机械运动方案
第四章_机械运动系统的方案设计
§ 4.4 机械运动系统工艺动作过程的构思与分解
一、机械运动系统的工艺动作过程 机器的功能是通过其工艺动作过程来完成的。 例如图所示的工业缝纫机是通过①刺布→②供线→③勾线 →④送布的工艺动作过程来实现缝纫功能。
又如自动动作过程取决于工作原理，不同的工作原理就会有 不同的工艺动作来实现；有时，同样的工作原理也可以用不 同的工艺动作过程来实现，例如利用范成原理加工齿轮时， 滚齿机和插齿机二者的工艺动作过程是不同的。 一般来说，机器的工艺动作过程是比较复杂的，往往难 以用某一简单的机构来实现。因此，在机械运动方案的设计 中，常常需要把工艺动作过程分解成以一定时间序列表达的 若干个工艺动作，这些工艺动作则称之为机械的执行动作。 相应地，我们把机械中完成执行动作的构件，称为执行构件。 而把实现各执行构件运动的机构，称为执行机构。 所谓“工艺动作过程的构思与分解”，是指：从机械运 动系统的功能出发，根据工作原理构思出工艺动作过程，并 将工艺动作过程分解成若干可实现的执行动作，形成一系列 执行动作的时间序列。
功能合成是指将分功能与基本功能合成简单、明确的功能 结构。
二、举例
如:冲压式蜂窝煤成型机的总功能是：将粉煤加入转盘的 模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。
为了实现蜂窝煤冲压成 型，冲压式蜂窝煤成型机必 须完成五个分功能： ①粉煤加料； ② 冲头将蜂窝煤压制成型； ③清除冲头和出煤盘的积屑 的扫屑运动； ④将在模筒内的冲压后的蜂 窝煤脱模； ⑤将冲压成型的蜂窝煤输送。
指设计者根据设计任务书和已知 条件，通过建立功能结构、确定 工作原理、工艺动作过程的构思 与分解、机构的选型以及方案评 价等步骤，形成机械运动系统方 案的全过程。
机械产品的设计一般要经过产 品规划、方案设计、技术设计、 施工设计等几个阶段。通常,方案 设计是核心，它决定产品性能、 成本及竞争能力的关键环节。
机械运动方案设计手册
机械运动方案设计手册1. 引言在现代工程设计中，机械运动方案的设计是非常重要的一项工作。
机械运动方案设计手册提供了全面、详细、完整且深入的探讨任务主题的指导。
2. 机械运动方案的概述2.1 机械运动的定义和分类机械运动是物体在空间中的物理运动，可以分为直线运动、转动运动和复合运动等多种类型。
2.2 机械运动方案设计的意义机械运动方案设计是为了实现特定目标或完成某项工作而对机械运动进行计划和设计。
良好的机械运动方案设计可以提高工作效率、降低成本、增强安全性和提升产品品质。
3. 机械运动方案设计的基本原则3.1 可行性原则机械运动方案设计必须基于可行性原则，即设计方案必须能够在技术、经济和生产条件下实现。
3.2 安全性原则机械运动方案设计必须考虑安全因素，确保操作人员和设备在运动过程中不受伤害。
3.3 可靠性原则机械运动方案设计必须具有较高的可靠性，应考虑到环境条件、材料质量和运动部件的设计等因素。
3.4 经济性原则机械运动方案设计必须遵循经济性原则，即通过合理的设计、材料和生产方式来降低成本并提高效益。
4. 机械运动方案设计的步骤4.1 方案需求分析在机械运动方案设计之前，需要对方案需求进行充分的分析和了解，明确设计的目标和要求。
4.2 方案设计思路确定根据需求分析的结果，确定机械运动方案设计的思路和方法，包括选取适当的运动方式、结构和传动装置等。
4.3 方案设计细化和优化将确定的方案思路进一步细化和优化，包括运动部件的具体设计、材料的选择和传动装置的参数计算等。
4.4 方案实施和验证按照设计方案进行实施，并通过实验和测试验证设计的可行性和安全性。
5.1 系统性和整体性机械运动方案设计必须具备系统性和整体性，各个运动部件之间应协调一致，形成一个完整、稳定的机械系统。
5.2 可维护性和可拓展性机械运动方案设计应考虑到设备的日常维护和修理，同时具备一定的可拓展性，方便后续的系统升级和改进。
5.3 材料选用和加工工艺机械运动方案设计必须选择合适的材料，并结合合适的加工工艺，以确保设计的可行性和可靠性。
第十三章 机械运动方案及创新设计
4 2 1 6 3
5 1 2 3
襟翼操纵机构 V型双缸发动机 型双缸发动机
3. 复合式机构组合 一个两（ 一个两（多）自由度作为基础机构A，一个（几个）单 自由度作为基础机构 ，一个（几个） 自由度基本机构B（这里指附加机构） 自由度基本机构 （这里指附加机构）的输出构件接入基础 机构所构成的并联组合形式称为复合式机构组合。 机构所构成的并联组合形式称为复合式机构组合。
ห้องสมุดไป่ตู้
ω1
Ⅱ Ⅲ
V2 V3
Ⅰ
ω1″
刨床传动系统机构组合情况的初步方案图 Ⅰ——减速传动机构（带传动+齿轮传动） 减速传动机构（带传动 齿轮传动） 减速传动机构 齿轮传动 Ⅱ——刨刀往复直线急回运动机构 ——刨刀往复直线急回运动机构 Ⅲ——工作台间歇直线步进机构 工作台间歇直线步进机构
◆ 在Ⅲ后部串联一个能将转动 (或间歇转动 变为移动 或间歇 或间歇转动)变为移动 或间歇转动 变为移动(或间歇 移动)的基本机构 的基本机构Ⅲ 移动 的基本机构Ⅲ″； ◆ 在Ⅲ前部串联能减少间歇运 动冲击又容易获得任意运动规 律的高副机构Ⅲ ； 律的高副机构Ⅲ′； ◆ ω′= ω ″。
14 13 12 11
10 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1-电机； 电机； 电机 2-V带传动； 带传动； 带传动 3-高速级齿轮传动； 高速级齿轮传动； 高速级齿轮传动 4-低速级齿轮传动； 低速级齿轮传动； 低速级齿轮传动 5-摆动到感机构； 摆动到感机构； 摆动到感机构 6-凸轮机构； 凸轮机构； 凸轮机构 7-双摇杆机构； 双摇杆机构； 双摇杆机构 8-升降机构； 升降机构； 升降机构 9-工作台； 工作台； 工作台 10-棘轮 丝杠进给机 棘轮—丝杠进给机 棘轮 构； 11-工件； 工件； 工件 12-让刀机构； 让刀机构； 让刀机构 13进刀机构； 进刀机构； 进刀机构 14-滑枕 滑枕
第14章 机械系统运动方案设计
按摩轮
r
B
光、机、电、流体等知识的综合运用举例 图示分析天平，要求 精度达到0.01g，但靠目力 读指针的微小偏角已不可 能。
K向
刀口
玛瑙 支撑
指针
活动游标
增加了一级光学放 大镜，将读数放大。
光源 活动游标 读数窗
透镜
其它实例： 斜面的应用 螺旋压力机、螺旋千斤顶、螺纹联接件、螺旋输送机、 螺杆泵、螺旋微动机构、千分尺等
初期规划设计
阶段成果：
选题 调研和预测 可行性论证 确定设计任务 调研报告 产品开发可行性论证报告
总体方案设计
结构技术设计 生产施工设计
设计任务书
一、机械产品的设计过程
初期规划设计
总体方案设计
方案拟定 目标分析 创新构思 阶段成果：
结构技术设计 生产施工设计
方案评价 方案决策
总体方案示意图 机械系统方案运动简图 运动循环图 方案设计计算说明书
设计一台彩色电视机阴极盘用的金属 片的冲裁机器，圆片直径 10mm ，厚度 0.8mm。 功能分解 送料 冲制 退回
10
0.8
确定方案时应注意两点 ⑴ 用最简单的方法实现 同一功能。 ⑵ 注意光、机、电、流 体等知识的综合运用。
用最简单的方法实现功能举例 图示按摩椅中的按摩轮利用一 个偏心空间凸轮，同时实现三维方 向的按摩作用—径向振动挤压、向 下推拉和横向推拉，构思巧妙，结 构非常简单。
子机构I 输入 子机构II 子机构III 子机构n1
子 机 输出 构 n
直线电机
襟翼
直线电机 某型飞机的襟翼操纵机构
大型船舶主传动机构
III
IV
各子机构间无严格 的运动协调配合关系
《第三章第1节机械运动》作业设计方案-初中科学浙教版13七年级下册
《机械运动》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本课时的作业设计，旨在使学生掌握机械运动的基本概念，理解运动的基本形式，并能初步运用所学知识解决简单的实际问题。
同时，通过实际操作，提高学生的观察能力、分析能力和解决问题的能力。
二、作业内容1. 基础知识巩固：- 复习机械运动的基本概念，如运动、静止、速度等。
- 掌握不同类型机械运动的定义和特点，如平动、转动、振动等。
- 了解机械运动在日常生活中的应用，如交通工具的行驶、机械设备的运转等。
2. 实践操作练习：- 观察身边的机械运动现象，如风扇的转动、钟表的指针运动等，并尝试用所学知识解释其运动原理。
- 动手制作简单的机械运动模型，如用纸板和橡皮筋制作一个简单的平动模型。
- 结合教材中的实验，实际操作并记录数据，分析运动规律。
3. 知识拓展与应用：- 探究机械运动与能量的关系，了解不同运动形式所涉及的能量转换。
- 结合生活中的实例，分析机械运动的优缺点，提出改进建议。
- 小组合作，设计一个简单的机械运动项目，并展示交流。
三、作业要求1. 学生需认真复习课堂所学知识，独立完成作业内容。
2. 实践操作练习中，要求学生仔细观察，详细记录，并尝试用所学知识解释观察到的现象。
3. 知识拓展与应用部分，要求学生结合生活实际，提出自己的见解和建议。
4. 作业完成后，需进行自我检查和修正，确保作业质量。
四、作业评价1. 教师将根据学生的作业完成情况，给予相应的评价和反馈。
2. 评价标准包括基础知识的掌握程度、实践操作的准确性、知识拓展的深度和广度以及作业的整洁度和规范性。
3. 对于优秀作业，将在课堂上进行展示和表扬，激励学生积极参与。
五、作业反馈1. 教师将针对学生在作业中出现的错误和不足，进行及时的指导和纠正。
2. 通过作业反馈，帮助学生查漏补缺，巩固所学知识。
3. 鼓励学生将作业中的疑问和困惑与教师或同学进行交流和讨论，共同进步。
作业设计方案（第二课时）一、作业目标本课时作业设计旨在巩固学生在初中科学课程《机械运动》中学习的知识，加深对机械运动基本概念的理解，并能够运用所学知识解决实际问题。
机械运动方案及机构创新设计
机械运动方案及机构创新设计
一、背景
注射器是一种用于注射药物的医疗器械，它能够有效地把药物注入患
者的体内，因此在医疗中十分重要。
传统注射器办法主要是手动操作的，
由于操作不熟练，容易造成注射量的误差，严重影响治疗效果。
因此，将
注射器的操作过程改为自动挡模式，成为近年来研究热点之一
二、机械运动方案
1.机构设计
采用该方案的射针机构，机构由漏斗、针尖器及轴承支撑立柱三部分
组成。
其中，漏斗主要用于装载药物，同时也是用于支撑的结构部分；针
尖器主要用于控制射针运动；立柱采用轴承支撑以加强稳定性。
2.移动端设计
采用该方案的移动端，由电机、减速机、内、外齿轮、链条轴承组成。
电机作为动力源，通过减速机将高速运动的动力转换为低速运动，然后再
转移到内、外齿轮上，通过链条轴承将低速运动传递给射针机构，以控制
射针的运动。
1.射针机构设计
采用该设计的射针机构，漏斗内部多加入一个推杆机构，与漏斗下方
的针尖器共同，形成一个滑动机构，漏斗内装载药物，药物通过推杆机构
推动针尖器向前面射出。
机械运动方案设计的主要内容
机械运动方案设计的主要内容机械运动方案设计的主要内容随着机械行业的不断发展，机械运动方案设计也成为了一个重要的领域。
机械运动方案设计是指根据客户的需求，设计出适合其机械设备运动的方案，以满足其生产需要。
机械运动方案设计的主要内容包括机构设计、动力系统设计、控制系统设计、传感器选择、运动分析和仿真等方面。
本文将从这六个方面详细介绍机械运动方案设计的主要内容。
一、机构设计机构设计是机械运动方案设计中最基础的部分。
机构设计是指通过机构的组合和布局，实现机器的各项运动功能。
机构设计包括机械结构设计和机械传动设计两个方面。
机械结构设计是指根据机器的功能要求，设计出机器的框架结构和各个零部件的布局。
机械传动设计是指根据机器的运动要求，设计出机器的传动部分，包括齿轮传动、链传动、带传动等传动方式。
二、动力系统设计动力系统设计是机械运动方案设计中重要的一部分。
动力系统设计是指为机器提供能量的系统设计。
动力系统的设计应考虑机器的功率、效率、噪音、可靠性等因素。
动力系统设计包括发动机、电机、液压系统、气动系统等。
三、控制系统设计控制系统设计是机械运动方案设计中重要的一部分。
控制系统设计是指根据机器的功能要求，设计出控制系统，实现对机器的控制。
控制系统设计应考虑机器的精度、速度、力矩、运动轨迹等因素。
控制系统设计包括机器人的运动控制、位置控制、速度控制等。
四、传感器选择传感器选择是机械运动方案设计中重要的一部分。
传感器选择是指选择适合机器的传感器，以实现对机器的精密监控。
传感器选择应根据机器的功能要求，选择适合的传感器，如温度传感器、压力传感器、位移传感器等。
五、运动分析运动分析是机械运动方案设计中重要的一部分。
运动分析是指根据机器的运动要求，对机器的运动进行分析。
运动分析应考虑机器的速度、加速度、力矩等因素，以实现机器的高效运动。
运动分析包括运动学分析、动力学分析等。
六、仿真仿真是机械运动方案设计中重要的一部分。
仿真是指通过计算机模拟技术，对机器的运动进行模拟，以实现对机器的效果预测。
机械运动方案设计
机械运动方案设计简介机械运动方案设计是在机械工程领域中，针对特定的需求和目标，设计出适合的机械运动方案。
机械运动方案设计涉及到运动学、动力学、材料力学等多个方面的知识，以及相关的工程设计原理和技术。
机械运动方案设计在实际工程项目中具有广泛的应用。
例如，在制造业中，机床的运动方案设计决定了机床的加工能力和精度；在机器人领域，机器人的运动方案设计决定了机器人的动作灵活性和工作效率。
因此，机械运动方案设计对于实现特定的运动需求和优化机械系统的性能具有重要意义。
设计过程机械运动方案设计通常包括以下几个步骤：1.确定运动需求：根据具体的应用需求，确定机械系统需要实现的运动方式和运动参数。
例如，确定机床的加工速度和精度要求，或者确定机器人的工作空间和运动速度要求。
2.运动分析：根据运动需求，进行运动学和动力学分析，确定机械系统的运动轨迹、速度和加速度等参数。
运动分析可以使用数学模型和计算机仿真等方法进行。
3.结构设计：根据运动分析的结果，设计机械系统的结构和零部件。
结构设计需要考虑到机械系统的刚度、稳定性和重量等因素。
4.动力传递设计：根据运动分析的结果和结构设计的要求，设计机械系统的动力传递装置，包括传动轴、联轴器和传动装置等。
动力传递设计需要考虑到传动效率、传动比和扭矩传递能力等因素。
5.控制系统设计：根据运动分析的结果和结构设计的要求，设计机械系统的控制系统，包括传感器、执行器和控制算法等。
控制系统设计需要考虑到系统的稳定性、响应速度和控制精度等因素。
6.性能评估和优化：通过实际测试和仿真分析，评估机械系统的性能，并根据评估结果进行优化设计。
性能评估和优化可以包括加工精度、工作效率、能耗和噪声等指标。
7.制造和调试：根据设计结果，制造机械系统，并进行调试和测试。
制造和调试过程需要考虑到材料和工艺等因素。
设计原则在机械运动方案设计过程中，有一些常用的设计原则和准则可以帮助工程师设计出满足要求的机械系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Back
机器运动方案的设计 过程
1. 机械运动方案(机械运动简图)设计就是按机械的工作过程 和动作要求设计出若干机构组成的机构运动系统的运动简 图。
2. 机械运动方案(机械运动简图)的设计过程，是一个复杂的 创造性思维过程。设计者不仅需要掌握深入的机械设计理 论和方法，而且要具备丰富的实践经验，尤其需要创造技 法，充分发挥创造力，使机械运动方案设计达到创新的高 度。
3. 两子系统论-挪威科技大学的Bassam A Hussein提出将机电一体化系统划 分为物理系统与控制系统两大子系统。物理系统包括各种驱动装置、执 行机构、传感器等；控制系统包括软、硬件。
针对机电运动产品，我们的观点：
模块化自 相似结构
Back
机器设计过程
据统计，机器方案设计阶段仅占整个产品开 发过程总成本的25%，但却决定了50%的产 品特征（包括产品的性能、可制造性和生产
例如，设计一四工位专用机床，其总功能可以分解成如下几个工艺动作： 1)安置工件的工作台要求进行间歇转动 n2 r/min； 2)装置刀具的主轴箱能实行静止、快进、进给、快退的工艺动作； 3)刀具以 n1 r/min 转动来切削工件。
Back
同一种功能可选用不同的工作原理
机械推拉 原理
摩擦传动 原理
机械运动简图设计
内 容 提 要
基本概念
功能分析
功能求解
机构创新方法
工作原理设计和工艺动作设计
内 执行机构的协调设计和运动循环图
容 机构选型
提 要
机械运动方案的构思与拟定
机械运动方案的评价
机械运动简图
概述
现代机器的组成 机器设计过程 机器运动方案的设计过程
本 章 教 案
现代机器的组成
产 品 层 次
机 构 学 层 次
机构 组合
市场
需求
提 取 总功能 ( 设计任务 )
分 解
由运动实现的功能 (运动子系统设计任务)
与运动实现无关的功能 (非运动子系统设计任务)
分解与综合： 工艺动作构思
产品功能结构图
功能元 ( 运动 )
专
用
逻辑关系
模
块
抽象
进化Leabharlann 机械运动功能结构图运动行为 (工艺动作 )
Back
功能分解过程的运动功能表示
例如，四工位专用机床，其总功能分解成如下几个工艺动作： 1)安置工件的工作台要求进行间歇转动 n2 r/min； 2)装置刀具的主轴箱能实行静止、快进、进给、快退的工艺动作； 3)刀具以 n1 r/min 转动来切削工件。
图示为四工位专用机床的运动转换功能图。 它描述了原动机(电动机)至执行构件、刀具、工作台、主轴箱之间的运动转换功能。 中间矩形框内表示传动机构、执行机构的运动转换基本功能图，末端平行四边形框 内表示执行构件的运动形式。 该机床由两个原动机通过两条传动链来实现执行构件的预期运动。
气吸原理
齿轮加工方法
铣齿
单件生产 拉齿
大批量 精加工
插齿
批量生产 滚齿
批量生产
绘图仪
小型绘图场合
大型绘图场合
如转动转换成移动等，可采用推拉原理、摩擦传动原理或流体传动原理
分纸功能可采用三种工作原理
1)削纸原理：把纹版从库中逐张削出，可采用具有直线移动的凸轮机 构或凸轮-连杆滑块机构。
2)吸纸原理：把纹版从库中逐张吸出，送至递纸位置。可采用气泵、 气路、吸头和连杆机构。
Back
机械功能分析 需求表
在这些功能中，要分清 主功能(核心功能)、次 功能，运动相关的功能、 运动无关的功能
Back
功能分解
功能分解过程
同一种功能可选用不同的工作原理
工作原理的构思
本 功能扩展—产品创新的有效途径
章 教
功能分解过程的运动功能表示
案
功能分解过程
机器功能多种多样，我们研究其中需要采用机械运动的方式实现的功能。 功能分解过程：把总功能分解成一系列相对独立的工艺动作，以此作为功能元， 然后用树状功能图来描述。
2. 直接模仿行不通，则进一步往深 层次分析：衣服洗干净的机理是 什么—衣物和脏被分离
3. 寻求衣物和脏物分离的方法—物 理法(超声波)、化学法(利用洗衣 粉)等
4. 在此基础上，寻求实现该洗衣机 理的技术方法(化学法—洗衣粉+ 漂洗)
Back
功能扩展—产品创新的有效途径
产品创新除了寻求新的工作原理及其实现方式之外，还可以 通过产品功能的扩展来达到。
机械运动简图的绘制
机电产品运动简图
控制系统
Back
机械的总功能
总功能的确立 机械功能分析需求表
本 章 教 案
总功能的确立
设计者接受任务-明确功用-写出任务书 1. 搜集有关技术资料、设计需求和用户要求； 2. 列出机械功能分析需求表； 3. 对列出的功能要求，作综合分析研究。
功能分析是设计的前提和基础—选择机械的工作原理—构思 出工艺动作过程—确定机构型式—拟定机械的运动方案
第九~十一章 机械运动 方案创新设计
目录
第 九
内容提要
－ 十
基本要求 基本概念
一 本章教案
章
概述
机 械
机械的总功能
运
功能分解
动
机构选型
方
机械运动循环图设计
案 创 新
用形态学矩阵选择运动方案 机构尺度综合及机械运动简图
设
机械传动系统方案设计
计
基本要求
基本了解机械运动方案设计的概念、过程 基本了解机构创新的方法 结合课程设计，进行机械运动方案的拟定和
现代机器的组成
几种观点
1. 五块论-德国Drmstadt大学的Rolf Isermann提出机电一体化系统是由控制 功能、动力功能、传感检测功能、操作功能、结构功能等五大功能模块 组成。将机电一体化系统通俗地类比于人的大脑、内脏、五官、四肢及 躯体。
2. 三环论-丹麦理工大学的Jacob Baur等人提出机械、电子、软件三个相关 圆环，以此表示机电一体化系统的组成和相互关联。三环论
通
运动行为逻辑关系
用 模
( 工艺动作配合时序
)
块
映射 结构元 (广义机构)
空间 组合
机电运动方案
( 机械运动示意图
)
完善
丰富 完善 进化
时序 组合
机械运动循环图 (运动循环关系 )
尺度 综合
机械运动方案的设计 流程包括：
功能分析求解
各机构的型数综合 机械运动示意图的选 定
各机构尺度综合 根据功能要求对机械 运动示意图进行分析 评价
3)摩擦分纸原理：利用摩擦力把纹版从库中逐张分离出来。可采用具 有压紧摩擦力并使纹版向前推移的机构。
Back
工作原理的构思
实现同一机器功能有不同的工作原理。
如何寻找合适的工作原理往往决定了产品的创新性、性能和 市场竞争力，从根本上决定了设计的成败与否。
例如洗衣机的工作原理的设计：
1. 模仿人洗衣的动作，寻求可能的 解决方案(揉搓、刷擦、捶打)