第11章 機械運動方案設計

1、第第11章章 機械運動方案設計機械運動方案設計 11. .1 機械運動系統(tǒng)方案設計的內(nèi)容機械運動系統(tǒng)方案設計的內(nèi)容 11.11.2 機械運動系統(tǒng)功能結構的建立機械運動系統(tǒng)功能結構的建立 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執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計 11.11.5 機構選型及其系統(tǒng)組成機構選型及其系統(tǒng)組成 11.611.6執(zhí)行系統(tǒng)間運動的協(xié)調(diào)設計和運動循環(huán)圖執(zhí)行系統(tǒng)間運動的協(xié)調(diào)設計和運動循環(huán)圖 11.11.7方案評價與決策方案評價與決策 運動方案設計的必備知識運動方案設計的必備知識 充分了解并掌握各種常用機構的基本知識充分了解并

2、掌握各種常用機構的基本知識 必須了解和掌握各種動力源的性能和使用要求必須了解和掌握各種動力源的性能和使用要求 必須熟悉對設計方案的選擇有重要影響的周圍必須熟悉對設計方案的選擇有重要影響的周圍 環(huán)境的信息環(huán)境的信息 充分重視其它學科的技術應用充分重視其它學科的技術應用 方案設計階段是決定產(chǎn)品性能、成本及競爭能力 的關鍵環(huán)節(jié)。 11.11.1 機械運動系統(tǒng)方案設計的內(nèi)容機械運動系統(tǒng)方案設計的內(nèi)容 機械系統(tǒng)是由動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)機械系統(tǒng)是由動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)以及控制系統(tǒng) 組成。組成。 例：例：全自動洗衣機全自動洗衣機 機械運動方案設計是對機械進行設計的最為重要的環(huán)節(jié)。

3、機械運動方案設計是對機械進行設計的最為重要的環(huán)節(jié)。 所謂運動方案的設計，即是設計者通過何種原動機及何種機構所謂運動方案的設計，即是設計者通過何種原動機及何種機構 組合為一部完成特定工作任務的機械系統(tǒng)的全面構思，經(jīng)過參數(shù)計組合為一部完成特定工作任務的機械系統(tǒng)的全面構思，經(jīng)過參數(shù)計 算與選擇用機構運動簡圖表示出來。算與選擇用機構運動簡圖表示出來。 11.11.1. .2 機械運動系統(tǒng)方案設計的流程機械運動系統(tǒng)方案設計的流程 機械產(chǎn)品的設計開發(fā)一般要經(jīng)過產(chǎn)品規(guī)劃、方案設計、機械產(chǎn)品的設計開發(fā)一般要經(jīng)過產(chǎn)品規(guī)劃、方案設計、 技術設計、施工設計等幾個階段。機械執(zhí)行系統(tǒng)方案設計是技術設計、施工設計等幾個階

4、段。機械執(zhí)行系統(tǒng)方案設計是 機械系統(tǒng)方案設計的核心。機械系統(tǒng)方案設計的核心。 機械執(zhí)行系統(tǒng)方案設計的過程主要包括七個步驟：機械執(zhí)行系統(tǒng)方案設計的過程主要包括七個步驟： 1.功能原理設計；功能原理設計； 2.運動規(guī)律設計；運動規(guī)律設計； 3.執(zhí)行機構型式設計；執(zhí)行機構型式設計； 4.執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計；執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計； 5.機構尺度設計；機構尺度設計； 6.運動和動力分析；運動和動力分析； 7.方案評價與決策。方案評價與決策。 機械預期實現(xiàn)的功能要求機械預期實現(xiàn)的功能要求 （使用要求或者工藝要求（使用要求或者工藝要求) 功能原理設計功能原理設計 運動規(guī)律設計運動規(guī)律設計（工藝動作分解（工藝動作分

5、解 和運動方案選擇）和運動方案選擇） 執(zhí)行機構型式設計執(zhí)行機構型式設計 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計（運動循環(huán)圖設計）（運動循環(huán)圖設計） 機構尺度設計（運動和動力設計）機構尺度設計（運動和動力設計） 運動分析和動力分析運動分析和動力分析 方案評價方案評價 繪制執(zhí)行系統(tǒng)運動簡圖繪制執(zhí)行系統(tǒng)運動簡圖 構思新功能原理構思新功能原理 構思新運動規(guī)律構思新運動規(guī)律 改變機構型式改變機構型式 改變機構參數(shù)改變機構參數(shù) 改改 變變 設設 計計 策策 略略 不滿足要求不滿足要求 功能原理設計功能原理設計 所謂功能原理設計即根據(jù)預期實現(xiàn)的功能考慮相應的原理。所謂功能原理設計即根據(jù)預期實現(xiàn)的功能考慮相應的原理

6、。 功能原理設計思路是：分析功能要求，根據(jù)功能要求提出功能原理設計思路是：分析功能要求，根據(jù)功能要求提出 可能實現(xiàn)它的功能原理?？赡軐崿F(xiàn)它的功能原理。 常用的功能原理有：摩擦傳動原理、流體傳動原理、電磁常用的功能原理有：摩擦傳動原理、流體傳動原理、電磁 傳動原理、機械推拉原理、材料變形原理、光電原理、其傳動原理、機械推拉原理、材料變形原理、光電原理、其 它原理它原理 例：取紙器預期實現(xiàn)的功能是：辦公室取便條用，每次取一例：取紙器預期實現(xiàn)的功能是：辦公室取便條用，每次取一 張。張。 要求：取用方便，美觀，成本低。要求：取用方便，美觀，成本低。 可以采用的功能原理有：可以采用的功能原理有：摩擦力摩

7、擦力、靜電吸力靜電吸力、切向力切向力等等 原理實現(xiàn)分紙要求原理實現(xiàn)分紙要求 實現(xiàn)同一功能，可以選擇的原理很多。實現(xiàn)同一功能，可以選擇的原理很多。 選擇的功能原理不同，所設計的機械在工作性能、工作品選擇的功能原理不同，所設計的機械在工作性能、工作品 質(zhì)和適用場合等方面就會有很大的差異。質(zhì)和適用場合等方面就會有很大的差異。 返回 運動規(guī)律設計即決定實現(xiàn)工作原理選擇何種運動規(guī)律。運動規(guī)律設計即決定實現(xiàn)工作原理選擇何種運動規(guī)律。 運動規(guī)律設計思路是：通過對工作原理所提出的工藝動作運動規(guī)律設計思路是：通過對工作原理所提出的工藝動作 進行分解，得到相應的運動規(guī)律進行分解，得到相應的運動規(guī)律 例取紙器的運動

8、規(guī)律設計：假設，我們選定的功能原例取紙器的運動規(guī)律設計：假設，我們選定的功能原 理是摩擦力原理。理是摩擦力原理。 可以實現(xiàn)該功能原理的運動規(guī)律有：可以實現(xiàn)該功能原理的運動規(guī)律有：平面摩擦平面摩擦、曲面曲面 摩擦摩擦實現(xiàn)。實現(xiàn)。 可見相對同一原理，可以選擇的運動規(guī)律也很多可見相對同一原理，可以選擇的運動規(guī)律也很多 返回 執(zhí)行機構型式設計即決定實現(xiàn)上述運動規(guī)律選擇何種執(zhí)行機執(zhí)行機構型式設計即決定實現(xiàn)上述運動規(guī)律選擇何種執(zhí)行機 構實現(xiàn)。構實現(xiàn)。 常見的機構形式有：常見的機構形式有： 連桿機構、凸輪機構、其它機構、機構組合、機構變異連桿機構、凸輪機構、其它機構、機構組合、機構變異 例分紙器的執(zhí)行機構型

9、式設計。例分紙器的執(zhí)行機構型式設計。 可以實現(xiàn)其運動規(guī)律的機構有：可以實現(xiàn)其運動規(guī)律的機構有：凸輪摩擦機構凸輪摩擦機構，搖搖 桿滑塊摩擦機構。桿滑塊摩擦機構。 返回 11. .2 機械運動系統(tǒng)功能結構的建立機械運動系統(tǒng)功能結構的建立 一臺機器所能完成的功能，則稱為機器的總功能。在一臺機器所能完成的功能，則稱為機器的總功能。在 實際工作中，要設計的機械產(chǎn)品往往比較復雜，難以直接實際工作中，要設計的機械產(chǎn)品往往比較復雜，難以直接 求得滿足總功能的功能原理方案，因此必須采用系統(tǒng)分解求得滿足總功能的功能原理方案，因此必須采用系統(tǒng)分解 的原理進行功能分解，將總功能分解為多個功能元，再分的原理進行功能分解

10、，將總功能分解為多個功能元，再分 別對這些較簡單的功能元求解，然后利用組合的方法，形別對這些較簡單的功能元求解，然后利用組合的方法，形 成多個對總功能求解的功能原理方案。成多個對總功能求解的功能原理方案。 11. .2. .1 建立機械運動系統(tǒng)功能結構的步驟建立機械運動系統(tǒng)功能結構的步驟 1. . 確定總功能確定總功能 在此階段，設計者從設計任務出發(fā)，通過在此階段，設計者從設計任務出發(fā)，通過 對機械運動系統(tǒng)進行合理的抽象來確定設計任務的核心，最對機械運動系統(tǒng)進行合理的抽象來確定設計任務的核心，最 終提煉出實現(xiàn)本質(zhì)功能的解。終提煉出實現(xiàn)本質(zhì)功能的解。 2. . 功能分解功能分解 功能分解是指將總

11、功能分解為分功能，再將功能分解是指將總功能分解為分功能，再將 分功能繼續(xù)分解至不可再分的基本功能。分功能繼續(xù)分解至不可再分的基本功能。 3. . 功能合成功能合成 功能合成是指將分功能與基本功能合成簡單、功能合成是指將分功能與基本功能合成簡單、 明確的功能結構。明確的功能結構。 一、功能原理的構思與選擇一、功能原理的構思與選擇 功能原理設計的任務，就是根據(jù)機械預期實現(xiàn)的功能功能原理設計的任務，就是根據(jù)機械預期實現(xiàn)的功能 要求，構思出所有可能的功能原理，加以分析比較并根據(jù)要求，構思出所有可能的功能原理，加以分析比較并根據(jù) 使用要求或者工藝要求，從中選擇出既能很好的滿足功能使用要求或者工藝要求，從

12、中選擇出既能很好的滿足功能 要求，工藝動作又簡單的工作原理。要求，工藝動作又簡單的工作原理。 功能原理設計是機械執(zhí)行系統(tǒng)方案設計的第一步。實功能原理設計是機械執(zhí)行系統(tǒng)方案設計的第一步。實 現(xiàn)同一功能要求可以選擇許多不同的工作原理，相應的，現(xiàn)同一功能要求可以選擇許多不同的工作原理，相應的， 執(zhí)行系統(tǒng)的方案就必然不同。執(zhí)行系統(tǒng)的方案就必然不同。 例：自動運送料板的裝置的功能原理構思。實現(xiàn)自動例：自動運送料板的裝置的功能原理構思。實現(xiàn)自動 送料可以有摩擦傳動原理、機械推拉原理、氣吸原理、磁送料可以有摩擦傳動原理、機械推拉原理、氣吸原理、磁 吸原理等五、六種原理之多。吸原理等五、六種原理之多。 11.

13、 .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 用頂吸法吸走頂部一張料板用頂吸法吸走頂部一張料板 分析：要求吸頭做分析：要求吸頭做L形運動，形運動， 還要有附加的氣源還要有附加的氣源 用底部氣吸法吸出料板的用底部氣吸法吸出料板的 邊緣，然后夾走邊緣，然后夾走 分析：要求吸頭做分析：要求吸頭做L形運動，形運動， 還要有附加的氣源還要有附加的氣源 將料板從底部推出，然后用夾將料板從底部推出，然后用夾 板抽走。板抽走。 分析：運動規(guī)律簡單，但要求分析：運動規(guī)律簡單，但要求 料板必須有一定的厚度。料板必須有一定的厚度。 用摩擦板從頂部推出一張料板，用摩擦板從頂部推出一張料板， 然后夾走。

14、然后夾走。 需要實現(xiàn)摩擦板的接近料需要實現(xiàn)摩擦板的接近料 板運動、送料運動和回退運板運動、送料運動和回退運 動等，規(guī)律復雜動等，規(guī)律復雜 用摩擦輪將料板從底部滾用摩擦輪將料板從底部滾 出，然后夾走出，然后夾走 需要實現(xiàn)摩擦輪的接近料需要實現(xiàn)摩擦輪的接近料 板運動、送料運動和回退運板運動、送料運動和回退運 動等，規(guī)律復雜動等，規(guī)律復雜 在進行機械的功能原理設計時一定要根據(jù)具體的使用要在進行機械的功能原理設計時一定要根據(jù)具體的使用要 求，對各種可能的功能原理進行分析比較，確定既能很好的求，對各種可能的功能原理進行分析比較，確定既能很好的 滿足機械預期的功能要求，工藝動作又可簡便實現(xiàn)的最佳工滿足機械

15、預期的功能要求，工藝動作又可簡便實現(xiàn)的最佳工 作原理。作原理。 二、功能原理的創(chuàng)造性二、功能原理的創(chuàng)造性 由于實現(xiàn)同一功能要求可以采用多種不同的工作原理，因 此功能原理設計的過程是一個創(chuàng)造性的過程。 分析綜合法分析綜合法 所謂分析綜合法是：將機械預期實現(xiàn)的功能分解為各種所謂分析綜合法是：將機械預期實現(xiàn)的功能分解為各種 分功能，分析其本質(zhì)，進行各分功能原理設計，最后把分功分功能，分析其本質(zhì)，進行各分功能原理設計，最后把分功 能原理組合起來，組成一個新的系統(tǒng)。能原理組合起來，組成一個新的系統(tǒng)。 將機械預期實現(xiàn)的功能分解為各種分功能，分析其本質(zhì)，將機械預期實現(xiàn)的功能分解為各種分功能，分析其本質(zhì)， 進

16、行各分功能原理設計，最后把分功能原理組合起來，組成一進行各分功能原理設計，最后把分功能原理組合起來，組成一 個新的系統(tǒng)。個新的系統(tǒng)。 阿波羅宇宙飛船技術中沒阿波羅宇宙飛船技術中沒 有一項是新的突破，都是現(xiàn)代有一項是新的突破，都是現(xiàn)代 技術，問題是怎樣將它們精確技術，問題是怎樣將它們精確 無誤的組織好，實行系統(tǒng)管理。無誤的組織好，實行系統(tǒng)管理。 優(yōu)秀的組合也是一種創(chuàng)新的體現(xiàn)，這就是分析綜合優(yōu)秀的組合也是一種創(chuàng)新的體現(xiàn)，這就是分析綜合 法的精髓。法的精髓。 思維擴展法思維擴展法 功能原理設計是一個創(chuàng)造性過程，沒有發(fā)散思維就很難功能原理設計是一個創(chuàng)造性過程，沒有發(fā)散思維就很難 有新的發(fā)現(xiàn)。有新的發(fā)現(xiàn)

17、。 在功能原理設計中，有些功能用機械裝置是難以完成的，在功能原理設計中，有些功能用機械裝置是難以完成的， 因此要盡量選擇先進、簡單、廉價的技術。因此要盡量選擇先進、簡單、廉價的技術。 比如在設計挖土機時，遇到這樣的一個問題：推土機比如在設計挖土機時，遇到這樣的一個問題：推土機 挖掘濕的泥土，泥土會粘在挖斗中，不易倒出，通常的解挖掘濕的泥土，泥土會粘在挖斗中，不易倒出，通常的解 決思路是設計一套清掃裝置，但這會增加了裝置的復雜程決思路是設計一套清掃裝置，但這會增加了裝置的復雜程 度。度。 有人采用發(fā)散思維，提出可采用有人采用發(fā)散思維，提出可采用 一種和泥土的摩擦系數(shù)小的材料做挖一種和泥土的摩擦系

18、數(shù)小的材料做挖 斗的表面材料，從而把問題轉到對新斗的表面材料，從而把問題轉到對新 材料的探尋上。材料的探尋上。 還原創(chuàng)新法還原創(chuàng)新法 所謂還原創(chuàng)新法，是已有的創(chuàng)造起點，重新返回到創(chuàng)造的所謂還原創(chuàng)新法，是已有的創(chuàng)造起點，重新返回到創(chuàng)造的 原點，緊緊圍繞機械預期實現(xiàn)的功能要求另劈新徑，構思新的原點，緊緊圍繞機械預期實現(xiàn)的功能要求另劈新徑，構思新的 功能原理。功能原理。 衣機的發(fā)明就是一個利用還原創(chuàng)新極其成功的例子。衣機的發(fā)明就是一個利用還原創(chuàng)新極其成功的例子。 洗衣機的創(chuàng)造的起點是：在不損傷衣物的前提下，將洗衣機的創(chuàng)造的起點是：在不損傷衣物的前提下，將 贓物從衣物上分離出來。贓物從衣物上分離出來。

19、 揉搓原理：要設計模仿人手的機械手，難度大揉搓原理：要設計模仿人手的機械手，難度大 刷擦原理：很難把衣物各處都刷洗到刷擦原理：很難把衣物各處都刷洗到 捶打原理：易損壞衣物捶打原理：易損壞衣物 后來，人們跳出傳統(tǒng)的洗衣方法，從洗衣預期實現(xiàn)的功能后來，人們跳出傳統(tǒng)的洗衣方法，從洗衣預期實現(xiàn)的功能 要求出發(fā)，利用一個波輪在水中旋轉，形成渦流來翻動衣物，要求出發(fā)，利用一個波輪在水中旋轉，形成渦流來翻動衣物， 達到清洗的目的。這就是著名的漂洗原理。它不僅結構簡單，達到清洗的目的。這就是著名的漂洗原理。它不僅結構簡單， 而且安全可靠。而且安全可靠。 11-4 執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計

20、一、工藝動作分解和運動方案選擇一、工藝動作分解和運動方案選擇 根據(jù)機械預期實現(xiàn)的功能要求確定了工作原理后，接下來根據(jù)機械預期實現(xiàn)的功能要求確定了工作原理后，接下來 就是進行運動規(guī)律設計。即根據(jù)功能原理提出的工藝動作，就是進行運動規(guī)律設計。即根據(jù)功能原理提出的工藝動作， 進行運動分解，構思出恰當?shù)倪\動規(guī)律。進行運動分解，構思出恰當?shù)倪\動規(guī)律。 運動規(guī)律設計的根本目的，就是根據(jù)工作原理所提出的運動規(guī)律設計的根本目的，就是根據(jù)工作原理所提出的 工藝要求構思出能夠?qū)崿F(xiàn)該工藝要求的各種運動規(guī)律，然后工藝要求構思出能夠?qū)崿F(xiàn)該工藝要求的各種運動規(guī)律，然后 從中選擇最為簡單適用的運動規(guī)律，作為機械的運動方案。

21、從中選擇最為簡單適用的運動規(guī)律，作為機械的運動方案。 實現(xiàn)一個復雜的工藝過程，往往需要多種動作，而任何實現(xiàn)一個復雜的工藝過程，往往需要多種動作，而任何 復雜的動作都是由一些最基本的運動合成的。所謂運動規(guī)律復雜的動作都是由一些最基本的運動合成的。所謂運動規(guī)律 設計就是對工藝方法和工藝動作進行分析，把其分解成若干設計就是對工藝方法和工藝動作進行分析，把其分解成若干 個基本動作。個基本動作。 例：設計例：設計一臺加工內(nèi)孔的機床一臺加工內(nèi)孔的機床。 加工內(nèi)孔機床的運動規(guī)律設計加工內(nèi)孔機床的運動規(guī)律設計 從上面的的例子，我們可以看到，實現(xiàn)同一個工藝動從上面的的例子，我們可以看到，實現(xiàn)同一個工藝動 作，可

22、以分解成各種簡單運動，工藝動作分解的方法不同，作，可以分解成各種簡單運動，工藝動作分解的方法不同， 所得到的運動規(guī)律和運動方案也大不相同，它們很大程度所得到的運動規(guī)律和運動方案也大不相同，它們很大程度 上決定了機械的特點、性能和復雜程度。此外運動規(guī)律的上決定了機械的特點、性能和復雜程度。此外運動規(guī)律的 設計中，還要注意其變化規(guī)律的特點，即運動過程中速度設計中，還要注意其變化規(guī)律的特點，即運動過程中速度 和加速度變化的要求。和加速度變化的要求。 運動規(guī)律設計的創(chuàng)造性運動規(guī)律設計的創(chuàng)造性 如前所介紹的，實現(xiàn)同一工作原理可以采用不同的工藝如前所介紹的，實現(xiàn)同一工作原理可以采用不同的工藝 動作分解方法

23、，設計出不同的運動規(guī)律。因此，運動規(guī)律的動作分解方法，設計出不同的運動規(guī)律。因此，運動規(guī)律的 設計也是一種創(chuàng)造性的工作。如果在設計中缺乏創(chuàng)新性，就設計也是一種創(chuàng)造性的工作。如果在設計中缺乏創(chuàng)新性，就 難以設計出結構簡單、性能良好。具有競爭力的新產(chǎn)品。難以設計出結構簡單、性能良好。具有競爭力的新產(chǎn)品。 同功能原理設計一樣，運動規(guī)律設計的創(chuàng)新方法也有多同功能原理設計一樣，運動規(guī)律設計的創(chuàng)新方法也有多 種。常用的有：種。常用的有： 仿真法仿真法 所謂仿真法就是模擬人或者動物的動作將工藝動作進行所謂仿真法就是模擬人或者動物的動作將工藝動作進行 分解，構思出實現(xiàn)某一工作原理的運動規(guī)律。分解，構思出實現(xiàn)某

24、一工作原理的運動規(guī)律。 挖土機，其運動規(guī)律就是完全模仿人手挖土的工藝動作，挖土機，其運動規(guī)律就是完全模仿人手挖土的工藝動作， 它由上臂、肘、挖斗等組成，是一個很成功的設計。它由上臂、肘、挖斗等組成，是一個很成功的設計。 思維擴展法思維擴展法并不是在任何情況下，仿真法都可以成功的，并不是在任何情況下，仿真法都可以成功的， 思維擴展法仍是一個很重要的創(chuàng)新方法。思維擴展法仍是一個很重要的創(chuàng)新方法。 這里的思維擴展法是跳出原有的運動規(guī)律的設計模式，考這里的思維擴展法是跳出原有的運動規(guī)律的設計模式，考 慮新的運動規(guī)律。慮新的運動規(guī)律。 某滾珠軸承廠要設計一臺對滾珠的真圓度、表面粗糙度、某滾珠軸承廠要設計

25、一臺對滾珠的真圓度、表面粗糙度、 材料均度等進行綜合檢查的裝置：材料均度等進行綜合檢查的裝置： 用仿真法，要考慮滾珠的送料運動、直徑的測量運動、用仿真法，要考慮滾珠的送料運動、直徑的測量運動、 粗糙度的檢驗動作等。粗糙度的檢驗動作等。運動規(guī)律必定異常復雜運動規(guī)律必定異常復雜 根據(jù)思維擴展法，考慮根據(jù)思維擴展法，考慮 到被檢測對象的運動，利用到被檢測對象的運動，利用 滾珠在平面上跳動所走的路滾珠在平面上跳動所走的路 線來判定其是否合格。線來判定其是否合格。 設計一個檢驗不同直徑的鋼珠設計一個檢驗不同直徑的鋼珠 的裝置，為了避免對鋼珠直徑的裝置，為了避免對鋼珠直徑 的反復測量的這一動作，運用的反復

26、測量的這一動作，運用 思維擴展法，讓鋼珠也參與到思維擴展法，讓鋼珠也參與到 運動規(guī)律的設計當中去。運動規(guī)律的設計當中去。 設計出如下所示的鋼珠選設計出如下所示的鋼珠選 擇裝置：擇裝置： 設計計算機的繪圖機，根據(jù)計算機的命令，繪制任意形狀設計計算機的繪圖機，根據(jù)計算機的命令，繪制任意形狀 的平面曲線。繪圖筆和繪圖紙之間的相對運動，可以分解為兩的平面曲線。繪圖筆和繪圖紙之間的相對運動，可以分解為兩 個方向，縱向和橫向的，兩個方向的合成可以繪出任意形狀的個方向，縱向和橫向的，兩個方向的合成可以繪出任意形狀的 平面圖形。平面圖形。 工藝動作分解的不同，所形成的運動方案也不同。工藝動作分解的不同，所形成

27、的運動方案也不同。 11.11.5 機構選型及其系統(tǒng)組成機構選型及其系統(tǒng)組成 一、執(zhí)行機構型式設計的原則一、執(zhí)行機構型式設計的原則 1.1.滿足執(zhí)行構件的工藝動作和運動要求滿足執(zhí)行構件的工藝動作和運動要求。滿足執(zhí)行構件所。滿足執(zhí)行構件所 需的運動要求，包括運動形式、運動規(guī)律或運動軌跡方面需的運動要求，包括運動形式、運動規(guī)律或運動軌跡方面 的要求，是執(zhí)行機構形式設計時首先要考慮的最基本因素的要求，是執(zhí)行機構形式設計時首先要考慮的最基本因素 2.2.設計機械時，在滿足工作要求的前提下，總希望機械結構緊設計機械時，在滿足工作要求的前提下，總希望機械結構緊 湊、尺寸小、重量輕。所以我們應該湊、尺寸小、

28、重量輕。所以我們應該盡量減小機構的尺寸盡量減小機構的尺寸。對。對 于曲柄滑塊機構來說，曲柄為回轉件，占有較大空間，故我們于曲柄滑塊機構來說，曲柄為回轉件，占有較大空間，故我們 希望減小曲柄的長度。希望減小曲柄的長度。 利用杠桿行程放大原理利用杠桿行程放大原理 利用活動齒輪倍增行程原理利用活動齒輪倍增行程原理 3.3.機械具有調(diào)節(jié)某些運動參數(shù)的能力：機械具有調(diào)節(jié)某些運動參數(shù)的能力：在某些機械的運轉過程在某些機械的運轉過程 中，有些運動參數(shù)需要經(jīng)常調(diào)節(jié)；而另一些機械中，雖然不需中，有些運動參數(shù)需要經(jīng)常調(diào)節(jié)；而另一些機械中，雖然不需 要在運轉過程中調(diào)節(jié)運動參數(shù)，但為了安裝調(diào)試方便，也需要要在運轉過程

29、中調(diào)節(jié)運動參數(shù)，但為了安裝調(diào)試方便，也需要 機構中有調(diào)整環(huán)節(jié)。機構中有調(diào)整環(huán)節(jié)。 如下圖，我們得到具有調(diào)節(jié)滑塊最大行程功能的機構。如下圖，我們得到具有調(diào)節(jié)滑塊最大行程功能的機構。 擺桿擺桿1可繞鉸鏈轉動，它所處的位置不同，滑塊的最大行可繞鉸鏈轉動，它所處的位置不同，滑塊的最大行 程也隨之變化。擺桿程也隨之變化。擺桿1調(diào)到合適的位置后鎖緊，則機構只有一調(diào)到合適的位置后鎖緊，則機構只有一 個自由度。此時滑塊個自由度。此時滑塊2在在1上上下滑動。上上下滑動。 4.4.盡量簡化和縮短運動鏈盡量簡化和縮短運動鏈，選擇較簡單的機構。，選擇較簡單的機構。 實現(xiàn)同樣的運動要求，應盡量采用構件數(shù)和運動副數(shù)實現(xiàn)同

30、樣的運動要求，應盡量采用構件數(shù)和運動副數(shù) 最少的機構。這樣可以最少的機構。這樣可以降低成本，減輕重量；降低成本，減輕重量；減少摩減少摩 擦損耗，提高效率；擦損耗，提高效率；減少運動鏈累積誤差，提高傳動精減少運動鏈累積誤差，提高傳動精 度和可靠性；度和可靠性；提高系統(tǒng)剛性。提高系統(tǒng)剛性。 5.5.選擇合適的動力源選擇合適的動力源，有利于簡化機構結構和改善機械性能。，有利于簡化機構結構和改善機械性能。 當有氣、液源時，常采用氣動和液壓機構，這樣既可當有氣、液源時，常采用氣動和液壓機構，這樣既可 以簡化機構結構，省去許多電動機、傳動機構或轉換運動以簡化機構結構，省去許多電動機、傳動機構或轉換運動 的

31、機構，又有利于操作、調(diào)速和減振。的機構，又有利于操作、調(diào)速和減振。 6.6.選擇合適的運動副形式選擇合適的運動副形式 運動副在機械傳遞運動和動力的過程中起著重要作用，運動副在機械傳遞運動和動力的過程中起著重要作用， 它直接影響到機械的結構形式、傳動效率、壽命和靈敏度等。它直接影響到機械的結構形式、傳動效率、壽命和靈敏度等。 一般來說，轉動副易于制造，易于保證運動副元素的配一般來說，轉動副易于制造，易于保證運動副元素的配 合精度，且效率較高；移動副制造較困難，不易保證配合精合精度，且效率較高；移動副制造較困難，不易保證配合精 度，效率低且易自鎖或楔緊，故一般只宜用于作直線運動或度，效率低且易自鎖

32、或楔緊，故一般只宜用于作直線運動或 將轉動變?yōu)橐苿拥膱龊?。將轉動變?yōu)橐苿拥膱龊稀?7.7.使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力條件和動力特性使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力條件和動力特性 設計時，應注意選用具有最大傳動角、最大增力系數(shù)和最設計時，應注意選用具有最大傳動角、最大增力系數(shù)和最 高效率的機構，這樣可以減小主動軸上的力矩和原動機的功率高效率的機構，這樣可以減小主動軸上的力矩和原動機的功率 及機構的尺寸和重量；應盡量避免采用虛約束；高速運轉機構及機構的尺寸和重量；應盡量避免采用虛約束；高速運轉機構 應考慮平衡設計等。應考慮平衡設計等。 11.11.保證機械的安全運轉保證機械的安全運轉 必須考慮防止出現(xiàn)機械意

33、外損壞或生產(chǎn)、人身事故。例如必須考慮防止出現(xiàn)機械意外損壞或生產(chǎn)、人身事故。例如 可以采取具有過載保護功能的帶傳動、設置具有自鎖功能的蝸可以采取具有過載保護功能的帶傳動、設置具有自鎖功能的蝸 桿蝸輪機構等。桿蝸輪機構等。 二、機構的選型二、機構的選型 所謂機構的選型，是利用發(fā)散思維的方法，將前人創(chuàng)造所謂機構的選型，是利用發(fā)散思維的方法，將前人創(chuàng)造 發(fā)明的各種機構按照運動特性或動作功能進行分類，然后根發(fā)明的各種機構按照運動特性或動作功能進行分類，然后根 據(jù)設計對象中執(zhí)行構件所需要的運動特性或動作功能進行搜據(jù)設計對象中執(zhí)行構件所需要的運動特性或動作功能進行搜 索、選擇、比較和評價，選出執(zhí)行機構的合適

34、形式。索、選擇、比較和評價，選出執(zhí)行機構的合適形式。 機構選型的方法：機構選型的方法： 1 1按照執(zhí)行構件所需的運動特性進行機構選型按照執(zhí)行構件所需的運動特性進行機構選型 例：例：往復移動往復移動 曲柄滑塊機構、移動導桿機構、正弦機構、曲柄滑塊機構、移動導桿機構、正弦機構、 移動從動件凸輪機構、齒輪齒條機構、楔塊機構、螺旋機移動從動件凸輪機構、齒輪齒條機構、楔塊機構、螺旋機 構、氣動、液壓機構等構、氣動、液壓機構等 2 2按照動作功能分解與組合原理及型機構選型按照動作功能分解與組合原理及型機構選型 任何一個復雜的執(zhí)行機構都可以認為是由一些基本機構組任何一個復雜的執(zhí)行機構都可以認為是由一些基本機

35、構組 成的這些基本機構具有下圖所示的進行運動變換和傳遞動力的成的這些基本機構具有下圖所示的進行運動變換和傳遞動力的 基本功能?；竟δ?。 總體功能可以分解成若干分功能。這樣的分解可用下式表達：總體功能可以分解成若干分功能。這樣的分解可用下式表達： U=(Ui) i=1,2,m 即總體功能即總體功能U是由若干個分功能是由若干個分功能Ui組成的。而每一個分功能組成的。而每一個分功能 又可以用不同的機構來實現(xiàn)，即又可以用不同的機構來實現(xiàn)，即 Tj=(ti1,ti2,tin) j=1,2,n 式中，式中，Tj為能夠完成該分功能的機構的集合；為能夠完成該分功能的機構的集合；Tij為對應于一個能完成為對應

36、于一個能完成 分功能分功能Ui的機構；的機構；n為能實現(xiàn)該分功能的機構數(shù)目。若用為能實現(xiàn)該分功能的機構數(shù)目。若用Ui定義行，定義行，Tj定定 義列，義列，tij為元素構成矩陣，則可得如下的功能為元素構成矩陣，則可得如下的功能-技術矩陣：技術矩陣： 由于總體功能是由若干個分功能組成的，因此，只要在矩由于總體功能是由若干個分功能組成的，因此，只要在矩 陣的每一行任找一個元素，把各行中找出的機構組合起來，陣的每一行任找一個元素，把各行中找出的機構組合起來， 就組成一個能實現(xiàn)總體功能的方案。故在確定了各分功能順就組成一個能實現(xiàn)總體功能的方案。故在確定了各分功能順 序的前提下方案總數(shù)為序的前提下方案總數(shù)

37、為 N=nN=nm m 例題例題】 精鍛機主機構的總體功能：精鍛機主機構的總體功能： 當加壓執(zhí)行構件（沖頭）上下運動時，能鍛出較高精度的毛坯。當加壓執(zhí)行構件（沖頭）上下運動時，能鍛出較高精度的毛坯。 根據(jù)空間條件，驅(qū)動軸必須水平布置，加壓執(zhí)行構件沿鉛垂方根據(jù)空間條件，驅(qū)動軸必須水平布置，加壓執(zhí)行構件沿鉛垂方 向移動。試構思該執(zhí)行機構的若干方案。向移動。試構思該執(zhí)行機構的若干方案。 解：第一步，首先進行動作功能分解。根據(jù)題目要求，該執(zhí)行機解：第一步，首先進行動作功能分解。根據(jù)題目要求，該執(zhí)行機 構應具有以下功能：構應具有以下功能： （1）運動形式變換功能）運動形式變換功能 將驅(qū)動軸的轉動變換為沖

38、頭的移動將驅(qū)動軸的轉動變換為沖頭的移動 （2）運動軸線變向功能）運動軸線變向功能 將水平軸運動變換為鉛垂方向運動將水平軸運動變換為鉛垂方向運動 （3）運動位移或速度縮小功能）運動位移或速度縮小功能 減小位移量（或速度），以實現(xiàn)減小位移量（或速度），以實現(xiàn) 增力要求增力要求 傳動原理傳動原理推拉傳動原理推拉傳動原理嚙合傳動嚙合傳動 原理原理 摩擦傳摩擦傳 動原理動原理 流體傳流體傳 動原理動原理 機構功能機構功能 連桿機構連桿機構 凸輪機構凸輪機構 螺旋、斜螺旋、斜 面機構面機構 齒輪機構齒輪機構 摩擦輪機摩擦輪機 構構 流體機構流體機構 第二步，構思出完成加壓執(zhí)行機構總體功能的功能第二步，構思

39、出完成加壓執(zhí)行機構總體功能的功能-技術矩陣技術矩陣 圖圖 第三步，將各分功能進行組合，得出可行方案。第三步，將各分功能進行組合，得出可行方案。 在每種確定的順序下，可得到在每種確定的順序下，可得到63=216種方案，剔除不合理種方案，剔除不合理 的方案。按上節(jié)所述原則并結合精鍛機的具體情況，選擇合適的方案。按上節(jié)所述原則并結合精鍛機的具體情況，選擇合適 的方案，做進一步評價。的方案，做進一步評價。 例如，若要機構盡可能簡單，則可選擇矩陣的第一列（連桿例如，若要機構盡可能簡單，則可選擇矩陣的第一列（連桿 機構）和第二列（凸輪機構），由于它們都同時兼有這三種基機構）和第二列（凸輪機構），由于它們都

40、同時兼有這三種基 本功能，故只需選擇一個機構，就能完成設計要求的三種功能，本功能，故只需選擇一個機構，就能完成設計要求的三種功能， 這是最簡單的方案。但是，由于凸輪機構是高副接觸，接觸點這是最簡單的方案。但是，由于凸輪機構是高副接觸，接觸點 壓力過大，故不宜采用；曲柄滑塊機構的剛度較差，也不宜用壓力過大，故不宜采用；曲柄滑塊機構的剛度較差，也不宜用 在高精度的精鍛機上。因此還要選擇其它方案。在高精度的精鍛機上。因此還要選擇其它方案。 三、機構的構型三、機構的構型 在根據(jù)執(zhí)行構件的運動特性或功能要求采用類比法進在根據(jù)執(zhí)行構件的運動特性或功能要求采用類比法進 行機構選型時，若所選擇的機構型式不能完

41、全實現(xiàn)預期要行機構選型時，若所選擇的機構型式不能完全實現(xiàn)預期要 求，或雖能實現(xiàn)功能要求但存在著或結構復雜、或運動精求，或雖能實現(xiàn)功能要求但存在著或結構復雜、或運動精 度不當和動力性能欠佳、或占據(jù)空間較大等缺點，在這種度不當和動力性能欠佳、或占據(jù)空間較大等缺點，在這種 情況下，設計者需要采用另一途徑來完成執(zhí)行機構的型式情況下，設計者需要采用另一途徑來完成執(zhí)行機構的型式 設計，即先從常用機構中選擇一種功能和原理與工作要求設計，即先從常用機構中選擇一種功能和原理與工作要求 相近的機構，然后在此基礎上重新構筑機構的型式，這一相近的機構，然后在此基礎上重新構筑機構的型式，這一 工作稱為機構的構型。它是一

42、項比機構選型更具創(chuàng)造力的工作稱為機構的構型。它是一項比機構選型更具創(chuàng)造力的 工作。工作。 機構創(chuàng)新構型的過程：機構創(chuàng)新構型的過程： 機構創(chuàng)新構型的常用方法：機構創(chuàng)新構型的常用方法： （一）擴展法（一）擴展法 擴展法是根據(jù)機構組成原理創(chuàng)新機構的一種方法。當用類擴展法是根據(jù)機構組成原理創(chuàng)新機構的一種方法。當用類 比法選擇的基本機構雛形在滿足運動特性或功能上有欠缺時，比法選擇的基本機構雛形在滿足運動特性或功能上有欠缺時， 可以以此機構為生長點，在其上聯(lián)接若干基本桿組構筑出新的可以以此機構為生長點，在其上聯(lián)接若干基本桿組構筑出新的 機構形式。這種方法的優(yōu)點是在不改變機構自由度的情況下，機構形式。這種方

43、法的優(yōu)點是在不改變機構自由度的情況下， 能增加或改善機構的功能。能增加或改善機構的功能。 例如，設計一個急回特性比較顯著、運動行程比較大的執(zhí)例如，設計一個急回特性比較顯著、運動行程比較大的執(zhí) 行機構，通過類比法，可以得到擺動導桿機構，但其運動行程行機構，通過類比法，可以得到擺動導桿機構，但其運動行程 不夠大，需要以它為雛形進行擴展。不夠大，需要以它為雛形進行擴展。 以擺動導桿機構以擺動導桿機構ABC為為 基本機構，在其導桿基本機構，在其導桿CB的延長線上的延長線上D點處連接一個雙桿組，點處連接一個雙桿組， 形成如圖所示的六桿機構，滿足急回、擴大行程等工作要求。形成如圖所示的六桿機構，滿足急回、

44、擴大行程等工作要求。 (二）組合法二）組合法 機構的組合是發(fā)明創(chuàng)造新機構的重要途徑之一。常用的組機構的組合是發(fā)明創(chuàng)造新機構的重要途徑之一。常用的組 合方式有串聯(lián)、并聯(lián)、反饋和復式組合等。合方式有串聯(lián)、并聯(lián)、反饋和復式組合等。 例如要使做往復擺動的執(zhí)行構件具有顯著急回特性和較例如要使做往復擺動的執(zhí)行構件具有顯著急回特性和較 大擺動行程，當不能完全滿足要求時，可將擺動導桿機構與大擺動行程，當不能完全滿足要求時，可將擺動導桿機構與 齒輪機構串聯(lián)組合，這樣，固結在小齒輪上的執(zhí)行構件不僅齒輪機構串聯(lián)組合，這樣，固結在小齒輪上的執(zhí)行構件不僅 具有顯著急回特性，且可獲得較大的擺動行程。具有顯著急回特性，且可

45、獲得較大的擺動行程。 （1）變異法）變異法 機構的運動主要取決于運動副的形狀、尺寸和位置。所機構的運動主要取決于運動副的形狀、尺寸和位置。所 謂機構的變異就是通過運動副形狀、尺寸和位置安排上的變謂機構的變異就是通過運動副形狀、尺寸和位置安排上的變 化生成新的機構型式。常用的方法有運動倒置和運動副變換化生成新的機構型式。常用的方法有運動倒置和運動副變換 等。等。 運動倒置運動倒置 所謂運動倒置就是機架變換。四桿機構經(jīng)運動倒置后能所謂運動倒置就是機架變換。四桿機構經(jīng)運動倒置后能 生成不同功能的機構、定軸輪系經(jīng)運動倒置后生成行星輪系，生成不同功能的機構、定軸輪系經(jīng)運動倒置后生成行星輪系， 這些都是典

46、型實例。這些都是典型實例。 例如，人類正常步行時，腳跟相對于腰部的軌跡如下圖?，F(xiàn)以六桿機構例如，人類正常步行時，腳跟相對于腰部的軌跡如下圖。現(xiàn)以六桿機構 來模擬人腳的運動，以不同構件為機架可得到不同的方案。來模擬人腳的運動，以不同構件為機架可得到不同的方案。 運動副變換運動副變換 運動副是機構運動變換的主要元素，通過運動副變換生成新的機構運動副是機構運動變換的主要元素，通過運動副變換生成新的機構 型式是機構創(chuàng)新構型的途徑之一。常見的有轉動副變?yōu)橐苿痈?、高副變?yōu)樾褪绞菣C構創(chuàng)新構型的途徑之一。常見的有轉動副變?yōu)橐苿痈?、高副變?yōu)?低副、低副變?yōu)楦吒钡?。這里介紹低副變?yōu)楦吒?。低副、低副變?yōu)楦吒钡?。這里

47、介紹低副變?yōu)楦吒薄?構件構件2為代換件為代換件 取構件取構件1為代換件為代換件 例題：干粉壓片機的功能是將不加粘結劑的干粉料壓成圓例題：干粉壓片機的功能是將不加粘結劑的干粉料壓成圓 型片坯。根據(jù)生產(chǎn)條件和粉料的特性，決定選用電動機作為型片坯。根據(jù)生產(chǎn)條件和粉料的特性，決定選用電動機作為 動力源，選擇剛體推壓傳動原理。其工作過程如下：動力源，選擇剛體推壓傳動原理。其工作過程如下： 加入粉料加入粉料下沖頭下沉下沖頭下沉上下沖頭加壓上下沖頭加壓上沖頭退回，下上沖頭退回，下 沖頭上頂沖頭上頂推走片坯推走片坯 ，試對上沖頭主加壓機構進行機構型式，試對上沖頭主加壓機構進行機構型式 設計。設計。 解：首先根

48、據(jù)動作功能分解與組合原理進型機構選型。上沖頭主加壓機構解：首先根據(jù)動作功能分解與組合原理進型機構選型。上沖頭主加壓機構 應具有以下基本功能：應具有以下基本功能： 運動形式變換功能（將驅(qū)動軸的轉動變?yōu)闆_頭的移動）、運動方向交運動形式變換功能（將驅(qū)動軸的轉動變?yōu)闆_頭的移動）、運動方向交 替變換功能（沖頭往復運動）、運動縮小功能（減小速度，以獲得較大壓替變換功能（沖頭往復運動）、運動縮小功能（減小速度，以獲得較大壓 力）、運動停歇功能（沖頭加壓）。力）、運動停歇功能（沖頭加壓）。 取前三種必備功能構思方案，每種基本功能僅列出一種基本機構，可取前三種必備功能構思方案，每種基本功能僅列出一種基本機構，可

49、 得到功能得到功能-技術矩陣：技術矩陣： 機構功能機構功能 連桿機構連桿機構 凸輪機構凸輪機構 齒輪機構齒輪機構 根據(jù)功能根據(jù)功能-技術矩陣圖，通過功能組合可得到多種方案，從中技術矩陣圖，通過功能組合可得到多種方案，從中 選出選出5個方案作為初選方案：個方案作為初選方案： 由于上沖頭在下移行程的末端還有停歇的附加要求，由于上沖頭在下移行程的末端還有停歇的附加要求， 而初選方案均不具備這種功能，故需進行機構創(chuàng)新構型，而初選方案均不具備這種功能，故需進行機構創(chuàng)新構型， 以達到設計要求。以達到設計要求。 (1(1）擴展法）擴展法 在四桿機構連桿在四桿機構連桿BC的延長線上找的延長線上找一點一點H，該

50、點的運動，該點的運動 軌跡中有一段直線或近似直線。在該點加一個軌跡中有一段直線或近似直線。在該點加一個RPR雙桿組，雙桿組， 且使且使GH與此直線軌跡段平行，則當與此直線軌跡段平行，則當H點運動在直線段上時，點運動在直線段上時， 導桿導桿GH將處于停歇狀態(tài)，即使沖頭將處于停歇狀態(tài)，即使沖頭F有了停歇功能。有了停歇功能。 （2 2）組合法）組合法 方案采用四桿機構與曲柄滑塊機構的串聯(lián)組合，將兩機構方案采用四桿機構與曲柄滑塊機構的串聯(lián)組合，將兩機構 于極限位置時串聯(lián)，則該位置時滑塊于極限位置時串聯(lián)，則該位置時滑塊F的速度為零，即滑塊實的速度為零，即滑塊實 現(xiàn)了近似的停歇?，F(xiàn)了近似的停歇。 （3）變

51、異法 將鉸鏈四桿機構變?yōu)閿[將鉸鏈四桿機構變?yōu)閿[ 桿機構，得到擺動導桿機桿機構，得到擺動導桿機 構與擺桿滑塊機構的串聯(lián)構與擺桿滑塊機構的串聯(lián) 組合方案。組合方案。 再將導桿槽改為曲線槽，再將導桿槽改為曲線槽， 則可使沖頭則可使沖頭F獲得準確的停獲得準確的停 歇功能。歇功能。 11.6 11.6 執(zhí)行系統(tǒng)間運動的協(xié)調(diào)設計和運動循環(huán)圖執(zhí)行系統(tǒng)間運動的協(xié)調(diào)設計和運動循環(huán)圖 當根據(jù)生產(chǎn)工藝要求確定了機械的工作原理和各執(zhí)行機構當根據(jù)生產(chǎn)工藝要求確定了機械的工作原理和各執(zhí)行機構 的運動規(guī)律、并確定了各執(zhí)行機構的型式及驅(qū)動方式后，還的運動規(guī)律、并確定了各執(zhí)行機構的型式及驅(qū)動方式后，還 必須將各執(zhí)行機構統(tǒng)一于一

52、個整體，形成一個完整的執(zhí)行系必須將各執(zhí)行機構統(tǒng)一于一個整體，形成一個完整的執(zhí)行系 統(tǒng)，使這些機構以一定的次序協(xié)調(diào)工作，互相配合，以完成統(tǒng)，使這些機構以一定的次序協(xié)調(diào)工作，互相配合，以完成 機械預定的功能和生產(chǎn)過程。這方面的工作稱為執(zhí)行系統(tǒng)的機械預定的功能和生產(chǎn)過程。這方面的工作稱為執(zhí)行系統(tǒng)的 協(xié)調(diào)設計。協(xié)調(diào)設計。 一、執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計的原則一、執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計的原則 1. 滿足各執(zhí)行機構動作先后的順序性要求滿足各執(zhí)行機構動作先后的順序性要求 執(zhí)行系統(tǒng)中各執(zhí)行機構的動作過程和先后順序，必須符合執(zhí)行系統(tǒng)中各執(zhí)行機構的動作過程和先后順序，必須符合 工藝過程所提出的要求，以確保系統(tǒng)中各執(zhí)行機構最終完成

53、的工藝過程所提出的要求，以確保系統(tǒng)中各執(zhí)行機構最終完成的 動作及物質(zhì)、能量、信息傳遞的總體效果能滿足設計要求。動作及物質(zhì)、能量、信息傳遞的總體效果能滿足設計要求。 2.滿足各執(zhí)行機構動作在時間上的同步性要求滿足各執(zhí)行機構動作在時間上的同步性要求 為了保證各執(zhí)行機構的動作不僅能夠以一定的先后順序進為了保證各執(zhí)行機構的動作不僅能夠以一定的先后順序進 行，而且整個系統(tǒng)能夠周而復始地循環(huán)協(xié)調(diào)工作，必須使各執(zhí)行，而且整個系統(tǒng)能夠周而復始地循環(huán)協(xié)調(diào)工作，必須使各執(zhí) 行機構的運動循環(huán)時間間隔相同，或按工藝要求成一定的倍數(shù)行機構的運動循環(huán)時間間隔相同，或按工藝要求成一定的倍數(shù) 關系。關系。 3滿足各執(zhí)行機構在

54、空間布置上的協(xié)調(diào)性要求滿足各執(zhí)行機構在空間布置上的協(xié)調(diào)性要求 各執(zhí)行機構的空間位置應協(xié)調(diào)一致，對于有位置制約的執(zhí)行各執(zhí)行機構的空間位置應協(xié)調(diào)一致，對于有位置制約的執(zhí)行 系統(tǒng)，必須進行各執(zhí)行機構在空間位置上的協(xié)調(diào)設計，以保證在系統(tǒng)，必須進行各執(zhí)行機構在空間位置上的協(xié)調(diào)設計，以保證在 運動過程中各執(zhí)行機構間及機構與環(huán)境間不發(fā)生干涉。運動過程中各執(zhí)行機構間及機構與環(huán)境間不發(fā)生干涉。 4. 滿足各執(zhí)行機構操作上的協(xié)同性要求滿足各執(zhí)行機構操作上的協(xié)同性要求 當兩個或兩個以上的執(zhí)行機構同時作用于同一對象完成同一當兩個或兩個以上的執(zhí)行機構同時作用于同一對象完成同一 執(zhí)行動作時，各執(zhí)行機構之間的運動必須協(xié)調(diào)一

55、致。執(zhí)行動作時，各執(zhí)行機構之間的運動必須協(xié)調(diào)一致。 5.各執(zhí)行機構的動作安排要有利于提高勞動生產(chǎn)率各執(zhí)行機構的動作安排要有利于提高勞動生產(chǎn)率 為了提高生產(chǎn)率，應盡量縮短執(zhí)行系統(tǒng)的工作循環(huán)周期。通常為了提高生產(chǎn)率，應盡量縮短執(zhí)行系統(tǒng)的工作循環(huán)周期。通常 有兩種辦法，一是盡量縮短各執(zhí)行機構工作行程和空回行程的時間；有兩種辦法，一是盡量縮短各執(zhí)行機構工作行程和空回行程的時間； 二是在前一個執(zhí)行機構回程結束之前，后一個即開始工作行程，即二是在前一個執(zhí)行機構回程結束之前，后一個即開始工作行程，即 在不產(chǎn)生干涉的前提下，充分利用兩個執(zhí)行機構的空間裕量。在不產(chǎn)生干涉的前提下，充分利用兩個執(zhí)行機構的空間裕量。

56、 6.各執(zhí)行機構的布置要有利于系統(tǒng)的能量協(xié)調(diào)和效率的提高各執(zhí)行機構的布置要有利于系統(tǒng)的能量協(xié)調(diào)和效率的提高 當系統(tǒng)中包含多個低速大功率執(zhí)行機構時，以采用多個運動當系統(tǒng)中包含多個低速大功率執(zhí)行機構時，以采用多個運動 鏈并行的聯(lián)接方式；當系統(tǒng)中有幾個功率不大，效率均很高的執(zhí)鏈并行的聯(lián)接方式；當系統(tǒng)中有幾個功率不大，效率均很高的執(zhí) 行機構時，采用串聯(lián)方式比較適宜。行機構時，采用串聯(lián)方式比較適宜。 二、執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計的方法二、執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計的方法 冷霜自動灌裝機冷霜自動灌裝機 1.確定機械的工作循環(huán)周期確定機械的工作循環(huán)周期。 根據(jù)設計任務書中給定的理論生產(chǎn)率根據(jù)設計任務書中給定的理論生產(chǎn)率Q=3

57、0盒盒/min，計算，計算 出該機械運動的循環(huán)周期出該機械運動的循環(huán)周期T=60/30=2s 2.確定機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件的各個行程段及確定機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件的各個行程段及 其所需時間其所需時間。 機械要完成的基本動作主要有以下四個：機械要完成的基本動作主要有以下四個： 1輸送帶的連續(xù)運動輸送帶的連續(xù)運動 2輪盤的間歇轉動輪盤的間歇轉動 3頂桿的往復運動頂桿的往復運動 4定量泵活塞的往復運動定量泵活塞的往復運動 輸送帶有一個行程區(qū)段輸送帶有一個行程區(qū)段連續(xù)運動；連續(xù)運動； 輪盤有兩個行程區(qū)段輪盤有兩個行程區(qū)段轉位和停歇，其動停比轉位和停歇，其動停比k=(z- 2)/(z+

58、2)=(6-2)/(6+2)=1/2，即在一個循環(huán)中，即在一個循環(huán)中，1/3的時的時 間轉動，間轉動，2/3的時間停歇；的時間停歇； 頂桿有六個行程區(qū)段頂桿有六個行程區(qū)段上頂、停歇、下降、停歇、下降、停上頂、停歇、下降、停歇、下降、停 歇；歇； 定量泵活塞桿有兩個行程區(qū)段定量泵活塞桿有兩個行程區(qū)段上升和下降上升和下降 3.確定各執(zhí)行構件動作間的協(xié)調(diào)配合關系確定各執(zhí)行構件動作間的協(xié)調(diào)配合關系 由于轉盤的運動軌跡和頂桿的運動軌跡是相交的，故還應注意其空間位置的協(xié)由于轉盤的運動軌跡和頂桿的運動軌跡是相交的，故還應注意其空間位置的協(xié) 調(diào)性（滿足各執(zhí)行機構在空間布置上的協(xié)調(diào)性要求）。調(diào)性（滿足各執(zhí)行機構

59、在空間布置上的協(xié)調(diào)性要求）。 由于頂桿與定量泵活塞桿的操作對象是同一空盒，在安排這兩個構件的運動時由于頂桿與定量泵活塞桿的操作對象是同一空盒，在安排這兩個構件的運動時 應注意使其協(xié)同一致（滿足各執(zhí)行機構操作上的協(xié)同性要求）。應注意使其協(xié)同一致（滿足各執(zhí)行機構操作上的協(xié)同性要求）。 在保證不發(fā)生干涉的前提下，應盡量使各機構的動作有部分重合，以縮短機在保證不發(fā)生干涉的前提下，應盡量使各機構的動作有部分重合，以縮短機 械的工作循環(huán)周期（執(zhí)行機構的動作安排要有利于提高勞動生產(chǎn)率）。例如，在械的工作循環(huán)周期（執(zhí)行機構的動作安排要有利于提高勞動生產(chǎn)率）。例如，在 頂桿向上頂起空盒時，活塞桿就可以開始下移裝

60、料，當空盒被頂至預定位置時，頂桿向上頂起空盒時，活塞桿就可以開始下移裝料，當空盒被頂至預定位置時， 灌裝正好開始。灌裝正好開始。 自動灌裝機各執(zhí)行機構協(xié)調(diào)配合的完整的執(zhí)行系統(tǒng)：自動灌裝機各執(zhí)行機構協(xié)調(diào)配合的完整的執(zhí)行系統(tǒng)： 機械運動循環(huán)圖機械運動循環(huán)圖 用來描述各執(zhí)行構件運動間相互協(xié)調(diào)配合的圖稱為機械用來描述各執(zhí)行構件運動間相互協(xié)調(diào)配合的圖稱為機械 的運動循環(huán)圖。的運動循環(huán)圖。 由于機械在主軸或分配軸轉動一周或若干周內(nèi)完成一個由于機械在主軸或分配軸轉動一周或若干周內(nèi)完成一個 運動循環(huán)，故運動循環(huán)圖常以主軸或分配軸的轉角為坐標來運動循環(huán)，故運動循環(huán)圖常以主軸或分配軸的轉角為坐標來 編制。通常選取