机械系统的方案设计
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第11章 机械系统的方案设计
机械执行系统的方案设计是机械系统总体方案设计的核 心。
一、主要内容和过程 执行系统运动方案设计，是在产品规划明确拟定了其 功能目标后进行的。其过程表示在图中。
⑵运工得⑶构考等⑴功会工量尽⑷的一求⑸设动置等⑹验求⑺同理运不期械如根到动艺动实因虑。执考可对。对。对方作复定动同的执有；何能、计副是一、功执机运方据不的动作现素机选行于虑所整案能要杂的规型功行很实合。成，间否种高能行构动案同工确作及。同构用机多由选选个评求机次律式能系大现理采确本的满功副原系的和评的艺定分运一的何构采择择系价多械序；的要统的同地用定，、相足能运理统尺动价设要解。动种动种型用个何的统包差一利协实机求方的各如环，设的度力与对运要动计求同。设运力机式几执种各进括异种用调现构案工执强保必，计协设分决位动求结副进一不计动特构设个行工个行定工设配同设作行度等须，。可调计析策果行个同置要元，性来，计方构作执运性作计合一计原机诸使以因、因设。工工的尺求素可实可、案件原行动评种所原者理构多这有此精，此计艺作工寸和的以现以机。及理机分价理的运要不的因些多必度以，动原艺动几采、所选械专动研执来构析和同运素执种须完、，为作理动力何用移需择效业行规究实进和定动综行不根成了，寿可的作，运率不性形不动知律的学合机构现行动量同据预实以设命分分可动同、能状同副识课尺考件构机运力评的机期现选计、，解解以，制型方及的的和题寸虑的械方的择同组械动分价出效可及有，式造这面尺工导分确合运预和析案的工一不的以率，，。执多将成需的的寸作路析定动具作同而种期动机采、如。就，实行种会机本要能要等成以的力体原要的预械位用转是产，机检现 力，创造性地构思出各种可能的方案，并从 中选出最佳方案。
根据工作原理 工艺动作过程
执行构件的数目 运动形式 运动参数 运动协调关系
１、执行构件的运动设计
一、主要内容和过程 执行系统运动方案设计，是在产品规划明确拟定了其 功能目标后进行的。其过程表示在图中。
⑵运工得⑶构考等⑴功会工量尽⑷的一求⑸设动置等⑹验求⑺同理运不期械如根到动艺动实因虑。执考可对。对。对方作复定动同的执有；何能、计副是一、功执机运方据不的动作现素机选行于虑所整案能要杂的规型功行很实合。成，间否种高能行构动案同工确作及。同构用机多由选选个评求机次律式能系大现理采确本的满功副原系的和评的艺定分运一的何构采择择系价多械序；的要统的同地用定，、相足能运理统尺动价设要解。动种动种型用个何的统包差一利协实机求方的各如环，设的度力与对运要动计求同。设运力机式几执种各进括异种用调现构案工执强保必，计协设分决位动求结副进一不计动特构设个行工个行定工设配同设作行度等须，。可调计析策果行个同置要元，性来，计方构作执运性作计合一计原机诸使以因、因设。工工的尺求素可实可、案件原行动评种所原者理构多这有此精，此计艺作工寸和的以现以机。及理机分价理的运要不的因些多必度以，动原艺动几采、所选械专动研执来构析和同运素执种须完、，为作理动力何用移需择效业行规究实进和定动综行不根成了，寿可的作，运率不性形不动知律的学合机构现行动量同据预实以设命分分可动同、能状同副识课尺考件构机运力评的机期现选计、，解解以，制型方及的的和题寸虑的械方的择同组械动分价出效可及有，式造这面尺工导分确合运预和析案的工一不的以率，，。执多将成需的的寸作路析定动具作同而种期动机采、如。就，实行种会机本要能要等成以的力体原要的预械位用转是产，机检现 力，创造性地构思出各种可能的方案，并从 中选出最佳方案。
根据工作原理 工艺动作过程
执行构件的数目 运动形式 运动参数 运动协调关系
１、执行构件的运动设计
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。
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
机械系统方案设计ppt课件
任何机械产品都是由若干个零部件及装置组成的一个特定 系统。即：由确定的质量、刚度及阻尼的若干个物质所组成， 彼此间有机联系，并能完成特定的功能，故亦称之为机械系统。
机械设计课程中所讲授的各种机械零件则是组成机械系统 的基本要素，它们为组成各种不同功能的机械系统而有机地联 系着。
二、机械系统的组成
动力系统
第十章 机械系统的运动方案 及机构的创新设计
第一节 机械系统的设计过程
机械 系统 设计
第二节 机械系统的总体方案设计 第三节 机械执行系统的运动方案设计 第四节 机械传动系统的方案设计 第五节 原动机及其选择
第六节 机构的创新设计
回顾
第一节 机械系统方案设计概论
一、机械、机械系统、系统
1. 机械的概念（回顾）
2. 机械系统设计过程
选题
设初 计期 阶规 段划
设总 计体 阶方 段案
调研 预测
可行性 论证
确定设 计任务
目标 分析
创新 构思
方案 拟定
方案 评价
方案 决策
选择设计对象，提出设计题目
市场调查：预测销售量及市场占有率 技术调查：预测技术可行性及产品成本 同行调查：预测领先的可能性
论证产品开发的必要性和产品设计、制造、 销售上各项措施实施的可能性
选最优，确认总体设计方案，绘制系统运 动简图，编写总体方案设计计算说明书
调研 报告
论证 报告
设计 任务书
总体方 案示意 图、机 械系统 运动简 图、运 动循环 图、方 案设计 计算说
明书
设结 计构 阶技 段术 设生 计产 阶施 段工
机械系统设计过程（续）
结构 设计
从加工工艺、装配工艺性等因素出发， 设计零部件的结构形式及连接方法
机械设计课程中所讲授的各种机械零件则是组成机械系统 的基本要素，它们为组成各种不同功能的机械系统而有机地联 系着。
二、机械系统的组成
动力系统
第十章 机械系统的运动方案 及机构的创新设计
第一节 机械系统的设计过程
机械 系统 设计
第二节 机械系统的总体方案设计 第三节 机械执行系统的运动方案设计 第四节 机械传动系统的方案设计 第五节 原动机及其选择
第六节 机构的创新设计
回顾
第一节 机械系统方案设计概论
一、机械、机械系统、系统
1. 机械的概念（回顾）
2. 机械系统设计过程
选题
设初 计期 阶规 段划
设总 计体 阶方 段案
调研 预测
可行性 论证
确定设 计任务
目标 分析
创新 构思
方案 拟定
方案 评价
方案 决策
选择设计对象，提出设计题目
市场调查：预测销售量及市场占有率 技术调查：预测技术可行性及产品成本 同行调查：预测领先的可能性
论证产品开发的必要性和产品设计、制造、 销售上各项措施实施的可能性
选最优，确认总体设计方案，绘制系统运 动简图，编写总体方案设计计算说明书
调研 报告
论证 报告
设计 任务书
总体方 案示意 图、机 械系统 运动简 图、运 动循环 图、方 案设计 计算说
明书
设结 计构 阶技 段术 设生 计产 阶施 段工
机械系统设计过程（续）
结构 设计
从加工工艺、装配工艺性等因素出发， 设计零部件的结构形式及连接方法
机械原理NO[1]. 24 第十四章 机械传动系统的方案
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（三）能实现往复摆动机构：
连杆机构： 四杆机构： 曲柄摇杆机构； 双摇杆机构； 摆动导杆机构； 滑块导杆机构； 多杆机构；
齿条齿轮机构； 摆动推杆凸轮机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
（四）能实现往复移动机构：
连杆机构： 四杆机构： 曲柄滑块机构； 正弦机构； 多杆机构；
移动推杆凸轮机构； 齿轮齿条机构； 螺旋机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
第14章 机械系统的方案设计
Chapter 14 Project Design of Mechanism System
§14-1 概述
一、机械设计的一般过程
1。计划：提出设计任务，进行可行性研究，编制设计任务书
2。方案设计：选用何种机构以及这些机构如何组成机器才 能完成机器的功能，并对所选机构进行尺寸设计和对方案进 行评价，确定最佳方案。
（五）再现轨迹机构：
连杆机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
§14-4 机械的工作循环图
当一台机器有多个执行构件时，这些 执行构件应以一定的次序协调动作，互相 配合，以完成机器预定的功能和生产过程。 这方面的工作称为机械的协调设计。
用来描述各执行构件运动间相互协调 配合的图称为机械工作循环图（也叫机械 运动循环图）。
cdea部分的线路形状不作要求。
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
三、原始数据和设计要求(见指导书) 四、设计内容与任务
1。小组内每人拿出两个原始方案，画出机构示意图， 分析优缺点（周一）
2。小组讨论，确定最佳方案（周二）。
3。小组内分工，分别设计最佳方案的机构尺寸：连杆机构、 凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构等（周三） 。
连杆机构： 四杆机构： 曲柄摇杆机构； 双摇杆机构； 摆动导杆机构； 滑块导杆机构； 多杆机构；
齿条齿轮机构； 摆动推杆凸轮机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
（四）能实现往复移动机构：
连杆机构： 四杆机构： 曲柄滑块机构； 正弦机构； 多杆机构；
移动推杆凸轮机构； 齿轮齿条机构； 螺旋机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
第14章 机械系统的方案设计
Chapter 14 Project Design of Mechanism System
§14-1 概述
一、机械设计的一般过程
1。计划：提出设计任务，进行可行性研究，编制设计任务书
2。方案设计：选用何种机构以及这些机构如何组成机器才 能完成机器的功能，并对所选机构进行尺寸设计和对方案进 行评价，确定最佳方案。
（五）再现轨迹机构：
连杆机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
§14-4 机械的工作循环图
当一台机器有多个执行构件时，这些 执行构件应以一定的次序协调动作，互相 配合，以完成机器预定的功能和生产过程。 这方面的工作称为机械的协调设计。
用来描述各执行构件运动间相互协调 配合的图称为机械工作循环图（也叫机械 运动循环图）。
cdea部分的线路形状不作要求。
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
三、原始数据和设计要求(见指导书) 四、设计内容与任务
1。小组内每人拿出两个原始方案，画出机构示意图， 分析优缺点（周一）
2。小组讨论，确定最佳方案（周二）。
3。小组内分工，分别设计最佳方案的机构尺寸：连杆机构、 凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构等（周三） 。
机械系统运动方案设计及机械创新设计
机械系统运动方案设计及机械创新设计随着科技的进步和工业化的发展，机械系统的运动方案设计和机械创新设计显得越来越重要。
机械系统的运动方案设计是指确定机械系统中各个零件的运动方式和相互之间的协调关系，以及确定控制系统的工作方式和方法。
机械创新设计是指在现有的机械系统基础上，通过创新设计实现更高效、更节能、更安全、更可靠的机械装置。
机械系统的运动方案设计首先需要明确机械系统的功能需求和工作环境。
根据需求和环境的不同，可以选择不同的运动方式，如直线运动、旋转运动等。
同时，还需要考虑机械系统各个零件之间的协调关系，确保机械系统能够正常运行。
在确定运动方式和协调关系后，需要对机械系统进行动力学分析和动力学仿真，以验证设计方案的合理性和可行性。
在机械创新设计中，需要进行创新思维和创新方法的应用。
创新思维是指通过对问题的重新思考，寻找不同的解决方案。
创新方法包括TRIZ理论、设计结构矩阵等，可以帮助设计者发现问题的本质，并提供创新的设计思路。
在进行创新设计时，需要对现有的机械系统进行全面的技术分析和市场研究，找出其不足之处，并提出相应的改进方案。
通过创新设计，可以提高机械系统的性能和可靠性，降低能源消耗，提高生产效率。
在机械系统运动方案设计和机械创新设计过程中，需要注重以下几点。
首先，需要保证设计方案的合理性和可行性。
设计方案必须满足机械系统的功能需求，并且能够在实际应用中实现。
其次，需要进行全面的技术分析和市场研究。
通过对现有技术和市场需求的了解和分析，可以为设计提供有价值的参考。
最后，需要进行充分的沟通和协作。
机械系统运动方案设计和机械创新设计往往涉及多个领域的专业知识，需要不同领域的专家和设计者之间的有效沟通和协作，才能获得最终的设计方案。
总之，机械系统运动方案设计和机械创新设计对于提高机械装置的性能和可靠性具有重要意义。
通过合理的运动方案设计和创新的设计思路，可以更好地满足市场需求，并促进机械装置的发展。
机械的总体方案设计
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方案评价与决策
二、机械系统运动方案设计的评价指标和 评价体系
• （一）评价指标 • （二）评价体系
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（一）评价指标
• 1．功能性 • 2．经济性 • 3．安全性 • 4．可操作性 • 5．舒适性
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方案评价与决策
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（二）评价体系
方案评价与决策
图28-4 四种不同的加工内孔的运动规律方案 a）车床方案 b）镗床方案 c）钻床方案 d）拉床方案
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§28.3执行系统的型式设计和协调设计
• 一、执行机构的型式设计 • 二、执行机构的协调设计
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执行系统的型式设计和协调设计
一、执行机构的型式设计
• （一）执行机构型式设计的基本原则 • （二）执行机构型式设计的方法
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基于功能分析的执行系统的方案设计
二、基于功能分析的执行系统运动方案的 系统解
• （一）功能元解组合成系统解的注意事项 • （二）功能元解矩阵
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三、举例
基于功能分析的执行系统的方案设计
• 1．总功能 • 2．功能分解 • 3．执行系统的功能元求解
• 4．求运动方案的系统解的数目
第二十八章 机械执行系统的方案 设计
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§28.1 机械系统的总体方案设计
• 一、概述 • 二、机械系统总体方案设计的基本原则
与基本法规 • 三、总体参数及其确定
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2
一、概述
机械系统的总体方案设计
• （一）现代机械系统的概念和功能 • （二）机械系统总体方案设计的重要性 • （三）机械总体方案设计的任务和内容 • （四）机械系统总体方案设计的类型 • （五）机械系统总体方案设计的特点
机械系统的方案设计与总体设计
机械系统的方案设计与总体设计1.引言机械系统的方案设计和总体设计是系统工程中的重要环节，它涉及到机械设计的各个方面，包括机械部件的选择、尺寸设计、结构设计等。
本文将主要介绍机械系统的方案设计和总体设计的内容和流程，以便于开展机械系统设计工作。
2.机械系统方案设计机械系统的方案设计是指在机械系统设计的初期阶段，通过对需求和功能的分析，确定机械系统的总体设计方案。
下面是机械系统方案设计的几个关键步骤：2.1 系统需求分析在进行机械系统方案设计之前，需要对系统的需求进行详细的分析。
这包括对系统的工作环境、使用条件、功能需求等方面的分析。
通过需求分析，可以明确系统设计的目标和要求，为后续的方案设计提供依据。
2.2 方案生成根据系统的需求和目标，可以生成多个方案作为设计的候选。
这些方案可以从不同的角度进行思考和设计，以满足系统的需求。
方案的生成可以采用创新设计方法，也可以参考已有的设计方案，进行改进和优化。
2.3 方案评估生成方案后，需要进行方案的评估和比较。
评估的内容包括方案的可行性、技术可行性、经济可行性等方面。
评估的结果将作为确定最终方案的依据，同时也可以为后续的详细设计提供参考。
2.4 最终方案确定在方案评估的基础上，确定最终的系统设计方案。
最终方案是在满足系统需求和目标的基础上，综合考虑各方面因素确定的。
3.机械系统总体设计机械系统的总体设计是在方案设计的基础上，对机械系统的具体细节进行设计。
它包括了机械部件的选择、尺寸设计、结构设计等内容。
3.1 机械部件选择在机械系统总体设计中，需要选择适合的机械部件来满足系统的需求。
机械部件的选择应考虑功耗、使用寿命、稳定性等因素，并符合系统设计方案。
3.2 尺寸设计机械系统总体设计的一个重要内容是尺寸设计。
尺寸设计包括机械部件的尺寸确定和布局设计。
尺寸设计应根据系统的需求和机械部件的要求，合理确定各部件的尺寸，并考虑到安装、维修和使用的方便性。
3.3 结构设计机械系统总体设计还包括结构设计。
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在许多机械设备中大量应用着螺旋机构
（又称丝杠传动），它主要用于将回转运动 转变为直线运动，具有增力效果。
❖ 3、带传动与链传动
❖ 带传动及链传动多用于中心距较大的传动。
❖ 4、连杆机构
❖ 连杆机构在机械设备及日常生活中有大量应用。
❖ 5、凸轮机构。
❖ 由于凸轮机构是高副接触，决定了这种机构主要 用于传递运动。
第14章 机械系统的方案设计
❖ 14.1 概述 ❖ 机械系统的方案设计就是要完成从原
动机、传动机构到执行机构的设计。其 中传递动力和实现预期运动是机械系统 的两个基本任务。机械系统设计是否合 理直接影响到机械的功能实现，性能质 量的好坏、成本（制造成本和使用成本） 的高低等。
w 设计的四个阶段：
w 1.产品规划阶段，2.方案设计阶段，3.详细设计阶段， w 4.改进设计阶段
❖ 4、机构设计：设计各执行机构，初步确定机构尺 寸，画机构运动简图；
❖ 5、参数计算：对各初选方案进行运动学分析、动 力学分析及有关计算；
❖ 6、方案评价与决策：对各方案作技术、经济及社 会评价，必要时作反馈修改，最后从中选择最优 方案，绘制系统运动简图、编写总体方案设计计 算说明书。
❖ 14.2 机械系统的方案拟定
❖ 液压马达及液压油缸是主要的液压原动机。
❖ 气马达及气缸则是主要的气压原动机。
14.2.2 传动机构的类型及功用(Type and
Application of Transmission Mechanism ) 常用的传动机构有：
1、齿轮机构 齿轮机构应用在中心距较小，传动精度
较高，各种不同传递动力范围的场合。 2、螺旋机构
❖ 14.2.3 执行机构的运动类型及典型机构
(Motion Type of Executive Mechanism and Its Typical Mechanisms)
❖ 机器中最接近被作业工件一端的机构称为执行机构。 执行机构中接触工件或执行终端运动的构件称为执行 构件。机器通过执行构件完成作业任务。
❖ 14.2.1 原动机的Байду номын сангаас型及应用( Type and Application of Priming Mover)
❖ 原动机的动力源主要有电、热、液及气四种。
❖ 电动机是最常用的原动机，交流异步电动机、直 流电动机、交流伺服电动机、直流伺服电动机、 步进电动机及直线电机等均有广泛的应用。
❖ 热机是指内燃机、汽轮机、蒸汽机、燃气轮机等
四杆机构的连杆上的每一点均可以实现一定的封闭运动轨迹
❖ 2) 开式链机构(Open Chain Mechanism)
w 任何开式链机构上的端点都可以实现一定的运动轨 迹，工业机器人操作机大多是由开链机构组成的。
❖ 4、点到点的运动机构(Mechanism to Realize
信息； ❖ 4、充分重视其他学科的技术应用； ❖ 5、应有创新意识并掌握常用的创新设计方法。
方案设计的主要步骤：
1、目标分析：根据任务书给定的总功能作功能分 解，直至分解到可以直接求解的功能元 ；
2、创新构思：求各功能元的解，同一功能元的解 可以运用不同的原理，同一原理又可以有若干不 同方案，将方案评价选优； 3、方案拟定：拟定总体方案，动力源的选择、传 动系统及执行机构的确定，并将各执行机构作协 调设计即设计绘制运动循环图；
w 带有翼片的链传动，可以拖动被作业件在两链轮间的 直线段做直线运动。
2、实现回转运动的机构
(Mechanism to Realize Rotary Motion)
❖ 1) 齿轮传动机构(Gear
Transmmision Mechanism
w2) 双曲柄机构（含平行四边形机构） (Double Crank Mechanism)
w 一曲柄回转可带动另一曲 w 柄做等速或不等速回转运动
w3) 链传动及带传动(Train and Belt Transmissions)
w可以实现较长距离的回转运动
w3、实现运动轨迹的机构(Mechanism to realize any
motion path)
w1) 四杆机构（连杆曲线）(Four-bar Linkage)
❖ 执行机构的运动分为直线运动、回转运动、任意轨迹 运动、点到点的运动及位到位的运动等主要五种运动 形式。实现不同运动形式的典型机构主要有：
1、实现直线运动的机构(Mechanism to Gain Straight Line Path)
w 1) 齿轮-齿条机构(Pinion-Rack) w 齿轮的正、反向回转可以使齿条做
往复直线运动
❖ 2) 螺旋机构(Screw Mechanism)
❖ 丝杠的回转可以使螺母实 现往复直线运动
w 3) 曲柄滑块机构(CrankSlider)
w 当曲柄连续回转时，滑块 可做往复直线运动
4)双摇杆机构 起重机的变幅机构
w 5) 链传动（直线段部分的运动）(Chain Drive Mechanism)
3.详细设计阶段 该阶段是将机械运动简图具体化为机器及零部件的合理结构。完 成机械产品的总体设计、部件和零件设计，完成全部生产图纸并编制设计说 明书等技术文件。
4.改进设计阶段 本阶段的主要任务是根据试验、使用、鉴定所暴露的问题，进一 步做出相应的技术完善工作，以确保产品的设计质量。
❖ 方案设计的必备知识 ❖ 1、充分了解并掌握各种常用机构的基本知识； ❖ 2、必须了解和掌握各种动力源的性能和使用要求； ❖ 3、熟悉对设计方案的选择有重要影响的周围环境的
1.产品规划阶段 本阶段主要是通过市场调查了解市场需求，作出市场预测，对产 品开发的可能性作综合研究并提出可行性报告，本阶段最终目的是确定任务 并给出详细的设计任务书。
2.方案设计阶段 通过规划阶段明确了设计任务，确定了系统的功能。当然能实现 同一功能的系统可以有不同的工作原理，同一原理又可以有不同的运动方案。 通过功能分析并确定了工作原理的基础上进行工艺动作构思，初步拟定出从 原动机经传动机构到执行机构的运动方案，并画出各执行构件动作相互协调 配合的运动循环图，设计各执行机构，画出机构运动简图并作机构的运动学 分析和动力学分析计算，这是机械产品方案设计阶段的主要内容。
（又称丝杠传动），它主要用于将回转运动 转变为直线运动，具有增力效果。
❖ 3、带传动与链传动
❖ 带传动及链传动多用于中心距较大的传动。
❖ 4、连杆机构
❖ 连杆机构在机械设备及日常生活中有大量应用。
❖ 5、凸轮机构。
❖ 由于凸轮机构是高副接触，决定了这种机构主要 用于传递运动。
第14章 机械系统的方案设计
❖ 14.1 概述 ❖ 机械系统的方案设计就是要完成从原
动机、传动机构到执行机构的设计。其 中传递动力和实现预期运动是机械系统 的两个基本任务。机械系统设计是否合 理直接影响到机械的功能实现，性能质 量的好坏、成本（制造成本和使用成本） 的高低等。
w 设计的四个阶段：
w 1.产品规划阶段，2.方案设计阶段，3.详细设计阶段， w 4.改进设计阶段
❖ 4、机构设计：设计各执行机构，初步确定机构尺 寸，画机构运动简图；
❖ 5、参数计算：对各初选方案进行运动学分析、动 力学分析及有关计算；
❖ 6、方案评价与决策：对各方案作技术、经济及社 会评价，必要时作反馈修改，最后从中选择最优 方案，绘制系统运动简图、编写总体方案设计计 算说明书。
❖ 14.2 机械系统的方案拟定
❖ 液压马达及液压油缸是主要的液压原动机。
❖ 气马达及气缸则是主要的气压原动机。
14.2.2 传动机构的类型及功用(Type and
Application of Transmission Mechanism ) 常用的传动机构有：
1、齿轮机构 齿轮机构应用在中心距较小，传动精度
较高，各种不同传递动力范围的场合。 2、螺旋机构
❖ 14.2.3 执行机构的运动类型及典型机构
(Motion Type of Executive Mechanism and Its Typical Mechanisms)
❖ 机器中最接近被作业工件一端的机构称为执行机构。 执行机构中接触工件或执行终端运动的构件称为执行 构件。机器通过执行构件完成作业任务。
❖ 14.2.1 原动机的Байду номын сангаас型及应用( Type and Application of Priming Mover)
❖ 原动机的动力源主要有电、热、液及气四种。
❖ 电动机是最常用的原动机，交流异步电动机、直 流电动机、交流伺服电动机、直流伺服电动机、 步进电动机及直线电机等均有广泛的应用。
❖ 热机是指内燃机、汽轮机、蒸汽机、燃气轮机等
四杆机构的连杆上的每一点均可以实现一定的封闭运动轨迹
❖ 2) 开式链机构(Open Chain Mechanism)
w 任何开式链机构上的端点都可以实现一定的运动轨 迹，工业机器人操作机大多是由开链机构组成的。
❖ 4、点到点的运动机构(Mechanism to Realize
信息； ❖ 4、充分重视其他学科的技术应用； ❖ 5、应有创新意识并掌握常用的创新设计方法。
方案设计的主要步骤：
1、目标分析：根据任务书给定的总功能作功能分 解，直至分解到可以直接求解的功能元 ；
2、创新构思：求各功能元的解，同一功能元的解 可以运用不同的原理，同一原理又可以有若干不 同方案，将方案评价选优； 3、方案拟定：拟定总体方案，动力源的选择、传 动系统及执行机构的确定，并将各执行机构作协 调设计即设计绘制运动循环图；
w 带有翼片的链传动，可以拖动被作业件在两链轮间的 直线段做直线运动。
2、实现回转运动的机构
(Mechanism to Realize Rotary Motion)
❖ 1) 齿轮传动机构(Gear
Transmmision Mechanism
w2) 双曲柄机构（含平行四边形机构） (Double Crank Mechanism)
w 一曲柄回转可带动另一曲 w 柄做等速或不等速回转运动
w3) 链传动及带传动(Train and Belt Transmissions)
w可以实现较长距离的回转运动
w3、实现运动轨迹的机构(Mechanism to realize any
motion path)
w1) 四杆机构（连杆曲线）(Four-bar Linkage)
❖ 执行机构的运动分为直线运动、回转运动、任意轨迹 运动、点到点的运动及位到位的运动等主要五种运动 形式。实现不同运动形式的典型机构主要有：
1、实现直线运动的机构(Mechanism to Gain Straight Line Path)
w 1) 齿轮-齿条机构(Pinion-Rack) w 齿轮的正、反向回转可以使齿条做
往复直线运动
❖ 2) 螺旋机构(Screw Mechanism)
❖ 丝杠的回转可以使螺母实 现往复直线运动
w 3) 曲柄滑块机构(CrankSlider)
w 当曲柄连续回转时，滑块 可做往复直线运动
4)双摇杆机构 起重机的变幅机构
w 5) 链传动（直线段部分的运动）(Chain Drive Mechanism)
3.详细设计阶段 该阶段是将机械运动简图具体化为机器及零部件的合理结构。完 成机械产品的总体设计、部件和零件设计，完成全部生产图纸并编制设计说 明书等技术文件。
4.改进设计阶段 本阶段的主要任务是根据试验、使用、鉴定所暴露的问题，进一 步做出相应的技术完善工作，以确保产品的设计质量。
❖ 方案设计的必备知识 ❖ 1、充分了解并掌握各种常用机构的基本知识； ❖ 2、必须了解和掌握各种动力源的性能和使用要求； ❖ 3、熟悉对设计方案的选择有重要影响的周围环境的
1.产品规划阶段 本阶段主要是通过市场调查了解市场需求，作出市场预测，对产 品开发的可能性作综合研究并提出可行性报告，本阶段最终目的是确定任务 并给出详细的设计任务书。
2.方案设计阶段 通过规划阶段明确了设计任务，确定了系统的功能。当然能实现 同一功能的系统可以有不同的工作原理，同一原理又可以有不同的运动方案。 通过功能分析并确定了工作原理的基础上进行工艺动作构思，初步拟定出从 原动机经传动机构到执行机构的运动方案，并画出各执行构件动作相互协调 配合的运动循环图，设计各执行机构，画出机构运动简图并作机构的运动学 分析和动力学分析计算，这是机械产品方案设计阶段的主要内容。