機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)11

機(jī)

構(gòu)

系

統(tǒng)

運(yùn)

動(dòng)

方

案

創(chuàng)

新

設(shè)

計(jì)

第一頁(yè)，共三十八頁(yè)。4.1

功能原理設(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、本

錢、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

。第二頁(yè)，共三十八頁(yè)。1〕

動(dòng)

作

及

運(yùn)

動(dòng)

設(shè)

計(jì)◆根據(jù)工藝要求進(jìn)展工藝動(dòng)作的分解及執(zhí)行運(yùn)動(dòng)確實(shí)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。第三頁(yè)，共三十八頁(yè)。

擦里板裝置

第四頁(yè)，共三十八頁(yè)。功能分析|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、制造本錢等因素。第五頁(yè)，共三十八頁(yè)。機(jī)

構(gòu)

選

型

的

根

本

原

如

此■

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、本錢上下、運(yùn)動(dòng)精度、壽命、可靠性以及動(dòng)

力性能等密切相關(guān)?！鰴C(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)形式如此與所選的原動(dòng)機(jī)類型有關(guān)。第六頁(yè)，共三十八頁(yè)?！龀Ｓ玫脑瓌?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?！?/p>

〔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

?！?/p>

〔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?！?/p>

〔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)。第七頁(yè)，共三十八頁(yè)。2.機(jī)構(gòu)選型的根本原如此■套進(jìn)唇機(jī)構(gòu)選型和組合時(shí)，設(shè)計(jì)者必須熟悉各種想本機(jī)構(gòu)術(shù)

常

用

機(jī)

構(gòu)

的

功

能

、

結(jié)

構(gòu)

和

特

點(diǎn)

，

并

且

還

應(yīng)i

該

遵

循

如

下

的■

〔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

易到達(dá)加工精度要求。因此從全面考慮，優(yōu)先采用

低

副

機(jī)

構(gòu)

。根

本

原

如

此

：第八頁(yè)，共三十八頁(yè)。

■例

：■

2挑—

動(dòng)從動(dòng)件■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。所示，采用擺a〕構(gòu)〔機(jī)1線圖的如機(jī)構(gòu)紉機(jī)縫輪用凸家柱型圓JA(a)第九頁(yè)，共三十八頁(yè)。型家用縫紉機(jī)的挑線機(jī)構(gòu)如此采用連桿機(jī)構(gòu)如如下圖。

雖然其挑線孔的運(yùn)

動(dòng)

軌

跡只能

近

似實(shí)現(xiàn)，但

借

助

計(jì)

算

機(jī)

進(jìn)

展

優(yōu)

化

設(shè)

計(jì)，

可

控

制誤差

在允

許

范圍內(nèi)，

從而使挑線孔

軌

跡

滿

足

使

用

要

求

?！鲇捎谶B

桿

機(jī)

構(gòu)

是

低

副

機(jī)

構(gòu)，加工方便

且耐磨在

紉機(jī)都選

作損

，

所

以

現(xiàn)用

連

桿

機(jī)

構(gòu)第十頁(yè)，共三十八頁(yè)。■在

滿足

使

用

要

求的

前

提

下，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡

可能簡(jiǎn)單，

構(gòu)件的數(shù)

目要少，

運(yùn)動(dòng)副數(shù)

目也要少

?！鲞@

樣不

僅

可以減

少

制

造

和

裝

配的困

難，減

輕

重量，

降低本錢，

而且還可以減少機(jī)構(gòu)的累

計(jì)運(yùn)動(dòng)

誤

差，

提高

機(jī)器的效

率

和

工

作

可

靠

性

。〔2〕結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，

傳

動(dòng)

鏈

最

短第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)。例：

為了實(shí)現(xiàn)將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為一種按一定運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)展的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，而且從動(dòng)件的行程不要太大，可采用圖示的結(jié)構(gòu)。第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)。也

可

采

用

圖

示

的

結(jié)

構(gòu)

。MCA

本B第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)。D〔3〕原動(dòng)機(jī)的選擇有利于簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和改善運(yùn)

動(dòng)

質(zhì)

量■目前機(jī)器的原動(dòng)機(jī)多采用電動(dòng)機(jī)，

也有采用

液

壓

缸

或

氣

缸

?！鲈谟?/p>

液、

氣

壓

動(dòng)

力

源時(shí)

盡

量

采

用

液

壓

缸

或

氣缸，

這樣有利

于簡(jiǎn)

化

傳

動(dòng)

鏈

和

改

善

運(yùn)

動(dòng)

質(zhì)

量

，

而且具有

減

振、

易

于

減

速、

操

作

方

便

等

優(yōu)點(diǎn)

，

特別對(duì)于具有多執(zhí)行構(gòu)件的工程機(jī)械、

自動(dòng)

機(jī)，

其優(yōu)越性

就

更

突出

。第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)?！?/p>

例如兩種擺桿機(jī)構(gòu)的方案，■顯然，如如下圖的擺動(dòng)氣缸方案，其結(jié)構(gòu)

十分

簡(jiǎn)

單，

但

擺

動(dòng)

氣

缸

在

傳

動(dòng)時(shí)

速

度

較

難

控

制。

假設(shè)

采

用

擺

動(dòng)電

動(dòng)

機(jī)

直

接

驅(qū)

動(dòng)

擺

桿

，

結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，速度比較容易控制；第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)。而如圖〔b〕

所

示的

方

案，因

為電

動(dòng)

機(jī)

一

般

轉(zhuǎn)

速

較

高，

它

必

須

通

過(guò)

減

速

機(jī)

才

能

使

擺

桿的

擺

動(dòng)

速

度

滿

足

要

求，故

其

結(jié)

構(gòu)比圖〔a〕

復(fù)

雜

得

多

。氣

缸O(a)(b)第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)。〔

4

〕

機(jī)

構(gòu)

有

盡

可能

好的

動(dòng)

力

性

能■

這一

原

如

此

對(duì)

于

高

速

機(jī)

械

或

者

載

荷

變

化

很

大

的

機(jī)

構(gòu)

尤

應(yīng)

注

意

?！?/p>

對(duì)

于高

速

機(jī)

械，機(jī)

構(gòu)

選

型

要

盡

量

考

慮

其

對(duì)

稱

性，

對(duì)

機(jī)構(gòu)或回轉(zhuǎn)

構(gòu)

件

進(jìn)

展

平

衡

使

其

質(zhì)

量

合理分

布，

以

求

慣

性

力的

平

衡

和

減小

動(dòng)

載

荷

。對(duì)于

傳

力

大的

機(jī)

構(gòu)

要

盡

量

增

大

機(jī)

構(gòu)的

傳

動(dòng)

角

或減小壓力角，

以防止機(jī)構(gòu)自鎖，

增大機(jī)器

的傳力效益，減小原動(dòng)機(jī)的功率及其損耗。第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)?！?〕加工制造方便，

經(jīng)濟(jì)本錢低■降低生產(chǎn)本錢，提高經(jīng)濟(jì)效益是使產(chǎn)品有足夠的市場(chǎng)

競(jìng)

爭(zhēng)

里

的

有

里

保

證。■在具體實(shí)施時(shí)，應(yīng)盡可能選用低副機(jī)構(gòu)，并且最好選用

以轉(zhuǎn)

動(dòng)

副

為

主

構(gòu)

成

的

低

副

機(jī)

構(gòu)

，■

因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)副元素比移動(dòng)副元素更容易加工，也跟容易到達(dá)精度

要

求

。此外，在保證使用條件的前提下，■盡可能選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)；■盡可

能

選

用

標(biāo)

準(zhǔn)

化

、

系

列

化

、

通

用

化

的

元

器

件

，以到達(dá)最大限度低降低生產(chǎn)本錢，

提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)。■

〔7〕具有較高的生產(chǎn)效率和機(jī)械效率■選用機(jī)構(gòu)必須考慮到其生產(chǎn)效率和機(jī)械效率，這也是

節(jié)

能源

提

高

機(jī)

關(guān)

年

紀(jì)

效

益

的

只

要

手

段

之

一。■在選用機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量減少中間環(huán)節(jié)，即傳動(dòng)鏈要短，并

且盡量少采用移動(dòng)副，

因?yàn)檫@類運(yùn)動(dòng)副容易發(fā)生楔緊或自

鎖

現(xiàn)

象

?！?〕機(jī)器操縱方便、調(diào)整容易、平安耐用轟裝定朝攀運(yùn)孕窈零聯(lián)置應(yīng)哥崔操作芳覆；偏整容易：正■

為了預(yù)防機(jī)器因載荷突變?cè)斐蓳p壞，

可選用過(guò)載保護(hù)裝置。第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)?！?/p>

此外，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇要考慮到與原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式、功率、轉(zhuǎn)矩

及

其

載

荷

特

性

能

夠

相

互

匹

配

協(xié)

調(diào)

。■

另外，所選機(jī)構(gòu)的傳力特性要好，

機(jī)械效率較高?！?/p>

例如低效率的蝸桿機(jī)構(gòu)應(yīng)該少用；行星輪傳動(dòng)中優(yōu)先采用負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)，

因?yàn)橥ǔＸ?fù)號(hào)機(jī)構(gòu)比正號(hào)機(jī)構(gòu)效率高；■增速機(jī)構(gòu)一般效率較低，

也應(yīng)該盡量防止采用。第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)。4

.

2機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)所選擇的機(jī)構(gòu)型式不能完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期要求，或雖能實(shí)現(xiàn)功能要求但存

在著或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、或運(yùn)動(dòng)精度不當(dāng)和動(dòng)力性能欠佳，可在常用機(jī)構(gòu)中選擇

一種功能和原理與工作要求相近的機(jī)構(gòu)，在此根底上重新構(gòu)筑機(jī)構(gòu)的型式。第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)。(1)組合法串聯(lián)組合前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件，作為后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件，依次串

聯(lián)的組合方式。后一級(jí)子機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為前

一級(jí)子機(jī)構(gòu)的一個(gè)連架桿。1后一級(jí)機(jī)構(gòu)的子主動(dòng)件為在

前一級(jí)子機(jī)構(gòu)的連桿。2C

5,E5

II

4○

37777777子機(jī)構(gòu)I

子機(jī)構(gòu)IO1MBI41輸出輸入第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)。23并聯(lián)組合幾個(gè)子機(jī)構(gòu)共用同一個(gè)輸入構(gòu)件，而它們的輸出運(yùn)動(dòng)又同時(shí)

輸入給一個(gè)多自由度的子機(jī)構(gòu)，從而形成一個(gè)自由度為1的機(jī)構(gòu)系直線電機(jī)襟翼

AM直線電機(jī)

某型飛機(jī)的襟翼操縱機(jī)構(gòu)子機(jī)構(gòu)II子

機(jī)

構(gòu)IIⅢ子機(jī)構(gòu)n-1LL!大型船舶主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)統(tǒng)的組合方式。子機(jī)構(gòu)I輸入輸出第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)。子

機(jī)

構(gòu)n

復(fù)合式組合由一個(gè)或幾個(gè)串聯(lián)的根本機(jī)構(gòu)去封閉一個(gè)具有兩個(gè)或多個(gè)自由度的根本機(jī)構(gòu)的組

合方式輸入凸輪機(jī)構(gòu)5桿機(jī)構(gòu)輸

出第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)?！?

2

)

變

異

法1、

機(jī)構(gòu)的倒置：機(jī)構(gòu)內(nèi)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與機(jī)架的轉(zhuǎn)換。第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)。

改變構(gòu)件結(jié)構(gòu)形狀將擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的直線導(dǎo)槽改為

圓弧導(dǎo)槽，可獲得較長(zhǎng)時(shí)間的停歇。第二十六頁(yè)，共三十八頁(yè)?！?〕簡(jiǎn)單情況可采用機(jī)構(gòu)合成法將多個(gè)分解運(yùn)動(dòng)輸入到具有多個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)中

，

合成為一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)

。

〔2〕可采

用

分

配

軸的方

法

使各分

解

運(yùn)

動(dòng)

協(xié)

調(diào)

配

合〔

3

〕

可

采

用電

氣

控

制

或

計(jì)

算

機(jī)

數(shù)

字

控

制的

方

法

使

各

分

解

運(yùn)

動(dòng)

協(xié)

調(diào)

配

合

。執(zhí)

行

機(jī)

構(gòu)

運(yùn)

動(dòng)

協(xié)

調(diào)

設(shè)

計(jì)要使分解后的運(yùn)動(dòng)視律依調(diào)配合第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)。一

、

執(zhí)

行

構(gòu)

件

的

布

置特別要考慮到控制此執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝是否方便1

〕

與

執(zhí)

行

構(gòu)

件

的

聯(lián)

接

是

否

方

便；2〕執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件布置的位置是否恰當(dāng)；

盡可能接近執(zhí)行構(gòu)件；使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)原動(dòng)件盡可能集中布置在一根軸

或少數(shù)

幾根軸上

；各原動(dòng)件應(yīng)保持等速或定速比。第二十八頁(yè)，共三十八頁(yè)。、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求1.

保證各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的順序性；2.各執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作在時(shí)間上同步；3.保證空間的同步性；4.

保證系統(tǒng)各執(zhí)行構(gòu)件對(duì)操作對(duì)象的操作具有單一性或協(xié)同性；

5.執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作之間應(yīng)保持時(shí)間上的間隔，以防止動(dòng)作銜接處發(fā)生干預(yù)；第二十九頁(yè)，共三十八頁(yè)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖設(shè)計(jì)一

、

機(jī)

械

運(yùn)

動(dòng)

循

環(huán)

圖1、

機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖表達(dá)機(jī)械各執(zhí)行機(jī)構(gòu)〔構(gòu)件〕在一個(gè)運(yùn)動(dòng)環(huán)中各動(dòng)作

的協(xié)調(diào)配合關(guān)系的簡(jiǎn)單明確圖，稱機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。2、

機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的類型1〕直線式循環(huán)圖(矩形循環(huán)圖)2)

圓形循環(huán)圖〔極坐標(biāo)式〕3〕直角坐標(biāo)式循環(huán)圖第三十頁(yè)，共三十八頁(yè)。二、

機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)要點(diǎn)完成系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)；確定參照機(jī)構(gòu)〔構(gòu)件〕3)

設(shè)計(jì)單一執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；

4)

設(shè)計(jì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖.第三十一頁(yè)，共三十八頁(yè)。5544

B6

Ⅱ0I

3

醫(yī)例

：

粉

料

壓

片

機(jī)第三十二頁(yè)，共三十八頁(yè)。0〔1〕執(zhí)行

構(gòu)件

完

成

的

動(dòng)

作：移動(dòng)料

斗

3

至

模

具11的

型

腔

上

方，

并準(zhǔn)

備

將

粉

料

裝

入型

腔；

料斗振動(dòng)，

將粉料裝入型

腔

；下

沖

頭

5

下

沉

，以

防

止

上

沖

頭

9

下

壓

時(shí)

將

型

腔內(nèi)

粉

料

抖

出

；上

沖

頭下

壓，

下

沖

頭

上

壓，

將

粉

料

加

壓并

保

壓

一

定

時(shí)間，

使

藥

片

成

型

較

好

；

上

沖

頭

快

速

退

出

，

下

沖

頭

隨

之

將

壓

好

的

藥

片

推

出

型

腔

，

完

成

壓片

工藝

過(guò)

程

。第三十三頁(yè)，共三十八頁(yè)。的10上C

ⅡIIV例

：

粉

料

壓

片

機(jī)分

配軸D