机械系统运动方案设计教学PPT

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1、第六章 机械系统运动方案设计 内容：内容：主要介绍机械系统运动方案设计的基本要求基本要求机械系统运动方案设计的方法和过程方法和过程现代设计方法6-1 6-1 机械系统运动方案设计的基本要机械系统运动方案设计的基本要求求基本要求基本要求1.1.注重系统功能要求的分解及执行机构的协调性：注重系统功能要求的分解及执行机构的协调性：2.2.简化传动环节：简化传动环节：简化传动环节简化传动环节机构零件数目少，成本低降低能耗，提高了效率累计误差小，精度提高3.3.提高机械传动效率：提高机械传动效率：4.4.合理安排传动机构的顺序：合理安排传动机构的顺序：例：三轴钻床的机构运动简图。5.5.合理分配传动比：

2、合理分配传动比： 多级传动时，通常将传动比最大的一级装在转速最低的位置，使结构紧凑。6.6.安全性能好：安全性能好：如过载保护等。主要内容：主要内容：1.1.根据产品的要求，在功能分析和工作原理确定的基础根据产品的要求，在功能分析和工作原理确定的基础上进行工艺动作构思和工艺动作分解，确定执行构件所上进行工艺动作构思和工艺动作分解，确定执行构件所要完成的运动。要完成的运动。2.2.采用机构选型、组合的方法，初步拟定各执行构件动采用机构选型、组合的方法，初步拟定各执行构件动作相互协调配合的运动循环图，进行机构系统的型综合作相互协调配合的运动循环图，进行机构系统的型综合和数综合。和数综合。功能原理方

3、案设计：功能原理方案设计：为了实现给定功能目标，而进行的工作原理和动作过程的构思。6-2 6-2 基于功能原理的方案设基于功能原理的方案设计计产品设计的一般过程：产品设计的一般过程：产品规划产品规划结构方案设计结构方案设计原理方案设计原理方案设计总体设计总体设计施工设计施工设计试制、批量生产、销售试制、批量生产、销售决定产品水平和竞争力的关键环节，因此原理方案设计有举足轻重的意义。系统的功能原理设计系统的功能原理设计 根据机械预期实现的功能，考虑选择何种工作根据机械预期实现的功能，考虑选择何种工作原理来实现这一功能要求。原理来实现这一功能要求。功能原理的构思与选择功能原理的构思与选择 功能原理

4、设计的任务，就是根据机械预期实现的功能原理设计的任务，就是根据机械预期实现的功能要求，构思出所有可能的功能原理，加以分析功能要求，构思出所有可能的功能原理，加以分析比较并根据使用要求或者工艺要求，从中选择出既比较并根据使用要求或者工艺要求，从中选择出既能很好的满足功能要求，工艺动作又简单的工作原能很好的满足功能要求，工艺动作又简单的工作原理。理。 举例：举例：自动送料板装置的功能原理设计自动送料板装置的功能原理设计机械推拉原理机械推拉原理摩擦传动原理摩擦传动原理(摩擦轮摩擦轮)气吸原理气吸原理(顶吸法顶吸法)气吸原理气吸原理(底吸法底吸法)1.1.机械推压原理机械推压原理2.2.利用摩擦原理分

5、离料板利用摩擦原理分离料板注意：注意：运动规律不同所需要的机构不同，但同一种运动规 律，可用不同的机构实现。如上图。3.3.利用气吸原理分离并输送料板利用气吸原理分离并输送料板设计时要在原理上突破或在基础技术上有新的构想。设计时要在原理上突破或在基础技术上有新的构想。实现某种预期的要求，可以采用多种不同实现某种预期的要求，可以采用多种不同的工作原理；的工作原理；不同的工作原理需要不同的工艺动作，这不同的工作原理需要不同的工艺动作，这样所设计出的机械在工作性能、工作品质样所设计出的机械在工作性能、工作品质和适用场合等方面都会有很大的差别。和适用场合等方面都会有很大的差别。总结总结功能原理的创造性

6、功能原理的创造性 分析综合法分析综合法 将机械预期实现的功能分解为各种分功能，将机械预期实现的功能分解为各种分功能，分析其本质，进行各分功能原理设计，最后把分分析其本质，进行各分功能原理设计，最后把分功能原理组合起来，组成一个新的系统。功能原理组合起来，组成一个新的系统。美国阿波罗登月美国阿波罗登月 思维扩展法思维扩展法 在进行机械功能原理设计时，设计者一定要在进行机械功能原理设计时，设计者一定要拓宽自己的思路，广泛采用气、液、光、声。电、拓宽自己的思路，广泛采用气、液、光、声。电、新材料等新技术，构思出新的功能原理。新材料等新技术，构思出新的功能原理。 挖土机挖土机 还原创新法还原创新法 跳

7、出已有的创造起点，重新返回到创造的原点，跳出已有的创造起点，重新返回到创造的原点，紧紧围绕机械预期实现的功能要求另劈新径，构思新紧紧围绕机械预期实现的功能要求另劈新径，构思新的功能原理。的功能原理。 洗衣机揉搓原理 刷擦原理 捶打原理 设计模仿人手的机械手，难度大很难把衣物各处都刷洗到易损坏衣物波轮洗衣机波轮洗衣机 滚筒洗衣机滚筒洗衣机功能分解：功能分解： 一般技术系统都比较复杂，难以直接求得满足总功能的原理解。可利用系统工程分解性原理将功能系统按总功能、分功能、功能元进行分解，化繁为简，以便通过功能元解的有机组合求得技术系统解。 功能分解可图示为树状的功能结构，称功能树功能树。功能树起于总功

8、能，按分功能、二级分功能分解，其末端为功能元。例如：激光分层实体制例如：激光分层实体制造设备的功能分析。造设备的功能分析。功能分解如下：功能分解如下：型型层层叠叠合合形成纸形成纸型型纸型叠合纸型叠合排烟排烟测控测控送送纸纸 收纸收纸 X X向扫描向扫描Y Y向扫描向扫描驱动驱动传动传动送纸送纸驱动驱动传动传动送纸送纸驱动驱动传动传动X X向位移向位移驱动驱动传动传动Y Y向位移向位移压纸压纸粘合粘合Z Z向升降向升降驱动驱动传动传动辊辊Y Y向移动向移动测高测高工作状态工作状态操纵操纵总总功功能能一级分功能一级分功能功能元功能元6-3 6-3 机械系统运动方案设计的方法和过机械系统运动方案设计

9、的方法和过程程机械产品设计机械产品设计 1.1.机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计 2.2.确定各个执行机构确定各个执行机构一一. .方案设计方法方案设计方法1.1.创造性设计法创造性设计法提出新方案、探求新解法、提高设计质量、开发创新产品。创造性设计的任务创造性设计的任务 从已获得成功产品的创造性活动中，从已获得成功产品的创造性活动中， 总结出一般的规律、规则和方法，然总结出一般的规律、规则和方法，然 后将它应用到方案设计中。后将它应用到方案设计中。2.2.系统化设计法系统化设计法创造出最佳的机构系统3.3.机构系统创新法机构系统创新法 从系统出发，分析各个组成部分之间的有机联系及系统

10、与外界环境的联系，是较全面的综合研究方法。有功能分析法、结构方案变型法等。二二. .机械系统运动方案设计步骤机械系统运动方案设计步骤例如：螺纹加工机总体原理方案的分析：例如：螺纹加工机总体原理方案的分析：1.1.构想执行构件的运动过程和运动规律构想执行构件的运动过程和运动规律运动方案设计的任务：运动方案设计的任务：根据给定的运动要求和各种约束条件，确定机构所需的构件和运动副类型、数量及配置关系，确定机构系统的运动简图。注意：注意：多种方案择优内孔加工内孔加工车床钻床镗床拉床总结总结同一个工艺动作，可以分解成各种简单运动，工艺同一个工艺动作，可以分解成各种简单运动，工艺动作分解的方法不同，所得到

11、的运动规律和运动方动作分解的方法不同，所得到的运动规律和运动方案也不相同，它们很大程度上决定了机械的特点、案也不相同，它们很大程度上决定了机械的特点、性能和复杂程度。性能和复杂程度。 在进行运动规律设计和运动方案选择时，应综合考在进行运动规律设计和运动方案选择时，应综合考虑各方面的因素，根据实际情况对各种运动规律和虑各方面的因素，根据实际情况对各种运动规律和运动方案加以认真分析和比较，从中选出最佳方案。运动方案加以认真分析和比较，从中选出最佳方案。2.2.进行机构选型进行机构选型考虑的因素：考虑的因素：1 1）机械结构：）机械结构：力求简单力求简单、制造方便、可靠耐用、精度制造方便、可靠耐用、

12、精度 高、效率高等。高、效率高等。2 2）动力源形式：）动力源形式：要便于简化机构和改善运动质量要便于简化机构和改善运动质量。3 3）机构的虚约束：）机构的虚约束：尽量避免。增加加工精度和装配难度。尽量避免。增加加工精度和装配难度。4 4）动力特性：）动力特性：平衡惯性力、使动载荷小。平衡惯性力、使动载荷小。现以现以原动件为电动机说明机构选型的基本方法：原动件为电动机说明机构选型的基本方法：电动机的运动形式：转动电动机的运动形式：转动执行机构的运动形式：多种多样，如：执行机构的运动形式：多种多样，如：1 1）原动机的运动）原动机的运动匀速回转匀速回转，实现执行构件，实现执行构件匀速回转匀速回转

13、的机构：的机构：匀速回转机构类型匀速回转机构类型应用实例应用实例平行四边形机构平行四边形机构火车车轮连动机构、联轴器火车车轮连动机构、联轴器双转块双转块机构机构联轴器联轴器齿轮机构齿轮机构增速、减速、变速装置增速、减速、变速装置摆线针轮机构摆线针轮机构增速、减速、变速装置增速、减速、变速装置谐波传动机构谐波传动机构增速、减速、变速装置增速、减速、变速装置周转轮系周转轮系增速、减速、运动合成与分解增速、减速、运动合成与分解挠性传动机构挠性传动机构远距离传送、无级变速装置远距离传送、无级变速装置2 2）原动机的运动）原动机的运动匀速回转匀速回转，实现执行构件，实现执行构件非匀速回转非匀速回转的的

14、机构：如上表机构：如上表非匀速回转机构类型非匀速回转机构类型3 3）原动机的运动）原动机的运动匀速回转匀速回转，实现执行构件，实现执行构件往复往复移动移动的机构：的机构：往复移动机构类型往复移动机构类型 应用实例应用实例4 4）原动机的运动）原动机的运动匀速回转匀速回转，实现执行构件，实现执行构件往复摆动往复摆动的机构：的机构： 往复摆动机构类型往复摆动机构类型 应用实例应用实例5 5）原动机的运动）原动机的运动匀速回转匀速回转，实现执行构件，实现执行构件间歇运动间歇运动的机构：的机构：间歇运动机构类型间歇运动机构类型 应用实例应用实例6 6）原动机的运动）原动机的运动匀速回转匀速回转，实现执

15、行构件按特定运动轨迹，实现执行构件按特定运动轨迹 运动运动的机构：的机构： 机构类型机构类型 应用实例应用实例例：牛头刨床的刨刀运动方案设计例：牛头刨床的刨刀运动方案设计刨刀的运动刨刀的运动具有急回特性的往复直线移动具有急回特性的往复直线移动具有急回特性的往复直线移动的机构：具有急回特性的往复直线移动的机构：3.3.绘制机构运动循环图绘制机构运动循环图1 1）自动机的工作循环）自动机的工作循环 自动机的工作循环是一个工件的整个加工过程(包括工作行程和空行程)所需要的总时间，通常以T表示，执行机构完成某道工序的工作行程和空行程所需的时间，称为执行机构的运动循环。 执行机构的运动循环与自动机的工作

16、循环在时间上应是相等的。 执行机构的运动循环执行机构的运动循环T T执执，通常由三部分组成：，通常由三部分组成： T执=tK+td+to式中:tK执行机构工作行程时间， td执行机构空行程时间 to执行机构停息时间。2 2）执行机构运动循环图）执行机构运动循环图表示执行机构运动循环的图形称为执行机构运动循环图。表示执行机构运动循环的图形称为执行机构运动循环图。直线式、直角坐标、极坐标（圆形）直线式、直角坐标、极坐标（圆形）例：图右为自动冲压机的示意图。例：图右为自动冲压机的示意图。 冲头冲头2 2的运动循环时间的运动循环时间T T1 1则：则：T T1 1= t= to o+t+td1d1+t

17、+tK K+t+td2d2冲头初始位置冲头初始位置上的停息时间上的停息时间冲头前进冲头前进空程时间空程时间冲压工件冲压工件行程时间行程时间冲头回退冲头回退空程时间空程时间3 3）自动机的循环图）自动机的循环图 自动机的循环图是各执行机构的运动循环图按同一自动机的循环图是各执行机构的运动循环图按同一时间时间( (或转角或转角) )比例绘制的总图。它表示自动机各执行机比例绘制的总图。它表示自动机各执行机构的运动循环在自动机的工作循环内的相互关系。并以构的运动循环在自动机的工作循环内的相互关系。并以该图某一主要执行机构的起点为基准，表示其余各执行该图某一主要执行机构的起点为基准，表示其余各执行机构的

18、动作顺序机构的动作顺序。自动冲压机的循环图：自动冲压机的循环图：4 4）自动机循环图的功用）自动机循环图的功用表示自动机的执行机构的数目；表示各执行机构运动循环之间的相互关系即运动的时间顺序，执行件的空间位置。是各执行机构凸轮廓线设计的依据(凸轮的转角分配)。自动机的循环图是重要的设计文件之一，它是自动机安装、调试的依据。通过循环图设计，可以获得合理的自动机工作循环，可以充分发挥自动机的生产能力。 例例 题题 例：卧式冷镦铆钉机的机构选型和运动循环图的绘制。例：卧式冷镦铆钉机的机构选型和运动循环图的绘制。1）根据生产任务拟订工艺过程及相应的运动方案：2）确定执行机构的运动参数：3）选择机构类型

19、、绘制冷 镦机的运动简图： 镦压机构： 进料机构： 切断和送料机构： 脱模机构：绘制运动循环图：绘制运动循环图： 4.4.进行机械运动方案的评价与选择：进行机械运动方案的评价与选择：1 1）评价指标：）评价指标： 实现同一功能或运动形式要求的机构很多，对这些方案应从运动性能、工作性能、动力运动性能、工作性能、动力性能性能等方面进行综合评价。评价指标及其具体项目如下表：评价指标及其具体项目如下表： 上表的各项评价指标及其具体项目，是根据机构系统设计的主要性能要求和机械设计专家的意见设定的。对具体的机构，这些评价指标和具体项目还需要依据实际情况加以增减和完善，以形成一个比较完整的评价指标。注意注意

20、2 2）机械运动方案的评价方法：）机械运动方案的评价方法：价值工程法模糊综合评价法系统工程评价法6-4 6-4 现代设计方现代设计方法法一、现代设计方法一、现代设计方法1.1.常用设计方法学简介常用设计方法学简介1 1）突变论方法学）突变论方法学2 2）智能论方法学）智能论方法学 以发挥智能载体（人、机械、生物、有机物等）的作用为核心的方法。如CAD、CAE、人工智能等。3 3）信息论方法学）信息论方法学 以历史性与实验性数据为分析依据，取得原始设计参数的方法。4 4）系统论方法学）系统论方法学 以顾及整体整体系统功能为前提的分析方法，如模式识别法、系统辩识法、逻辑分析法等。6 6）优化论方法

21、学）优化论方法学 以满意与最佳为目标的分析、设计方法。如优化设计法、方案优化法、专家系统。7 7）对应论方法学）对应论方法学 以相似、模拟分析为途径取得设计参数。如相似设 计法、模拟分析法、仿真技术等。8 8）控制论方法学）控制论方法学 以控制与动态性能作为深化分析依据，取得符合客观变化的参数，如动态分析法、动态优化法、动态系统辩识法。5)5)功能论方法学功能论方法学 9）模糊论方法学模糊论方法学有模糊分析、模糊评价、模糊设计等。1010）反求设计方法学）反求设计方法学 以先进的产品或技术作为对象进行分析研究，探索掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上开发出同类的创新产品。2.2.现代设计方法研

22、究的内容现代设计方法研究的内容1）研究设计过程中各阶段的任务与特点，寻求符合设计规律 的设计程序。2）研究设计中解决问题的合理逻辑步骤和应遵循的工作原则3）分析设计中的思维规律，研究设计人员科学的创造性思维 方法和技术。4）研究开发型设计、变型设计、反求设计等的特点及系统工 程、创造工程、价值工程、优化工程、可靠性工程、相似 工程、人机工程、工业美学等现代设计理论与方法在设计 中的应用。5）建立各种知识、科学技术原理、技术成果、专利、各种 操作、程序、技法、方法等设计信息库。6）将计算机等先进工具运用与设计步骤、理论、方法中，促 进设计自动化。二、概念设计二、概念设计根据设计要求，按可行性来考

23、虑各种可能的方案，针对几个主要约束选择其中一种或几种设计方案，作进一步详细的设计。机械产品的设计要求：机械产品的设计要求：功能、强度、刚度、寿命、振动稳 定性等。1.1.基于功能重组的定性设计：基于功能重组的定性设计：基本功能设计任务分解分解组合组合整体系统（定性综合）2.2.变换效应：变换效应： 用功能设计法进行原理方案设计，功能元解是组合原理方案的基础。工程系统的功能元可归结为三类：物理功能元、逻辑功能元、数学功能元。 逻辑功能元为“与”、“或”、“非”三元，主要用于控 制。其基本逻辑关系如下表所示： 机械、强电、电子、射流、液体等领域也有相应机械、强电、电子、射流、液体等领域也有相应“与

24、与”、“或或”、“非非”逻辑动作的各种解法，其部分解法目逻辑动作的各种解法，其部分解法目录如下表所示：录如下表所示：数学功能元：加减、乘除、乘方和开方、积分和微分四组。 也可按机、强电、电子各领域列出有关解法录。物理功能元：反映系统中能量、物料、信号变化的物理基本作 用，常见的物理功能元有变换、缩放、联接分离 传导、离合、储存等六类。功能元“变换”：各种类型能量或信号形式的转换、运动形式的转 换、物态的转变等。功能元“缩放”：指各种能量、信号向量（力、速度）或物理量的 缩小或放大。功能元“联接” “分离”：能量、物料、信号、同质或不同质数量上 的结合和分离。功能元“传导” “离合”：反映能量、

25、物料、信号的位置变化。功能元“储存”体现一定时间内对能量、物料、信号保存的功能。物理功能元用物理效应求解，常用的物理效应有：物理功能元用物理效应求解，常用的物理效应有：力学效应：力学效应：重力、弹性力、惯性力、离心力、摩擦力等；液气效应：液气效应：流体静压、流体动压、毛细管效应、帕斯卡效应、 虹吸效应、负压效应等。电力效应：电力效应：静电、压电效应，电动力学等；磁效应：磁效应： 电磁效应、永磁效应等；光学效应：光学效应：反射、折射、衍射、光干涉、偏振、激光效应等；热力学效应：热力学效应：膨胀、热传导、热储存、绝热效应等；核效应：核效应： 辐射、同位素效应等。 功能元可通过各种物理效应搜索求解，

26、下表列出了部分物理功能元的解法目录： 在一定的物理效应下进一步采用多种机构求解：力的放大功能元解（基本增力机构和二次增力机构）二二次次增增力力机机构构效应链：效应链：利用两个或两个以上效应连接起来，实现某一特利用两个或两个以上效应连接起来，实现某一特 定基本功能的效应集合。定基本功能的效应集合。效应变换主要包括：效应变换主要包括：基本操作的转变、放大、结合、分离基本操作的转变、放大、结合、分离3.3.变换效应载体：变换效应载体： 效应是由效应载体来实现的效应是由效应载体来实现的4.4.原理解或基础解：原理解或基础解：原理解原理解= =效应效应+ +效应载体效应载体5.5.原理解的组合：原理解的

27、组合： 就是根据设计任务要求，将对应于各个基就是根据设计任务要求，将对应于各个基本功能的原理解，按照基本功能结构组合本功能的原理解，按照基本功能结构组合成复杂的系统成复杂的系统-原理设计方案原理设计方案形态学矩阵：各分解系统的、完善的组合形态学矩阵：各分解系统的、完善的组合系统解的形态学矩阵L L1 1L L2 2L LN N6.6.构型设计：技术设计构型设计：技术设计例例1 1：行走式挖掘机的原理方案分析：行走式挖掘机的原理方案分析：解解:1):1)功能分析功能分析: :物料取移驱动传动取放取放物移物驱动传动移位2)2)探索功能元并列出形态学矩阵如下探索功能元并列出形态学矩阵如下: :功能元

28、功能元功能元解功能元解1 12 23 34 45 56 6A A动力源动力源电动机汽油机柴油机蒸汽透平机 液动机 气动马达B B移位传动移位传动齿轮传动蜗杆传动带传动链传动液力偶合器C C移位移位轨道及车轮轮胎履带气垫D D取物传动取物传动拉杆绳传动气压传动液压传动E E取物取物挖斗抓斗钳斗式3)3)方案组合方案组合: :可能的方案数可能的方案数例例2 2：利用机械传动设计目录法设计化工厂双杆搅拌器的传动装置。：利用机械传动设计目录法设计化工厂双杆搅拌器的传动装置。 已知该传动装置电机的转速已知该传动装置电机的转速 ，两搅拌杆以两搅拌杆以 240240次次/ /minmin同步往复摆动（摆动方

29、向不限）。同步往复摆动（摆动方向不限）。 解：1 1）功能分析）功能分析： 回转摆动两杆同摆减速，传动比双杆搅拌2 2）机械传动方案组合）机械传动方案组合：各分功能解形态学矩阵如下： 分功能解 分功能 1234 降速（i=4) 齿轮传动带传动链传动摩擦轮传动 回转摆动曲柄摇杆机构摆动导杆机构凸轮机构（摆动从动件）两杆同摆平行四边形机构对称凸轮（摆动从动件）共可组合的方案数：N=432=243 3）方案评选）方案评选：考虑化工厂工作环境差，且摩擦传动体积大，故选用啮：考虑化工厂工作环境差，且摩擦传动体积大，故选用啮 合传动。则有两种方案可供进一步选择：合传动。则有两种方案可供进一步选择：方案方案

30、1 1： 1+ 3+ 21+ 3+ 2电机电机齿轮传动齿轮传动凸轮机构凸轮机构对称凸轮对称凸轮方案方案2 2：3+ 1+ 13+ 1+ 1电机电机链传动链传动曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构平行四边形机构平行四边形机构 特点：特点：可远距离传送，成本较低。可远距离传送，成本较低。特点：特点：结构紧凑结构紧凑1. 工作原理及工艺动作过程：工作原理及工艺动作过程： 产品自动打标机能实现在产产品自动打标机能实现在产品表面自动打制钢印的要求。产品表面自动打制钢印的要求。产品由输送带运送到推送头品由输送带运送到推送头 1 的前的前端（如图所示），然后由推送机端（如图所示），然后由推送机构将产品构将产品3推送到打

31、印头推送到打印头2的下部，的下部，此后打印头此后打印头 2 向下运动，于产品上表面接触，完成打印操向下运动，于产品上表面接触，完成打印操作。在打印头退回原位时，推送机构再推送另一产品，并作。在打印头退回原位时，推送机构再推送另一产品，并把已打印好的产品推走。把已打印好的产品推走。 2. 原始数据及设计要求：原始数据及设计要求： 生产率为生产率为10件件/min，要求打印头在与产品接触时，有要求打印头在与产品接触时，有1秒的停歇时间，以保证在产品上形成清晰的印字。秒的停歇时间，以保证在产品上形成清晰的印字。作业一作业一. 自动打标机执行系统运动方案设计：自动打标机执行系统运动方案设计：3. 设计

32、任务：设计任务：1）拟定打标机构和推送机构的运动方案，并进行分析评价；）拟定打标机构和推送机构的运动方案，并进行分析评价；2）根据工艺动作顺序和协调要求，绘制打标机的工作循环）根据工艺动作顺序和协调要求，绘制打标机的工作循环 图；图；3）绘制机构运动方案简图。）绘制机构运动方案简图。1. 工作原理及工艺动作过程工作原理及工艺动作过程： 糕点先成形（如长方体、圆柱体等）、经切片后再烘糕点先成形（如长方体、圆柱体等）、经切片后再烘 干。糕点切片机需要实现两个执行动作：糕点的直线间歇干。糕点切片机需要实现两个执行动作：糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。通过两者的动作配合进行切片，移动和切刀的往复运

33、动。通过两者的动作配合进行切片，改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离，以满足糕改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离，以满足糕点不同切片厚度的需要。点不同切片厚度的需要。作业二：作业二：糕点切片机机械系统运动方案设计糕点切片机机械系统运动方案设计：(3)(3)切刀切片时最大的作用距离（切刀宽度）：切刀切片时最大的作用距离（切刀宽度）：300300mmmm；(4)(4)切刀的工作节拍：切刀的工作节拍：4040次次/ /分分(5)(5)电动机功率：电动机功率：N=0.55KWN=0.55KW，转速转速n=1390r/minn=1390r/min(6)(6)要求机械系统的机构简单、轻便，运动灵

34、活、可靠要求机械系统的机构简单、轻便，运动灵活、可靠。3. .设计任务设计任务（1 1）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；（2 2）构思实现上述动作要求的间歇运动机构和切刀机构；）构思实现上述动作要求的间歇运动机构和切刀机构；（3 3）机构运动方案的评定和选择；）机构运动方案的评定和选择；（4 4）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械 传动方案；传动方案；（5 5）画出机械运动方案简图；）画出机械运动方案简图；（6 6）对机械传动系统和执行机构进行运动学尺寸计算。）对机械传动系统和执行机构

35、进行运动学尺寸计算。2.原始数据及设计要求原始数据及设计要求 （1 1）糕点厚度：）糕点厚度：10102020mm;mm; （2 2）糕点切片长度（即切片的高）：糕点切片长度（即切片的高）：5 5 80 80mmmm；多功能枕形包装机传动系统横封机构1.工作原理及工艺动作过程工作原理及工艺动作过程： 横封头做连续回转运动，在完成热封合的同时将薄膜切横封头做连续回转运动，在完成热封合的同时将薄膜切断，要求封头封切瞬时的速度与薄膜的速度相等，之后，封断，要求封头封切瞬时的速度与薄膜的速度相等，之后，封头快速转动分离，以使包装好的物品顺利输出。头快速转动分离，以使包装好的物品顺利输出。2. 原始数据

36、及设计要求：原始数据及设计要求： 1）包装速度：）包装速度：120包包/分分 2）包装袋节长：）包装袋节长：100200mm作业三：作业三：多功能枕形包装机横封切断机构运动方案设计多功能枕形包装机横封切断机构运动方案设计： 3）封头（刀）回转半径）封头（刀）回转半径：R=60mm3. .设计任务设计任务 1）拟定横封驱动机构的运动方案，并进行分析评价；）拟定横封驱动机构的运动方案，并进行分析评价； 2）对所选定的不等速机构进行运动分析；）对所选定的不等速机构进行运动分析； 3）包装袋长改变时，如何进行机构调节；）包装袋长改变时，如何进行机构调节； 4）绘制机构运动简图。）绘制机构运动简图。作业

37、四：晶体生长设备提拉作业四：晶体生长设备提拉系统运动方案设计系统运动方案设计： 采用直拉法工艺进行晶体生长时，要求籽晶杆完成两个运采用直拉法工艺进行晶体生长时，要求籽晶杆完成两个运动：一个是籽晶杆的直线提拉运动，另一个是籽晶杆的旋转运动：一个是籽晶杆的直线提拉运动，另一个是籽晶杆的旋转运动，两运动相对独立。动，两运动相对独立。1.1.已知设计参数：已知设计参数：提拉速度提拉速度v=1v=1 10mm/h10mm/h，籽晶杆籽晶杆行程行程s=500mm,s=500mm, 籽晶杆转速籽晶杆转速n= 1n= 1 30r/min30r/min，籽晶杆籽晶杆承重承重1010kgkg。2.2.设计任务：设

38、计任务： 1 1）完成提拉机构运动方案设计；）完成提拉机构运动方案设计； 2 2）列出形态学矩阵；）列出形态学矩阵； 3 3）绘制机构运动简图；）绘制机构运动简图；作业五：自动冲剪机床作业五：自动冲剪机床运动方案设计运动方案设计：1.工作原理及工艺动作过程：工作原理及工艺动作过程： 冲剪机床能完成在薄带料冲剪机床能完成在薄带料或条料上自动冲孔作业，并兼或条料上自动冲孔作业，并兼起校直作用。钢带由两对棍轮起校直作用。钢带由两对棍轮牵引间歇送进，冲头往复运动牵引间歇送进，冲头往复运动完成冲孔作业。完成冲孔作业。2.原始数据及设计要求原始数据及设计要求钢带厚度：钢带厚度：1 1mmmm冲孔间距：冲孔

39、间距：2020mmmm冲头的工作节拍：冲头的工作节拍：6060次次/ /分分3. 设计任务：设计任务：1）拟定冲剪机构和送料机构的运动方案，并进行分析评价；）拟定冲剪机构和送料机构的运动方案，并进行分析评价；2）根据工艺动作顺序和协调要求，绘制冲剪机的工作循环图；）根据工艺动作顺序和协调要求，绘制冲剪机的工作循环图；3）绘制机构运动方案简图。）绘制机构运动方案简图。1. 1. 根据已知的工作原理和动作要求。可知完成打标任务，根据已知的工作原理和动作要求。可知完成打标任务， 即物体的推移（送）和打标运动，这两个运动的方式均即物体的推移（送）和打标运动，这两个运动的方式均 为直线往复移动形式。为直

40、线往复移动形式。1 1）物体推送运动方案构思：）物体推送运动方案构思： 推送运动完成物体的向前推移运动，在将物体推送到打标头下部后退回，然后推取下一个物体，物体进入推送需要一定的时间。完成该功能的机构有曲柄滑块机构、移动从动件凸轮机构、组合机构等。 考虑物体导入需要时间，因此执行构件可设置近端停留。此时可用凸轮机构或组合机构。如果用曲柄滑块机构，则需要一定的空行程，机构尺寸将增大。因此，选用凸轮机构+杆机构组合来实现。(绘制机构简图)自动打标机系统设计：自动打标机系统设计： 2 2）打印运动方案构思：）打印运动方案构思： 打印头完成上下往复直线运动，与物体接触时有停 留要求，因此可用移动从动件

41、凸轮机构或组合实现。(图)2. 2. 打标机工作循环图由打标和物体推移（送）机构的工作打标机工作循环图由打标和物体推移（送）机构的工作循环图组合而成。循环图组合而成。 1 1）打标机构工作循环图设计：）打标机构工作循环图设计：确定打印头的运动循环：生产率10件/min，则凸轮轴转速可取n=10r/min打标机构工作循环时间 TP=1/n=6s确定运动循环组成区段：TK-打印头向下接近产品；TS-打印头打印停留；Td-打印头向上返回；To-打印头初始位置停留；则:TP=TK+TS+Td+TO与四区段时间对应的主轴转角： K+S+d+O=360确定运动循环内各区段时间及分配轴转角确定运动循环内各区

42、段时间及分配轴转角：根据工艺要求： TS=1s，则S= 360 TS/ TP=60其余时间可分配为：TK=2 K=120Td=2 d=120TO=1 O=60绘制打标机构运动循环图绘制打标机构运动循环图：A202 2）推送机构工作循环图设计：）推送机构工作循环图设计：根据工艺要求：两机构在时间上有严格时序要求，在空间 上不存在干涉问题。设计工作循环图应考 虑时间上的同步协调性。 两执行机构之间,采用同一分配轴驱动.A10A1A2A2A13.3.传动方案设计：传动方案设计：系统总传动比计算：i=1400/10=140传动机构运动简图：传动方案设计：按照各传动机构所能实现的传动 比范围,考虑采用两级传动实现. 1.带传动+蜗轮蜗杆传动 2.蜗轮蜗杆传动+链传动 考虑到传递运动的平稳性等,采用第一方案分配传动比：带传动i=3.5 蜗轮蜗杆传动i=404.4.机械系统运动简图：机械系统运动简图：多功能液体包装机结构设计牵引机构竖封机构横封机构计量机构