第11章機械運動系統(tǒng)的方案設(shè)計

1、第第11章章 機械運動系統(tǒng)機械運動系統(tǒng)的的方案設(shè)計方案設(shè)計 11- -1 機械運動系統(tǒng)方案設(shè)計的內(nèi)容機械運動系統(tǒng)方案設(shè)計的內(nèi)容 11-11-2 機械運動系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的建立機械運動系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的建立 11-11-3 確定機械運動系統(tǒng)的工作原理確定機械運動系統(tǒng)的工作原理 11-11-4 機械運動系統(tǒng)工藝動作過程機械運動系統(tǒng)工藝動作過程的構(gòu)思與分解的構(gòu)思與分解 11-11-5 機構(gòu)選型及其系統(tǒng)組成機構(gòu)選型及其系統(tǒng)組成 11-6 11-6 執(zhí)行系統(tǒng)間運動的協(xié)調(diào)設(shè)計和運動循環(huán)圖執(zhí)行系統(tǒng)間運動的協(xié)調(diào)設(shè)計和運動循環(huán)圖 11-7 機械運動系統(tǒng)方案的構(gòu)思與擬定機械運動系統(tǒng)方案的構(gòu)思與擬定 11-8 機械運動系統(tǒng)

2、方案的評價機械運動系統(tǒng)方案的評價 11-11-9 設(shè)計沖壓式蜂窩煤成形機的運動方案設(shè)計沖壓式蜂窩煤成形機的運動方案 11-11-1 機械運動系統(tǒng)方案設(shè)計的內(nèi)容機械運動系統(tǒng)方案設(shè)計的內(nèi)容在工程上，一臺完整的在工程上，一臺完整的“機械機械”通常是由通常是由四部分四部分所組成所組成: : 一、機械運動系統(tǒng)的定義一、機械運動系統(tǒng)的定義 我們就將我們就將傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)與與執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)二者的組合，稱為二者的組合，稱為“機械運機械運動系統(tǒng)動系統(tǒng)”。1)動力系統(tǒng)；動力系統(tǒng)；2)傳動系統(tǒng)；傳動系統(tǒng)；3)執(zhí)行系統(tǒng)；執(zhí)行系統(tǒng)；4)輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)(含控制系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等含控制系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)

3、、潤滑系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等)。自行車自行車如如: :機械運動系統(tǒng)的方案設(shè)計機械運動系統(tǒng)的方案設(shè)計:是指設(shè)計是指設(shè)計工作者根據(jù)設(shè)計任務書和機器的用途等，工作者根據(jù)設(shè)計任務書和機器的用途等，來確定該機械運動系統(tǒng)的來確定該機械運動系統(tǒng)的總功能，明確其總功能，明確其工作原理和工藝動作，合理選擇機構(gòu)的類工作原理和工藝動作，合理選擇機構(gòu)的類型型以及以及進行方案評價進行方案評價等等十個十個方面的全過程，方面的全過程，又簡稱為又簡稱為“方案設(shè)計方案設(shè)計”。在傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品設(shè)計過程中，其在傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品設(shè)計過程中，其設(shè)計階段設(shè)計階段有四個有四個: 產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品規(guī)劃 方案設(shè)計方案設(shè)計 技術(shù)設(shè)計技術(shù)設(shè)計 施工設(shè)計施工設(shè)

4、計 方案設(shè)計方案設(shè)計是是關(guān)鍵關(guān)鍵和和核心核心，因為它直，因為它直接決定產(chǎn)品性能的好壞、成本的高低及接決定產(chǎn)品性能的好壞、成本的高低及競爭能力的強弱。競爭能力的強弱。 3)技術(shù)設(shè)計，技術(shù)設(shè)計，2)方案設(shè)計，方案設(shè)計，4)施工設(shè)計。施工設(shè)計。1)產(chǎn)品規(guī)劃，產(chǎn)品規(guī)劃，二、機械運動系統(tǒng)方案設(shè)計的定義、機械運動系統(tǒng)方案設(shè)計的定義其其流程流程可用圖來表示。可用圖來表示。三三、方案設(shè)計的內(nèi)容和流程、方案設(shè)計的內(nèi)容和流程一般來說，一般來說，方案設(shè)計方案設(shè)計包括如下包括如下十個十個方面的內(nèi)容：方面的內(nèi)容：1.首先根據(jù)設(shè)計任務書和機器的用途等，明確該機械運動系統(tǒng)的首先根據(jù)設(shè)計任務書和機器的用途等，明確該機械運動系

5、統(tǒng)的總功能總功能?？偣δ芸偣δ?是指該機器的用途或具有特定工作能力的總稱。是指該機器的用途或具有特定工作能力的總稱。例如：例如： “自動鉆床自動鉆床”的總功能的總功能:自動鉆孔自動鉆孔又如：又如： “蜂窩煤成型機蜂窩煤成型機”的總功能的總功能:將粉煤將粉煤沖壓成蜂窩煤。沖壓成蜂窩煤。 2. 為了實現(xiàn)總功能，常常將總功能為了實現(xiàn)總功能，常常將總功能分解分解為若干分功能（或子功為若干分功能（或子功能），并建立其功能結(jié)構(gòu)；能），并建立其功能結(jié)構(gòu)； 如如“自動鉆床自動鉆床”的總功能的總功能:自動鉆自動鉆孔孔自動鉆孔自動鉆孔3.根據(jù)各個分功能來確定其根據(jù)各個分功能來確定其工作原理工作原理（或稱（或稱功能

6、原理功能原理）；例如：在例如：在“送料送料”的功能要求中，的功能要求中，滿足它的工作原理有：滿足它的工作原理有：推力原理推力原理、重力原理重力原理、摩擦力原理摩擦力原理等。等。 6.根據(jù)各個工藝動作的時間先后順序，進行各執(zhí)行動作的協(xié)調(diào)設(shè)根據(jù)各個工藝動作的時間先后順序，進行各執(zhí)行動作的協(xié)調(diào)設(shè)計，并繪制出其計，并繪制出其運動循環(huán)圖運動循環(huán)圖；7. 對所選的各機構(gòu)進行尺度設(shè)計，確定其對所選的各機構(gòu)進行尺度設(shè)計，確定其主要尺寸主要尺寸；8.對所選的各機構(gòu)，進行簡單的對所選的各機構(gòu)，進行簡單的運動分析運動分析和和動力分析動力分析；9.對各種機械運動系統(tǒng)的方案，進行對各種機械運動系統(tǒng)的方案，進行評價與決策

7、評價與決策，確定最優(yōu)方案；，確定最優(yōu)方案；10.繪制最優(yōu)方案的繪制最優(yōu)方案的機械運動系統(tǒng)簡圖機械運動系統(tǒng)簡圖。5.根據(jù)各個工藝動作的要求，選擇合適的根據(jù)各個工藝動作的要求，選擇合適的機構(gòu)類型機構(gòu)類型或或組合機構(gòu)類組合機構(gòu)類型型； 4.根據(jù)工作原理，進行根據(jù)工作原理，進行工藝動作工藝動作的構(gòu)思與分解的構(gòu)思與分解 ；上述設(shè)計內(nèi)容可用上述設(shè)計內(nèi)容可用流程圖流程圖來表示。來表示?？偣δ芊纸饪偣δ芊纸?建立建立功能結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)工作原理的設(shè)計工作原理的設(shè)計工藝動作的構(gòu)思和分解工藝動作的構(gòu)思和分解 機構(gòu)選型機構(gòu)選型執(zhí)行動作間協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行動作間協(xié)調(diào)設(shè)計（繪制運動循環(huán)圖）（繪制運動循環(huán)圖）機構(gòu)尺度設(shè)計機構(gòu)尺度設(shè)

8、計運動分析和動力分析運動分析和動力分析方案評價與決策方案評價與決策繪制機械運動系統(tǒng)簡圖繪制機械運動系統(tǒng)簡圖重新設(shè)計工作原理重新設(shè)計工作原理重新構(gòu)思工藝動作重新構(gòu)思工藝動作 重新重新選用選用 機構(gòu)類型機構(gòu)類型 重新確定重新確定 機構(gòu)參數(shù)機構(gòu)參數(shù)重重新新設(shè)設(shè)計計不滿足要求不滿足要求確定總功能確定總功能11-2 機械運動系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的建立機械運動系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)的建立 在實際工作中，要設(shè)計的機械產(chǎn)品往往比較復雜，很難一在實際工作中，要設(shè)計的機械產(chǎn)品往往比較復雜，很難一步、直接地求得滿足總功能的原理方案，因此必須將總功能進步、直接地求得滿足總功能的原理方案，因此必須將總功能進行分解。行分解。 通常，通常，

9、功能結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)可用下述方框圖來表示?？捎孟率龇娇驁D來表示。一、功能結(jié)構(gòu)的概念及建立一、功能結(jié)構(gòu)的概念及建立分解：分解：將將總功能總功能分解為若干個分解為若干個分功能分功能（或（或子功能子功能）的過程。）的過程。 將總功能分解后將總功能分解后，再分別對這些較簡單的，再分別對這些較簡單的分功能（分功能（或或子功能子功能）求解，最后利用求解，最后利用組合原理組合原理對各分功能的解進行對各分功能的解進行合成合成，就可以得到，就可以得到滿足總功能的多種解決方案，這就是滿足總功能的多種解決方案，這就是建立功能結(jié)構(gòu)的目的建立功能結(jié)構(gòu)的目的。自動鉆孔自動鉆孔 1)例如：例如： “自動鉆床自動鉆床”的功能結(jié)構(gòu)

10、。的功能結(jié)構(gòu)。二、舉例說明二、舉例說明總功能總功能:自動鉆孔自動鉆孔為了實現(xiàn)總功能，可將它分解為下述為了實現(xiàn)總功能，可將它分解為下述四個四個分功能分功能(或或子功能子功能)。2)又如：又如： “沖壓式蜂窩煤成型機沖壓式蜂窩煤成型機”的功能結(jié)構(gòu)。的功能結(jié)構(gòu)。 為了實現(xiàn)上述為了實現(xiàn)上述總功能總功能，可將它分解，可將它分解為下述為下述五個五個分功能：分功能：將粉煤加入到空模具中，即將粉煤加入到空模具中，即加料加料；總功能總功能加料加料壓制成型壓制成型清除積屑清除積屑脫模脫模輸送輸送總功能：總功能：將粉煤沖壓成蜂窩煤。將粉煤沖壓成蜂窩煤。其功能結(jié)構(gòu)如下圖所示。其功能結(jié)構(gòu)如下圖所示。 利用沖頭將粉煤利用

11、沖頭將粉煤壓制成型壓制成型；清除清除沖頭和轉(zhuǎn)盤上的沖頭和轉(zhuǎn)盤上的積屑積屑；將沖壓好的蜂窩煤準確地從模具將沖壓好的蜂窩煤準確地從模具中脫出，即中脫出，即脫模脫模；將脫模的蜂窩煤運走，即將脫模的蜂窩煤運走，即輸送輸送。在工程上，滿足同一功能要求的工作原理在工程上，滿足同一功能要求的工作原理(即即功能原理功能原理)有許有許許多多。許多多。11- -3 機械運動系統(tǒng)功能原理的機械運動系統(tǒng)功能原理的確定確定一、功能原理的確定思路一、功能原理的確定思路例如：在例如：在“自動取料自動取料”的功能中，實的功能中，實現(xiàn)自動取料的工作原理有：現(xiàn)自動取料的工作原理有：氣吸原理氣吸原理、機機械推拉原理械推拉原理、摩擦

12、傳動原理摩擦傳動原理、磁吸原理磁吸原理、流體傳動原理流體傳動原理、材料變形原理材料變形原理、光電原理光電原理等多種形式。等多種形式。1)采用采用氣吸原理氣吸原理：在箱體的頂部用氣吸法：在箱體的頂部用氣吸法吸住頂部一張料板，然后將其夾走。吸住頂部一張料板，然后將其夾走。 下面以下面以“從箱體中自動取料從箱體中自動取料”為例，為例，來說明各種工作原理的應用來說明各種工作原理的應用 。2)采用采用機械推拉原理機械推拉原理：從箱體的底從箱體的底部將料板推出，然后部將料板推出，然后將其將其夾走。夾走。3)采用采用摩擦傳動原理摩擦傳動原理：用摩擦輪將用摩擦輪將料板從料板從箱體箱體底部滾出，然后底部滾出，然

13、后將其將其夾夾走走。 由此可見，實現(xiàn)同一功能要求由此可見，實現(xiàn)同一功能要求(即自動取料即自動取料)的工作原理有許的工作原理有許多。在這些工作原理中，有些是合理的，有些是不合理的。多。在這些工作原理中，有些是合理的，有些是不合理的。 因此，需要對各種可能的工作原理進行分析與比較，最后選因此，需要對各種可能的工作原理進行分析與比較，最后選定既能滿足機械的功能要求，又能使工藝動作最為簡單的最佳工定既能滿足機械的功能要求，又能使工藝動作最為簡單的最佳工作原理。作原理。 這就是確定這就是確定機械運動系統(tǒng)功能原理機械運動系統(tǒng)功能原理的的基本思路基本思路。二、功能原理的確定方法二、功能原理的確定方法 目前目

14、前，工程上較常用的方法有，工程上較常用的方法有六種六種： 查找有關(guān)文獻資料，如專業(yè)書刊、專利產(chǎn)品說明書等，來確查找有關(guān)文獻資料，如專業(yè)書刊、專利產(chǎn)品說明書等，來確定其定其功能原理功能原理的一種方法。此方法簡單、實用。的一種方法。此方法簡單、實用。4.仿生法：仿生法：1. 文獻檢索文獻檢索 法法 : 從人類或自然界的生物、動物的各種動作和現(xiàn)象中，引出從人類或自然界的生物、動物的各種動作和現(xiàn)象中，引出功功能原理能原理的一種方法。此方法具有很強的新穎性和創(chuàng)造性。的一種方法。此方法具有很強的新穎性和創(chuàng)造性。2. 類比法類比法: 將欲設(shè)計的產(chǎn)品與同類已設(shè)計的產(chǎn)品進行對比，采用相似將欲設(shè)計的產(chǎn)品與同類已設(shè)

15、計的產(chǎn)品進行對比，采用相似原理，來確定原理，來確定功能原理功能原理的一種方法。此方法簡單、實用，但存的一種方法。此方法簡單、實用，但存在局限性。在局限性。3. 實驗法實驗法: 通過科學的實驗手段，如模型實驗、樣機實驗等，來探索通過科學的實驗手段，如模型實驗、樣機實驗等，來探索和找出和找出功能原理功能原理的一種方法。此方法雖然較復雜、但實用。的一種方法。此方法雖然較復雜、但實用。如：如：“洗洗衣機衣機”的工作原理。的工作原理。1）揉搓原理：）揉搓原理：利用利用機械手機械手，模仿人手的模仿人手的揉搓揉搓動作，動作，將將贓物從贓物從衣物上分離。此原理的缺點是：動作衣物上分離。此原理的缺點是：動作難度

16、大難度大，機構(gòu)復雜。，機構(gòu)復雜。 4）漂洗原理）漂洗原理：利用一個波輪在水中旋轉(zhuǎn)，形：利用一個波輪在水中旋轉(zhuǎn)，形成渦流來翻動衣物，達到清洗的目的成渦流來翻動衣物，達到清洗的目的，這就是這就是著名的著名的“漂洗原理漂洗原理” 。此原理的優(yōu)點是：此原理的優(yōu)點是：不僅不僅動作簡單，而且安全可靠。目前在動作簡單，而且安全可靠。目前在“洗衣機洗衣機” 的工作原理中的工作原理中得到了廣泛應用得到了廣泛應用。2）刷擦原理：）刷擦原理：利用利用刷子刷子，模仿人手的，模仿人手的刷擦刷擦動作，將贓物從動作，將贓物從衣物上分離。此原理的缺點是：衣物上分離。此原理的缺點是：很難把衣物各處都刷洗到很難把衣物各處都刷洗到

17、。3）捶打原理：）捶打原理：利用利用木棒木棒，模仿人手的，模仿人手的捶打捶打動作，將贓物從衣動作，將贓物從衣物上分離。此原理的缺點是：物上分離。此原理的缺點是：易損壞衣物易損壞衣物。功能：功能：要實現(xiàn)要實現(xiàn) “贓物從衣物上分離出來贓物從衣物上分離出來”，其工作原理有：，其工作原理有：5.直覺法直覺法 利用設(shè)計工作者的個人直觀感覺以及偶爾聯(lián)想等方法，來確利用設(shè)計工作者的個人直觀感覺以及偶爾聯(lián)想等方法，來確定定功能原理功能原理的一種方法，此方法具有很大的隨機性。的一種方法，此方法具有很大的隨機性。6.邏輯分析法邏輯分析法 將實現(xiàn)某一功能元的所有可能的解用將實現(xiàn)某一功能元的所有可能的解用“表格形式表

18、格形式”列出，形成列出，形成解法目錄，以供比較和確定工作原理的一種方法。此方法考慮全面，解法目錄，以供比較和確定工作原理的一種方法。此方法考慮全面，具有很強的推廣性和應用性。具有很強的推廣性和應用性。例如，表例如，表11-1為為“運送物料運送物料”的解法目錄。的解法目錄。功功能能元元解解機械力機械力氣液力氣液力電磁力電磁力推力推力重力重力摩擦力摩擦力氣吸力氣吸力流體力流體力磁吸力磁吸力簡簡圖圖特特點點用途廣用途廣簡單簡單可靠性較可靠性較差差耗能較大耗能較大多條件限多條件限制制較小物體較小物體表表11-1 運送物料的解法目錄運送物料的解法目錄 11-4 機械運動系統(tǒng)工藝動作的構(gòu)思與分解機械運動系

19、統(tǒng)工藝動作的構(gòu)思與分解 一、一、“工藝動作工藝動作”與與“功能功能”之間的之間的關(guān)系關(guān)系 機器的機器的“功能功能”通常是通過機構(gòu)的通常是通過機構(gòu)的“工藝動作工藝動作”來完成的。來完成的。例如例如:“蜂窩煤成型機蜂窩煤成型機”的五個分功能的五個分功能:加料加料壓制成型壓制成型清除積屑清除積屑脫模脫模輸送輸送，它們分別是通過如下，它們分別是通過如下五個五個“工工藝動作藝動作”來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。1)加料加料:利用物料重力所產(chǎn)生的垂直下落利用物料重力所產(chǎn)生的垂直下落2)壓制成型壓制成型:利用沖頭上下往復直線運動利用沖頭上下往復直線運動3)清除積屑清除積屑:利用掃屑刷左右往直線復運動利用掃屑刷左右往直線復

20、運動4)脫模脫模:利用脫模盤上下往復直線運動利用脫模盤上下往復直線運動5)輸送輸送:將脫模的蜂窩煤落在輸送帶上送出將脫模的蜂窩煤落在輸送帶上送出 又如：又如： “自動鉆床自動鉆床”的的四個分功能四個分功能是通過如下是通過如下四個四個“工藝動作工藝動作”來來實現(xiàn)。實現(xiàn)。-利用送料塊利用送料塊左右左右往復往復直線運動來實現(xiàn)直線運動來實現(xiàn)送料送料-利用定位塊利用定位塊前后前后往復往復直線運動來實現(xiàn)直線運動來實現(xiàn)定位定位-利用夾緊塊利用夾緊塊前后前后往復往復直線運動來實現(xiàn)直線運動來實現(xiàn)夾緊夾緊-利用鉆孔刀具利用鉆孔刀具上下上下往往復直線運動來實現(xiàn)復直線運動來實現(xiàn)進刀進刀二者關(guān)系：二者關(guān)系： “工藝動作

21、工藝動作”取決于其欲實現(xiàn)的取決于其欲實現(xiàn)的“功能功能”，不同的，不同的“功能功能”就會有不同的就會有不同的“工藝動作工藝動作”來完成。來完成。 一般來說，機器的工藝動作是比較復雜的，很難用一個簡單一般來說，機器的工藝動作是比較復雜的，很難用一個簡單的機構(gòu)來實現(xiàn)。因此，在方案設(shè)計時，需要的機構(gòu)來實現(xiàn)。因此，在方案設(shè)計時，需要把復雜的工藝動作分把復雜的工藝動作分解成解成“按一定時間、次序來排列的按一定時間、次序來排列的”若干個簡單的工藝動作。若干個簡單的工藝動作。我們就把這些簡單的我們就把這些簡單的工藝動作工藝動作稱為稱為執(zhí)行動作執(zhí)行動作。 二、二、“工藝動作的構(gòu)思與分解工藝動作的構(gòu)思與分解”等若

22、干概念等若干概念完成執(zhí)行動作的完成執(zhí)行動作的構(gòu)件構(gòu)件，稱為，稱為執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件。 實現(xiàn)執(zhí)行動作的實現(xiàn)執(zhí)行動作的機構(gòu)機構(gòu)，稱為，稱為執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)。 工藝動作的構(gòu)思與分解：工藝動作的構(gòu)思與分解：是指設(shè)計工作者根據(jù)機器欲實現(xiàn)的是指設(shè)計工作者根據(jù)機器欲實現(xiàn)的功能來構(gòu)思出其工藝動作，并將復雜的工藝動作分解成按一定時功能來構(gòu)思出其工藝動作，并將復雜的工藝動作分解成按一定時間、次序來排列的若干個簡單工藝動作的過程。間、次序來排列的若干個簡單工藝動作的過程。1. 工藝動作集中與分散原則工藝動作集中與分散原則 所謂所謂“集中原則集中原則”，是指在同一機構(gòu)中可以采用多個執(zhí)，是指在同一機構(gòu)中可以采用多個執(zhí)行構(gòu)

23、件同時完成幾個執(zhí)行動作。行構(gòu)件同時完成幾個執(zhí)行動作。 所謂所謂“分散原則分散原則”，是指將復雜的工藝動作分解為若干簡，是指將復雜的工藝動作分解為若干簡單的工藝動作，并分別由不同的執(zhí)行機構(gòu)來完成。單的工藝動作，并分別由不同的執(zhí)行機構(gòu)來完成。 由上可知，工藝動作的由上可知，工藝動作的集中原則集中原則和和分散原則分散原則是一對矛盾。是一對矛盾。在設(shè)計時，其選用原則是：在設(shè)計時，其選用原則是：工藝動作能集中就盡量集中，若工藝動作能集中就盡量集中，若集中有困難就采取分散集中有困難就采取分散。三、工藝動作構(gòu)思與分解的基本原則三、工藝動作構(gòu)思與分解的基本原則 例如：在例如：在“自動切書機自動切書機”中，采用

24、了多刀、多面，同時中，采用了多刀、多面，同時完成切紙過程，大大地提高了生產(chǎn)率。完成切紙過程，大大地提高了生產(chǎn)率。3. 多件同時處理原則多件同時處理原則是指采用幾套相同的執(zhí)行機構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件同時來處理的方法。是指采用幾套相同的執(zhí)行機構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件同時來處理的方法。2. 各工藝動作的時間相等原則各工藝動作的時間相等原則 若有一道工藝動作的時間很長時，就可以采用如下辦法：若有一道工藝動作的時間很長時，就可以采用如下辦法： 例如：在例如：在 “電腦多頭繡花機電腦多頭繡花機”中，采用了中，采用了12套相同的執(zhí)行機構(gòu)和套相同的執(zhí)行機構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件(即相同的機頭即相同的機頭)同時繡花，可使工作效率提高同時

25、繡花，可使工作效率提高12倍。倍。 是指設(shè)計工作者在工藝動作的構(gòu)思時，盡可能使各工藝動作是指設(shè)計工作者在工藝動作的構(gòu)思時，盡可能使各工藝動作的時間相等。的時間相等。1)提高這一道工藝動作的速度；提高這一道工藝動作的速度； 2)把這一道工藝動作再分解的辦法，來保證各道工藝動作的把這一道工藝動作再分解的辦法，來保證各道工藝動作的時間盡可能相等。時間盡可能相等。4. 提高生產(chǎn)率原則提高生產(chǎn)率原則 為了提高機器生產(chǎn)率，應盡可能減少機器工件行程和回程的時為了提高機器生產(chǎn)率，應盡可能減少機器工件行程和回程的時間，其方法有間，其方法有: 1) 在不妨礙各執(zhí)行動作正常工作的前提下，盡可能使各執(zhí)行動在不妨礙各執(zhí)

26、行動作正常工作的前提下，盡可能使各執(zhí)行動作的作的工作行程時間工作行程時間相互重迭；相互重迭；2)同上，盡可能使各執(zhí)行動作的同上，盡可能使各執(zhí)行動作的回程時間回程時間相互重迭；相互重迭；3)同上同上,盡可能使各執(zhí)行動作的盡可能使各執(zhí)行動作的工作行程時間工作行程時間與與回程時間回程時間相互重迭。相互重迭。例如例如:在在“蜂窩煤成型機蜂窩煤成型機”的的“壓制成型壓制成型與與清除積屑清除積屑”二個二個“執(zhí)執(zhí)行動作行動作”中。中。壓制成型壓制成型:利用沖頭上下往利用沖頭上下往復直線運動復直線運動清除積屑清除積屑:利用掃屑刷左右利用掃屑刷左右往直線復運動往直線復運動出現(xiàn)了：出現(xiàn)了：工作行程時間工作行程時間

27、與與回程時間回程時間相互重迭。相互重迭。 11-11-5 機構(gòu)選型及其系統(tǒng)組成機構(gòu)選型及其系統(tǒng)組成 一、機構(gòu)選型的定義一、機構(gòu)選型的定義機構(gòu)選型：機構(gòu)選型：是指設(shè)計工作者根據(jù)是指設(shè)計工作者根據(jù)各個執(zhí)行動作各個執(zhí)行動作（即從動件的動作）（即從動件的動作）的基本要求的基本要求來選用合理的機構(gòu)類型的過程。來選用合理的機構(gòu)類型的過程。須注意：須注意：在工程上，滿足同一執(zhí)行動作要求的機構(gòu)有許多，這需在工程上，滿足同一執(zhí)行動作要求的機構(gòu)有許多，這需要對多種機構(gòu)進行對比和分析，最后尋求最優(yōu)解。要對多種機構(gòu)進行對比和分析，最后尋求最優(yōu)解。 例如：例如：若若執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件要實現(xiàn)要實現(xiàn)“連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動

28、”，其機構(gòu)有，其機構(gòu)有: 雙曲柄機構(gòu)、轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、輪系、帶傳動機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、輪系、帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)、雙萬向鉸鏈機構(gòu)、某些組合機構(gòu)等。鏈傳動機構(gòu)、雙萬向鉸鏈機構(gòu)、某些組合機構(gòu)等。又如：又如：若若執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件要實現(xiàn)要實現(xiàn)“間歇旋轉(zhuǎn)運動間歇旋轉(zhuǎn)運動”，其機構(gòu)有，其機構(gòu)有: 棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、凸輪式間歇運動機棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、凸輪式間歇運動機構(gòu)等。構(gòu)等。若若執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件要實現(xiàn)其它工藝動作，其要實現(xiàn)其它工藝動作，其執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)見表見表11-2所示。所示。又如：又如：若若執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件要實現(xiàn)要實現(xiàn)“往復擺動往復

29、擺動”，其機構(gòu)有，其機構(gòu)有: 曲柄搖桿機構(gòu)、搖塊機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)、擺動導桿機構(gòu)、擺曲柄搖桿機構(gòu)、搖塊機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)、擺動導桿機構(gòu)、擺動從動件凸輪機構(gòu)、某些組合機構(gòu)等。動從動件凸輪機構(gòu)、某些組合機構(gòu)等。又如：又如：若若執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件要實現(xiàn)要實現(xiàn)“往復直線移動往復直線移動”，其機構(gòu)有，其機構(gòu)有: 曲柄滑塊機構(gòu)、移動從動件凸輪機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)、螺旋曲柄滑塊機構(gòu)、移動從動件凸輪機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、某些組合機構(gòu)等。機構(gòu)、某些組合機構(gòu)等。執(zhí)行構(gòu)件運動形式執(zhí)行構(gòu)件運動形式實現(xiàn)運動形式的常用執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)運動形式的常用執(zhí)行機構(gòu)實際應用舉例實際應用舉例旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運運動動連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動雙曲柄

30、機構(gòu)、轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、轉(zhuǎn)動導桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、輪系、帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)、雙萬向輪系、帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)、雙萬向鉸鏈機構(gòu)、某些組合機構(gòu)等鉸鏈機構(gòu)、某些組合機構(gòu)等車床、銑床的主軸以及縫紉車床、銑床的主軸以及縫紉機的轉(zhuǎn)動等機的轉(zhuǎn)動等間歇旋轉(zhuǎn)運動間歇旋轉(zhuǎn)運動棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、凸輪式間歇運動機構(gòu)等凸輪式間歇運動機構(gòu)等自動機床工作臺的轉(zhuǎn)位、步自動機床工作臺的轉(zhuǎn)位、步進滾輪的步進運動等進滾輪的步進運動等往復擺動往復擺動曲柄搖桿機構(gòu)、搖塊機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)、曲柄搖桿機構(gòu)、搖塊機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)、擺動導桿機構(gòu)、擺動從動件凸輪機構(gòu)、某擺

31、動導桿機構(gòu)、擺動從動件凸輪機構(gòu)、某些組合機構(gòu)等些組合機構(gòu)等顎式碎石機的動顎板的打擊顎式碎石機的動顎板的打擊運動、電風扇的擺頭運動等運動、電風扇的擺頭運動等直直線線移移動動往復直線移動往復直線移動曲柄滑塊機構(gòu)、移動從動件凸輪機構(gòu)、齒曲柄滑塊機構(gòu)、移動從動件凸輪機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、某些組合機構(gòu)等輪齒條機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、某些組合機構(gòu)等壓縮機活塞的往復運動、沖壓縮機活塞的往復運動、沖床沖頭的沖壓運動、插齒的床沖頭的沖壓運動、插齒的切削運動等切削運動等間歇往復移動間歇往復移動棘齒條機構(gòu)、摩擦傳動機構(gòu)、從動件作間棘齒條機構(gòu)、摩擦傳動機構(gòu)、從動件作間歇往復運動的凸輪機構(gòu)、利用連桿曲線的歇往復運動的凸

32、輪機構(gòu)、利用連桿曲線的圓弧段實現(xiàn)間歇運動的連桿機構(gòu)等圓弧段實現(xiàn)間歇運動的連桿機構(gòu)等齒輪插齒機的讓刀運動、輕齒輪插齒機的讓刀運動、輕工自動機中供料機構(gòu)的間歇工自動機中供料機構(gòu)的間歇供料運動等供料運動等單向間歇移動單向間歇移動棘齒條機構(gòu)、液壓機構(gòu)等棘齒條機構(gòu)、液壓機構(gòu)等刨床工作臺的進給運動等刨床工作臺的進給運動等曲線運動曲線運動利用連桿曲線實現(xiàn)預定軌跡的多桿機構(gòu)、利用連桿曲線實現(xiàn)預定軌跡的多桿機構(gòu)、凸輪凸輪連桿組合機構(gòu)、齒輪連桿組合機構(gòu)、齒輪連桿組連桿組合機構(gòu)、行星輪系與連桿組合機構(gòu)等合機構(gòu)、行星輪系與連桿組合機構(gòu)等捏面機的捏面爪的運動、電捏面機的捏面爪的運動、電影放映機抓片機構(gòu)中的抓片影放映機抓

33、片機構(gòu)中的抓片爪的運動等爪的運動等表表11-2 實現(xiàn)常見工藝動作的執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)常見工藝動作的執(zhí)行機構(gòu) 二、機構(gòu)選型的基本原則機構(gòu)選型的基本原則1.選型時，應使機構(gòu)的結(jié)構(gòu)最簡單、運動鏈最短選型時，應使機構(gòu)的結(jié)構(gòu)最簡單、運動鏈最短 1)選型時，應使原動件到執(zhí)行構(gòu)件之間的構(gòu)件數(shù)量和運動副數(shù)選型時，應使原動件到執(zhí)行構(gòu)件之間的構(gòu)件數(shù)量和運動副數(shù)量盡可能地少。量盡可能地少。 2)選型時，有時往往選用結(jié)構(gòu)簡單的近似機構(gòu)選型時，有時往往選用結(jié)構(gòu)簡單的近似機構(gòu)，而不選用理論而不選用理論上沒有誤差但其結(jié)構(gòu)復雜的機構(gòu)。上沒有誤差但其結(jié)構(gòu)復雜的機構(gòu)。 例如：右圖中的兩種機構(gòu)都例如：右圖中的兩種機構(gòu)都能實現(xiàn)能實現(xiàn)E點直

34、線運動。其中圖點直線運動。其中圖a是是利用鉸鏈四桿機構(gòu)，來實現(xiàn)利用鉸鏈四桿機構(gòu)，來實現(xiàn)E點點的的近似近似直線運動。而圖直線運動。而圖b是利用是利用平面八桿機構(gòu)，來實現(xiàn)平面八桿機構(gòu)，來實現(xiàn)E點的點的精精確確直線運動。直線運動。 通常方法有：通常方法有： 只有這樣，不但可以減輕機構(gòu)的重量，降低機構(gòu)的成本，而且只有這樣，不但可以減輕機構(gòu)的重量，降低機構(gòu)的成本，而且可以減少機構(gòu)的累積運動誤差，有利于提高工作可靠性。可以減少機構(gòu)的累積運動誤差，有利于提高工作可靠性。2.2.選型時，應選型時，應選擇合適的運動副形式選擇合適的運動副形式 轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副：不但：不但制造容易，而且易于保證運動副元素的配合精度，且

35、制造容易，而且易于保證運動副元素的配合精度，且效率較高效率較高，故，故選型時應優(yōu)先選用選型時應優(yōu)先選用；結(jié)論：結(jié)論：在機構(gòu)選型時，應優(yōu)先選用含有轉(zhuǎn)動副的機構(gòu)，避免采用在機構(gòu)選型時，應優(yōu)先選用含有轉(zhuǎn)動副的機構(gòu)，避免采用含有移動副的機構(gòu)。若機構(gòu)中存在移動副時，盡可能用轉(zhuǎn)動副或含有移動副的機構(gòu)。若機構(gòu)中存在移動副時，盡可能用轉(zhuǎn)動副或高副來代替。高副來代替。移動副移動副：不但不但制造較困難，制造較困難，而且而且一旦磨損不易保證配合精度，效率一旦磨損不易保證配合精度，效率低低，且易自鎖，故且易自鎖，故選型時選型時應應避免采用避免采用。高副高副：高副機構(gòu)高副機構(gòu)不但能容易地實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律，而且能容易地

36、不但能容易地實現(xiàn)復雜的運動規(guī)律，而且能容易地實現(xiàn)自動化控制。缺點是：高副元素的曲面加工比較麻煩，而且高實現(xiàn)自動化控制。缺點是：高副元素的曲面加工比較麻煩，而且高副元素因磨損過大易造成運動失真，故副元素因磨損過大易造成運動失真，故選型時介于上述二種選型時介于上述二種運動副運動副之間之間。 例如：在圖例如：在圖a中，采用轉(zhuǎn)動副中，采用轉(zhuǎn)動副D代替移動副代替移動副D的近似直線運動機的近似直線運動機構(gòu)；構(gòu)；又如：在圖又如：在圖b中，采用高副中，采用高副C代替移動副代替移動副C的導桿機構(gòu)。的導桿機構(gòu)。3.選型時，應考慮選型時，應考慮“原動機原動機”的選用，使之有利于簡化機構(gòu)的結(jié)構(gòu)的選用，使之有利于簡化機

37、構(gòu)的結(jié)構(gòu)和改善運動質(zhì)量和改善運動質(zhì)量目前，工程上常用的目前，工程上常用的原動機原動機有有:電動機、液壓缸、氣缸電動機、液壓缸、氣缸。結(jié)論：結(jié)論：若有液壓源、氣壓源設(shè)施時，應盡量采用若有液壓源、氣壓源設(shè)施時，應盡量采用液壓缸液壓缸或或氣缸氣缸作為作為原動機，盡可能少用原動機，盡可能少用電動機電動機作為原動機。因為這樣，不但有利于簡作為原動機。因為這樣，不但有利于簡化機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和改善運動質(zhì)量，而且具有減振、操作方便等一系列化機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和改善運動質(zhì)量，而且具有減振、操作方便等一系列優(yōu)點。優(yōu)點。 電動機電動機液壓缸液壓缸 如如對于高速機械，機構(gòu)選型要盡量考慮其對稱性，以求得對于高速機械，機構(gòu)選型要盡量

38、考慮其對稱性，以求得慣性力的平衡和減小動載荷。慣性力的平衡和減小動載荷。6.選型時，應考慮選型時，應考慮該該機構(gòu)的經(jīng)濟性能和使用性能機構(gòu)的經(jīng)濟性能和使用性能 例如：選型時，應使所選用的機構(gòu)易于加工制造、成本低；此例如：選型時，應使所選用的機構(gòu)易于加工制造、成本低；此外還應使操縱方便、安全可靠、機械效率高等。外還應使操縱方便、安全可靠、機械效率高等。5.選型時，應考慮該機構(gòu)是否具有良好的傳力條件和動力特性選型時，應考慮該機構(gòu)是否具有良好的傳力條件和動力特性 4.選型時，應盡量避免選用選型時，應盡量避免選用“帶虛約束帶虛約束”的機構(gòu)的機構(gòu)原因：原因：在機構(gòu)加工和安裝時，若尺寸不準確，則原來的虛約束

39、變在機構(gòu)加工和安裝時，若尺寸不準確，則原來的虛約束變成實際約束，從而造成機構(gòu)卡死或引起機構(gòu)的破壞。因此，在選成實際約束，從而造成機構(gòu)卡死或引起機構(gòu)的破壞。因此，在選型時應盡量型時應盡量避免選用避免選用“帶有虛約束帶有虛約束”的機構(gòu)。的機構(gòu)。 又如對于傳力大的機構(gòu)要盡量增大機構(gòu)的傳動角或減小壓力又如對于傳力大的機構(gòu)要盡量增大機構(gòu)的傳動角或減小壓力角，以防止機構(gòu)發(fā)生自鎖。角，以防止機構(gòu)發(fā)生自鎖。三、舉例說明三、舉例說明 以以“自動鉆床自動鉆床”為例，為例，各執(zhí)行動作各執(zhí)行動作和和執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)如下圖所示。如下圖所示。目錄目錄（黑體，三號，居中）（黑體，三號，居中）1.設(shè)計任務書設(shè)計任務書（黑體，

40、四號）（黑體，四號）.12.工作原理和工藝動作分解工作原理和工藝動作分解.33.執(zhí)行機構(gòu)選型執(zhí)行機構(gòu)選型.54.工藝動作協(xié)調(diào)設(shè)計，并擬定運動循環(huán)圖工藝動作協(xié)調(diào)設(shè)計，并擬定運動循環(huán)圖.75.機械運動方案的選擇和評定機械運動方案的選擇和評定.86.機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu).97.機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)運動簡圖.108. 主要機構(gòu)的尺度設(shè)計主要機構(gòu)的尺度設(shè)計.129.主要機構(gòu)速度與加速度分析（分析一個位置）主要機構(gòu)速度與加速度分析（分析一個位置）.1310.參考資料參考資料.1411.設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié).15課程設(shè)計目錄課程設(shè)計目錄幾點說明幾點說明:1)正文正文（宋體，小四號

41、），（宋體，小四號），頁數(shù)頁數(shù)15頁頁，其格式見模板示例；任務書，其格式見模板示例；任務書和封面，其格式見模板；和封面，其格式見模板；課程設(shè)計任務書課程設(shè)計任務書.doc課程設(shè)計（封面）課程設(shè)計（封面）.doc剝豆機構(gòu)設(shè)計剝豆機構(gòu)設(shè)計(示例示例).doc2)所有資料所有資料(含打印稿和電子稿含打印稿和電子稿)于第于第16(或或17)周周星期五下午星期五下午2:00前前交交到機械樓到機械樓214房間；房間；3)指導時間和地點指導時間和地點:打印稿：打印稿：用資料袋裝好，并貼好封面。用資料袋裝好，并貼好封面。電子稿：電子稿：由由各班學習委員各班學習委員匯總為一文件夾，將文件夾壓縮后發(fā)匯總為一文件夾

42、，將文件夾壓縮后發(fā)到電子郵箱到電子郵箱。機械機械113114班班:第第16周星期一、二上午周星期一、二上午810點，機械樓點，機械樓214。機械機械11131114班班:第第17周星期一、二上午周星期一、二上午810點，機械樓點，機械樓214。機械機械091機械原理課程設(shè)計機械原理課程設(shè)計第二講第二講 11- -7 機械運動系統(tǒng)方案的構(gòu)思與擬定機械運動系統(tǒng)方案的構(gòu)思與擬定 11- -8 機械運動系統(tǒng)方案的評價機械運動系統(tǒng)方案的評價 11-9 設(shè)計沖壓式蜂窩煤成型機的運動方案設(shè)計沖壓式蜂窩煤成型機的運動方案 11-6 執(zhí)行動作間的協(xié)調(diào)設(shè)計和運動循環(huán)圖執(zhí)行動作間的協(xié)調(diào)設(shè)計和運動循環(huán)圖 11-6 1

43、1-6 執(zhí)行動作間的協(xié)調(diào)設(shè)計和運動循環(huán)圖執(zhí)行動作間的協(xié)調(diào)設(shè)計和運動循環(huán)圖一、協(xié)調(diào)設(shè)計的定義一、協(xié)調(diào)設(shè)計的定義 對于大多數(shù)工程機械，其對于大多數(shù)工程機械，其執(zhí)行動作執(zhí)行動作往往較多。這就要求這往往較多。這就要求這些執(zhí)行動作必須些執(zhí)行動作必須在時間上、在次序上在時間上、在次序上應相互協(xié)調(diào)、相互配合，應相互協(xié)調(diào)、相互配合，不能出現(xiàn)干涉，以保證該機械能完成預定的功能和生產(chǎn)過程。不能出現(xiàn)干涉，以保證該機械能完成預定的功能和生產(chǎn)過程。這方面的設(shè)計工作稱為執(zhí)行動作間的這方面的設(shè)計工作稱為執(zhí)行動作間的協(xié)調(diào)設(shè)計協(xié)調(diào)設(shè)計。自動鉆床自動鉆床1)送料塊送料塊左右左右往復直線運動；往復直線運動；2)定位塊定位塊前后前后

44、往復直線運動；往復直線運動；3)夾緊塊夾緊塊前后前后往復直線運動；往復直線運動；4)鉆孔刀具鉆孔刀具上下上下往復直線運動。往復直線運動。例如：例如： 在在“自動鉆床自動鉆床”中，中，其執(zhí)行動作有其執(zhí)行動作有: 為了完成為了完成“自動鉆孔自動鉆孔”的總功能，上述四個執(zhí)行動作的總功能，上述四個執(zhí)行動作必滿足必滿足先后時間順序的協(xié)調(diào)要求先后時間順序的協(xié)調(diào)要求 。 1.各執(zhí)行動作必滿足動作先后的順序性要求各執(zhí)行動作必滿足動作先后的順序性要求 二、協(xié)調(diào)設(shè)計的原則二、協(xié)調(diào)設(shè)計的原則1）為了保證各執(zhí)行動作運動循環(huán)的時）為了保證各執(zhí)行動作運動循環(huán)的時間同步，間同步， 通常以通常以某一主要執(zhí)行動作某一主要執(zhí)行動

45、作開開始點作為運動循環(huán)的始點作為運動循環(huán)的起點起點，其它各執(zhí)，其它各執(zhí)行動作按此起點有序地進行；行動作按此起點有序地進行；2）為了避免兩個執(zhí)行動作在時間）為了避免兩個執(zhí)行動作在時間上上發(fā)生干涉發(fā)生干涉，應使前一個執(zhí)行動作，應使前一個執(zhí)行動作結(jié)束點到后一個執(zhí)行動作起始點之結(jié)束點到后一個執(zhí)行動作起始點之間有適當?shù)拈g有適當?shù)臅r間間隔時間間隔。 如在如在“自動鉆床自動鉆床”中，各執(zhí)行動作的先后順序性依次為：送料中，各執(zhí)行動作的先后順序性依次為：送料塊塊左右左右往復直線運動往復直線運動 定位塊定位塊前后前后往復直線運動往復直線運動 夾緊塊夾緊塊前后前后往往復直線運動復直線運動 鉆孔刀具鉆孔刀具上下上下往

46、復直線運動，其順序不能顛倒。往復直線運動，其順序不能顛倒。此外，還需注意二點此外，還需注意二點:2.各執(zhí)行動作的時間安排要有利于提高生產(chǎn)率各執(zhí)行動作的時間安排要有利于提高生產(chǎn)率 為了提高生產(chǎn)率，通常有為了提高生產(chǎn)率，通常有兩種辦法：兩種辦法：1)盡量縮短各執(zhí)行構(gòu)件工作行程和空回行程的時間；盡量縮短各執(zhí)行構(gòu)件工作行程和空回行程的時間；2)在執(zhí)行動作不發(fā)生干涉的前提下，應使前一個執(zhí)行構(gòu)件回程在執(zhí)行動作不發(fā)生干涉的前提下，應使前一個執(zhí)行構(gòu)件回程結(jié)束之前，后一個執(zhí)行構(gòu)件已開始工作行程。結(jié)束之前，后一個執(zhí)行構(gòu)件已開始工作行程。 如：在如：在“自動鉆床自動鉆床”中，中，定位塊定位塊在回程結(jié)束之前，在回程結(jié)

47、束之前，夾緊塊夾緊塊已開始已開始進入工作行程。進入工作行程。 三、機械運動循環(huán)圖及其繪制機械運動循環(huán)圖及其繪制1.機械的運動循環(huán)周期機械的運動循環(huán)周期T2）無周期性循環(huán)的機械：）無周期性循環(huán)的機械：1）周期性循環(huán)的機械：）周期性循環(huán)的機械：在工程上，大部分的機器都屬于在工程上，大部分的機器都屬于周期性循環(huán)的機械周期性循環(huán)的機械。在工程上，機械可分為兩大類：在工程上，機械可分為兩大類： 工作時，各執(zhí)行動作每經(jīng)過一段時間后，便周期性重復出工作時，各執(zhí)行動作每經(jīng)過一段時間后，便周期性重復出現(xiàn)的機械。如現(xiàn)的機械。如包裝機械、各種自動機械包裝機械、各種自動機械等。等。 工作時，各執(zhí)行動作經(jīng)過一段時間后，

48、不再周期性重復出工作時，各執(zhí)行動作經(jīng)過一段時間后，不再周期性重復出現(xiàn)的機械，如現(xiàn)的機械，如起重運輸機、建筑機械起重運輸機、建筑機械等。等。 在周期性循環(huán)的機械中，每完成一個工作循環(huán)所需的時間稱在周期性循環(huán)的機械中，每完成一個工作循環(huán)所需的時間稱為該機械的為該機械的運動循環(huán)周期運動循環(huán)周期，常以字母，常以字母T表示。表示。執(zhí)TTttt回程執(zhí)工作停歇ttt回程工作停歇， 分別為執(zhí)行構(gòu)件的分別為執(zhí)行構(gòu)件的工作行程時間工作行程時間、回程時間回程時間和和停歇時間停歇時間。例如：在例如：在“自動壓痕機自動壓痕機”中，執(zhí)行構(gòu)件為中，執(zhí)行構(gòu)件為沖頭沖頭2。T p = t k +t 0 +t d自動壓痕機簡圖自

49、動壓痕機簡圖 通常，機械的運動循環(huán)周期與各執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)周期是通常，機械的運動循環(huán)周期與各執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)周期是一致的，而執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)周期中至少包括一個一致的，而執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)周期中至少包括一個工作行程工作行程和和一個一個空回行程空回行程（即（即回程回程），有可能還有若干個），有可能還有若干個停歇段停歇段。因此執(zhí)行。因此執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)周期構(gòu)件的運動循環(huán)周期 可以表示為：可以表示為： 沖頭沖頭2的運動循環(huán)時間由三部分組成：的運動循環(huán)時間由三部分組成：沖頭自上而下為沖頭自上而下為工作行程工作行程 ，所花時間為，所花時間為t k ；沖頭壓痕時的沖頭壓痕時的保壓停留時間保壓停留時間

50、為為t 0；沖頭自下而上為沖頭自下而上為回程回程 ，所花時間為，所花時間為t d。 因此沖頭一個運動循環(huán)中所需時間因此沖頭一個運動循環(huán)中所需時間T p可表示為：可表示為：2. 機械運動循環(huán)圖機械運動循環(huán)圖 為了準確地描述各執(zhí)行動作之間有序的、相互協(xié)調(diào)、相互配為了準確地描述各執(zhí)行動作之間有序的、相互協(xié)調(diào)、相互配合的運動關(guān)系，常需借助于合的運動關(guān)系，常需借助于機械運動循環(huán)圖機械運動循環(huán)圖來表達。來表達。 機械運動循環(huán)圖：機械運動循環(huán)圖：一種用來描述各執(zhí)行構(gòu)件動作間的相互協(xié)一種用來描述各執(zhí)行構(gòu)件動作間的相互協(xié)調(diào)、相互配合的圖形，或簡稱調(diào)、相互配合的圖形，或簡稱運動循環(huán)圖運動循環(huán)圖。通常有三種表達形式

51、。通常有三種表達形式。 例如：例如： 在在“自動壓痕機自動壓痕機”中，執(zhí)行構(gòu)件為中，執(zhí)行構(gòu)件為沖頭沖頭2。下面分別來分析三種運動循環(huán)圖的繪制方法、特點和選用原則。下面分別來分析三種運動循環(huán)圖的繪制方法、特點和選用原則。矩形式矩形式圓環(huán)式圓環(huán)式直角坐標式直角坐標式 設(shè)沖頭設(shè)沖頭2位于最高位置時為運動循環(huán)起始點，位于最高位置時為運動循環(huán)起始點，設(shè)沖頭的設(shè)沖頭的工作行工作行程時間程時間為為tk；停歇時間停歇時間為為t0 ；回程時間回程時間為為td。三種運動循環(huán)圖如下。三種運動循環(huán)圖如下:1) 矩形式運動循環(huán)圖矩形式運動循環(huán)圖繪制方法繪制方法: 以時間以時間(或轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)角)為橫坐標，在一個運動循環(huán)中，

52、將各執(zhí)行構(gòu)為橫坐標，在一個運動循環(huán)中，將各執(zhí)行構(gòu)件各行程區(qū)段（件各行程區(qū)段（工作行程工作行程、停歇段停歇段、回程回程等）的起止時間和先等）的起止時間和先后次序，按比例地繪制在直線坐標軸上。后次序，按比例地繪制在直線坐標軸上。特點特點:繪制簡單，能清楚地表示各執(zhí)行構(gòu)件及其動作的先后順序和繪制簡單，能清楚地表示各執(zhí)行構(gòu)件及其動作的先后順序和時間（或轉(zhuǎn)角）關(guān)系；時間（或轉(zhuǎn)角）關(guān)系；不能顯示各執(zhí)行構(gòu)件的運動規(guī)律，即直觀性差。不能顯示各執(zhí)行構(gòu)件的運動規(guī)律，即直觀性差。沖頭沖頭停歇時間停歇時間為為t0。設(shè)沖頭的設(shè)沖頭的工作行程時間工作行程時間為為tk；沖頭的沖頭的回程時間回程時間為為td；以以“自動壓痕機

53、自動壓痕機”為例，執(zhí)行構(gòu)件為為例，執(zhí)行構(gòu)件為沖沖頭頭2。設(shè)沖頭設(shè)沖頭2位于最高位置時為循環(huán)起位于最高位置時為循環(huán)起始點。始點。2)圓環(huán)式運動循環(huán)圖圓環(huán)式運動循環(huán)圖繪制方法繪制方法:特點特點: 以極坐標原點以極坐標原點O為圓心作若干個為圓心作若干個同心圓同心圓環(huán)環(huán)，每個圓環(huán)代表一個執(zhí)行構(gòu)件，在各圓環(huán)，每個圓環(huán)代表一個執(zhí)行構(gòu)件，在各圓環(huán)上分別用徑向直線表示各執(zhí)行構(gòu)件在各行程上分別用徑向直線表示各執(zhí)行構(gòu)件在各行程區(qū)段的起始位置和終止位置。區(qū)段的起始位置和終止位置。能清楚地表示各執(zhí)行構(gòu)件及其動作的先后順序和時間（或轉(zhuǎn)能清楚地表示各執(zhí)行構(gòu)件及其動作的先后順序和時間（或轉(zhuǎn)角）關(guān)系，直觀性較強，便于各機構(gòu)的

54、設(shè)計、安裝與調(diào)試。角）關(guān)系，直觀性較強，便于各機構(gòu)的設(shè)計、安裝與調(diào)試。當執(zhí)行構(gòu)件較多時，因同心圓環(huán)太多，而不易看清楚各執(zhí)行當執(zhí)行構(gòu)件較多時，因同心圓環(huán)太多，而不易看清楚各執(zhí)行構(gòu)件的時間（或轉(zhuǎn)角）關(guān)系，也不能表達各構(gòu)件的運動規(guī)律。構(gòu)件的時間（或轉(zhuǎn)角）關(guān)系，也不能表達各構(gòu)件的運動規(guī)律。O以以“自動壓痕機自動壓痕機”為例，執(zhí)行構(gòu)件為為例，執(zhí)行構(gòu)件為沖頭沖頭2。 設(shè)沖頭設(shè)沖頭2位于最高位置時為循環(huán)起始點。位于最高位置時為循環(huán)起始點。沖沖頭的頭的工作行程時間工作行程時間為為tk；停歇時間停歇時間為為t0 ；回程回程時間時間為為td。繪制方法繪制方法:特點特點:3)直角坐標式運動循環(huán)圖直角坐標式運動循環(huán)圖

55、 以橫坐標表示各執(zhí)行構(gòu)件的工作時間或主以橫坐標表示各執(zhí)行構(gòu)件的工作時間或主軸的轉(zhuǎn)角，以縱坐標表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移或軸的轉(zhuǎn)角，以縱坐標表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移或角位移。為簡便作圖，各執(zhí)行構(gòu)件在角位移。為簡便作圖，各執(zhí)行構(gòu)件在各區(qū)段之各區(qū)段之間的運動規(guī)律均用直線連接。間的運動規(guī)律均用直線連接。能清楚地表示出各執(zhí)行構(gòu)件及其動作的先后順序；能清楚地表示出各執(zhí)行構(gòu)件及其動作的先后順序；能清楚地表示出各執(zhí)行構(gòu)件在各區(qū)段的運動規(guī)律，直觀性最強。能清楚地表示出各執(zhí)行構(gòu)件在各區(qū)段的運動規(guī)律，直觀性最強。在課程設(shè)計時，在課程設(shè)計時，優(yōu)先采用直角坐標式運動循環(huán)圖優(yōu)先采用直角坐標式運動循環(huán)圖。以以“自動壓痕機自動壓痕機”

56、為例，執(zhí)行構(gòu)件為為例，執(zhí)行構(gòu)件為沖沖頭頭2。 設(shè)沖頭設(shè)沖頭2位于最高位置時為循環(huán)起始點。位于最高位置時為循環(huán)起始點。沖頭的沖頭的工作行程時間工作行程時間為為tk；停歇時間停歇時間為為t0 ；回回程時間程時間為為td。向左、向前或向下移動向左、向前或向下移動:；向右、向后或向上移動；向右、向后或向上移動:靜止不動靜止不動:3. 舉例說明舉例說明1)以以“牛頭刨床加工平面牛頭刨床加工平面”的工藝過程的工藝過程為例，來說明運動循環(huán)圖的繪制。為例，來說明運動循環(huán)圖的繪制。設(shè)刨頭位于最右位置時為起始點設(shè)刨頭位于最右位置時為起始點。解：解：執(zhí)行構(gòu)件有執(zhí)行構(gòu)件有:刨頭刨頭、工作臺工作臺。加工平面的工藝過程為

57、加工平面的工藝過程為： 工作臺停止工作臺停止刨頭自右到左為工作行刨頭自右到左為工作行程程刨頭自左到右為空回行程刨頭自左到右為空回行程工作臺向前橫向進給工作臺向前橫向進給工作臺停止。工作臺停止。2)下面以下面以“自動車床加工階梯形小軸自動車床加工階梯形小軸”的工藝過程為例，來說的工藝過程為例，來說明機械運動循環(huán)圖的繪制。明機械運動循環(huán)圖的繪制。解解:執(zhí)行構(gòu)件有執(zhí)行構(gòu)件有:送料夾頭送料夾頭1、彈簧夾頭彈簧夾頭6、定位擋塊定位擋塊5和割刀和割刀14、車刀車刀12和和13。 車削的工藝過程為車削的工藝過程為：送料至定長：送料至定長夾緊夾緊車外圓及倒角車外圓及倒角切斷。自動加工過程是由切斷。自動加工過程

58、是由送料機構(gòu)送料機構(gòu)I、夾緊機械、夾緊機械II、橫向進給機、橫向進給機構(gòu)構(gòu)III和和縱向進給機構(gòu)縱向進給機構(gòu)IV協(xié)調(diào)配合完的，它們的四個主動凸輪均協(xié)調(diào)配合完的，它們的四個主動凸輪均安裝在主軸安裝在主軸O2O2上。上。 一個工作循環(huán)是指主軸一個工作循環(huán)是指主軸O2O2回轉(zhuǎn)一周，即回轉(zhuǎn)一周，即360。設(shè)機構(gòu)設(shè)機構(gòu)中的中的送料夾筒送料夾筒1位于最右位置時為起始位于最右位置時為起始點，點，以橫坐標代表主軸以橫坐標代表主軸O2O2的轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角，就可畫出矩形運動循環(huán)圖（圖就可畫出矩形運動循環(huán)圖（圖a）。）。矩形式運動循環(huán)圖矩形式運動循環(huán)圖直角坐標式運動循環(huán)圖直角坐標式運動循環(huán)圖圓周式循環(huán)圖圓周式循環(huán)圖 1

59、1 7、8 機械運動系統(tǒng)方案的評價和決策機械運動系統(tǒng)方案的評價和決策 在方案設(shè)計時，由于在方案設(shè)計時，由于同一功能同一功能可以選擇不同的可以選擇不同的執(zhí)行動作執(zhí)行動作、同同一執(zhí)行動作一執(zhí)行動作可以選擇不同的可以選擇不同的機構(gòu)類型機構(gòu)類型等，因此可能的設(shè)計方案有等，因此可能的設(shè)計方案有多種形式。多種形式。一、方案的評價指標一、方案的評價指標方案的好壞有許多評價指標方案的好壞有許多評價指標,下面僅介紹下面僅介紹常用的評價指標如下常用的評價指標如下： 1）系統(tǒng)性能：）系統(tǒng)性能： 是指機構(gòu)實現(xiàn)工藝動作的準確性和特定功能等。是指機構(gòu)實現(xiàn)工藝動作的準確性和特定功能等。2）運動性能：）運動性能：是指機構(gòu)的運

60、動精度、行程可調(diào)性等。是指機構(gòu)的運動精度、行程可調(diào)性等。3）動力性能：）動力性能：是指機構(gòu)的承載能力、傳力特性、振動噪音等。是指機構(gòu)的承載能力、傳力特性、振動噪音等。方案評價方案評價:是指通過科學的評價方法，來尋求一種既能實現(xiàn)預期是指通過科學的評價方法，來尋求一種既能實現(xiàn)預期功能要求，又能是性能優(yōu)良、價格低廉的最佳設(shè)計方案。功能要求，又能是性能優(yōu)良、價格低廉的最佳設(shè)計方案。下面僅介紹下面僅介紹“方案評價方案評價”中的二個問題。中的二個問題。4）工作性能：）工作性能：是指機構(gòu)的效率高低、壽命長短、可靠性、適用范是指機構(gòu)的效率高低、壽命長短、可靠性、適用范圍等。圍等。二、方案評價的方法二、方案評價