機構創(chuàng)新設計

4機構系統(tǒng)運動方案創(chuàng)新設計

根據(jù)機械預期實現(xiàn)的功能，考慮選擇何種工作原理來實現(xiàn)所需的功能要求。采用不同的工作原理設計出的機械，其性能、結構、工作品質、適用場合等都會有很大的差異，因此必須根據(jù)機械的具體工作要求，如強度、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。同時在滿足要求的前提下盡可能多采用幾個方案。

4.1功能原理設計

◆根據(jù)工藝要求進行工藝動作的分解及執(zhí)行運動的確定。同一個工作原理，可以有多種工藝動作分解?！舨煌墓に噭幼鞣纸猓瑢玫讲煌脑O計結果。

1）動作及運動設計

功能分析擦黑板裝置

2）執(zhí)行機構型式設計

實現(xiàn)同一種運動，可以選擇不同型式的機構。執(zhí)行機構的型式設計，即選用何種機構來實現(xiàn)所需運動，這需要考慮機構的動力特性、機械效率、制造成本等因素。

機構選型的基本原則

1.原動機的運動形式機械運動方案擬定的優(yōu)劣與機器能否滿足預定功能要求、制造難易、成本高低、運動精度、壽命、可靠性以及動力性能等密切相關。機構的選型不僅與執(zhí)行構件（即機構的輸出構件）的運動形式有關，而且還與機構的輸入構件（主動件）有關，而主動件或原動件的運動形式則與所選的原動機類型有關。常用的原動機的輸出運動形式可分為：（1）連續(xù)運動：如各種異步電動機、滑差電機、直流電機、汽油機、柴油機、液壓馬達、氣動馬達等等。（2）往復移動：如活塞式汽缸和液壓缸、直線電動機等。（3）往復擺動：如雙向電動機、擺動式液壓缸或汽缸等。（4）間歇運動：如步進電機等。機器中使用最廣泛的是交流電動機，因此，一般輸入構件的運動大多數(shù)為連續(xù)運動。2.機構選型的基本原則在進行機構選型和組合時，設計者必須熟悉各種基本機構和常用機構的功能、結構和特點，并且還應該遵循下列的基本原則：（1）滿足工藝動作和運動要求。選擇機構首先應滿足執(zhí)行構件的工藝動作和運動要求。通常高副機構比較容易實現(xiàn)所要求的運動規(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動失真。低副機構雖然往往只能近似實現(xiàn)所要求的運動規(guī)律或軌跡，尤其當構件數(shù)目較多時，累計誤差較大，設計也比較困難，但低副元素（圓柱面或平面）易于加工且容易達到加工精度要求。因此從全面考慮，優(yōu)先采用低副機構。例：JA型家用縫紉機的挑線機構采用擺動從動件圓柱凸輪機構如圖2—1（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雜，而且容易磨損。JB型家家用縫紉紉機的挑挑線機構構則采用用連桿機機構如圖圖所示。。雖然其其挑線孔孔的運動動軌跡只只能近似似實現(xiàn)，，但借助助計算機機進行優(yōu)優(yōu)化設計計，可控控制誤差差在允許許范圍內(nèi)內(nèi)，從而而使挑線線孔軌跡跡滿足使使用要求求。由于連桿桿機構是是低副機機構，加加工方便便且耐磨磨損，所所以現(xiàn)在在家用縫縫紉機和和工業(yè)縫縫紉機都都選用連連桿機構構作為挑挑線機構構。（2）結結構最簡簡單，傳傳動鏈最最短在滿足使使用要求求的前提提下，機機構的結結構應盡盡可能簡簡單，構構件的數(shù)數(shù)目要少少，運動動副數(shù)目目也要少少。這樣不僅僅可以減減少制造造和裝配配的困難難，減輕輕重量，，降低成成本，而而且還可可以減少少機構的的累計運運動誤差差，提高高機器的的效率和和工作可可靠性。。例：為了了實現(xiàn)將將回轉運運動變換換為一種種按一定定運動規(guī)規(guī)律進行行的往復復直線運運動，而且從動動件的行行程不要要太大，，可采用用圖示的結結構。也可采用用圖示的的結構。。（3）原原動機的的選擇有有利于簡簡化結構構和改善善運動質質量目前機器器的原動動機多采采用電動動機，也也有采用用液壓缸缸或氣缸缸。在有液、、氣壓動動力源時時盡量采采用液壓壓缸或氣氣缸，這這樣有利利于簡化化傳動鏈鏈和改善善運動質質量，而而且具有有減振、、易于減減速、操操作方便便等優(yōu)點點，特別對于于具有多多執(zhí)行構構件的工工程機械械、自動動機，其其優(yōu)越性性就更突突出。例如兩種種擺桿機機構的方方案，顯然，如如圖所示示的擺動動氣缸方方案，其其結構十十分簡單單，但擺擺動氣缸缸在傳動動時速度度較難控控制。若若采用擺擺動電動動機直接接驅動擺擺桿，結結構更簡簡單，速速度比較較容易控控制；而如圖（（b）所所示的方方案，因因為電動動機一般般轉速較較高，它它必須通通過減速速機才能能使擺桿桿的擺動動速度滿滿足要求求，故其其結構比比圖（a）復雜雜得多。。（4）機機構有盡盡可能好好的動力力性能這一原則則對于高高速機械械或者載載荷變化化很大的的機構尤尤應注意意。對于高速速機械，，機構選選型要盡盡量考慮慮其對稱稱性，對對機構或或回轉構構件進行行平衡使使其質量量合理分分布，以以求慣性性力的平平衡和減減小動載載荷。對于傳力力大的機機構要盡盡量增大大機構的的傳動角角或減小小壓力角角，以防防止機構構自鎖，，增大機機器的傳傳力效益益，減小小原動機機的功率率及其損損耗。（5）加工工制造方便便，經(jīng)濟成成本低降低生產(chǎn)成成本，提高高經(jīng)濟效益益是使產(chǎn)品品有足夠的的市場競爭爭里的有里里保證。在具體實施施時，應盡盡可能選用用低副機構構，并且最最好選用以以轉動副為為主構成的的低副機構構，因為轉動副副元素比移移動副元素素更容易加加工，也跟跟容易達到到精度要求求。此外，在保保證使用條條件的前提提下，盡可能選用用結構簡單單的機構；；盡可能選用用標準化、、系列化、、通用化的的元器件，，以達到最最大限度低低降低生產(chǎn)產(chǎn)成本，提提高經(jīng)濟效效益的目的的。（6）機器器操縱方便便、調(diào)整容容易、安全全耐用在擬定機械械運動方案案時，應適適當選一些些開、停、、離合、正正反轉、剎剎車、手動動等裝置，，可使操作作方便，調(diào)調(diào)整容易。。為了預防機機器因載荷荷突變造成成損壞，可可選用過載載保護裝置置。（7）具有有較高的生生產(chǎn)效率和和機械效率率選用機構必必須考慮到到其生產(chǎn)效效率和機械械效率，這這也是節(jié)能能源提高機機關年紀效效益的只要要手段之一一。在選用機構構時，應盡盡量減少中中間環(huán)節(jié)，，即傳動鏈鏈要短，并并且盡量少少采用移動動副，因為為這類運動動副容易發(fā)發(fā)生楔緊或或自鎖現(xiàn)象象。此外，執(zhí)行行機構的選選擇要考慮慮到與原動動機的運動動方式、功功率、轉矩矩及其載荷荷特性能夠夠相互匹配配協(xié)調(diào)。另外，所選選機構的傳傳力特性要要好，機械械效率較高高。例如低效率率的蝸桿機機構應該少少用；行星星輪傳動中中優(yōu)先采用用負號機構構，因為通通常負號機機構比正號號機構效率率高；增速機構一一般效率較較低，也應應該盡量避避免采用。。當所選擇的的機構型式式不能完全全實現(xiàn)預期期要求，或或雖能實現(xiàn)現(xiàn)功能要求求但存在著著或結構較較復雜、或或運動精度度不當和動動力性能欠欠佳，可在在常用機構構中選擇一一種功能和和原理與工工作要求相相近的機構構，在此基基礎上重新新構筑機構構的型式。。4.2機構構設計⑴組合法法串聯(lián)組合前一級子機機構的輸出出構件，作作為后一級級子機構的的輸入構件件，依次串串聯(lián)的組合合方式。輸入輸出子機構II子機構I后一級子機機構的主動動件為前一一級子機構構的一個連連架桿。后一級機構構的子主動動件為在前前一級子機機構的連桿桿。III512341123A54DCBFEM并聯(lián)組合幾個子機構構共用同一一個輸入構構件，而它它們的輸出出運動又同同時輸入給給一個多自自由度的子子機構，從從而形成一一個自由度度為1的機構系統(tǒng)統(tǒng)的組合方方式。子機構n1子機構III子機構I子機構II子機構n輸入輸出直線電機襟翼直線電機某型飛機的襟翼操縱機構大型船舶主傳動機構復合式組合合由一個或幾幾個串聯(lián)的的基本機構構去封閉一一個具有兩兩個或多個個自由度的的基本機構構的組合方方式5桿機構輸入輸出凸輪機構1、機構的的倒置：機構內(nèi)運動動構件與機機架的轉換換。AB14lR235OPSO1AB12⑵變異法法改變構件結結構形狀將擺動導桿桿機構中的的直線導槽槽改為圓弧弧導槽，可可獲得較長長時間的停停歇。要使分解后后的運動規(guī)規(guī)律協(xié)調(diào)配配合（1）簡單單情況可采采用機構合合成法將多個分解解運動輸入入到具有多多個自由度度的機構中中，合成為為一個復雜雜的運動。。（2）可采采用分配軸軸的方法使使各分解運運動協(xié)調(diào)配配合（3）可采采用電氣控控制或計算算機數(shù)字控控制的方法法使各分解解運動協(xié)調(diào)調(diào)配合。執(zhí)行機構運運動協(xié)調(diào)設設計一、執(zhí)行構件的的布置特別要考慮慮到控制此此執(zhí)行構件件運動的執(zhí)執(zhí)行機構的的安裝是否方方便1）與執(zhí)行行構件的聯(lián)聯(lián)接是否方方便；2）執(zhí)行機機構原動件件布置的位位置是否恰恰當；盡可能接近近執(zhí)行構件件；使各執(zhí)行機機構原動件件盡可能集集中布置在在一根軸或少數(shù)幾幾根軸上；；各原動件應應保持等速速或定速比比。二、執(zhí)行機機構運動協(xié)協(xié)調(diào)設計應應滿足的要要求保證各執(zhí)行行機構動作作的順序性性；各執(zhí)行構件件的動作在在時間上同同步；保證空間的的同步性；；保證系統(tǒng)各各執(zhí)行構件件對操作對對象的操作作具有單一一性或協(xié)同同性；執(zhí)行構件的的動作之間間應保持時時間上的間間隔，以避避免動作銜銜接處發(fā)生生干涉；機械運動循循環(huán)圖設計計一、機械運動循循環(huán)圖1、機械運運動循環(huán)圖圖表達機械各各執(zhí)行機構構（構件））在一個運運動環(huán)中各各動作的協(xié)協(xié)調(diào)配合關關系的簡單單明確圖，，稱機械運運動循環(huán)圖圖。2、機械運運動循環(huán)圖圖的類型1）直線式式循環(huán)圖（（矩形循環(huán)環(huán)圖）2）圓形循環(huán)圖圖（極坐標標式）3）直角坐標式式循環(huán)圖1、設計要要點完成系統(tǒng)的的協(xié)調(diào)設計計;確定參照機機構（構件件）;3)設設計單一執(zhí)執(zhí)行機械運運動循環(huán)圖圖;4)設設計機械運運動循環(huán)圖圖.二、機械運運動循環(huán)圖圖的設計例：粉料壓壓片機113109105138957462ⅠⅡⅢⅣ611113109105（1）執(zhí)行行構件完成成的動作：：移動料斗3至模具11的型腔腔上方，并并準備將粉粉料裝入型型腔；料斗振動，，將粉料裝裝入型腔；；下沖頭5下下沉，以防防止上沖頭頭9下壓時時將型腔內(nèi)內(nèi)粉料抖出出；上沖頭下壓壓，下沖頭頭上壓，將將粉料加壓壓并保壓一一定時間，，使藥片成成型較好；；上沖頭快速速退出，下下沖頭隨之之將壓好的的藥片推出出型腔，完完成壓片工工藝過程。。例：粉料壓壓片機113109105138957462ⅠⅡⅢⅣ611分配軸1234ⅣⅠ