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1、第九章 机械系统运动方案与创新设计,第一节 机械系统概述 第二节 机械系统运动方案的基本知识 第三节 机械系统运动方案设计的构思 第四节 机械系统的运动协调设计 第五节 机械系统运动方案设计的过程与评估,第一节 机械系统概述,机械系统可分为三大类 一、简单机械 仅由单一的基本机构组成的机械系统，这是最简单的机械系统。这些基本机构可能是齿轮机构、凸轮机构、连杆机构或其他常用机构，其设计方法在机械原理和机械设计课程中已学过,简单机械示例,二、互不连接的简单机械组成的机械系统 第二类是由若干个独立的基本机构组成的机械系统，但各独立工作的机构运动必须满足运动协调的条件。,机械运动循环图 （运动协调设计
2、）,位置1,位置2,位置3,液压缸1把工件送到位置2后，触动启动液压缸2的开关，即刻返回原位,液压缸再把工件送到位置3,三、由基本机构连接组成的机械系统 第三类是由若干个单一的基本机构经过串联、并联、叠加等组合方式连接到一起的机械系统。,四、执行系统协调设计（补充）,各执行构件的动作应在时间和空间位置上协调配合。 例:冷霜自动灌装机的执行系统协调设计,空盒由输送带送至转盘上的位置A 转盘间歇转动，每次转60，把空盒间断地送到位置B 顶杆把B位置的空盒向上顶起，直到顶杆停在上止点，冷霜由定量泵的出料管进入空盒灌霜 顶杆下降、停顿，转盘转动，盒内冷霜表面被刮料板刮平 顶杆下降到下止点停止不动，盒被
3、转盘带至位置C，由输送带传出送至盖盒盖工序。,功能原理：,装料,工艺动作分解：,输送带连续运动 转盘间歇转动 顶杆带停歇的上下往复移动 定量泵活塞杆的上下往复移动 每个动作由一个执行机构来实现，通过机构的形式设计，确定运动方案如下：,执行机构1-链传动，实现输送带的连续运动,机械运动方案：,执行机构3-凸轮连杆组合机构，实现顶杆上下往复移动,执行机构2-槽轮机构，实现转盘间歇转动,执行机构4-行程可调连杆机构，实现活塞杆上下往复移动,为便于保证各执行机构在时间上的协调，将各执行机构的主动件直接安装在同一根分配轴上，或通过一些传动链与分配轴相联，这样各执行机构由一个电机驱动，运动由分配轴分路传出
4、。,1)机构1（链传动机构）的主动件小链轮通过圆锥-圆柱齿轮与分配轴相联； 2)机构2（槽轮机构）的主动件曲柄销通过圆锥齿轮与分配轴相联； 3)机构3（凸轮-连杆组合机构）的主动件盘形凸轮直接联在分配轴上； 4)机构4（可调行程连杆机构）的主动件通过链机构与分配轴相联。,1）计算机械运动循环周期 设生产率Q=30盒/min，则机械运动循环的 周期为T=60/30=2s，设分配轴对应转360 2）确定T 时间内（即分配轴一转内） 各执行构件的行程区段： 输送带一个行程区段：连续转动； 转盘二个行程区段：转位和停歇； 顶杆六个行程区段：上、停、下、停、下、停 定量泵活塞杆二个行程区段：上、下,执行
5、系统协调设计,3）确定协调原则 为了保证较高生产率，应缩短机械工作周期，这就要求各执行构件的动作在时间上有一部分重合； 顶杆与活塞杆的操作对象是同一个空盒，它们的运动时间应协调，顶杆未将空盒顶到预定位置时，活塞杆不能将冷霜压出； 在注意时间上的协调性之外还要注意空间位置上的协调性，如转盘未停止时顶杆不能上升到顶起位置，否则运动干涉，机件损坏。,执行系统协调设计,4）绘制机械运动（工作）循环图,定义：用以表明机械在一个工作循环中各执行构件运动配合关系的图形 形式：直线式、圆周式、直角坐标式 定标构件：由于机械在主轴或分配轴转动一周或几周内完成一个工作（运动）循环，故运动循环图常以主轴或分配轴的转
6、角为坐标来绘制 循环图起始点：选取某一主要执行构件作为参考件，并取其生产工艺的起始点作为运动循环图的起始点 循环图功能：保证各执行构件协调配合并为机械系统的安装调试提供依据（如确定凸轮分配轴上各凸轮的相位）。,执行系统协调设计,执行系统协调设计,4）绘制机械运动（工作）循环图,绘制冷霜自动灌装机的运动循环图。取分配轴为定标构件，取顶杆工艺动作的起始点作为运动循环图的起始点。,分配轴转角,输送带,转盘,顶杆,活塞杆,连 续 运 动,停,转,停,上,停,停,停,下,下,下,上,装料,0 90 180 270 360,40,160,250,直线式运动循环图,执行系统协调设计,4）绘制机械运动（工作）
7、循环图,输,送,带,连,续,运,动,活,塞,杆,向,下,活,塞,杆,向,上,转,盘,转,转,盘,停,顶,杆,上,顶,杆,停,下,停,下,顶,杆,顶,杆,停,0,90,180,270,圆周式运动循环图,执行系统协调设计,4）绘制机械运动（工作）循环图,第二节 机械系统运动方案的基本知识,原动机+机械运动系统+控制系统 = 机器,一、原动机,原动机,电动机,二次能源型,内燃机,一次能源型,水轮机,风力机,太阳能 发动机,第四节 机构系统的运动协调设计,一、机构系统的运动协调,有些机械是由几个简单的基本机构组成的，他们之间没有进行任何连接，而是独立存在，但它们之间的运动却要求互相配合、协调动作。称此类设计问题为机构系统的运动协调设计。,上冲头加压机构,送料机构,下冲头加压机构,以压片机为例,压片过程的工艺流程,二、运动协调设计,复习思考题,1、运动循环图的种类（3类）,2、会设计运动循环图,3、机械系统运动方案的评价方法：关联矩阵法、模糊评价法和加法评分法（了解）,4、会使用加法评分法,
