第九章-機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案與創(chuàng)新設(shè)計(jì)分析

1、第九章 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案與創(chuàng)新設(shè)計(jì) 第一節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)概述第二節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的基本知識(shí)第三節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思第四節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)第五節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的過程與 評(píng)估第一節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)概述機(jī)械系統(tǒng)可分為三大類一、簡(jiǎn)單機(jī)械僅由單一的基本機(jī)構(gòu)組成的機(jī)械系統(tǒng)，這是最簡(jiǎn)單的機(jī)械系統(tǒng)。這些基本機(jī)構(gòu)可能是齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)或其他常用機(jī)構(gòu)，其設(shè)計(jì)方法在機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)課程中已經(jīng)學(xué)過。 簡(jiǎn)單機(jī)械示例二、互不連接的簡(jiǎn)單機(jī)械組成的機(jī)械系統(tǒng) 第二類是由若干個(gè)獨(dú)立的基本機(jī)構(gòu)組成的機(jī)械系統(tǒng)，但各獨(dú)立工作的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)必須滿足運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的條件。 液壓缸1液壓缸1物料輸送帶1輸送帶2三、由

2、基本機(jī)構(gòu)連接組成的機(jī)械系統(tǒng) 第三類是由若干個(gè)單一的基本機(jī)構(gòu)經(jīng)過串聯(lián)、并聯(lián)、疊加等組合方式連接到一起的機(jī)械系統(tǒng)。第二節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的基本知識(shí)原動(dòng)機(jī)+機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)+控制系統(tǒng) = 機(jī)器機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)指機(jī)器中的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，是機(jī)械設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。 第三節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的構(gòu)思一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的組成1、齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng) 2、帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的組合系統(tǒng) 3、齒輪傳動(dòng)與螺旋傳動(dòng)的組合系統(tǒng) 4、齒輪機(jī)構(gòu)與萬向聯(lián)節(jié)機(jī)構(gòu)的組合典型的傳動(dòng)方式二、典型傳動(dòng)裝置的應(yīng)用場(chǎng)合1、帶傳動(dòng)：中心距大、傳動(dòng)比的精度要求低2、鏈傳動(dòng)：中心距大、傳動(dòng)比的精度要求低3、齒輪傳動(dòng)：傳動(dòng)效率高、體積小，傳動(dòng)比準(zhǔn)確 上述

3、傳動(dòng)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。齒輪傳動(dòng)還分：圓 柱齒輪、錐齒輪、蝸桿傳動(dòng)4、其他傳動(dòng)：液壓傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)等 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)通常比較容易。典型傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（1）在滿足傳動(dòng)要求的前提下，盡量使機(jī)構(gòu)數(shù)目少，使傳動(dòng)鏈短。這樣可提高機(jī)械效率，降低生產(chǎn)成本。（2）合理分配各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。傳動(dòng)比的分配原則是：帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比小于3，單級(jí)齒輪傳動(dòng)比小于5。（3）合理安排傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的次序。當(dāng)總傳動(dòng)比大于8時(shí)，要考慮多級(jí)傳動(dòng)。如有帶傳動(dòng)時(shí)一般將帶傳動(dòng)放置到高速級(jí)，如采用不同類型的齒輪機(jī)構(gòu)組合，圓錐齒輪傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)一般在高速級(jí)。鏈傳動(dòng)一般不宜在高速級(jí)。（4）在滿足要求的前提下，盡量采用平面?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)。使制造、組裝與維修更

4、加方便。（5）在對(duì)尺寸要求較小時(shí)，可采用行星輪系機(jī)構(gòu)。三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則1、按功能要求選擇機(jī)構(gòu)類型或機(jī)構(gòu)組合形式2、確定最佳方案3、整體運(yùn)動(dòng)方案評(píng)估。確定最佳方案運(yùn)動(dòng)變換與對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)運(yùn) 動(dòng) 形 態(tài)機(jī) 構(gòu) 類 型1、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)；帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；平行四邊形機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)等2、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)擺動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)等3、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)；槽輪機(jī)構(gòu)；不完全齒輪機(jī)構(gòu)；分度凸輪機(jī)構(gòu)等4、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；正弦機(jī)構(gòu)；凸輪機(jī)構(gòu)；螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等5、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為平面運(yùn)動(dòng)平面連桿機(jī)構(gòu)；行星輪系機(jī)構(gòu)6、移動(dòng)轉(zhuǎn)換為連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)

5、齒輪齒條機(jī)構(gòu)（齒條主動(dòng)）；曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(滑塊主動(dòng))；反凸輪機(jī)構(gòu)7、移動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)擺動(dòng)反凸輪機(jī)構(gòu)；滑塊機(jī)構(gòu)（滑塊主動(dòng)）8、移動(dòng)轉(zhuǎn)換為移動(dòng)反凸輪機(jī)構(gòu)；雙滑塊機(jī)構(gòu)四、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)原則1、完成即定功能目標(biāo)2、性能可靠3、制造成本低廉4、維修方便第四節(jié) 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)一、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào) 有些機(jī)械是由幾個(gè)簡(jiǎn)單的基本機(jī)構(gòu)組成的，他們之間沒有進(jìn)行任何連接，而是獨(dú)立存在，但它們之間的運(yùn)動(dòng)卻要求互相配合、協(xié)調(diào)動(dòng)作。稱此類設(shè)計(jì)問題為機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。 上沖頭加壓機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)下沖頭加壓機(jī)構(gòu)以壓片機(jī)為例上沖頭片狀制品料桶料斗模具型腔下沖頭壓片過程的工藝流程 二、運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 20804010

6、060160200120180240220360260140280320340300上沖頭機(jī)構(gòu)20804010060160200120180240220360260140280320340300下沖頭機(jī)構(gòu)20804010060160200120180240220360260140280320340300送料機(jī)構(gòu)壓片機(jī)工作過程動(dòng)畫演示 第五節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的過程 與評(píng)估一、機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟1、市場(chǎng)調(diào)查2、提出產(chǎn)品的功能目標(biāo)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)。3、選擇機(jī)器的工作原理，確定工藝動(dòng)作過程。4、按機(jī)器的動(dòng)作要求確定所選擇的機(jī)構(gòu)數(shù)目與 機(jī)構(gòu)類型。5、確定機(jī)器的工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方

7、案的總體設(shè)計(jì)6、進(jìn)行運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)7、進(jìn)行機(jī)構(gòu)的尺度綜合和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8、進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，編寫設(shè)計(jì)說明書。9、制造樣機(jī)并進(jìn)行測(cè)試10、批量生產(chǎn)二、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容1、根據(jù)機(jī)器的功能目標(biāo)確定機(jī)器的工作原理2、按機(jī)器的工作原理確定機(jī)器的基本動(dòng)作選 執(zhí)行機(jī)構(gòu)3、確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型與原動(dòng)機(jī)類型4、按機(jī)器的基本動(dòng)作選擇實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)動(dòng)作的執(zhí) 行機(jī)構(gòu)5、進(jìn)行運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，完成機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的總 體設(shè)計(jì)6、對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行評(píng)估，選擇最優(yōu)方案7、進(jìn)行尺度綜合，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn) 圖三、 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)功能指標(biāo)：指實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)的優(yōu)劣程度技術(shù)指標(biāo)：主要指產(chǎn)品的位移、速度、加速度、運(yùn)動(dòng)精

8、度、力學(xué)特性、強(qiáng)度、剛度、可靠性、壽命等指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：主要指材料、制作與維修、能耗大小等指標(biāo)。綠色指標(biāo)：主要指產(chǎn)品的在制造、使用、維護(hù)等過程污染以及報(bào)廢產(chǎn)品的可回收性等指標(biāo)。在方案的評(píng)價(jià)過程中，上述指標(biāo)還要細(xì)化。四、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)方法1、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)的指標(biāo)（1）完成實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)情況：（2）工作原理的先進(jìn)程度：（3）工作效率的高低：（4）運(yùn)轉(zhuǎn)精度的高低：（5）方案的復(fù)雜程度：（6）方案的實(shí)用性：（7）方案的可靠性：（8）方案的新穎性：指方案的創(chuàng)造性。（9）方案的經(jīng)濟(jì)性：（10）方案的綠色性：2、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)方法 目前流行的評(píng)價(jià)方法有：關(guān)聯(lián)矩陣法、模糊評(píng)價(jià)法和評(píng)分，其中

9、評(píng)分法最為簡(jiǎn)單。 評(píng)分法又分為加法評(píng)分法、連乘評(píng)分法和加乘評(píng)分法。這里介紹最簡(jiǎn)單的加法評(píng)分法。表9-3 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)估序號(hào)評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目評(píng) 價(jià) 等 級(jí)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)1完成實(shí)現(xiàn)功能目標(biāo)情況優(yōu)10良8中4差32工作原理的先進(jìn)程度優(yōu)10良8中4差03工作效率的高低優(yōu)10良8中4差04運(yùn)轉(zhuǎn)精度的高低優(yōu)10良8中4差05方案的復(fù)雜程度簡(jiǎn)單10較復(fù)雜5復(fù)雜06方案的實(shí)用性實(shí)用10一般5不實(shí)用07方案的可靠性優(yōu)10良8中4差08方案的新穎性優(yōu)10良8中4差09方案的經(jīng)濟(jì)性：優(yōu)10良8中4差0 10方案的綠色性優(yōu)10良5中0 累計(jì)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù) 五、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析設(shè)計(jì)題目：電動(dòng)大門的設(shè)計(jì)1、電動(dòng)大門的功能目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)大門的自動(dòng)啟閉2、設(shè)計(jì)要求：門寬為46米，門高為1.52米 啟閉時(shí)間為10秒左右。3、設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思：運(yùn)用發(fā)散思維方式，電動(dòng)大門可分為平開門、推拉門和升降門。平開門可分為雙扇平開門和四扇平開門；腿拉門可分為整體推拉門和伸縮推拉門；升降門可分為整體升降門和卷閘門。 電動(dòng)大門平開門四扇平開門雙扇平開門雙扇推拉門單扇推拉門雙扇推拉門單扇伸縮門推拉門伸縮推拉門整體推拉門升降門卷閘升降門整體升降門二扇平開門四扇平開門單扇推拉門雙扇推拉門abcd電機(jī)電機(jī)電機(jī)下導(dǎo)輪上導(dǎo)輪上導(dǎo)輪