機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

4機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)

根據(jù)機(jī)械預(yù)期實(shí)現(xiàn)的功能，考慮選擇何種工作原理來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的功能要求。采用不同的工作原理設(shè)計(jì)出的機(jī)械，其性能、結(jié)構(gòu)、工作品質(zhì)、適用場(chǎng)合等都會(huì)有很大的差異，因此必須根據(jù)機(jī)械的具體工作要求，如強(qiáng)度、精度、壽命、效率、產(chǎn)量、成本、環(huán)保等諸多因素綜合考慮確定。同時(shí)在滿足要求的前提下盡可能多采用幾個(gè)方案。

4.1功能原理設(shè)計(jì)

◆根據(jù)工藝要求進(jìn)行工藝動(dòng)作的分解及執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的確定。同一個(gè)工作原理，可以有多種工藝動(dòng)作分解?！舨煌墓に噭?dòng)作分解，將會(huì)得到不同的設(shè)計(jì)結(jié)果。

1）動(dòng)作及運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

功能分析擦黑板裝置

2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)同一種運(yùn)動(dòng)，可以選擇不同型式的機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)，即選用何種機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)所需運(yùn)動(dòng)，這需要考慮機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性、機(jī)械效率、制造成本等因素。

機(jī)構(gòu)選型的基本原則

1.原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案擬定的優(yōu)劣與機(jī)器能否滿足預(yù)定功能要求、制造難易、成本高低、運(yùn)動(dòng)精度、壽命、可靠性以及動(dòng)力性能等密切相關(guān)。機(jī)構(gòu)的選型不僅與執(zhí)行構(gòu)件（即機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件）的運(yùn)動(dòng)形式有關(guān)，而且還與機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件（主動(dòng)件）有關(guān)，而主動(dòng)件或原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式則與所選的原動(dòng)機(jī)類型有關(guān)。常用的原動(dòng)機(jī)的輸出運(yùn)動(dòng)形式可分為：（1）連續(xù)運(yùn)動(dòng)：如各種異步電動(dòng)機(jī)、滑差電機(jī)、直流電機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)等等。（2）往復(fù)移動(dòng)：如活塞式汽缸和液壓缸、直線電動(dòng)機(jī)等。（3）往復(fù)擺動(dòng)：如雙向電動(dòng)機(jī)、擺動(dòng)式液壓缸或汽缸等。（4）間歇運(yùn)動(dòng)：如步進(jìn)電機(jī)等。機(jī)器中使用最廣泛的是交流電動(dòng)機(jī)，因此，一般輸入構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)大多數(shù)為連續(xù)運(yùn)動(dòng)。2.機(jī)構(gòu)選型的基本原則在進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型和組合時(shí)，設(shè)計(jì)者必須熟悉各種基本機(jī)構(gòu)和常用機(jī)構(gòu)的功能、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，并且還應(yīng)該遵循下列的基本原則：（1）滿足工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求。選擇機(jī)構(gòu)首先應(yīng)滿足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求。通常高副機(jī)構(gòu)比較容易實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和軌跡，但是高副的曲面加工制造比較麻煩，而且高副元素容易因磨損而造成運(yùn)動(dòng)失真。低副機(jī)構(gòu)雖然往往只能近似實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或軌跡，尤其當(dāng)構(gòu)件數(shù)目較多時(shí)，累計(jì)誤差較大，設(shè)計(jì)也比較困難，但低副元素（圓柱面或平面）易于加工且容易達(dá)到加工精度要求。因此從全面考慮，優(yōu)先采用低副機(jī)構(gòu)。例：JA型家用縫紉機(jī)的挑線機(jī)構(gòu)采用擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)如圖2—1（a）所示，雖然其挑線孔的軌跡比較容易滿足使用要求，但是凸輪廓線加工比較復(fù)雜，而且容易磨損。JB型家家用縫紉紉機(jī)的挑挑線機(jī)構(gòu)構(gòu)則采用用連桿機(jī)機(jī)構(gòu)如圖圖所示。。雖然其其挑線孔孔的運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌跡只只能近似似實(shí)現(xiàn)，，但借助助計(jì)算機(jī)機(jī)進(jìn)行優(yōu)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)，可控控制誤差差在允許許范圍內(nèi)內(nèi)，從而而使挑線線孔軌跡跡滿足使使用要求求。由于連桿桿機(jī)構(gòu)是是低副機(jī)機(jī)構(gòu)，加加工方便便且耐磨磨損，所所以現(xiàn)在在家用縫縫紉機(jī)和和工業(yè)縫縫紉機(jī)都都選用連連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)作為挑挑線機(jī)構(gòu)構(gòu)。（2）結(jié)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，傳傳動(dòng)鏈最最短在滿足使使用要求求的前提提下，機(jī)機(jī)構(gòu)的結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡盡可能簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，構(gòu)構(gòu)件的數(shù)數(shù)目要少少，運(yùn)動(dòng)動(dòng)副數(shù)目目也要少少。這樣不僅僅可以減減少制造造和裝配配的困難難，減輕輕重量，，降低成成本，而而且還可可以減少少機(jī)構(gòu)的的累計(jì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)誤差差，提高高機(jī)器的的效率和和工作可可靠性。。例：為了了實(shí)現(xiàn)將將回轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)變換換為一種種按一定定運(yùn)動(dòng)規(guī)規(guī)律進(jìn)行行的往復(fù)復(fù)直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)，而且從動(dòng)動(dòng)件的行行程不要要太大，，可采用用圖示的結(jié)結(jié)構(gòu)。也可采用用圖示的的結(jié)構(gòu)。。（3）原原動(dòng)機(jī)的的選擇有有利于簡(jiǎn)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)構(gòu)和改善善運(yùn)動(dòng)質(zhì)質(zhì)量目前機(jī)器器的原動(dòng)動(dòng)機(jī)多采采用電動(dòng)動(dòng)機(jī)，也也有采用用液壓缸缸或氣缸缸。在有液、、氣壓動(dòng)動(dòng)力源時(shí)時(shí)盡量采采用液壓壓缸或氣氣缸，這這樣有利利于簡(jiǎn)化化傳動(dòng)鏈鏈和改善善運(yùn)動(dòng)質(zhì)質(zhì)量，而而且具有有減振、、易于減減速、操操作方便便等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，特別對(duì)于于具有多多執(zhí)行構(gòu)構(gòu)件的工工程機(jī)械械、自動(dòng)動(dòng)機(jī)，其其優(yōu)越性性就更突突出。例如兩種種擺桿機(jī)機(jī)構(gòu)的方方案，顯然，如如圖所示示的擺動(dòng)動(dòng)氣缸方方案，其其結(jié)構(gòu)十十分簡(jiǎn)單單，但擺擺動(dòng)氣缸缸在傳動(dòng)動(dòng)時(shí)速度度較難控控制。若若采用擺擺動(dòng)電動(dòng)動(dòng)機(jī)直接接驅(qū)動(dòng)擺擺桿，結(jié)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，速速度比較較容易控控制；而如圖（（b）所所示的方方案，因因?yàn)殡妱?dòng)動(dòng)機(jī)一般般轉(zhuǎn)速較較高，它它必須通通過(guò)減速速機(jī)才能能使擺桿桿的擺動(dòng)動(dòng)速度滿滿足要求求，故其其結(jié)構(gòu)比比圖（a）復(fù)雜雜得多。。（4）機(jī)機(jī)構(gòu)有盡盡可能好好的動(dòng)力力性能這一原則則對(duì)于高高速機(jī)械械或者載載荷變化化很大的的機(jī)構(gòu)尤尤應(yīng)注意意。對(duì)于高速速機(jī)械，，機(jī)構(gòu)選選型要盡盡量考慮慮其對(duì)稱稱性，對(duì)對(duì)機(jī)構(gòu)或或回轉(zhuǎn)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行行平衡使使其質(zhì)量量合理分分布，以以求慣性性力的平平衡和減減小動(dòng)載載荷。對(duì)于傳力力大的機(jī)機(jī)構(gòu)要盡盡量增大大機(jī)構(gòu)的的傳動(dòng)角角或減小小壓力角角，以防防止機(jī)構(gòu)構(gòu)自鎖，，增大機(jī)機(jī)器的傳傳力效益益，減小小原動(dòng)機(jī)機(jī)的功率率及其損損耗。（5）加工工制造方便便，經(jīng)濟(jì)成成本低降低生產(chǎn)成成本，提高高經(jīng)濟(jì)效益益是使產(chǎn)品品有足夠的的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)里的有里里保證。在具體實(shí)施施時(shí)，應(yīng)盡盡可能選用用低副機(jī)構(gòu)構(gòu)，并且最最好選用以以轉(zhuǎn)動(dòng)副為為主構(gòu)成的的低副機(jī)構(gòu)構(gòu)，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)副副元素比移移動(dòng)副元素素更容易加加工，也跟跟容易達(dá)到到精度要求求。此外，在保保證使用條條件的前提提下，盡可能選用用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單的機(jī)構(gòu)；；盡可能選用用標(biāo)準(zhǔn)化、、系列化、、通用化的的元器件，，以達(dá)到最最大限度低低降低生產(chǎn)產(chǎn)成本，提提高經(jīng)濟(jì)效效益的目的的。（6）機(jī)器器操縱方便便、調(diào)整容容易、安全全耐用在擬定機(jī)械械運(yùn)動(dòng)方案案時(shí)，應(yīng)適適當(dāng)選一些些開(kāi)、停、、離合、正正反轉(zhuǎn)、剎剎車、手動(dòng)動(dòng)等裝置，，可使操作作方便，調(diào)調(diào)整容易。。為了預(yù)防機(jī)機(jī)器因載荷荷突變?cè)斐沙蓳p壞，可可選用過(guò)載載保護(hù)裝置置。（7）具有有較高的生生產(chǎn)效率和和機(jī)械效率率選用機(jī)構(gòu)必必須考慮到到其生產(chǎn)效效率和機(jī)械械效率，這這也是節(jié)能能源提高機(jī)機(jī)關(guān)年紀(jì)效效益的只要要手段之一一。在選用機(jī)構(gòu)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡盡量減少中中間環(huán)節(jié)，，即傳動(dòng)鏈鏈要短，并并且盡量少少采用移動(dòng)動(dòng)副，因?yàn)闉檫@類運(yùn)動(dòng)動(dòng)副容易發(fā)發(fā)生楔緊或或自鎖現(xiàn)象象。此外，執(zhí)行行機(jī)構(gòu)的選選擇要考慮慮到與原動(dòng)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)方式、功功率、轉(zhuǎn)矩矩及其載荷荷特性能夠夠相互匹配配協(xié)調(diào)。另外，所選選機(jī)構(gòu)的傳傳力特性要要好，機(jī)械械效率較高高。例如低效率率的蝸桿機(jī)機(jī)構(gòu)應(yīng)該少少用；行星星輪傳動(dòng)中中優(yōu)先采用用負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)構(gòu)，因?yàn)橥ㄍǔＸ?fù)號(hào)機(jī)機(jī)構(gòu)比正號(hào)號(hào)機(jī)構(gòu)效率率高；增速機(jī)構(gòu)一一般效率較較低，也應(yīng)應(yīng)該盡量避避免采用。。當(dāng)所選擇的的機(jī)構(gòu)型式式不能完全全實(shí)現(xiàn)預(yù)期期要求，或或雖能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)功能要求求但存在著著或結(jié)構(gòu)較較復(fù)雜、或或運(yùn)動(dòng)精度度不當(dāng)和動(dòng)動(dòng)力性能欠欠佳，可在在常用機(jī)構(gòu)構(gòu)中選擇一一種功能和和原理與工工作要求相相近的機(jī)構(gòu)構(gòu)，在此基基礎(chǔ)上重新新構(gòu)筑機(jī)構(gòu)構(gòu)的型式。。4.2機(jī)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)⑴組合法法串聯(lián)組合前一級(jí)子機(jī)機(jī)構(gòu)的輸出出構(gòu)件，作作為后一級(jí)級(jí)子機(jī)構(gòu)的的輸入構(gòu)件件，依次串串聯(lián)的組合合方式。輸入輸出子機(jī)構(gòu)II子機(jī)構(gòu)I后一級(jí)子機(jī)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)動(dòng)件為前一一級(jí)子機(jī)構(gòu)構(gòu)的一個(gè)連連架桿。后一級(jí)機(jī)構(gòu)構(gòu)的子主動(dòng)動(dòng)件為在前前一級(jí)子機(jī)機(jī)構(gòu)的連桿桿。III512341123A54DCBFEM并聯(lián)組合幾個(gè)子機(jī)構(gòu)構(gòu)共用同一一個(gè)輸入構(gòu)構(gòu)件，而它它們的輸出出運(yùn)動(dòng)又同同時(shí)輸入給給一個(gè)多自自由度的子子機(jī)構(gòu)，從從而形成一一個(gè)自由度度為1的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)統(tǒng)的組合方方式。子機(jī)構(gòu)n1子機(jī)構(gòu)III子機(jī)構(gòu)I子機(jī)構(gòu)II子機(jī)構(gòu)n輸入輸出直線電機(jī)襟翼直線電機(jī)某型飛機(jī)的襟翼操縱機(jī)構(gòu)大型船舶主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)合式組合合由一個(gè)或幾幾個(gè)串聯(lián)的的基本機(jī)構(gòu)構(gòu)去封閉一一個(gè)具有兩兩個(gè)或多個(gè)個(gè)自由度的的基本機(jī)構(gòu)構(gòu)的組合方方式5桿機(jī)構(gòu)輸入輸出凸輪機(jī)構(gòu)1、機(jī)構(gòu)的的倒置：機(jī)構(gòu)內(nèi)運(yùn)動(dòng)動(dòng)構(gòu)件與機(jī)機(jī)架的轉(zhuǎn)換換。AB14lR235OPSO1AB12⑵變異法法改變構(gòu)件結(jié)結(jié)構(gòu)形狀將擺動(dòng)導(dǎo)桿桿機(jī)構(gòu)中的的直線導(dǎo)槽槽改為圓弧弧導(dǎo)槽，可可獲得較長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間的停停歇。要使分解后后的運(yùn)動(dòng)規(guī)規(guī)律協(xié)調(diào)配配合（1）簡(jiǎn)單單情況可采采用機(jī)構(gòu)合合成法將多個(gè)分解解運(yùn)動(dòng)輸入入到具有多多個(gè)自由度度的機(jī)構(gòu)中中，合成為為一個(gè)復(fù)雜雜的運(yùn)動(dòng)。。（2）可采采用分配軸軸的方法使使各分解運(yùn)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配配合（3）可采采用電氣控控制或計(jì)算算機(jī)數(shù)字控控制的方法法使各分解解運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)調(diào)配合。執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)設(shè)計(jì)一、執(zhí)行構(gòu)件的的布置特別要考慮慮到控制此此執(zhí)行構(gòu)件件運(yùn)動(dòng)的執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的的安裝是否方方便1）與執(zhí)行行構(gòu)件的聯(lián)聯(lián)接是否方方便；2）執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)原動(dòng)件件布置的位位置是否恰恰當(dāng)；盡可能接近近執(zhí)行構(gòu)件件；使各執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)原動(dòng)件件盡可能集集中布置在在一根軸或少數(shù)幾幾根軸上；；各原動(dòng)件應(yīng)應(yīng)保持等速速或定速比比。二、執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)滿足的要要求保證各執(zhí)行行機(jī)構(gòu)動(dòng)作作的順序性性；各執(zhí)行構(gòu)件件的動(dòng)作在在時(shí)間上同同步；保證空間的的同步性；；保證系統(tǒng)各各執(zhí)行構(gòu)件件對(duì)操作對(duì)對(duì)象的操作作具有單一一性或協(xié)同同性；執(zhí)行構(gòu)件的的動(dòng)作之間間應(yīng)保持時(shí)時(shí)間上的間間隔，以避避免動(dòng)作銜銜接處發(fā)生生干涉；機(jī)械運(yùn)動(dòng)循循環(huán)圖設(shè)計(jì)計(jì)一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)循循環(huán)圖1、機(jī)械運(yùn)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖表達(dá)機(jī)械各各執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)（構(gòu)件））在一個(gè)運(yùn)運(yùn)動(dòng)環(huán)中各各動(dòng)作的協(xié)協(xié)調(diào)配合關(guān)關(guān)系的簡(jiǎn)單單明確圖，，稱機(jī)械運(yùn)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖。2、機(jī)械運(yùn)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖的類型1）直線式式循環(huán)圖（（矩形循環(huán)環(huán)圖）2）圓形循環(huán)圖圖（極坐標(biāo)標(biāo)式）3）直角坐標(biāo)式式循環(huán)圖1、設(shè)計(jì)要要點(diǎn)完成系統(tǒng)的的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)計(jì);確定參照機(jī)機(jī)構(gòu)（構(gòu)件件）;3)設(shè)設(shè)計(jì)單一執(zhí)執(zhí)行機(jī)械運(yùn)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖;4)設(shè)設(shè)計(jì)機(jī)械運(yùn)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖.二、機(jī)械運(yùn)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖的設(shè)計(jì)例：粉料壓壓片機(jī)113109105138957462ⅠⅡⅢⅣ611113109105（1）執(zhí)行行構(gòu)件完成成的動(dòng)作：：移動(dòng)料斗3至模具11的型腔腔上方，并并準(zhǔn)備將粉粉料裝入型型腔；料斗振動(dòng)，，將粉料裝裝入型腔；；下沖頭5下下沉，以防防止上沖頭頭9下壓時(shí)時(shí)將型腔內(nèi)內(nèi)粉料抖出出；上沖頭下壓壓，下沖頭頭上壓，將將粉料加壓壓并保壓一一定時(shí)間，，使藥片成成型較好；；上沖頭快速速退出，下下沖頭隨之之將壓好的的藥片推出出型腔，完完成壓片工工藝過(guò)程。。例：粉料壓壓片機(jī)113109105138957462ⅠⅡⅢⅣ611分配軸1234ⅣⅠ