第九章第九章 机械系统运动方案与创新设计机械系统运动方案与创新设计 第一节第一节 机械系统概述机械系统概述第二节第二节 机械系统运动方案的根本知识机械系统运动方案的根本知识第三节第三节 机械系统运动方案设计的构思机械系统运动方案设计的构思第四节第四节 机械系统的运动协调设计机械系统的运动协调设计第五节第五节 机械系统运动方案设计的过程与评机械系统运动方案设计的过程与评价价 第一节第一节 机械系统概述机械系统概述机械系统可分为三大类机械系统可分为三大类一、简单机械一、简单机械仅由单一的根本机构组成的机械系统，这是最仅由单一的根本机构组成的机械系统，这是最简单的机械系统这些根本机构能够是齿轮机简单的机械系统这些根本机构能够是齿轮机构、凸轮机构、连杆机构或其他常用机构，其构、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设计方法在机械原理和机械设计课程中已学过 简单机械例如简单机械例如 二、互不衔接的简单机械组成的机械系统二、互不衔接的简单机械组成的机械系统 第二类是由假设干个独立的根本机构第二类是由假设干个独立的根本机构组成的机械系统，但各独立任务的机构运组成的机械系统，但各独立任务的机构运动必需满足运动协调的条件。
动必需满足运动协调的条件 液压缸液压缸1 1液压缸液压缸2 2物料物料保送带保送带1 1保送带保送带2 2机械运动循环图〔运动协调设计〕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，即刻前往原位液压缸再把工件送到位置3 三、由根本机构衔接组成的机械系统三、由根本机构衔接组成的机械系统 第三类是由假设干个单一的根本机构经过第三类是由假设干个单一的根本机构经过串联、并联、叠加等组合方式衔接到一同的机串联、并联、叠加等组合方式衔接到一同的机械系统 四、执行系统协调设计〔补充〕四、执行系统协调设计〔补充〕各执行构件各执行构件的动作应在的动作应在时间和空间时间和空间位置上协调位置上协调配合例例:冷霜自动冷霜自动灌装机的执灌装机的执行系统协调行系统协调设计设计 -空盒由保送空盒由保送带送至送至转盘上的位置上的位置A A-转盘间歇歇转动，每次，每次转60°60°，把空盒延，把空盒延续地送地送到位置到位置B B-顶杆把杆把B B位置的空盒向位置的空盒向上上顶起，直到起，直到顶杆停在杆停在上止点，冷霜由定量上止点，冷霜由定量泵的出料管的出料管进入空盒灌霜入空盒灌霜-顶杆下降、停杆下降、停顿，，转盘转动，盒内冷霜外表被，盒内冷霜外表被刮料板刮平刮料板刮平-顶杆下降到下止点停杆下降到下止点停顿不不动，盒被，盒被转盘带至位至位置置C C，由保送，由保送带传出送出送至盖盒盖工序。
至盖盒盖工序功能原理：功能原理：装料盖盖工序 工工艺动作分解：作分解：-保送保送带延延续运运动-转盘间歇歇转动-顶杆杆带停歇的上停歇的上下往复挪下往复挪动-定量定量泵活塞杆的活塞杆的上下往复挪上下往复挪动- 每个每个动作由一作由一个个执行机构来行机构来实现，，经过机构的机构的方式方式设计，确定，确定运运动方案如下：方案如下： 执行机构行机构1---1---链传动，，实现保送保送带的延的延续运运动机械运动方案：机械运动方案：执行机构行机构3---3---凸凸轮连杆杆组合机构，合机构，实现顶杆上下往杆上下往复挪复挪动执行机构行机构2---2---槽槽轮机构，机构，实现转盘间歇歇转动执行机构行机构4---4---行程行程可可调连杆机构，杆机构，实现活塞杆上下活塞杆上下往复挪往复挪动 为便于保证各执行机为便于保证各执行机构在时间上的协调，构在时间上的协调，将各执行机构的自动将各执行机构的自动件直接安装在同一根件直接安装在同一根分配轴上，或经过一分配轴上，或经过一些传动链与分配轴相些传动链与分配轴相联，这样各执行机构联，这样各执行机构由一个电机驱动，运由一个电机驱动，运动由分配轴分路传出。
动由分配轴分路传出主轴 1)1)机构机构1 1〔〔链传动机构〕机构〕的自的自动件小件小链轮经过圆锥- -圆柱柱齿轮与分配与分配轴相相联；；2)2)机构机构2 2〔槽〔槽轮机构〕的机构〕的自自动件曲柄件曲柄销经过圆锥齿轮与分配与分配轴相相联；；3)3)机构机构3 3〔凸〔凸轮- -连杆杆组合机构〕的自合机构〕的自动件件盘形凸形凸轮直接直接联在分配在分配轴上；上；4)4)机构机构4 4〔可〔可调行程行程连杆杆机构〕的自机构〕的自动件件经过链机构与分配机构与分配轴相相联 1 1〕〕计算机械运算机械运动循循环周期周期设消消费率率Q=30Q=30盒盒/min/min，那么机械运，那么机械运动循循环的的周期周期为T=60/30=2sT=60/30=2s，，设分配分配轴对应转360°360°2 2〕确定〕确定T T 时间内〔即分配内〔即分配轴一一转内〕内〕 各各执行构件的行程区段：行构件的行程区段：保送保送带一个行程区段：延一个行程区段：延续转动；；转盘二个行程区段：二个行程区段：转位和停歇；位和停歇；顶杆六个行程区段：上、停、下、停、下、停杆六个行程区段：上、停、下、停、下、停定量定量泵活塞杆二个行程区段：上、下活塞杆二个行程区段：上、下执行系统协调设计执行系统协调设计 3 3〕确定协调原那么〕确定协调原那么为了保证较高消费率，应缩短机械任务周期，这就为了保证较高消费率，应缩短机械任务周期，这就要求各执行构件的动作在时间上有一部分重合；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，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；活塞杆不能将冷霜压出；在留意时间上的协调性之外还要留意空间位置上的在留意时间上的协调性之外还要留意空间位置上的协调性，如转盘未停顿时顶杆不能上升到顶起位协调性，如转盘未停顿时顶杆不能上升到顶起位置，否那么运动干涉，机件损坏。
置，否那么运动干涉，机件损坏执行系统协调设计执行系统协调设计 4 4〕绘制机械运动〔任务〕循环图〕绘制机械运动〔任务〕循环图p定义：用以阐明机械在一个任务循环中各执行构件运动配合关系的图形p方式：直线式、圆周式、直角坐标式p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任务〔运动〕循环，故运动循环图常以主轴或分配轴的转角为坐标来绘制p循环图起始点：选取某一主要执行构件作为参考件，并取其消费工艺的起始点作为运动循环图的起始点p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根据〔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 保送带转盘顶杆活塞杆分配轴转角φ°0 90 180 270 3604016025010mm8mm2mm直角坐标式运动循环图执行系统协调设计执行系统协调设计4 4〕绘制机械运动〔任务〕循环图〕绘制机械运动〔任务〕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 分配分配轴转角角φ°保送带保送带转盘转盘顶杆顶杆活塞杆活塞杆连连 续续 运运 动动停停转转停停上上停停停停停停下下下下下下上上装料装料0 90 180 270 36040160250直线式运动循环图直线式运动循环图执行系统协调设计执行系统协调设计4 4〕绘制机械运动〔任务〕循环图〕绘制机械运动〔任务〕循环图 输输送送带带连连续续运运动动活活塞塞杆杆向向下下活活塞塞杆杆向向上上转转盘盘转转转转盘盘停停顶顶杆杆上上顶顶杆杆停停下下停停下下顶顶杆杆顶顶杆杆停停0°90°180°270°圆周式运动循环图圆周式运动循环图执行系统协调设计执行系统协调设计4 4〕绘制机械运动〔任务〕循环图〕绘制机械运动〔任务〕循环图 第二节第二节 机械系统运动方案的根本知识机械系统运动方案的根本知识原动机原动机+ +机械运动系统机械运动系统+ +控制系统控制系统 = = 机器机器一、原动机一、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 第四节第四节 机构系统的运动协调设计机构系统的运动协调设计一、机构系统的运动协调一、机构系统的运动协调 有些机械是由几个简单的根本机构组成的，有些机械是由几个简单的根本机构组成的，他们之间没有进展任何衔接，而是独立存在，他们之间没有进展任何衔接，而是独立存在，但它们之间的运动却要求相互配合、协调动作。
但它们之间的运动却要求相互配合、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 上冲头加压机构上冲头加压机构送料机构送料机构下冲头加压机构下冲头加压机构以压片机为例以压片机为例 上冲头上冲头片状制品片状制品料桶料桶料斗料斗模具型腔模具型腔下冲头下冲头压片过程的工艺流程压片过程的工艺流程 二、运动协调设计二、运动协调设计 2020804010060160200120180240220360260140280320 340300上上冲冲头头机机构构2020804010060160200120180240220360260140280320 340300下下冲冲头头机机构构2020804010060160200120180240220360260140280320 340300送送料料机机构构 复习思索题复习思索题1、运动循环图的种类〔、运动循环图的种类〔3类〕类〕2、会设计运动循环图、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、、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〕模糊评价法和加法评分法〔了解〕4、会运用加法评分法、会运用加法评分法 。