機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)課件(36p)

1、4機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(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)所需的功能要求。 采用不同的工作原理設(shè)計(jì)出的機(jī)械，其性能、結(jié)構(gòu)、工作品質(zhì)、適用場(chǎng)合等都會(huì)有很大的差異，因此必須根據(jù)機(jī)械的具體工作要求，如強(qiáng)度、精度、壽命、效率、產(chǎn)量、成本、環(huán)保等諸多因素綜合考慮確定。同時(shí)在滿足要求的前提下盡可能多采用幾個(gè)方案。 4.1 功能原理設(shè)計(jì) 根據(jù)工藝要求進(jìn)行工藝動(dòng)作的分解及執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的確定。同一個(gè)工作原理，可以有多種工藝動(dòng)作分解。 不同的工藝動(dòng)作分解，將會(huì)得到不同的設(shè)計(jì)結(jié)果。 1） 動(dòng)作及運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 功能分析擦黑板裝置 2） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)同一種運(yùn)動(dòng)，可以選擇不同型式的機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型

2、式設(shè)計(jì)，即選用何種機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)所需運(yùn)動(dòng)，這需要考慮機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性、機(jī)械效率、制造成本等因素。 機(jī)構(gòu)選型的基本原則1.原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案擬定的優(yōu)劣與機(jī)器能否滿足預(yù)定功能要求、制造難易、成本高低、運(yùn)動(dòng)精度、壽命、可靠性以及動(dòng)力性能等密切相關(guān)。機(jī)構(gòu)的選型不僅與執(zhí)行構(gòu)件（即機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件）的運(yùn)動(dòng)形式有關(guān)，而且還與機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件（主動(dòng)件）有關(guān)，而主動(dòng)件或原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式則與所選的原動(dòng)機(jī)類型有關(guān)。常用的原動(dòng)機(jī)的輸出運(yùn)動(dòng)形式可分為：（1）連續(xù)運(yùn)動(dòng)：如各種異步電動(dòng)機(jī)、滑差電機(jī)、直流電機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)等等。（2）往復(fù)移動(dòng)：如活塞式汽缸和液壓缸、直線電動(dòng)機(jī)等。（3）往復(fù)擺動(dòng)：如雙向電

3、動(dòng)機(jī)、擺動(dòng)式液壓缸或汽缸等。（4）間歇運(yùn)動(dòng)：如步進(jìn)電機(jī)等。機(jī)器中使用最廣泛的是交流電動(dòng)機(jī)，因此，一般輸入構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)大多數(shù)為連續(xù)運(yùn)動(dòng)。2.機(jī)構(gòu)選型的基本原則在進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型和組合時(shí)，設(shè)計(jì)者必須熟悉各種基本機(jī)構(gòu)和常用機(jī)構(gòu)的功能、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，并且還應(yīng)該遵循下列的基本原則：（1）滿足工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求。選擇機(jī)構(gòu)首先應(yīng)滿足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求。通常高副機(jī)構(gòu)比較容易實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡，但是高副的曲面加工制造比較麻煩，而且高副元素容易因磨損而造成運(yùn)動(dòng)失真。低副機(jī)構(gòu)雖然往往只能近似實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或軌跡，尤其當(dāng)構(gòu)件數(shù)目較多時(shí)，累計(jì)誤差較大，設(shè)計(jì)也比較困難，但低副元素（圓柱面或平面）易于加工且

4、容易達(dá)到加工精度要求。因此從全面考慮，優(yōu)先采用低副機(jī)構(gòu)。 例：JA型家用縫紉機(jī)的挑線機(jī)構(gòu)采用擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)如圖21（a）所示，雖然其挑線孔的軌跡比較容易滿足使用要求，但是凸輪廓線加工比較復(fù)雜，而且容易磨損。JB型家用縫紉機(jī)的挑線機(jī)構(gòu)則采用連桿機(jī)構(gòu)如圖所示。雖然其挑線孔的運(yùn)動(dòng)軌跡只能近似實(shí)現(xiàn)，但借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可控制誤差在允許范圍內(nèi)，從而使挑線孔軌跡滿足使用要求。由于連桿機(jī)構(gòu)是低副機(jī)構(gòu)，加工方便且耐磨損，所以現(xiàn)在家用縫紉機(jī)和工業(yè)縫紉機(jī)都選用連桿機(jī)構(gòu)作為挑線機(jī)構(gòu)。 （2）結(jié)構(gòu)最簡單，傳動(dòng)鏈最短在滿足使用要求的前提下，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡單，構(gòu)件的數(shù)目要少，運(yùn)動(dòng)副數(shù)目也要少。這樣不僅

5、可以減少制造和裝配的困難，減輕重量，降低成本，而且還可以減少機(jī)構(gòu)的累計(jì)運(yùn)動(dòng)誤差，提高機(jī)器的效率和工作可靠性。例：為了實(shí)現(xiàn)將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為一種按一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，而且從動(dòng)件的行程不要太大，可采用圖示的結(jié)構(gòu)。 也可采用圖示的結(jié)構(gòu)。 （3）原動(dòng)機(jī)的選擇有利于簡化結(jié)構(gòu)和改善運(yùn)動(dòng)質(zhì)量目前機(jī)器的原動(dòng)機(jī)多采用電動(dòng)機(jī)，也有采用液壓缸或氣缸。在有液、氣壓動(dòng)力源時(shí)盡量采用液壓缸或氣缸，這樣有利于簡化傳動(dòng)鏈和改善運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，而且具有減振、易于減速、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，特別對(duì)于具有多執(zhí)行構(gòu)件的工程機(jī)械、自動(dòng)機(jī)，其優(yōu)越性就更突出。例如兩種擺桿機(jī)構(gòu)的方案，顯然，如圖所示的擺動(dòng)氣缸方案，其結(jié)構(gòu)十分簡單，但擺動(dòng)氣缸在

6、傳動(dòng)時(shí)速度較難控制。若采用擺動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)擺桿，結(jié)構(gòu)更簡單，速度比較容易控制；而如圖（b）所示的方案，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)一般轉(zhuǎn)速較高，它必須通過減速機(jī)才能使擺桿的擺動(dòng)速度滿足要求，故其結(jié)構(gòu)比圖（a）復(fù)雜得多。 （4）機(jī)構(gòu)有盡可能好的動(dòng)力性能這一原則對(duì)于高速機(jī)械或者載荷變化很大的機(jī)構(gòu)尤應(yīng)注意。對(duì)于高速機(jī)械，機(jī)構(gòu)選型要盡量考慮其對(duì)稱性，對(duì)機(jī)構(gòu)或回轉(zhuǎn)構(gòu)件進(jìn)行平衡使其質(zhì)量合理分布，以求慣性力的平衡和減小動(dòng)載荷。對(duì)于傳力大的機(jī)構(gòu)要盡量增大機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角或減小壓力角，以防止機(jī)構(gòu)自鎖，增大機(jī)器的傳力效益，減小原動(dòng)機(jī)的功率及其損耗。 （5）加工制造方便，經(jīng)濟(jì)成本低降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益是使產(chǎn)品有足夠的市場(chǎng)競(jìng)爭里的

7、有里保證。在具體實(shí)施時(shí)，應(yīng)盡可能選用低副機(jī)構(gòu)，并且最好選用以轉(zhuǎn)動(dòng)副為主構(gòu)成的低副機(jī)構(gòu)，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)副元素比移動(dòng)副元素更容易加工，也跟容易達(dá)到精度要求。此外，在保證使用條件的前提下，盡可能選用結(jié)構(gòu)簡單的機(jī)構(gòu)；盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的元器件，以達(dá)到最大限度低降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。 （6）機(jī)器操縱方便、調(diào)整容易、安全耐用在擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案時(shí)，應(yīng)適當(dāng)選一些開、停、離合、正反轉(zhuǎn)、剎車、手動(dòng)等裝置，可使操作方便，調(diào)整容易。為了預(yù)防機(jī)器因載荷突變?cè)斐蓳p壞，可選用過載保護(hù)裝置。（7）具有較高的生產(chǎn)效率和機(jī)械效率選用機(jī)構(gòu)必須考慮到其生產(chǎn)效率和機(jī)械效率，這也是節(jié)能源提高機(jī)關(guān)年紀(jì)效益的只要手段之一

8、。在選用機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量減少中間環(huán)節(jié)，即傳動(dòng)鏈要短，并且盡量少采用移動(dòng)副，因?yàn)檫@類運(yùn)動(dòng)副容易發(fā)生楔緊或自鎖現(xiàn)象。 此外，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇要考慮到與原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式、功率、轉(zhuǎn)矩及其載荷特性能夠相互匹配協(xié)調(diào)。另外，所選機(jī)構(gòu)的傳力特性要好，機(jī)械效率較高。例如低效率的蝸桿機(jī)構(gòu)應(yīng)該少用；行星輪傳動(dòng)中優(yōu)先采用負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)，因?yàn)橥ǔＸ?fù)號(hào)機(jī)構(gòu)比正號(hào)機(jī)構(gòu)效率高；增速機(jī)構(gòu)一般效率較低，也應(yīng)該盡量避免采用。 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。4.2機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 組合法

9、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) 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

10、輪機(jī)構(gòu)1、機(jī)構(gòu)的倒置：機(jī)構(gòu)內(nèi)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與機(jī)架的轉(zhuǎn)換。AB14lR235OPSO1AB12 變異法改變構(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。要使分解后的運(yùn)動(dòng)規(guī)律協(xié)調(diào)配合（1）簡單情況可采用機(jī)構(gòu)合成法 將多個(gè)分解運(yùn)動(dòng)輸入到具有多個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)中，合成為一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。 （2）可采用分配軸的方法使各分解運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合 （3）可采用電氣控制或計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的方法使各分解運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合。執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)一、執(zhí)行構(gòu)件的布置特別要考慮到控制此執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝是否方便 1）與執(zhí)行構(gòu)件的聯(lián)接是否方便； 2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件布置的位置是否恰當(dāng)； 盡可能接近執(zhí)行構(gòu)件；

11、使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件盡可能集中布置在一根 軸或少數(shù)幾根軸上； 各原動(dòng)件應(yīng)保持等速或定速比。二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求保證各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的順序性；各執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作在時(shí)間上同步；保證空間的同步性；保證系統(tǒng)各執(zhí)行構(gòu)件對(duì)操作對(duì)象的操作具有單一性或協(xié)同性；執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作之間應(yīng)保持時(shí)間上的間隔，以避免動(dòng)作銜接處發(fā)生干涉；機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖設(shè)計(jì)一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 1、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 表達(dá)機(jī)械各執(zhí)行機(jī)構(gòu)（構(gòu)件）在一個(gè)運(yùn)動(dòng)環(huán)中各動(dòng)作的協(xié)調(diào)配合關(guān)系的簡單明確圖，稱機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。2、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的類型 1）直線式循環(huán)圖（矩形循環(huán)圖） 2） 圓形循環(huán)圖（極坐標(biāo)式） 3）直角坐標(biāo)式循環(huán)圖1、設(shè)計(jì)要點(diǎn)完成系統(tǒng)的協(xié)

12、調(diào)設(shè)計(jì); 確定參照機(jī)構(gòu)（構(gòu)件）;3) 設(shè)計(jì)單一執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 ;4) 設(shè)計(jì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖.二、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的設(shè)計(jì)例：粉料壓片機(jī)113109105138957462611113109105（1）執(zhí)行構(gòu)件完成的動(dòng)作： 移動(dòng)料斗3至模具11的型腔上方，并準(zhǔn)備將粉料裝入型腔； 料斗振動(dòng)，將粉料裝入型腔； 下沖頭5下沉，以防止上沖頭9下壓時(shí)將型腔內(nèi)粉料抖出； 上沖頭下壓，下沖頭上壓，將粉料加壓并保壓一定時(shí)間，使藥片成型較好； 上沖頭快速退出，下沖頭隨之將壓好的藥片推出型腔，完成壓片工藝過程 。例：粉料壓片機(jī)113109105138957462611分配軸1234S1S2S3S41、設(shè)計(jì)要點(diǎn)1) 完

13、成系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì); 2) 確定參照機(jī)構(gòu)（構(gòu)件）;3) 設(shè)計(jì)單一執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 ; 4) 設(shè)計(jì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖.二、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn) 動(dòng)主 軸 轉(zhuǎn) 角 0 90 180 270 360195上沖頭連桿工作行程 （向下沖壓）沖頭 向上快速返 回下沖頭凸輪工作行程 （向上沖壓）沖頭 上升送料送料凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn) 動(dòng)靜 止送料結(jié)束1、想要體面生活，又覺得打拼辛苦；想要健康身體，又無法堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)。人最失敗的，莫過于對(duì)自己不負(fù)責(zé)任，連答應(yīng)自己的事都辦不到，又何必抱怨這個(gè)世界都和你作對(duì)？人生的道理很簡單，你想要什么，就去付出足夠的努力。2、時(shí)間是最公平的，活一天就擁有24小時(shí)，差別只是珍惜。你若不相信努力和

14、時(shí)光，時(shí)光一定第一個(gè)辜負(fù)你。有夢(mèng)想就立刻行動(dòng)，因?yàn)楝F(xiàn)在過的每一天，都是余生中最年輕的一天。3、無論正在經(jīng)歷什么，都請(qǐng)不要輕言放棄，因?yàn)閺膩頉]有一種堅(jiān)持會(huì)被辜負(fù)。誰的人生不是荊棘前行，生活從來不會(huì)一蹴而就，也不會(huì)永遠(yuǎn)安穩(wěn)，只要努力，就能做獨(dú)一無二平凡可貴的自己。4、努力本就是年輕人應(yīng)有的狀態(tài)，是件充實(shí)且美好的事，可一旦有了表演的成分，就會(huì)顯得廉價(jià)，努力，不該是為了朋友圈多獲得幾個(gè)贊，不該是每次長篇贅述后的自我感動(dòng)，它是一件平凡而自然而然的事，最佳的努力不過是：但行好事，莫問前程。愿努力，成就更好的你！5、付出努力卻沒能實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想，愛了很久卻沒能在一起的人，活得用力卻平淡寂寞的青春，遺憾是每一次小

15、的挫折，它磨去最初柔軟的心智、讓我們懂得累積時(shí)間的力量；那些孤獨(dú)沉寂的時(shí)光，讓我們學(xué)會(huì)守候內(nèi)心的平和與堅(jiān)定。那些脆弱的不完美，都會(huì)在努力和堅(jiān)持下，改變模樣。6、人生中總會(huì)有一段艱難的路，需要自己獨(dú)自走完，沒人幫助，沒人陪伴，不必畏懼，昂頭走過去就是了，經(jīng)歷所有的挫折與磨難，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，自己遠(yuǎn)比想象中要強(qiáng)大得多。多走彎路，才會(huì)找到捷徑，經(jīng)歷也是人生，修煉一顆強(qiáng)大的內(nèi)心，做更好的自己！7、“一定要成功”這種內(nèi)在的推動(dòng)力是我們生命中最神奇最有趣的東西。一個(gè)人要做成大事，絕不能缺少這種力量，因?yàn)檫@種力量能夠驅(qū)動(dòng)人不停地提高自己的能力。一個(gè)人只有先在心里肯定自己，相信自己，才能成就自己！8、人生的旅途中，

16、最清晰的腳印，往往印在最泥濘的路上，所以，別畏懼暫時(shí)的困頓，即使無人鼓掌，也要全情投入，優(yōu)雅堅(jiān)持。真正改變命運(yùn)的，并不是等來的機(jī)遇，而是我們的態(tài)度。9、這世上沒有所謂的天才，也沒有不勞而獲的回報(bào)，你所看到的每個(gè)光鮮人物，其背后都付出了令人震驚的努力。請(qǐng)相信，你的潛力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有爆發(fā)出來，不要給自己的人生設(shè)限，你自以為的極限，只是別人的起點(diǎn)。寫給渴望突破瓶頸、實(shí)現(xiàn)快速跨越的你。10、生活中，有人給予幫助，那是幸運(yùn)，沒人給予幫助，那是命運(yùn)。我們要學(xué)會(huì)在幸運(yùn)青睞自己的時(shí)候?qū)W會(huì)感恩，在命運(yùn)磨練自己的時(shí)候?qū)W會(huì)堅(jiān)韌。這既是對(duì)自己的尊重，也是對(duì)自己的負(fù)責(zé)。11、失敗不可怕，可怕的是從來沒有努力過，還怡然自得地

17、安慰自己，連一點(diǎn)點(diǎn)的懊悔都被麻木所掩蓋下去。不能怕，沒什么比自己背叛自己更可怕。12、跌倒了，一定要爬起來。不爬起來，別人會(huì)看不起你，你自己也會(huì)失去機(jī)會(huì)。在人前微笑，在人后落淚，可這是每個(gè)人都要學(xué)會(huì)的成長。13、要相信，這個(gè)世界上永遠(yuǎn)能夠依靠的只有你自己。所以，管別人怎么看，堅(jiān)持自己的堅(jiān)持，直到堅(jiān)持不下去為止。14、也許你想要的未來在別人眼里不值一提，也許你已經(jīng)很努力了可還是有人不滿意，也許你的理想離你的距離從來沒有拉近過.但請(qǐng)你繼續(xù)向前走，因?yàn)閯e人看不到你的努力，你卻始終看得見自己。15、所有的輝煌和偉大，一定伴隨著挫折和跌倒；所有的風(fēng)光背后，一定都是一串串揉和著淚水和汗水的腳印。16、成功的反義詞不是失敗，而是從未行動(dòng)。有一天你總會(huì)明白，遺憾比失敗更讓你難以面對(duì)。17、沒有一件事情可以一下子把你打