机械运动循环图设计
运动循环图的设计
1. 运动循环图的设计1.1运动循环图定义、作用1运动循环图 又称为工作循环图,分为机构运动循环图和机器运动循环图; 2执行机构的运动循环 是指执行机构周期性回到初始位置之间的时间间隔,记作,表示第个执行机构; 3机器的运动循环 是指完成其功能所需的总时间,也就是在正常工作状态下两相邻产品之间的时间间隔;记作; 4 机器的工作循环是与任一执行机构的运动循环相等的,即当采用分配轴统一控制驱动各执行机构时,分配轴转一转的时间就是一个工作循环,也就是说分配轴转一转生产一个产品,机器的生产率在数值上等于分配轴转速 从而有：()s Q n T p 6060== 5 执行机构循环图用来描述在一个工作循环内,执行机构在任一时刻的运动状态的图形;k T ：工进时间s T 工停时间 d T 工退时间 0T 初停时间6 机器的运动循环图 将各执行机构的运动循环图按同一时刻或转角绘制在一起,以某一个执行机构的工作起点作为基准,表示出各执行机构相对于该主要机构动作的先后次序的示意图;为完成一定的功能,往往需要多个执行机构,在一个运动周期中各执行机构必须严格按规定的时间运动,各执行机构的动作必须协调,进行运动协调的手段、依据就是机器的运动循环图;循环图设计的要求：执行机构的动作必须满足工艺要求,各执行构件动作按一定顺序进行,保证各执行构件的动作的时间同步;各执行机构的动作不产生空间干涩,保证空间同步;在保证时间、空间同步化的前提下,工作循环周期尽可能短,以提高生产率;运动循环图的作用：执行机构具体设计的依据；装配、调试机械的依据；分析、研究提高生产率的途径的基本依据;1.2运动循环图的表示方法直线式：将运动循环的各运动区段和顺序按比例绘制在直线坐标轴上;极坐标式：将运动循环的各运动区段和顺序按比例绘制在圆形坐标上;直角坐标式：将运动的各运动区段和顺序按比例绘制在直角坐标上;为简单起见,常将工作行程、空回行程、停歇区段分别用上升、下降和水平直线来表示;1.3机械运动循环图的设计机械循环图的设计就是进行各执行机构运动的同步化、协调化,分为两种情况：执行机构之间的运动只有时间上的顺序关系,而无空间上的干涉关系,建立这些机构运动循环之间的正确联系称为“运动循环的时间同步化”;执行构件间的运动既有时间上的顺序关系,又具有空间上的干涉关系,建立这些机构运动循环之间的正确关系,称为“运动循环的空间同步化”;一、运动循环图的时间同步化设计1工艺分析2确定各执行机构的运动循环图1)确定运动循环2)确定各机构运动循环的组成区段3)绘制各执行机构的运动循环图3各执行机构运动循环图的同步化设计1)确定极限工作循环图2)确定机器同步化循环图重合点的设计应考虑：机构运动规律的误差；机构运动副的间隙；机构元件的变形；机构的调整、安装误差；其他因素产生的运动误差;超前量一般>2～3°4绘制工作循环图时间同步化的关键在于确定各执行机构的运动在时间上的极限联系点,在此基础上分别给出各联系点的运动超前量,做出循环图;二、执行机构运动循环图的空间同步化设计1工艺原理2确定执行机构运动循环组成区段3执行机构运动循环同步化设计。
自动机循环图设计步骤与实测方法
图2.44为实测的BZ350-Ⅰ型糖果包装机部分执行机构的循环图 图2.44 实测循环图
自动机与生产线
பைடு நூலகம்
1.2 自动机循环图的实测方法与步骤
对由凸轮分配轴控制的自动机的循环图实测方法和步骤介绍如下: 1）用硬纸板或木板制作一个适当大小的圆盘，并按所选分度值（如 1°、2°、3°、…）将圆盘等分。 2）将该分度后的圆盘固定于分配轴一端或与分配轴相关联的轴端， 并在机架上选定定位标线。 3）选定某一机构作为基准机构，以此机构的起始位置为分度圆盘的 零位，对准定位标线。
1.3 自动机循环图实测举例
以BZ350-Ⅰ型糖果
包装机为例
1—卷纸简 2—滚刀轴 3—橡皮滚筒 4—扭手 5—扭手套轴 6—糖钳 7—转盘 8—凸轮 9—马氏轮 10—偏心轮（2） 11—拨销 12—拨盘 13—扭手凸轮 14—手轮 15—后冲头 16－偏心轮（4） 17—拨糖棒 18－偏心轮（3） 19—偏心轮（1） 20—扇形齿轮 21—齿条 22—前冲头 23—抄纸板 24—盘手手轮
4）用手慢慢转动分配轴或与分配轴有关联的轴，按每一分度值测 出各执行机构的相应位移量，并记录在表格中，直到分配轴转过一 整转为止。 5）根据实测数据，用坐标纸绘制出各机构的位移图（位移与转角 关系图）。 6）确定各机构的工作状态，并绘制自动机的工作循环图。 7）根据位移图，用图解微分法给出机构的速度和加速度曲线图。 8）分析研究该自动机的工作循环的合理性，并提出改进设计的意 见和措施。
自动机与生产线
自动机循环图设计步骤与实测方法
1.1 自动机循环图的设计步骤
1）绘制自动机的工艺原理图，标明工艺操作顺序。 2）根据给定生产量（生产纲领）及停顿系数，计算自动机的理论生 产率和工作循环时间。 3）绘制各执行机构的运动循环图。 4）各执行机构运动循环的同步化（时间与空间同步化）。根据空间 同步化的要求，必要时应绘出执行机构的位移图（图2.34和图2.35）。 5）拟定和绘制自动机的工作循环图。对于具有电气、液压与气动控 制系统的自动机，还应拟定信号循环图。
机械系统控制之电阻压帽机运动循环图
1. 根据以下所述完成电阻压帽机的工作循环示意图。
图1a所示的电阻由图1b所示的电阻坯1和左右两个电阻帽2压合而成，要求电阻坯从料斗落下后自动夹紧定位，并将从电阻帽料斗落下的两个电阻帽分左右自动压上。
生产按固定周期单工位连续进行。
因此完成电阻压帽工艺过程，其运动功能可分解为送坯、夹紧、压帽三种工艺动作。
图2a、2b为所采用的电阻压帽机运动方案示意图。
其中送料机构由凸轮机构5-13-15和正弦机构13’-16-14串联而成。
夹紧机构由直动从动件凸轮机构6与顶杆构成。
压帽机构由两个完全相对称的凸轮机构4、9分别与连杆机构串联而成。
这四个执行机构的原动凸轮4、5、6、9均固定在同一分配轴3上。
其作业过程如下：电动机1经带式无极变速机构2及蜗杆11驱动分配轴3，使凸轮机构4、5、6、9一起运动，其中凸轮5将电阻坯件8送到作业工位，凸轮6将电阻坯件8夹紧，凸轮4及9同时将两端电阻帽7快速送到压帽工位，在慢速将他压牢在电阻坯件8上。
然后个凸轮机构先后进入返回行程，将压好电阻帽的电阻卸下，并换上新的电阻坯料和电阻帽，再进入下一个作业循环。
调节手轮12可使分配轴3的转速在一定范围内连续改变，以获得最佳的生产节拍。
图1 电阻坯和电阻帽压合成电阻
（a）（b）
图2 电阻压帽运动简图。
第十章机械系统运动方案创新设计及运动循环图
8.3 机构运动方案设计
机构系统运动方案设计首要的任务是满足执行构件的运动 要求，包括运动形式、运动规律或运动轨迹要求。除此之外， 通常应遵循以下几个基本原则。 一、机构尽可能简单，运动链尽可能简短 1).在选择平面连杆机构时，有时宁可采用有一定设计误差的 简单的近似机构，而不采用理论上无设计误差的较复杂的精 确机构。
1、实现直线运动的机构
2、实现回转运动的机构
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机械原理
第八章 机械的运动方案及机构的创新设计
3、实现运动轨迹的机构
4、点到点的运动机构
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机械原理
第八章 机械的运动方案及机构的创新设计
5、位到位的运动机构
原动件1
链条传动 → 不完 全齿轮机构（构 件11和2´）
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机械原理
第八章 机械的运动方案及机构的创新设计
四、机构系统运动方案设计举例 工作原理
如图所示为印刷机蘸油机构系统。构件1 为整个机构系统的原动件，通过待设计 的机构系统带动构件4上的蘸油辊5绕O3 轴作往复摆动。 蘸油辊5在上极限位置停留时，与供 油辊2相接触，供油辊2则在同一个原动 件1的另一条机构系统带动下，作间歇转 动，转动时先将油盒3中的油墨带到辊的 表面上，然后通过摩擦作用再将油墨传 到蘸油辊5的表面上。 蘸油辊5在下极限位置停留时，与水 平运动的墨板6相接触，将油墨刷至墨板 6上。
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机械原理
第八章 机械的运动方案及机构的创新设计
3).高副机构与低副机构的比较。 在基本机构中，高副机构（如凸轮机构、齿轮机构）只有三 个构件和三个运动副，而低副机构（如四杆机构）有四个构件和 四个运动副。因此，从运动链尽可能简短考虑，似乎应优先选用 高副机构。但在实际设计中，不只是考虑运动链简短问题，还需 要根据高副机构和低副机构各自在传动与传力特点、加工制造、 使用维护等各方面进行全面比较，才能作出最终选择。 二、尽可能减小机构的尺寸
机械系统的运动简图设计
4．合理选择视图平面（一般选机构的运动平面或者与运动平面平行的平面），适当的机构的运动瞬时位置（以能够清楚反映出各构件之间相对位置关系为原则）
凸轮7 、推杆8
1.汽缸体
2. 活塞
3. 连杆
4. 曲轴
5. 齿轮
6. 齿轮
7. 凸轮
8.推杆
解：1．分析机构的运动，判别固定件、原动件和从动件
原动件: 活塞2
连杆3、曲轴4
齿轮5 、 6
从动件
三. 平面机构运动简图绘制 ——举例说明
2．从原动件开始，按运动传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质、确定运动副的种类和数目。
2．分析机构的运动，判别固定件、原动件和从动件
1）机构的运动情况分析
颚式破碎机
4.肘板
3. 动颚板
1. 机架
5. 带轮
2. 偏心轴
固定件—— 机架1 原动件—— 偏心轴2 从动件—— 动颚板3、肘板4
2）判别
4.肘板
1. 机架
2. 偏心轴
5. 带轮
3. 动颚板
3．从原动件开始，按运动传递顺序，分析各构件之间相对运动的性质、确定运动副的种类和数目。因机构各构件之间的相对运动均为转动，故组成4个转动副，即：转动副A、B、C、D，其中A和D为固定铰链， B、C为活动铰链
结论：构件自由度＝3－约束数
高 副 2（x,θ） + 1（y） = 3
＝自由构件的自由度数－约束数
自由构 件的自 由度数
活动构件数 n
计算公式： F=3n－(2Pl+Ph ) （记）
构件总自由度
机械运动循环图设计
机械运动循环图的概念
机械运动循环图 表明在机械的一个运动循环中各执行构件运动配合关系 的循环图 作用 机器设计、安装和调试的依据 运动循环图的三种表示方式：
直线式：将机构在一个运动循环中，各执行构件各运动区段的起止时间（或转角） 和先后顺序，按比例绘制在直线坐标上。 圆周式：将机构在一个运动循环中，各执行构件各运动区段的起止时间（或转角） 和先后顺序，按比例绘制在圆形坐标上。 直角坐标式：横坐标轴表示各执行构件各运动区段的起止时间（或转角）和先后顺 序，以纵坐标表示各执行构件相应的角位移或线位移。（各区段之间均用直线 连接。
机械运动循环图的设计
确定机械的工作循环周期：
已知生产率：
Q 5件 / min ， 分配轴转速为： n 5r / min
机械运动循环时间：
60 60 60 T s 12s Q n 5
转一圈，12秒，一件
确定各执行构件的工作行程、空回行程、和可能 具有的若干个停歇区段
设计课题举例
凸轮-连杆送料机构
摆动滑块机构（OHRK） 已知送料距离H=60~250mm 控制传动角γ ‹[γ ],压力角α<[α]
：
摆动从动件凸轮机构（
已知：ω=1rad/s （n=10转/分） 摆杆运动线图（自己作出） 设计凸轮轮廓（可利用计算机软件）
作出机构简图（按比例画1号或2号） 各构件尺寸列表
冲压
联动
送料
方案二
方案三
确定方案
齿轮-连杆冲压机构 凸轮-连杆送料机构
作机构工作循环图
已知条件：生产率70件/分 设主动轴转速：n=10转/分
则一个工作循环时间：
60 60 60 T 6s Q n 10
机械设计学 卧式多工位冷墩机循环图
-----卧式多工位冷墩机
机制班
60°
行 2、机械运动循环图的类型 印 头 往 复 印头工作行程 摆动机构 油 印 头 空 回行程 摆动机 油构 止 1）直线式循环图（矩形循环图） （印 刷） 程 刷 2） 圆形循环图（极坐标式） 盘 油 印 油辊往复 油辊空回行程 匀 油 油 辊 往 复 3 ）直角坐标式循环图 油 辊 工 作 行程 摆动机构 盘 （匀 油） 印 摆 动 机 构 二、机械运动循环图的设计 油 转 （给铅字上油） 头 60° 60° 动 195° 辊 1、设计要点 工 程 程 油盘间歇 作 油盘间歇 1) 完成系统的协调设计 ; 油盘 行 2) 确定参照机构（构件） ; 油 盘 静 止 运动机构 空 转 动 运动机构 3) 设计单一执行机械运动循环图 ; 行 回 4) 设计机械运动循环图. 110° （ ） ） ）
（
卧式 多工 位冷 墩机
Ⅲ
Ⅴ Ⅳ
Ⅰ 2
1
Ⅱ 16
7
3 K 4 b 20 19 17 13 a 5
15
8 1 ）完成工序 2 ）选型 2 ）选型 ：
14
（ 2 ）断料机构 （ 1 ）进料机构 截料 进料
机 曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构 机 构 构 整形 压角 系 棘轮机构 系 统 直动从动件凸 统 冲孔冷墩 Ⅲ Ⅱ 齿 轮机构 轮机构
9
10
11 12
18
18 6 6
卧式 多工 位冷 墩机
Ⅲ
Ⅴ Ⅳ
Ⅰ 2
1
Ⅱ 16
7
3 K 4 b 20 19 17 13 a 5
15
8
2）选型 ）选型 2 （ 冷墩机构 （3 5） ）运料机构 4 ）顶料机构
第七十七讲机械运动循环图
第七十七讲机器运动循环图1、呆板的运动循环凭据呆板完乐成能及生产工艺的差别，其运动可分为无周期性循环和周期性循环两大类。
无周期性循环的呆板如起重运输机器、修建机器、工程机器等，它们的事情往往没有牢固的周期性循环，随着呆板的事情所在、条件的差别而随时改变。
周期性循环的呆板如包装机、轻工自动机、自动机床等，呆板的各执行构件每经过一定的时间隔断后位移、速度和加快度便重复一次，完成一个运动循环。
生产中大部门呆板都属于具有牢固运动循环的呆板。
呆板的运动循环是指呆板完成其功效所需的总时间，用字母表现。
呆板的运动循环（又称事情循环）往往与各执行机构的运动循环相一致，因为一般来说执行机构的生产节奏就是整台呆板的运动节奏。
但是，也有不少呆板，从实现某一工艺行动历程要求出发，某些执行机构的运动循环周期与呆板的运动循环周期并不相等，呆板的一个运动循环内有些执行机构可完成若干个运动循环。
呆板执行机构中执行构件的运动循环至少包罗一个事情行程和一个空回行程，有的执行构件另有一个或若干个停歇阶段，执行机构的运动循环可表现为：T执=T事情+T空程+T停歇2、呆板运动循环图的类型呆板的运动循环图又称事情循环图，它是描述各执行机构之间有序的、既相互制约又相互协调配合的运动干系示意图。
呆板的事情循环图反应了生产节奏，可用来核算呆板的生产率、作为阐发和研究提高机器生产率的依据，可用来确定各个执行机构原动件在主轴上的相位，大概控制各个执行机构原动件的凸轮安装在分派轴上的相位，指导呆板中各个执行机构的具体设计、装配和调试，以包管呆板的工艺行动历程能顺利地实现。
通常运动循环图有如下几种：1）直线式运动循环图如图11—16所示为干粉压片机的直线运动循环图，其横坐标表现上冲头机构中曲柄转角φ。
这种运动循环图把运动循环的各运动区段的时间温顺序按比例绘制在直线坐标轴上。
其特点是：它能清楚地表现整个运动循环内各执行机构的执行构件行程之间的相互顺序和时间（或转角）的干系，并且绘制比力简朴，但执行构件的运动纪律无法显示，因而直观性较差。
机械系统的运动简图共108页文档
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
Hale Waihona Puke •9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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机械运动循环图的设计
确定机械的工作循环周期：
已知生产率：
Q 5件 / min ， 分配轴转速为： n 5r / min
机械运动循环时间：
60 60 60 T s 12s Q n 5
转一圈，12秒，一件
确定各执行构件的工作行程、空回行程、和可能 具有的若干个停歇区段
设计课题举例
凸轮-连杆送料机构
摆动滑块机构（OHRK） 已知送料距离H=60~250mm 控制传动角γ ‹[γ ],压力角α<[α]
：
摆动从动件凸轮机构（
已知：ω=1rad/s （n=10转/分） 摆杆运动线图（自己作出） 设计凸轮轮廓（可利用计算机软件）
作出机构简图（按比例画1号或2号） 各构件尺寸列表
机械运动循环图设计
机械运动循环图的概念
机械运动循环图 表明在机械的一个运动循环中各执行构件运动配合关系 的循环图 作用 机器设计、安装和调试的依据 运动循环图的三种表示方式：
直线式：将机构在一个运动循环中，各执行构件各运动区段的起止时间（或转角） 和先后顺序，按比例绘制在直线坐标上。 圆周式：将机构在一个运动循环中，各执行构件各运动区段的起止时间（或转角） 和先后顺序，按比例绘制在圆形坐标上。 直角坐标式：横坐标轴表示各执行构件各运动区段的起止时间（或转角）和先后顺 序，以纵坐标表示各执行构件相应的角位移或线位移。（各区段之间均用直线 连接。
冲压：快速接近工件，等速 下行拉延、快速返回。
送料：输送距离 快速接近工件 等速下行拉延 将工件推出型腔 快速返回
冲压：快速接近工件，等速下行拉延、推料出腔、快速返回。
分析：上下，无间歇； 速度变化，急回； 行程较大
行程：曲柄滑块机构曲柄受长度限制， 工作行程近似等速 急回：偏置位置
方案设计（1）
机械运动循环图的绘制
举例：半自动钻床
送料机构：移动从动件圆柱凸轮机构， 作用：从料堆中工件 将待钻的工件向前推进
夹紧机构：摆动从动件盘形凸轮机构 作用：夹紧到位待加工的工件 松开钻好的工件
定位机构：移动从动件盘形凸轮机构实现定位 钻头给进机构：摆动从动件盘形凸轮机构- 档块的伸缩 连杆-齿轮齿条 作用：挡住到位的工件 作用：控制钻头的给进和退出 给钻好的工件让出通道
工序：送料、定位、夹紧、钻孔 执行机构分析：
1、送料机构：移动从动件圆柱凸轮机构， 作用：从料堆中工件 将待钻的工件向前推进 2、定位机构：移动从动件盘形凸轮机构实现定位档块的伸缩 作用：挡住到位的工件 给钻好的工件让出通道 3、夹紧机构：摆动从动件盘形凸轮机构 作用：夹紧到位待加工的工件 松开钻好的工件 4、钻头给进机构：摆动从动件盘形凸轮机构-连杆-齿轮齿条 作用：控制钻头的给进和退出冲压联动 Nhomakorabea送料
方案二
方案三
确定方案
齿轮-连杆冲压机构 凸轮-连杆送料机构
作机构工作循环图
已知条件：生产率70件/分 设主动轴转速：n=10转/分
则一个工作循环时间：
60 60 60 T 6s Q n 10
基础机构设计（齿轮-连杆冲压机构）
实验法设计五杆机构：
设计齿轮机构
已知中心距a（AE） 确定其它参数
机构运动分析
位移线图 速度线图 加速度线图 1、利用计算机分析软件分析 首先对机构进行分解（基本杆组或基本机构）、作 主程序框图、利用或编制分析软件作出线图。 2、图解法分析（每人作两个点）
简易冲床机构设计 原始数据及设计参数：
1、动力源为电机，执行构件为上摸，大致运动规律如图 2、工作段传动角大于等于[γ ] 3、上摸到达工作段之前送料机构已将料坯送至待加工工位（下 摸上方） 4、生产率每分钟70件； 1 1 5、执行构件工作段的长度L=30～100mm，对应转角 ~ 3 2 上摸行程长度必须大于工作段长度的两倍以上 6、行程速比系数K〉1.5 7、 40 8、送料距离H=60～250mm 9、要求在非工作行程有急回运动 10、主动件角速度 1rad / s