11机构系统运动方案设计概述

§11-1机械设计过程概述一、机械设计过程设计过程是指从明确设计任务到编制技术文件所进行的整个设计工作流程。二、机械设计过程的四个阶段1、产品规划：明确机械设计任务，提出设计任务书；2、原理方案设计：确定功能原理和机械运动方案,画出机械运动简图；3、技术方案设计；完成产品总体结构设计、部件和零件设计及全部生产图纸，并编制设计说明书及有关技术文件；4、评估，改进与决策。§11-2机构及其系统运动方案设计主要内容3、采用相同的功能原理，也可能采用不同的工艺动作。1、实现同一使用要求或工艺要求，可能采用不同的功能原理。2、采用不同的功能原理，必然导致采用不同的工艺动作。采用往复移动的工艺动作改变容积采用往复摆动的工艺动作改变容积采用旋转工艺动作改变容积一、功能原理方案设计二、运动规律设计1、根据使用要求和功能原理，制定合理的运动规律。2、把复杂的运动规律（工艺动作）进行分解。机构所能实现的基本运动行式：单向转动单向移动往复摆动往复移动间歇运动轨迹运动1245xy3235(a)(b)3、要使分解后的运动规律协调配合（1）简单情况可采用机构合成法将多个分解运动输入到具有多个自由度的机构中，合成为一个复杂的运动。（2）可采用分配轴的方法使各分解运动协调配合（3）可采用电气控制或计算机数字控制的方法使各分解运动协调配合。三、机构系统运动方案设计根据功能原理方案中提出的工艺动作过程及各工艺动作的运动规律要求，选择相应的若干执行机构的形式，按某种方式将其组合成一个机构系统，以确保上述工艺动作过程的实现。一）机构选型1、执行构件的运动形式•旋转运动：连续旋转运动，间歇旋转运动，往复摆动。•直线运动：往复移动，间歇往复移动，单向间歇直线移动。•曲线运动：执行构件上某一点作特定的曲线（轨迹）运动。•刚体导引运动：一般指非连架杆的执行构件的刚体导引运动。•特殊功能运动：如微动、补偿、换向等。2机构选型的基本要求1）满足工艺动作及其运动规律的要求。高副机构、低副机构、注意约束在机构中的作用、适当设置调整环节。2）机构的运动链要短。3）机构的传力性能要好。传动角（压力角）、防止自锁、惯性力平衡。4）动力源的选择应有利于简化机构和改善运动质量。•转动：电机（交流电机、直流电机、伺服电机、步进电机、交流变频电机）、内燃机、液压马达、气动马达；•往复移动：活塞式汽缸、油缸或直线式电机；•往复摆动：双向电机，摆动式汽缸、油缸；二）创新设计的原理与方法(基于组合原理的机构创新设计)机构的串联组合将两个或两个以上的单一机构按顺序连接，每一个前置机构的输出运动是其后续机构的输出运动，这样的组合方式称之为机构的串联组合。输入输出Φ0Φ1Φ2Φ3ⅠⅡⅢ1、构件固接式串联若将前一个机构的输出构件和后一个机构的输入构件固接，串联组成一个新的复合机构，这称之为构件固结式串联。（1）将匀速运动机构作为前置机构与另一机构串联，可以改变输出运动的速度和周期。（２）将一个非匀速运动机构作为前置机构与工作机构串联，则可改变机构的速度特性。（３）由若干个子机构串联组合可得到传力性能较好的机构系统。S87453216SS=g[f()]S=g()双曲柄机构与六杆机构串联7654321槽轮机构与导杆机构串联12345BADM２、轨迹点串联假若前一个基本机构的输出为平面运动构件上某一点Ｍ的轨迹，通过轨迹点Ｍ与后一个机构相连，这种连接方式称为“轨迹点串联“。（二）机构的并联组合以一个多自由度机构作为基础机构，将一个或几个自由度为１的机构（可称为附加机构）的输出构件接入基础机构，这种组合方式称为并联组合。并联组合的几种常见方式：铁板传送机构1324ADBCE12DAⅠ342HⅢABDCHⅡ4224zznnnnHH2422424nzznzzznH故当4222zzznnH时04n三、机构的混接式组合综合运用串联—并联组合方式可组成更为复杂的机构，此种组合方式称之为机构的混接式组合。平台印刷机版台传动机构基础机构Ⅲ：两自由度的齿轮条机构。附加机构：双曲柄机构Ⅰ、曲柄滑块机构I’与凸轮机构Ⅱ。输入运动：曲柄ＡＢ的匀速转动。输出运动：上齿条固结的版台往复运动。ⅠⅠⅡ’ⅢⅡⅠ’ⅢⅠADCBDEFⅢABDCEFⅠ’Ⅰ版台传动机构平台印刷机四、机构系统运动简图设计•机构系统简图——运动协调设计——机构运动循环图——尺度综合——机构系统运动简图ⅠⅢⅤⅡ1213459101314151617181978ⅣKba6112018126卧式多工位冷墩机121091166614135141516Ⅱ1）完成工序：进料截料整形压角冲孔冷墩978Ⅲ齿轮机构2）选型（1）进料机构机构系统Ⅲ曲柄摇杆机构棘轮机构2）选型（2）断料机构机构系统Ⅱ直动从动件凸轮机构曲柄滑块机构2）选型（3）冷墩机构机构系统I：曲柄滑块机构（+阴模），完成整形、压角、冲孔ⅠⅢⅤⅡ1213459101314151617181978ⅣKba6112018126卧式多工位冷墩机2）选型（4）顶料机构机构系统Ⅳ：铰链四杆机构；完成顶料19Ⅳ201312连杆机构2）选型（5）运料机构机构系统Ⅴ圆锥齿轮机构等宽凸轮机构181817冷镦机构的运动循环图机构执行件工艺动作ⅠⅢⅤⅡⅣ冲头断料刀辊轮顶杆钳架向前向后前停后停停停停停切刀向前切刀后退切刀前停切刀向前切刀后停停送料摆动摆动S10º180º360º0向前向后机械运动循环图前切停顶停O机构系统运动简图设计流程使用要求（工艺要求）功能原理设计工艺过程设计工艺动作设计工艺动作的运动规律及运动参数设计各分解运动规律及参数的设定执行构件运动分解实现各分解运动的执行机构型综合组成机构系统运动协调设计绘制机构系统运动简图机构运动参数确定运动循环图制定运动分析传力特性分析评价改变机构尺寸决策结束