第八章 机械运动方案的拟定

y1 500 y2 550 y3 80 x1 200 x2 580 x3 90
要求执行构件4（蘸油辊5）和供油辊2 满足的运动规律y4=y4(j1)和y2=y2(j1) 如图所示，
即原动件1在转一周的周期内，由下极 限位置以等加速等减速运动规律顺时针 转过27.4°至上极限位置，然后停歇不 动，最后又以等加速等减速运动规律返 回至下极限位置。
轮机构、齿轮齿条机构、楔块机构、螺旋机构、气动、液压机构等。 2往复摆动：曲柄摇杆机构、双摇杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机 构、空间连杆机构、摆动从动件凸轮机构、某些组合机构等。
间歇运动： 1间歇转动：棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇 运动机构、某些组合机构等。
2间歇摆动：特殊形式的连杆机构、摆动从动件凸轮机构、齿轮-连 杆组合机构、利用连杆曲线圆弧段或直线段组成的多杆机构等。
2 机器的使用功能原理设计
功能原理设计的任务，就是根据机械预期实现的功能要求，构思出所 有可能的功能原理，加以分析比较并根据使用要求或者工艺要求，从中 选择出既能很好的满足功能要求，工艺动作又简单的工作原理。 功能原理设计是机械执行系统方案设计的第一步。实现同一功能要求 可以选择许多不同的工作原理，相应的，执行系统的方案就必然不同。
机构系统运动循环图的作用有：
1）保证机器能按工艺动作要求协调工作； 2）反映机器的生产节奏，可作核算机器生产率 的依据； 3）指导机器各执行机构的设计、安装和调试。
４拟定运动方案的基本要求 选机构 —— 组合安排—— 机构运动简图 （１）运动链短——结构简单，效率高，精度高 （２）效率高——使主传动链具有较高效率 （３）机构的排列顺序要合理
不同原理实现方式----得到不同原理的机器----原理创新 如何实现? 实现功能的要求-------物理化学原理 -------专业与行业特点------学科交叉
切削机床-----去除金属的物理化学原理
裁剪机---------切割布料的物理化学原理 相应的整台机器的机械功能(动作与外观)
动作--------运动与力 外观--------造型
（２）圆周式工作循环图 绘制方法：以原点O为圆心，作 若干个同心圆环，每一个圆环代 表一个执行构件。由各相应圆环 分别引径向直线表示个执行构件 不同运动区段的起始和终止位置， 如图所示。 特点：因为机械的运动循环通常 是在主轴或分配轴转一周的过程 中完成的，因此，能直观地看出 各执行机构中原动件在主轴或分 配轴上所处的相位，便于各执行 机构的设计、安装和调试。但当 执行构件较多时，因同心圆环太 多而不够清晰，同样也不能显示 执行构件的运动变化情况。
(2) 回转运动
连续转动
间歇转动 往复摆动
转/分
次/分，动/停 次/分， 摆角大小，行程速比系数
(3) 直线运动 往复直动 行程数/分，行程大小，行程速比系数
带停歇往复直动 次/分 停歇位置, 时间 行程 速度 带停歇单向直动 进给量/分
(4) 机械传动系统方案的拟定 • 机构的原始运动参数 1） 执行构件的运动参数
供油辊2在蘸油辊5同其接触中转过 60°，以何种运动规律转过60°无特殊 要求。
设计思考
1).执行构件4有往复运动规律要求，因此 应选择一个摆动从动件凸轮机构。
2).供油辊2有单向间歇转动的要求，且有 较长时间的停歇，因此应选择一个间歇运 动机构。
3).因为给定原动件固定铰链O1的位置距 执行构件有相当大的距离，因此，每条机 构系统需要选择一个以上的机构。 4).由于是印刷机械，带动执行构件运动 不需要机构去克服大的载荷，故机构类型 的选择和设计以满足运动要求为主。 基于以上几点思考，拟定出以下三种可 行的机构系统运动方案供分析、比较。
系统运动方案一 ↗ 摆动从动件凸轮机构 → 平行双摇杆机构
原动件1
方案分析：
↘ 曲柄摇杆机构 → 平行双摇杆机构 → 棘轮机构
a.机构最简单，运动链较短。 b.两条机构系统中均采用了平行双摇杆机构，
使凸轮机构的摆动从动件EA和曲柄摇杆机构的
摇杆GH均为两执行构件所要求的运动规律。这 样方便了下一步的机构尺寸设计。
下面举一例子：让我们看一下，自动运送料板装置的功 能原理的构思。实现自动送料可以有摩擦传动原理、机械 推拉原理、气吸原理、磁吸原理等五、六种原理之多。
在进行机械的功能原理设计时一定要根据具体的使用 要求，对各种可能的功能原理进行分析比较，确定既能很 好的满足机械预期的功能要求，工艺动作又可简便实现的 最佳工作原理。 摩擦传动原理 机械推拉原理
二 设计步骤
1. 对使用功能进行功能与工艺动作分解—专业知识 运动与力 的要求-----执行构件的生产阻力, 运动参数
2. 工艺动作的运动设计-----机构选型与参数设计
原动机----传动路线(机构)---执行机构 (1) 原动机的运动参数 回转运动 往复直线运动 电机、液压马达、气动马达等 往复式油缸或气缸
4. 实现同一运动规律，可以采用不同的机构形式，从而得到不 同设计方案。掌握执行机构形式的设计原理，学会运用选型 和构型的方法进行执行机构型式的创新设计。
5. 了解执行机构协调设计的目的和原则，掌握机械运动循环图 的绘制方法。 6. 了解方案评价的意义，评价准则、评价指标和评价方法，学会 根据具体的产品设计问题，确定方案的评价准则和选择合适 的评价方法，对方案进行评价和决策。
基本要求:
1. 了解机械运动方案设计的过程和具体内容。
2. 实现同一功能要求，可以采用不同的工作原理，从而得出不 同的设计方案，学会根据机械预期实现的功能要求，进行功 能原理的创新构思。 3. 实现同一工作原理，可以采用不同的工艺动作分解方法，从 而设计出不同的设计方案。学会根据工作原理提出的工艺动 作要求，创造性地构思出合适的运动规律。
（３）直角坐标式工作循环图
绘制方法：以横坐标轴代表机械 的主轴或分配轴的转角，以纵坐 标轴代表各执行构件的角位移或 线位移，如图所示，实际上就是 各执行构件的位移线图。为简明 起见，通常忽略实际的运动规律， 将各运动区段用直线连接，只反 映出各个执行构件间运动的协调 配合关系即可。 特点：形象、直观，不仅能清楚 地表示出各执行构件的运动先后 顺序，还能表示出执行构件的运 动状态及运动变化情况。并能作 为下一步机构几何尺寸设计的依 据，因此得到广泛的应用。
3
功能原理实现与分解
实现整台机器物理化学原理的机械功能 如何实现相应的机械功能
机械功能-----工艺动作------复合机械动作
复合动作-----运动, 力和外观
复合运动的分解-----分解为简单 动作(运动与力)
简单运动: 回转运动, 移动
简单运动的实现: 机构选型
简单运动的合成-------运动协调 外观--------造型
机 构、轮系、谐波传动机构、摆线针轮机构、摩擦轮传动机构、挠性传动机 构等。 2变传动比匀速：轴向滑移圆柱齿轮机构、混合轮系变速机构、摩擦传 动机构、行星无级变速机构、挠性无级变速机构等。 3非匀速：双曲柄机构、转动导杆机构、单万向连轴节机构、
非圆齿轮机构、某些组合机构等 往பைடு நூலகம்运动：
1往复移动：曲柄滑块机构、移动导杆机构、正弦机构、移动从动件凸
2） 原动机的运动参数 回转运动 电机，液压马达，气动马达等
往复直线运动
往复式油缸或汽缸
•各执行构件间的协调配合 （１）总传动比ｉ＝原动机的转速／执行构件转速 （２）各执行构件间互相有关，须严格配合包括 a)运动速度的配合
b)动作的配合
动作次序
３机械的工作循环图-----机械的运动循环图
表明机械一个工作循环中各执行构件的运动配合关系图 该图是将各执行机构的运动循环按同一时间（或转角） 比例尺画出的循环图，并且以其某一主要执行构件的工作起 点为基准来表示各执行机构的运动循环相对于该主要执行机 构而动作的先后次序，既可以达到互相协调的目的，又最大 限度地缩短运动循环周期，提高生产效率。 常见的机械的运动循环图有： （１）直线式工作循环图
（２）圆周式工作循环图
（３）直角坐标式工作循环图
（１）直线式工作循环图
绘制方法：将机械在一个工作循环中各执行构件各运动区段的 起止时间（或转角）和先后顺序，按比例绘制在直线轴上，形 成长条矩形图，如图所示
特点：绘制方法简单，能清楚地表示出一个运动循环内各执行 构件间运动的先后顺序和位置关系。但由于不能显示各执行构 件的运动变化情况，只有简单的文字表述，使运动循环图的直 观性较差。
一、概 述
1、机器设计制造的一般过程 (1) 机器的使用功能要求-----用户市场需求决定 (2) 机器的使用功能原理设计 (3) 功能原理实现与分解----机构选型与运动协调
(4) 机构设计-----性能分析与尺寸优选
(5) 零件设计-----强度计算与结构设计 (6) 工艺设计-----加工过程与工装设计 (7) 制造与装配-----加工, 装配, 调试
——复杂运动形式的机构放在末端，靠近执行构件
（连杆、凸轮、间歇机构） ——摩擦传动放在高速端，锥齿轮放在高速端 （４）合理分配传动比 齿轮传动 ｉ＞８－１０两级，ｉ＞３０ 两级以上
减速器中
ｉ１＜ｉ２＜
．．．iｋ
带传动很少有两级以上
（５）运转安全
连续转动：
常见运动特性及其对应机构
1定传动比匀速：平行四杆机构、双万向联轴节机构、齿轮
３实现往复移动和往复摆动的机构 凸轮机构——高副、受力不能太大，实现任意的运动规律， 便于与其它机构协调配合 连杆机构——低副、运动规律难以实现，行程大 螺旋机构——传动比大、行程大、平稳、噪音小
齿轮齿条——功率大、适合高速、行程大的场合
四、选择机构类型， 拟定机械运动方案举例
印刷机构件1的转速为30r/min 供油辊2和蘸油辊5的 直径D均为60mm。各固定铰链的相对位置及有关尺寸列于表中。