu)的輸出構(gòu)件作為后一個機構(gòu)的輸入構(gòu)件。機構(gòu)的組合方式與組合機

4、構(gòu)機構(gòu)的串聯(lián)式組合及其框圖第8頁/共43頁 機構(gòu)的并聯(lián)式組合及其框圖2、并聯(lián)式組合：在機構(gòu)組合中，一個原動件的運動，分別輸出給多個并 列的自由度為1的基本機構(gòu)，然后各基本機構(gòu)的輸出運動又輸出給同 一個多自由度機構(gòu)。第9頁/共43頁 機構(gòu)的并聯(lián)式組合及其框圖第10頁/共43頁 3、復(fù)合式組合：在機構(gòu)組合中，即有串聯(lián)式，又有并聯(lián)式的組合方式。機構(gòu)的復(fù)合式組合及其框圖第11頁/共43頁 機構(gòu)的復(fù)合式組合及其框圖第12頁/共43頁 4、疊聯(lián)式組合：將做平面一般運動的構(gòu)件作為原動件，且其中一個基本 機構(gòu)的輸出（或輸入）構(gòu)件為另一個基本機構(gòu)的相對機架的連接方式 稱為疊聯(lián)式組合。機構(gòu)的疊聯(lián)式組合及其框圖第1

5、3頁/共43頁 機構(gòu)的疊聯(lián)式組合及其框圖第14頁/共43頁 5、反饋式組合：在機構(gòu)組合系統(tǒng)中，若其多自由度基本機構(gòu)的一個輸入 運動是通過單自由度基本機構(gòu)從該多自由度基本機構(gòu)的輸出構(gòu)件回授 的，則這種組合方式稱為反饋式組合。機構(gòu)的反饋式組合及其框圖第15頁/共43頁 要求：設(shè)計圖示連桿-凸輪組合機構(gòu)，使其滿足當(dāng)原動件1等速轉(zhuǎn)動時，C 點能準(zhǔn)確地實現(xiàn)給定的軌跡s。典型組合機構(gòu)設(shè)計實例連桿-凸輪組合機構(gòu)第16頁/共43頁 設(shè)計步驟：連桿-凸輪組合機構(gòu)設(shè)計過程(1)：選定原動件回轉(zhuǎn)中心A；(2)：確定曲柄長l1和連桿長l2;(3): 確定構(gòu)件CD的長度l3 ；(4)：確定構(gòu)件4的位移曲線;(5): 設(shè)

6、計凸輪的輪廓曲線。第17頁/共43頁 機構(gòu)類型的選擇 按照執(zhí)行構(gòu)件所需的運動特性進行機構(gòu)選型按照執(zhí)行構(gòu)件所需的運動特性進行機構(gòu)選型 : :從從具有相同運動特性具有相同運動特性的機構(gòu)中，按照執(zhí)行構(gòu)件所需的運動特性進行搜尋。當(dāng)有多種機構(gòu)均可的機構(gòu)中，按照執(zhí)行構(gòu)件所需的運動特性進行搜尋。當(dāng)有多種機構(gòu)均可滿足所需要求時，則可根據(jù)上節(jié)所述原則，對初選的機構(gòu)形式進行分析滿足所需要求時，則可根據(jù)上節(jié)所述原則，對初選的機構(gòu)形式進行分析和比較，從中選擇出較優(yōu)的機構(gòu)。和比較，從中選擇出較優(yōu)的機構(gòu)。第18頁/共43頁 執(zhí)行構(gòu)件的基本運動形式 連續(xù)轉(zhuǎn)動往復(fù)擺動往復(fù)移動單向間歇轉(zhuǎn)動間歇往復(fù)移動間歇往復(fù)擺動平面一般運動點

7、的軌跡運動第19頁/共43頁 某些運動要求及其相應(yīng)機構(gòu)舉例第20頁/共43頁 機構(gòu)系統(tǒng)運動方案設(shè)計的某些特殊要求 1 1、實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件大行程的要求、實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件大行程的要求對心曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊齒輪齒條串聯(lián)機構(gòu)第21頁/共43頁 曲柄搖桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)齒輪串聯(lián)機構(gòu)第22頁/共43頁 2 2、實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件行程可調(diào)的要求、實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件行程可調(diào)的要求對心曲柄滑塊機構(gòu)： （1）將機構(gòu)中的某些構(gòu)件制作成長度可調(diào)的構(gòu)件）將機構(gòu)中的某些構(gòu)件制作成長度可調(diào)的構(gòu)件在左圖所示的曲柄滑塊機構(gòu)中，若要改變滑塊的行程，應(yīng)將哪個構(gòu)件制作成長度可調(diào)的構(gòu)件？ 第23頁/共43頁 （2）設(shè)計可調(diào)行程的機構(gòu)）設(shè)計可調(diào)行程的機構(gòu)第

8、24頁/共43頁曲柄搖桿機構(gòu)行程可調(diào)的兩自由度七桿機構(gòu)第25頁/共43頁 3 3、實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件在某位置能承受極大力的要求、實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件在某位置能承受極大力的要求曲柄滑塊機構(gòu)小型壓力機當(dāng)滑塊到達下極限位置，并受力達到最大值，此時作用在曲柄上的驅(qū)動力矩也需要最大嗎？曲柄搖桿搖桿滑塊串聯(lián)組合機構(gòu)第26頁/共43頁 機構(gòu)系統(tǒng)運動方案設(shè)計的基本原則 1 1、機構(gòu)盡量簡單，運動鏈盡量簡單、機構(gòu)盡量簡單，運動鏈盡量簡單(a) 八桿機構(gòu) 在選擇平面連桿機構(gòu)時，有時寧可采用有一定設(shè)計誤差的簡單的近似機在選擇平面連桿機構(gòu)時，有時寧可采用有一定設(shè)計誤差的簡單的近似機構(gòu)，而不采用理論上無設(shè)計誤差的較復(fù)雜的精確機構(gòu)。構(gòu)

9、，而不采用理論上無設(shè)計誤差的較復(fù)雜的精確機構(gòu)。 (b) 四桿機構(gòu)直線軌跡生成機構(gòu)第27頁/共43頁 (a) 六桿機構(gòu)合理選擇動力源的類型，可使運動鏈簡短。合理選擇動力源的類型，可使運動鏈簡短。 (b) 運動倒置的凸輪機構(gòu)高副機構(gòu)與低副機構(gòu)的比較高副機構(gòu)與低副機構(gòu)的比較 。 第28頁/共43頁 2、盡可能減小機構(gòu)的尺寸、盡可能減小機構(gòu)的尺寸 3、機構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)有良好的動力學(xué)特性機構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)有良好的動力學(xué)特性 在滿足工作要求的前提下，希望機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕。第29頁/共43頁 用來描述機構(gòu)系統(tǒng)在一個工作循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件運動間相互協(xié)調(diào)配合的示意圖稱為機構(gòu)系統(tǒng)運動循環(huán)圖機構(gòu)系統(tǒng)運動循環(huán)圖，簡

10、稱運動循環(huán)圖。運動循環(huán)圖。 機構(gòu)系統(tǒng)運動循環(huán)圖及其類型分類：按其表示的形式不同，通常有直線式運動循環(huán)圖直線式運動循環(huán)圖（或稱矩 形運動循環(huán)圖）、圓周式運動循環(huán)圖圓周式運動循環(huán)圖和直角坐標(biāo)式運動循直角坐標(biāo)式運動循 環(huán)圖環(huán)圖。 第30頁/共43頁 鞋釘制作工藝過程示意圖 鐓釘子頭部鐓釘子頭部 送料送料 壓緊、擠方壓緊、擠方 擠尖、切斷擠尖、切斷第31頁/共43頁 1、直線式運動循環(huán)圖直線式運動循環(huán)圖繪制方法：將機械在一個工作循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件各運動區(qū)段的起止時間（或轉(zhuǎn)角）和先后順序，按比例繪制在直線軸上，形成長條矩形圖。特點：繪制方法簡單，能清楚地表示出一個運動循環(huán)內(nèi)各執(zhí)行構(gòu)件間運動的先后順序和位置

11、關(guān)系。但由于不能顯示各執(zhí)行構(gòu)件的運動變化情況，只有簡單的文字表述，故直觀性較差。 第32頁/共43頁 2、圓周、圓周式運動循環(huán)圖式運動循環(huán)圖繪制方法：以原點O為圓心，作若干個同心圓環(huán)，每一個圓環(huán)代表一個執(zhí)行構(gòu)件。由各相應(yīng)圓環(huán)分別引徑向直線表示各執(zhí)行構(gòu)件不同運動區(qū)段的起始和終止位置。 特點：因機械的運動循環(huán)通常是在主軸或分配軸轉(zhuǎn)一周的過程中完成的，故能直觀地看出各執(zhí)行機構(gòu)中原動件在主軸或分配軸上所處的相位，便于各執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計、安裝和調(diào)試。但當(dāng)執(zhí)行構(gòu)件較多時，因同心圓環(huán)太多而不夠清晰，同樣也不能顯示執(zhí)行構(gòu)件的運動變化情況。 第33頁/共43頁 3、直角坐標(biāo)、直角坐標(biāo)式運動循環(huán)圖式運動循環(huán)圖繪制方

12、法：以橫坐標(biāo)軸代表機械的主軸或分配軸的轉(zhuǎn)角，以縱坐標(biāo)軸代表各執(zhí)行構(gòu)件的角位移或線位移，實際上就是各執(zhí)行構(gòu)件的位移線圖。通常忽略實際的運動規(guī)律，將各運動區(qū)段用直線連接，只反映出個執(zhí)行構(gòu)件間運動的協(xié)調(diào)配合關(guān)系即可。 特點：形象、直觀，不僅能清楚地表示出各執(zhí)行構(gòu)件的運動先后順序，還能表示出執(zhí)行構(gòu)件的運動狀態(tài)及運動變化情況。 第34頁/共43頁 機構(gòu)系統(tǒng)運動循環(huán)圖的擬定執(zhí)行機構(gòu)運動協(xié)調(diào)配合關(guān)系只有時間上的順序關(guān)系即有時間上的順序關(guān)系，又有空間位置的干涉關(guān)系第35頁/共43頁 1、滿足執(zhí)行機構(gòu)之間的運動只有時間上的順序關(guān)系滿足執(zhí)行機構(gòu)之間的運動只有時間上的順序關(guān)系產(chǎn)品外包裝上印記的打印工藝示意圖推桿與打

13、印頭的運動規(guī)律T1=T2 第36頁/共43頁 運動循環(huán)圖擬定方案一運動循環(huán)圖擬定方案一 產(chǎn)品外包裝上印記的打印運動循環(huán)圖方案一方案一方案一：推桿1先完成一個運動循環(huán)，然后打印頭2再完成一個運動循環(huán)，如此反復(fù)交替。點評點評：整個打印工作循環(huán)所需時間最長，即T=T1+T2。安排不大合理。 第37頁/共43頁 運動循環(huán)圖擬定方案二運動循環(huán)圖擬定方案二 產(chǎn)品外包裝上印記的打印運動循環(huán)圖方案二方案二方案二：打印頭2先運動，推桿1經(jīng)過DT時間后也開始運動，使得產(chǎn)品剛到打印位置，打印頭2也同時到達打印位置。 點評：點評：理論上整個打印工作循環(huán)所需時間最短，即T=Tmin=T1=T2。但由于制造、安裝等誤差而

14、導(dǎo)致機構(gòu)產(chǎn) 生運動誤差，有可能產(chǎn)品還未到預(yù)定位置，而打印頭2已經(jīng)到達打印位置。顯然這種運動循環(huán)圖的安排不大合理。第38頁/共43頁 運動循環(huán)圖擬定方案三運動循環(huán)圖擬定方案三 產(chǎn)品外包裝上印記的打印運動循環(huán)圖方案三方案三方案三：調(diào)整推桿1在一個運動循環(huán)內(nèi)運動區(qū)段與停歇區(qū)段的相對位置，使產(chǎn)品提前Dt時間到達預(yù)定位置。點評：點評：一個打印工作循環(huán)所需的時間仍為最短。時間提前量Dt的數(shù)值可根據(jù)產(chǎn)品大小及實際可能的誤差因素綜合地加以確定。顯然這種運動循環(huán)圖的安排比較合理。第39頁/共43頁 2、滿足執(zhí)行機構(gòu)之間的運動既有時間上的順序關(guān)系，又有空間位置的滿足執(zhí)行機構(gòu)之間的運動既有時間上的順序關(guān)系，又有空間位置的 干