牛頭刨床就是一部典型的機(jī)器在牛頭刨床中

1牛頭刨床就是一部典型的機(jī)器在牛頭刨床中，連桿機(jī)構(gòu)用以實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動，棘輪機(jī)構(gòu)及絲杠傳動用以實(shí)現(xiàn)工作臺的水平進(jìn)給，另一絲杠傳動用以實(shí)現(xiàn)工作臺及刀架的垂直進(jìn)給。工作臺、刀架與滑枕是執(zhí)行構(gòu)件。牛頭刨床機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱，機(jī)器是由單一機(jī)構(gòu)、多個同一機(jī)構(gòu)或多種機(jī)構(gòu)所組成的。23許多機(jī)械為我們熟知自行車汽車電梯起重機(jī)機(jī)床在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中，經(jīng)驗(yàn)的積累是非常重要的4對于機(jī)械，或一部機(jī)器的設(shè)計(jì)，一般應(yīng)遵循以下步驟：第一，確定其所要完成的工作任務(wù)。如進(jìn)行工件的切削加工，鍛壓鋼坯，搬運(yùn)工件等等，第二，根據(jù)機(jī)器的工作要求，對需要采取的工藝方法或工作原理進(jìn)行分析。如加工工件上的平面，可以采用刨削或銑削，也可以采用磨削，此時，刀具和工件的運(yùn)動形式不同，加工工件的表面質(zhì)量不同，其工作原理不同，設(shè)計(jì)出的機(jī)械也就不同。又如螺紋加工，可以車削，可以套絲，也可以滾壓，其工作原理不同，所設(shè)計(jì)出的加工機(jī)械也就完全不同。

5第三，運(yùn)動方案設(shè)計(jì)、其設(shè)計(jì)依據(jù)為各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動及其相互配合。最終完成由原動機(jī)－傳動機(jī)構(gòu)－執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的機(jī)械運(yùn)動簡圖設(shè)計(jì)。第四，施工圖設(shè)計(jì)、在這一步驟中完成機(jī)械中各零部件的強(qiáng)度、剛度計(jì)算及零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此外，對一些自動化機(jī)械，還需要對其電力系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)然，做為一部大的機(jī)械設(shè)備，經(jīng)施工設(shè)計(jì)，并加工好樣機(jī)后，還必須實(shí)地應(yīng)用檢驗(yàn)，達(dá)到全部性能指標(biāo)要求，方可定型生產(chǎn)。6機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)是對機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)的最為重要的環(huán)節(jié)運(yùn)動方案設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，決定了這部機(jī)械的性能、造價、市場前景。運(yùn)動方案的設(shè)計(jì):是設(shè)計(jì)者通過何種原動機(jī)及何種機(jī)構(gòu)組合為一部完成特定工作任務(wù)的機(jī)械系統(tǒng)的全面構(gòu)思。在設(shè)計(jì)之初，這種構(gòu)思往往是最為艱難的。因?yàn)橥瓿赏还ぷ魅蝿?wù)，可以有多種不同工作原理，即使工作原理相同，而設(shè)計(jì)方案也可能迥然不同。經(jīng)過認(rèn)真詳細(xì)的分析比較，會發(fā)現(xiàn)各種不同的方案各有利弊，然后根據(jù)主要的評價原則，舍其余而選其一。7爬樓梯機(jī)器人8拾球機(jī)器人9為了順利地進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)，必須掌握必要的知識和環(huán)境信息，必須了解有關(guān)學(xué)科在實(shí)現(xiàn)運(yùn)動方案設(shè)計(jì)中所能起到的作用。1、充分了解并掌握各種常用機(jī)構(gòu)的基本知識；

2、必須了解和掌握各種動力源的性能和使用要求；

3、必須熟悉對設(shè)計(jì)方案的選擇有重要影響的周圍環(huán)境的信息；

4、充分重視其他學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用。一、運(yùn)動方案設(shè)計(jì)的必備知識101、工藝參數(shù)的給定及運(yùn)動參數(shù)的確定；

2、執(zhí)行構(gòu)件間運(yùn)動關(guān)系的確定及運(yùn)動循環(huán)圖的繪制；

3、動力源的選擇及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定；

4、機(jī)構(gòu)的選擇及創(chuàng)新性設(shè)計(jì)；

5、方案的比較與決策。運(yùn)動方案設(shè)計(jì)的主要步驟：11一、原動機(jī)的類型及應(yīng)用

原動機(jī)的動力源主要有電、液及氣三種。電：電動機(jī)是最常用的原動機(jī)，交流異步電動機(jī)、直流電動機(jī)、交流伺服電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)及步進(jìn)電動機(jī)等均有廣泛的應(yīng)用。液：液壓馬達(dá)及液壓油缸是主要的液壓原動機(jī)。氣：氣馬達(dá)及氣缸則是主要的氣壓原動機(jī)。12原動機(jī)的選擇控制電動機(jī)13傳動類型選擇141516171819常用的傳動機(jī)構(gòu)有：1、齒輪機(jī)構(gòu)：齒輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用在中心距較小，傳動精度較高，各種不同傳遞動力范圍的場合。2、螺旋機(jī)構(gòu)：在許多機(jī)械設(shè)備中大量應(yīng)用著螺旋（絲杠）機(jī)構(gòu)，它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€。3、帶傳動與鏈傳動：帶傳動及鏈傳動多用于中心距較大的傳動。4、連桿機(jī)構(gòu)：連桿機(jī)構(gòu)在機(jī)械設(shè)備及日常生活中有大量應(yīng)用。5、凸輪機(jī)構(gòu)：由于凸輪機(jī)構(gòu)是高副接觸，決定了這種機(jī)構(gòu)主要用于傳遞運(yùn)動。二、傳動機(jī)構(gòu)的類型及功用20執(zhí)行機(jī)構(gòu)：機(jī)器中最接近被作業(yè)工件一端的機(jī)構(gòu)稱為執(zhí)行機(jī)構(gòu)中接觸工件或執(zhí)行終端運(yùn)動的構(gòu)件稱為執(zhí)行構(gòu)件。機(jī)器通過執(zhí)行構(gòu)件完成作業(yè)任務(wù)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要五種運(yùn)動形式：直線運(yùn)動、回轉(zhuǎn)運(yùn)動、任意軌跡運(yùn)動、點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動及位到位的運(yùn)動等。實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)動形式的典型機(jī)構(gòu)主要有：三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動類型及典型機(jī)構(gòu)211)齒輪-齒條機(jī)構(gòu)

齒輪的正、反向回轉(zhuǎn)可以使齒條做往復(fù)直線運(yùn)動1、實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)2)螺旋機(jī)構(gòu)

絲杠的回轉(zhuǎn)可以使螺母實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動223)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)當(dāng)曲柄連續(xù)回轉(zhuǎn)時，滑塊可做往復(fù)直線運(yùn)動4)

有特定尺寸的四桿機(jī)構(gòu)（連桿曲線在某一區(qū)段的直線運(yùn)動）235)鏈傳動（直線段部分的運(yùn)動）帶有翼片的鏈傳動，可以拖動被作業(yè)件在兩鏈輪間的直線段做直線運(yùn)動。242．回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)車床、銑床主軸的回轉(zhuǎn)，水泥攪拌機(jī)滾筒的旋轉(zhuǎn)，起重葫蘆的轉(zhuǎn)動，直升機(jī)螺旋槳的高速旋轉(zhuǎn)，電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動等等都是機(jī)械中執(zhí)行構(gòu)件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的。實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動的主要機(jī)構(gòu)有齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、帶及鏈傳動等。液動及氣動的回轉(zhuǎn)運(yùn)動一般都是用擺動油缸和擺動氣缸來實(shí)現(xiàn)。253、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動軌跡的機(jī)構(gòu)步進(jìn)機(jī)構(gòu)1）四桿機(jī)構(gòu)（連桿曲線）四桿機(jī)構(gòu)的連桿上的每一點(diǎn)均可以實(shí)現(xiàn)一定的封閉運(yùn)動軌跡262)開式鏈機(jī)構(gòu)任何開式鏈機(jī)構(gòu)上的端點(diǎn)都可以實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動軌跡，工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)大多是由開鏈機(jī)構(gòu)組成的。271)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

合理的設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)滑塊的點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動4、點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動機(jī)構(gòu)2)凸輪機(jī)構(gòu)

擺動從動件凸輪機(jī)構(gòu)及直動從動件凸輪機(jī)構(gòu)均可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動285、位到位的運(yùn)動機(jī)構(gòu)1)熱處理爐爐門開閉機(jī)構(gòu)

爐門可以占據(jù)開啟和閉合兩個位置2)飛機(jī)起落架機(jī)構(gòu)起落架可以使輪子占據(jù)收起和放下兩個位置在四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用中，連桿及搖桿占據(jù)空間兩個及兩個以上位置的情況隨處可見，如：29機(jī)械的運(yùn)動方案設(shè)計(jì)包括：從原動機(jī)─傳動機(jī)構(gòu)─執(zhí)行機(jī)構(gòu)的整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其結(jié)果是給出一份滿足運(yùn)動性能要求的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖30一、工藝參數(shù)的給定及原動機(jī)的選擇工藝參數(shù)的變化范圍受諸多因素的影響在概述中對牛頭刨床的運(yùn)動方案設(shè)計(jì)已給出了主要的工藝參數(shù)——運(yùn)動參數(shù)，以及由此而確定的力參數(shù)。切削力的大小影響著機(jī)構(gòu)的選取，因?yàn)槟承C(jī)構(gòu)無法承受大的作用力。運(yùn)動參數(shù)應(yīng)包括運(yùn)動形式（直線運(yùn)動、回轉(zhuǎn)運(yùn)動、曲線運(yùn)動）、運(yùn)動特點(diǎn)（連續(xù)式、間歇式、往復(fù)式）、運(yùn)動范圍（極限尺寸、轉(zhuǎn)角及位移）、運(yùn)動速度（等速、不等速）等。運(yùn)動參數(shù)是由機(jī)械的工藝要求決定的。力的參數(shù)，如牛頭刨床中的切削力的大小，鍛壓機(jī)械中壓頭的壓力大小等都是由機(jī)械的工藝要求決定的。31根據(jù)運(yùn)動參數(shù)，參考力的參數(shù)，考慮粗略的、大致的傳動方案（注意對傳動精度的要求），比較其繁簡，并依據(jù)現(xiàn)有條件，綜合選擇原動機(jī)的類型。一般地說，應(yīng)首選電動機(jī)，但也并非盡然。在滿足工作性能要求、現(xiàn)場允許的條件下，有時也用液壓或氣壓驅(qū)動源。原動機(jī)的不同選擇對機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、組成的繁簡以及性能的優(yōu)劣都有著重要的影響。傳動方案－原動機(jī)32多數(shù)機(jī)器不只有一個執(zhí)行構(gòu)件，往往是許多執(zhí)行構(gòu)件協(xié)調(diào)工作以完成同一任務(wù)。運(yùn)動循環(huán)圖即可表示出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的時序協(xié)調(diào)關(guān)系。另一種情況是，某些機(jī)械的多個執(zhí)行構(gòu)件在完成同一任務(wù)時，需有準(zhǔn)確而協(xié)調(diào)的運(yùn)動時間和運(yùn)動順序的安排，以防止出現(xiàn)某一執(zhí)行構(gòu)件工作不到位或兩個以上執(zhí)行構(gòu)件在同一空間發(fā)生干涉。二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動協(xié)調(diào)與運(yùn)動循環(huán)圖33以下是我們所熟悉的牛頭刨床的三種運(yùn)動循環(huán)圖：直線式運(yùn)動循環(huán)圖，圓周式運(yùn)動循環(huán)圖及直角坐標(biāo)式運(yùn)動循環(huán)圖。34三、機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1、傳動鏈應(yīng)盡可能短；

2、機(jī)械效率應(yīng)盡可能高；

3、傳動比的分配應(yīng)盡可能合理；

4、傳動機(jī)構(gòu)的順序安排應(yīng)盡可能恰當(dāng)；

5、機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)必須保證。35實(shí)現(xiàn)同一工作任務(wù)，且滿足工藝要求和性能指標(biāo)時，可以設(shè)計(jì)出多種機(jī)械運(yùn)動方案來。必須再經(jīng)過充分的、細(xì)致的分析比較，以決定取舍。最后保留的設(shè)計(jì)方案應(yīng)是最優(yōu)方案。每一部機(jī)器都是由原動機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動機(jī)構(gòu)組成的，因此需分別對原動機(jī)及各機(jī)構(gòu)進(jìn)行評價，然后經(jīng)綜合可獲得對一部機(jī)器整機(jī)的評價。建立評價體系是量化評價的方法之一。四、機(jī)械運(yùn)動方案的評價36評價體系可將機(jī)構(gòu)評價指標(biāo)

劃分為五大類型：(1)機(jī)構(gòu)的功能、(2)機(jī)構(gòu)的工作性能、(3)機(jī)構(gòu)的動力性能、(4)經(jīng)濟(jì)性：(無鏈自行車）(5)機(jī)構(gòu)緊湊性等。評價時分別對五大類型及更為細(xì)致的子項(xiàng)給出分值，然后對整機(jī)進(jìn)行比較。37假定設(shè)計(jì)方案均滿足(1)、(2)兩大類型要求，則應(yīng)對不同方案重點(diǎn)進(jìn)行(3)、(4)、(5)的比較。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、加速度小、無沖擊和噪聲，這對大型機(jī)械是十分重要的評價指標(biāo)，尤其對未獲得在基座上平衡的連桿機(jī)構(gòu)更是如此。機(jī)械的結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、傳動鏈短、工作可靠是又一重要的評價指標(biāo)。制造難易，調(diào)整的方便性，維修的方便性直接影響著機(jī)構(gòu)及機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性，這是不可忽視的第三方面的評價指標(biāo)。綜合考慮各方面評價指標(biāo)，才能在諸多機(jī)械運(yùn)動方案的設(shè)計(jì)中選出最優(yōu)者。評價原則38五、機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)舉例印刷機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方案設(shè)計(jì)。要求

在擺放好的一疊紙張中，依序由上至下將紙張一張張送至印輥前某處待印刷。印刷量為每分鐘30張。不允許有同時送兩張紙的情況發(fā)生。

391、任務(wù)的分析及運(yùn)動參數(shù)的確定402、動力源的選擇和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的確定電機(jī)－凸輪－連桿機(jī)構(gòu)41有多種運(yùn)動方案可供選擇423、繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖434、機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（i=48）44在研究運(yùn)動方案時，應(yīng)注意到機(jī)－電具有互補(bǔ)性即通過機(jī)械需要很復(fù)雜或很難實(shí)現(xiàn)的方案，通過控制系統(tǒng)的改進(jìn)能很容易實(shí)現(xiàn)；反過來也是如此如采用變頻器來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速采用低速電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等來簡化傳動系統(tǒng)45工藝進(jìn)步推動設(shè)備技術(shù)進(jìn)步金屬板材的軋制技術(shù)：傳統(tǒng)技術(shù)：鋼水－鋼坯－加熱－初軋－加熱－中軋－連軋新技術(shù)之－連鑄連軋：金屬液體－鑄坯－直接軋制新技術(shù)之－鑄軋：金屬液體－板材46機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是在新構(gòu)思的基礎(chǔ)上進(jìn)行的設(shè)計(jì)，它包括對原有機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新應(yīng)用、新機(jī)構(gòu)的構(gòu)思和原動機(jī)的創(chuàng)新發(fā)展三個方面。47一、機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新應(yīng)用機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新應(yīng)用是仍然使用常見的機(jī)構(gòu)，經(jīng)過巧妙的構(gòu)思，賦予機(jī)構(gòu)以新的應(yīng)用。48二、新機(jī)構(gòu)的構(gòu)思與創(chuàng)造1、原有機(jī)構(gòu)的發(fā)展在對原有機(jī)構(gòu)的應(yīng)用中，由于其某些性能方面的不足，所以會出現(xiàn)一些新的機(jī)構(gòu)。如齒輪傳動的傳動比較小，因而有蝸輪-蝸桿機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)，此后又有擺線針輪減速器和諧波減速器的出現(xiàn)等等?；铨X減速器、鋼球行星齒輪減速器等。492、新機(jī)構(gòu)的創(chuàng)造如利用纖維連桿將可逆旋轉(zhuǎn)或擺動變換成直線往復(fù)運(yùn)動的執(zhí)行元件已用于假手的研制中。503、組合機(jī)構(gòu)將幾個機(jī)構(gòu)采用并聯(lián)封閉的形式組合后形成的機(jī)構(gòu)稱之為組合機(jī)構(gòu)。組合機(jī)構(gòu)是機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一個重要方面。1)齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)圖8-24是包裝機(jī)械中常用的一種齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)，它可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律，使齒輪5單向變速轉(zhuǎn)動，瞬時停歇變速轉(zhuǎn)動或具有反向轉(zhuǎn)動的變速轉(zhuǎn)動等。51圖8-26為一種實(shí)現(xiàn)預(yù)定軌跡的齒輪-連桿機(jī)構(gòu)。兩曲柄相對位置不同，齒輪傳動比不同，則M點(diǎn)的軌跡完全不相同。52圖8-27為一種實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軌跡曲線的齒輪-連桿機(jī)構(gòu)。連桿的尺寸、齒輪的傳動比及M點(diǎn)的位置不同，軌跡曲線則發(fā)生變化。53圖8-28為實(shí)現(xiàn)特殊軌跡的齒輪－連桿機(jī)構(gòu)。M點(diǎn)可走出一正方形軌跡。542)凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)圖8-29為一凸輪-連桿滑塊組合機(jī)構(gòu)，這實(shí)質(zhì)上是一個可變曲柄長度的對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。553)其他形式機(jī)構(gòu)的組合引進(jìn)了非剛性構(gòu)件或氣體、液體等中間介質(zhì)，使機(jī)構(gòu)更適于控制。圖8-30為由鏈傳動機(jī)構(gòu)與滑塊機(jī)構(gòu)組合而成的機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)滑塊的往復(fù)運(yùn)動。5657變導(dǎo)程螺桿傳動機(jī)構(gòu)自行車防俯沖機(jī)構(gòu)58輪椅上下臺階機(jī)構(gòu)之概念設(shè)計(jì)59觀光人力休閑車60螺旋傳動管道機(jī)器人61三、原動機(jī)的創(chuàng)新發(fā)展新型電動機(jī)和新材料驅(qū)動器的出現(xiàn)，可大大的簡化機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，甚至改變了傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。同步電機(jī)步進(jìn)電機(jī)621、新型電動機(jī)今天的一些電動機(jī)已與傳統(tǒng)的形式有很大的不同，交流變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用大大簡化了機(jī)械變速機(jī)構(gòu)。直線電動機(jī)可直接輸出直線運(yùn)動，采用這種電動機(jī)將不再需要諸如滾珠絲杠等直線傳動機(jī)構(gòu)，并且具有非常高的傳動定位精度（μm級）。例如使用直線驅(qū)動器的電子打字機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、機(jī)構(gòu)簡單、不需要調(diào)整。直線驅(qū)動電動機(jī)，不需要經(jīng)齒輪等減速機(jī)構(gòu)，而可直接用于機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動，大大簡化了機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。63傳統(tǒng)的電動機(jī)的進(jìn)步隨著高磁性材料和化學(xué)加工方法的應(yīng)用，傳統(tǒng)電動機(jī)的尺寸也越來越小。如使用照相刻蝕、電鍍方法制作的盒式錄像機(jī)驅(qū)動用新型無刷直流電動機(jī)厚度僅為4mm。其中4層繞組總厚度為0.7mm，永久