机械系统的方案设计

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对于有运动协调配合要求的执行 构件，往往采用一个原动机，通过运 动链将运动分配到各执行构件上去， 借助机械传动系统实现运动的协调配 合。但在一些现代机械中，常用多个 原动机分别驱动，借助数控系统实现 运动的协调配合。
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（2） 机械的工作循环图 用来描述机械在一个工作循环中各执行构件
运动配合关系的图称为机械的工作循环图。
（3）实现往复移动和往复摆动的机构
连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、齿轮齿条机构及 组合机构等。 此外，往复移动和往复摆动页常用液压缸和汽缸来 实现。
（4）再现轨迹的机构
连杆机构、齿轮－连杆机构、凸轮－连杆机构、联
动凸轮机构等。
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2. 机构的变异
当所选机构不能全面满足对机械提出 的运动和动力要求时，或为了改善所选机 构的性能或结构时，可以通过改变机构中 某些构件的结构形状、运动尺寸、变换机 架或原动件、增加辅助构件等方法获得新 的机构或特性，称为机构的变异。
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注意：
1、拟定机械的工作原理方案时，思路要开阔， 要利用发散思维，考虑各种完成机械功能的可能 性，能用最简单的方法实现同一种功能的方案一 般才是最佳方案。
2、在拟定原理方案时，不要把思路局限在某一 领域，要拓宽到光、机、电、液各相关领域。
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§14.3 执行构件的运动设计和原动机 的选择
根据拟定的工作原理和工艺过程，确定执行构 件的数目、运动形式、运动参数及运动协调关系， 并选择恰当的原动机的类型和运动参数与之匹配。
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3. 各执行构件间运动的协调配合和机械的工作 循环图 (1) 各执行构件运动的协调配合关系
在某些机械中，其各执行构件间的运 动是彼此独立的，不需要协调配合。
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而在另外一些机械中，要求各执行构件 的运动必须准确协调配合才能保证其工作 的完成。
1）各执行构件动作的协调配合 2）各执行构件运动速度的协调配合
• 它是机械协调设计的重要技术文件。
• 若有分配轴，运动循环图常以分配轴的转角为 坐标来编制；
• 若没有分配轴，常选取执行系统中某一主要的 执行构件为参考件。取具有代表性的特征位置 作为起始位置，如以生产工艺的起始点作为运 动循环的起点，由此来确定其它执行构件的运 动相对于该主要执行构件的先后次序和配合关 系。
实现机械功能的工作原理，决定着机械产品的技 术水平、工作质量、系统方案、结构形式和成本等， 所以应利用各种“创造技法”，并借鉴同类产品成功 的经验和最新科技成果，以便拟定出合理的工作原理。
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实现同一种功能，可以采用不同的工作原理。
采用同一种工作原理，可以拟定出几种不同的机 械运动方案。
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机械的工作原理确定后，为了便于设计，应将机 械的总功能分解为许多分功能，并形成机械的工 艺动作过程。
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（1）改变构件的结构形状
单侧 停歇 导杆 机构
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（2）改变构件的运动尺寸
如在棘轮机构中，若棘轮的直径变为无穷 大，就变成作直线运动的棘条机构了。
（3）选不同的构件为机架
又称为机构的倒置。
摆动 推杆 盘形 凸轮 机构
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（4）选不同的构件为原动件 在一般的机构中，常选取连架杆为原动件，
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执行系统协调设计的步骤： 1．确定机械工作循环的周期 2．确定各执行构件在一个运动循环中的各个
行程段及其所需的时间 3．确定各个执行构件动作间的协调配合关系
工作循环图的形式
• （1）直线式运动循环图 • （2）圆周式运动循环图 • （3）直角坐标式运动循环图
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（1）直线式工作循环图
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（2）圆周式工作循环图
3Leabharlann §14.2 机械工作原理的拟定设计机械产品时，首先应根据使用要求，技术条 件及工作环境等情况，明确提出机械所要表达到的总 功能；然后拟定实现这些功能的工作原理及技术手段； 最后设计出系统方案。
机械产品的功能，即其用途、性能、使用价值等， 根据人们生产或生活需要提出来的。
在确定机械产品的功能指标时应进行科学分析， 以保证产品的先进性、可行性和经济性。
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（3）直角坐标式工作循环图
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§14.4 机构的选型和变异
1.机构的选型 选择或创造出满足执行构件运动和动力要求的机构。 （1）传递连续回转运动的机构
1）摩擦传动机构 2）啮合传动机构 3）连杆传动机构
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（2）实现单向间歇回转运动的机构
槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间 歇机构及齿轮-连杆组合机构等。
第十四章 机械系统的方案设计
• 一、概述 • 二、机械工作原理的拟定 • 三、执行构件的运动设计和原动机的选择 • 四、机构的选型和变异 • 五、机构的组合 • 六、机械系统方案的拟定
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§14.1 概述
1. 机械设计的一般过程
• 计划 • 方案设计 • 技术设计 • 试制实验 • 投产以后
上述设计过程一般不是一帆风顺的，也不会一次就 能依次进行到底，而是不断出现反复和交叉。
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2. 机械系统的方案设计
机械系统是机械的重要组成部分，是机械的主体。 机械系统设计是机械设计中极其重要的一环，设计得正确 和合理与否，对提高机械的性能和质量、降低制造成本与 维护费用等影响很大。
步骤
• 拟定机械的工作原理 • 执行构件和原动机的运动设计 • 机构的选型、变异与组合 • 机构的尺寸综合 • 方案分析 • 方案评审
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1. 执行构件的运动设计
（1）执行构件的数目 执行构件的数目取决于机械分功能或分动作
的数目的多少，但两者不一定相等。
（2）执行构件的运动形式和运动参数 执行构件的运动形式取决于要实现的分功能
的运动要求。 常见的运动形式有回转（摆动）运动、直线
运动、曲线运动及复合运动等四种。 当执行构件的运动形式确定后，还要确定其
运动参数。
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2. 原动机的类型及其运动参数的选择
原动机的运动形式主要是回转运动、往复摆 动和往复直线运动等。
原动机选择是否恰当，对整个机械的性能及 成本，对机械传动系统的组成及其繁简程度将有 直接影响。
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2. 原动机的类型及其运动参数的选择
电动机是机械中使用最广泛的一种原动机。 一般用的最多的是交流异步电动机。 当执行构件需无级变速时，可考虑用直流电 动机或交流变频电动机。 若采用气动原动机时，需要气压源。 若采用液压原动机时，一般一台设备就需要 一台液压源，成本较高。