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1、第十三章 機械運動方案及創(chuàng)新設計,13-1 機械設計過程 1. 機械總體方案設計 2. 機械的運動設計 3. 機械的動力設計 4. 機械的結構設計,一、機構選型,選型分為選出與選定。 1. 選擇執(zhí)行機構的類型 a. 首先應滿足執(zhí)行構件運動形式要求，另外還應保證機械的結構簡單、緊湊，便于制造與安裝； b. 具有足夠的強度和工作壽命，工作安全可靠； c. 各執(zhí)行機構之間的動作與運動便于協調配合等。 首先根據已知的設計要求，按執(zhí)行構件的運動形式及運動功能要求，先在基本機構中進行類比選擇，當基本機構不能滿足運動或動力要求時，才考慮對基本機構進行組合、變異等方法形成新的機構，或選用組合機構。有時很難找到
2、滿足工作要求的現有機構，這時要求改變機械的工作原理和工藝動作，或創(chuàng)造新型機構。,13-2機械創(chuàng)新設計,二、機構選型時應注意原則,1） 按已擬定的工作原理進行機構選型時，應盡量滿足或接近運動形式要求； 2） 機構選型時應力求結構簡單、尺寸適度、在整體布置上占的空間小，達到布局緊湊； 3） 機構選型時要注意選擇那些加工制造簡單、容易保證較高的配合精度的機構； 4） 機構選型時要保證在高速運轉時有良好的動力特性； 5） 機構選型時應考慮機械效率等問題； 6） 機構選型時還要考慮動力源的形式。,三、機構組合,機構組合是指機構選型的基礎上，根據使用要求或工藝動作要求，將幾個基本機構按一定的原則或規(guī)律組合
3、成一個復雜的、新的機構系統(tǒng)。 在以下幾個方面常常需機構組合： 1）機構的工藝動作較復雜 若采用簡單的、單一的基本機構無法實現復雜的工藝動作，這種情況下減小機構組合常采用并聯式、復合式或疊加式的組合方式，組合時應注意各個子工藝動作協調配合問題。 2） 所選擇的機構其運動和動力特性不好，但又無更好的機構可選 這種情況下常用串聯組合方式來改善機構的性能，如增程、增力，實現各種特殊運動要求等。 3）由于不具備某種動力源，或受其它條件的限制，只有進行機構組合才能實現所要求的工藝動作。,機構的組合方式可劃分為以下四種：串聯式機構組合，并聯式機構組合，復合式機構組合，疊加式機構組合。,串聯式機構組合是指若干
4、個單自由度的基本機構順序連接，每個前置機構的輸出構件作為后一機構的輸入件。,1. 串聯式機構組合,2. 并聯式組合機構, 一種是并聯時幾個機構類型相同、尺寸相同、且對稱布置。 另一種是并聯的幾個機構類型、尺寸不一定相同，也不是對稱布置，但須滿足一定時序要求，軌跡配合要求，運動形式配合要求，位置要求等。,并聯式機構組合是指又兩個或多個基本機構并列布置的組合形式。,3. 復合式機構組合, 如差動齒輪機構，五連桿機構，或引入空間運動副的可見運動機構； 如單自由度的連桿機構，凸輪機構，齒輪機構等。,一個兩（多）自由度作為基礎機構A，一個（幾個）單自由度基本機構B（這里指附加機構）的輸出構件接入基礎機構
5、所構成的并聯組合形式稱為復合式機構組合。,四、疊加式機構組合,將一個機構安裝在另一個機構的某個運動構件上的組合形式稱為疊加式機構組合，其輸出運動是若干個機構輸出運動的合成。, 各機構的運動關系是相互獨立的，如各種機械手； 另一種則是各機構之間的運動有一定的影響，相互關聯，如搖頭電扇的傳動機構。 疊加式機構組合的主要功能是實現特定的輸出，完成復雜的工藝動作。在此基礎上可以繼續(xù)疊加等一系列機構。,1. 運動獨立式,2. 運動相關式,13-3 機械傳動系統(tǒng)方案設計,一、設計任務 對象 設計一個以加工平面為主的金屬切削機床的機械傳動系統(tǒng)。 該機床的使用場合及應滿足的精度如下： 該機器主要用于單件小批量
6、生產場合，希望造價較低，工作可靠，使用和維修較簡單； 機器具有一般的工作精度： 加工表面的平面度：89級精度 加工表面的垂直度：89級精度,二、機器工作原理的確定,選定機器工作原理的一般原則 不僅是一般性地滿足工作要求，必須從技術經濟指標出發(fā)，作細致的、科學的綜合分析與對比。 2. 機器工作原理的選定 加工工藝的選擇 用于金屬材料表面加工的工藝方法很多：鑄造、金屬切削加工、壓力加工、電蝕加工、光切割等。 2) 機器傳動類型的選擇 按動作原理劃分的傳動類型 機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動、液力機械傳動、電力機械傳動，以及其它復合傳動等類中選擇合用的傳動類型。, 按組成方式劃分的傳動類型的選擇,在同
7、種傳動類型中，因機器執(zhí)行構件運動形式的不同，傳動系統(tǒng)還可以分為不同的組成方式。不同的傳動系統(tǒng)組成方式，可看成是機器工作原理在較小范圍之內的差異。,三、機器傳動系統(tǒng)方案的擬定與主運動機構的選型,1. 機器傳動系統(tǒng)方案的擬定 起始端采用電動機驅動； 末端有刨刀和夾持工件的工作臺兩個執(zhí)行部件； 刨刀作連續(xù)往復運動，一個來回分為工作形成與空回行程兩個階段； 工件的移動應在刨刀空回行程的期限內完成，故工件的進給是作間歇運動； 刨刀與工作臺的運動在時間上有協調配合要求，且用一臺電動機驅動。, 在后部串聯一個能將轉動(或間歇轉動)變?yōu)橐苿?或間歇移動)的基本機構； 在前部串聯能減少間歇運動沖擊又容易獲得任意
8、運動規(guī)律的高副機構； w= w 。,高副機構（輸入角速度w1，輸出線速度w3） 間歇運動機構（輸入角速度w3 ，輸出線速度w3 ） 轉動（擺動）移動轉換機構（輸入角速度w3，輸出線速度V3）,2. 主運動機構的選型及分析,選型原則概述 機構功能的優(yōu)劣(機構行程能否達到要求?空間尺寸是否合適?能否滿足運動規(guī)律要求?傳力特性如何?動力性能慣性力平衡、沖擊振動、噪聲)，運動精度能否民族要求？ 機構結構的合理性； 機構的經濟性； 機構的實用性。 2) 按上述原則對刨床主運動機構作如下評選 第一次篩選選出能夠實現往復運動的運動機構 第二次篩選選出具有急回運動特性往復運動的運動機構 第三次篩選選出選出運動
9、特性與傳力特性等綜合性能優(yōu)良的機構,1-電機； 2-V帶傳動； 3-高速級齒輪傳動； 4-低速級齒輪傳動； 5-擺動到感機構； 6-凸輪機構； 7-雙搖桿機構； 8-升降機構； 9-工作臺； 10-棘輪絲杠進給機構； 11-工件； 12-讓刀機構； 13進刀機構； 14-滑枕,1. 機器的運動分類 根據機器所完成功能及其生產工藝的不同，有無周期循環(huán)(起重運輸機械、建筑機械、工程機械等)和有周期循環(huán)(包裝機械、輕工自動機、自動機床等)之分。 2. 機器的運動循環(huán)(工作循環(huán))圖 定義描述各執(zhí)行機構之間有序的、既相互制約又相互協調配合的運動關系的示意圖。 形式,四、機器工作循環(huán)圖和機器傳動系統(tǒng)示意圖的繪制, 直線式運動循環(huán)圖(矩形運動循環(huán)圖), 圓周式運動循環(huán)圖,本章結束,
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