机械系统运动方案设计.doc
第四章_机械运动系统的方案设计
§ 4.4 机械运动系统工艺动作过程的构思与分解
一、机械运动系统的工艺动作过程 机器的功能是通过其工艺动作过程来完成的。 例如图所示的工业缝纫机是通过①刺布→②供线→③勾线 →④送布的工艺动作过程来实现缝纫功能。
又如自动动作过程取决于工作原理，不同的工作原理就会有 不同的工艺动作来实现；有时，同样的工作原理也可以用不 同的工艺动作过程来实现，例如利用范成原理加工齿轮时， 滚齿机和插齿机二者的工艺动作过程是不同的。 一般来说，机器的工艺动作过程是比较复杂的，往往难 以用某一简单的机构来实现。因此，在机械运动方案的设计 中，常常需要把工艺动作过程分解成以一定时间序列表达的 若干个工艺动作，这些工艺动作则称之为机械的执行动作。 相应地，我们把机械中完成执行动作的构件，称为执行构件。 而把实现各执行构件运动的机构，称为执行机构。 所谓“工艺动作过程的构思与分解”，是指：从机械运 动系统的功能出发，根据工作原理构思出工艺动作过程，并 将工艺动作过程分解成若干可实现的执行动作，形成一系列 执行动作的时间序列。
功能合成是指将分功能与基本功能合成简单、明确的功能 结构。
二、举例
如:冲压式蜂窝煤成型机的总功能是：将粉煤加入转盘的 模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。
为了实现蜂窝煤冲压成 型，冲压式蜂窝煤成型机必 须完成五个分功能： ①粉煤加料； ② 冲头将蜂窝煤压制成型； ③清除冲头和出煤盘的积屑 的扫屑运动； ④将在模筒内的冲压后的蜂 窝煤脱模； ⑤将冲压成型的蜂窝煤输送。
指设计者根据设计任务书和已知 条件，通过建立功能结构、确定 工作原理、工艺动作过程的构思 与分解、机构的选型以及方案评 价等步骤，形成机械运动系统方 案的全过程。
机械产品的设计一般要经过产 品规划、方案设计、技术设计、 施工设计等几个阶段。通常,方案 设计是核心，它决定产品性能、 成本及竞争能力的关键环节。
第14章 机械系统运动方案设计
按摩轮
r
B
光、机、电、流体等知识的综合运用举例 图示分析天平，要求 精度达到0.01g，但靠目力 读指针的微小偏角已不可 能。
K向
刀口
玛瑙 支撑
指针
活动游标
增加了一级光学放 大镜，将读数放大。
光源 活动游标 读数窗
透镜
其它实例： 斜面的应用 螺旋压力机、螺旋千斤顶、螺纹联接件、螺旋输送机、 螺杆泵、螺旋微动机构、千分尺等
初期规划设计
阶段成果：
选题 调研和预测 可行性论证 确定设计任务 调研报告 产品开发可行性论证报告
总体方案设计
结构技术设计 生产施工设计
设计任务书
一、机械产品的设计过程
初期规划设计
总体方案设计
方案拟定 目标分析 创新构思 阶段成果：
结构技术设计 生产施工设计
方案评价 方案决策
总体方案示意图 机械系统方案运动简图 运动循环图 方案设计计算说明书
设计一台彩色电视机阴极盘用的金属 片的冲裁机器，圆片直径 10mm ，厚度 0.8mm。 功能分解 送料 冲制 退回
10
0.8
确定方案时应注意两点 ⑴ 用最简单的方法实现 同一功能。 ⑵ 注意光、机、电、流 体等知识的综合运用。
用最简单的方法实现功能举例 图示按摩椅中的按摩轮利用一 个偏心空间凸轮，同时实现三维方 向的按摩作用—径向振动挤压、向 下推拉和横向推拉，构思巧妙，结 构非常简单。
子机构I 输入 子机构II 子机构III 子机构n1
子 机 输出 构 n
直线电机
襟翼
直线电机 某型飞机的襟翼操纵机构
大型船舶主传动机构
III
IV
各子机构间无严格 的运动协调配合关系
机械原理课程教案—机械系统运动方案设计
机械原理课程教案—机械系统运动方案设计一、教学目标1. 让学生理解机械系统运动方案设计的基本概念和原则。
2. 使学生掌握常用的机械系统运动方案设计方法。
3. 培养学生运用机械原理解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 机械系统运动方案设计的基本概念讲解机械系统运动方案设计的定义、目的和意义。
2. 机械系统运动方案设计的原则介绍机械系统运动方案设计应遵循的原则，如可靠性、安全性、经济性等。
3. 常用的机械系统运动方案设计方法讲解和演示常用的机械系统运动方案设计方法，如解析法、模拟法、优化法等。
4. 实例分析分析具体机械系统运动方案设计实例，让学生了解设计过程和方法。
三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原则和方法。
2. 演示法：展示实例，让学生了解设计过程。
3. 练习法：让学生通过练习，掌握设计方法并解决实际问题。
四、教学准备1. 教案、教材、课件等教学资料。
2. 投影仪、计算机等教学设备。
五、教学过程1. 导入新课通过提问或引入实例，激发学生的兴趣，引出本节课的主题。
2. 讲解基本概念讲解机械系统运动方案设计的定义、目的和意义。
3. 介绍设计原则介绍机械系统运动方案设计应遵循的原则，如可靠性、安全性、经济性等。
4. 讲解设计方法讲解和演示常用的机械系统运动方案设计方法，如解析法、模拟法、优化法等。
5. 实例分析分析具体机械系统运动方案设计实例，让学生了解设计过程和方法。
6. 课堂练习布置练习题，让学生运用所学的知识解决实际问题。
8. 布置作业布置课后作业，巩固所学知识。
9. 互动环节鼓励学生提问、讨论，解答学生心中的疑问。
10. 课后反思六、教学评估1. 课堂提问：通过提问了解学生对基本概念、设计原则和方法的掌握情况。
2. 练习题：检查学生对所学知识的应用能力。
3. 课后作业：评估学生对课堂内容的复习和巩固情况。
4. 小组讨论：观察学生在团队合作中的表现，了解他们的思考过程和解决问题的能力。
七、教学拓展1. 介绍最新的机械系统运动方案设计技术和软件工具，如计算机辅助设计（CAD）和仿真技术。
机械系统运动方案及结构分析
机械系统运动方案及结构分析概述机械系统是由一系列相互连接的部件组成的，通过运动实现某种功能的系统。
在机械系统设计过程中，需要考虑运动方案和结构分析，以确保系统的稳定性、效率和可靠性。
本文将探讨机械系统的运动方案和结构分析的重要性，并介绍常用的方法和工具。
机械系统运动方案机械系统的运动方案指的是实现所需运动的方法和方案。
在确定运动方案之前，需要对系统的功能和运动要求进行分析和定义。
常见的机械系统运动方案包括以下几种：1.传动机构：通过齿轮、皮带、链条等传动元件实现运动传递。
传动机构能够将输入运动转换为输出运动，并实现不同速度的运动比例。
2.摆动机构：通过摆杆、连杆等实现周期性的直线运动或旋转运动。
摆动机构常见的应用包括钟摆、连杆机构等。
3.并联机构：由多个并联连接的元件组成，能够实现多自由度运动。
并联机构常用于机器人、航天器等领域。
4.连杆机构：由多个连杆和铰链连接而成的机构，可以实现复杂的直线或旋转运动。
连杆机构广泛应用于工业机械、汽车发动机等领域。
选择合适的运动方案需要考虑多个因素，包括运动要求、空间限制、工作环境等。
在设计过程中，可以使用动力学仿真软件进行运动仿真，以评估和优化不同方案的性能。
机械系统结构分析机械系统的结构分析是指对系统的结构进行分析和评估，以确定其稳定性和刚度。
结构分析通常包括以下几个方面：1. 强度分析强度分析是对机械系统中各个部件的强度进行评估。
在设计机械系统时，需要考虑各个部件所能承受的力和扭矩，并根据这些要求选择合适的材料和尺寸。
强度分析可以使用有限元分析软件进行，以模拟系统在不同载荷下的受力情况。
2. 刚度分析刚度分析是对机械系统的刚度进行评估，以确定系统在运动中的稳定性和精度。
刚度分析需要考虑部件的刚度特性和装配精度，并通过模态分析、应变测试等方法来评估系统的刚性。
刚度分析的结果可以用来指导系统的结构优化和改进。
3. 动力学分析动力学分析是对机械系统的动态响应进行评估。
机械系统的运动简图设计
运动简图的绘制步骤
确定机械系统的组成和功能
了解机械系统的基本组成和各部分的功能， 确定需要表示的运动关系。
绘制机械系统各部分的轮廓
根据实际情况绘制出机械系统各部分的轮廓， 以便于表示其运动关系。
选择合适的图形符号
根据需要表示的运动关系，选择合适的图形 符号来表示各部分。
标注尺寸和参数
根据需要标注出机械系统各部分的尺寸和运 动参数，以便于分析和设计。
通过运动简图分析，优化传动系 统的参数，如齿轮模数、带轮直 径等，提高传动效率。
03
传动系统可靠性分 析
利用运动简图，分析传动系统的 可靠性，预测潜在的故障和问题， 提出相应的改进措施。
控制系统设计与调试
控制。
控制系统调试
通过运动简图，对控制系统进行调 试，确保系统稳定、可靠地运行。
传动系统运动简图绘制方法
根据传动部件的工作原理和运动形式，使用规定的图形符号和比例 尺绘制传动系统运动简图。
传动系统运动简图的应用
用于分析传动系统的运动特性和工作原理，比较不同传动方案的优 缺点，以及进行传动系统的优化设计和改进。
控制系统运动简图设计
控制系统运动简图定义
控制系统运动简图是一种用图形符号表示机 械系统中控制元件和运动关系的简化图形。
运动原理
机械系统的运动是通过各组成部分的 相对运动来实现的，这些相对运动包 括转动、移动等。
02
运动简图设计基础
运动简图的定义与作用
定义
运动简图是一种用图形符号表示机械系统运动关系的简化示意图，用于描述机 械系统的运动规律、运动轨迹和运动参数。
作用
运动简图能够直观地表达机械系统的运动关系，便于分析和设计机械系统，提 高设计效率。
机械原理-机械系统运动方案设计
机械原理是机械工程中的关键理论基础，研究机械运动的规律和性能。我们 将重点探讨机械系统运动方案设计的原理与方法。
机械系统运动方案设计的目的
提高效率
通过合理的方案设计，实现 机械系统的高效运行，最大 限度地提高生产效率。
降低成本
设计经济有效的运动方案， 减少材料和能源的消耗，从 而降低制造成本。
增强可靠性
确保机械系统的稳定性和可 靠性，减少故障率和维修时 间，提高设备的使用寿命。
机械系统运动方案设计的步骤
1
需求分析
了解使用需求和性能要求，确定设计目
方案设计
2
标和约束条件。
根据需求分析，设计机械系统的运动方
案，包括动力传输和运动控制。
3
仿真验证Biblioteka 使用计算机仿真软件进行方案验证和性 能评估，优化设计参数。
机械系统运动方案设计的重要考虑因素
1 负载要求
根据工作负载的性质和要 求，选择合适的传动方式 和运动控制方法。
2 材料选择
考虑到机械系统的使用环 境和工作条件，选择合适 的材料以满足强度和耐久 性要求。
3 安全性与可维护性
设计安全可靠的机械系统， 方便维护和检修，确保使 用过程中的人身和设备安 全。
机器人手臂
运用运动学和动力学原理，设 计出精准灵活的机器人手臂， 用于工业自动化和协作操作。
结论和总结
机械系统运动方案设计是机械工程领域中至关重要的任务，它涉及多个学科 的知识和技术，旨在实现高效、可靠、经济的机械运动。
机械系统运动方案设计中的优化方法
参数优化
通过调整设计参数，寻找最佳的运动方案，以实现 最优性能。
仿真优化
利用计算机仿真技术，优化机械系统的设计和运动 控制算法，提高性能。
机械系统运动方案设计
机械系统运动方案设计引言机械系统的运动方案设计是一个关键的工程任务，它涉及到机械系统的运动特性、性能指标、传动机构和控制策略等方面。
本文旨在介绍机械系统运动方案设计的一般过程和方法，并通过一个实际案例来说明。
运动特性分析在进行机械系统运动方案设计之前，首先需要对该机械系统的运动特性进行分析。
这包括系统的运动模式（例如直线运动、旋转运动等）、运动范围、加速度和速度要求等。
性能指标规定根据机械系统的使用需求和实际应用场景，确定系统的性能指标是非常重要的。
这些性能指标可能包括速度、精度、刚度、承载能力等。
在确定这些性能指标时，需要综合考虑系统的运动特性和工作环境的要求。
传动机构设计传动机构是机械系统中实现运动转换和传递的关键部件。
在进行传动机构设计时，需要根据系统的运动特性和性能指标来选择适当的传动方式（例如齿轮传动、皮带传动、链传动等）和传动比。
同时还需要考虑传动效率、传动平稳性、传动装配和维护方便性等因素。
控制策略设计控制策略设计是机械系统运动方案设计的重要组成部分。
在确定控制策略时，需要考虑系统的运动特性和性能指标，并采用适当的控制方式（例如开环控制、闭环控制等）和控制算法。
同时，还需要选择合适的传感器和执行器，并进行系统建模和仿真分析等。
实际案例：自动化生产线的运动方案设计假设有一个自动化生产线，需要设计其运动方案。
该生产线包括搬运机器人、传送带和几个工作站。
要求生产线能够实现零件的快速搬运、准确定位和高效加工。
根据生产线的运动特性和性能指标，我们可以进行如下的运动方案设计：1.搬运机器人的运动方式选择为轨道运动，并采用闭环控制策略。
机器人通过激光传感器实时感知目标位置，然后通过控制算法准确地控制机器人的运动路径和速度。
2.传送带的运动方式选择为连续运动。
传送带通过电机驱动，并采用闭环控制方式。
通过编码器实时反馈传送带的位置和速度，然后通过控制算法实现传送带的准确控制。
3.工作站的运动方式选择为旋转运动。
机械运动方案设计
机械运动方案设计简介机械运动方案设计是在机械工程领域中，针对特定的需求和目标，设计出适合的机械运动方案。
机械运动方案设计涉及到运动学、动力学、材料力学等多个方面的知识，以及相关的工程设计原理和技术。
机械运动方案设计在实际工程项目中具有广泛的应用。
例如，在制造业中，机床的运动方案设计决定了机床的加工能力和精度；在机器人领域，机器人的运动方案设计决定了机器人的动作灵活性和工作效率。
因此，机械运动方案设计对于实现特定的运动需求和优化机械系统的性能具有重要意义。
设计过程机械运动方案设计通常包括以下几个步骤：1.确定运动需求：根据具体的应用需求，确定机械系统需要实现的运动方式和运动参数。
例如，确定机床的加工速度和精度要求，或者确定机器人的工作空间和运动速度要求。
2.运动分析：根据运动需求，进行运动学和动力学分析，确定机械系统的运动轨迹、速度和加速度等参数。
运动分析可以使用数学模型和计算机仿真等方法进行。
3.结构设计：根据运动分析的结果，设计机械系统的结构和零部件。
结构设计需要考虑到机械系统的刚度、稳定性和重量等因素。
4.动力传递设计：根据运动分析的结果和结构设计的要求，设计机械系统的动力传递装置，包括传动轴、联轴器和传动装置等。
动力传递设计需要考虑到传动效率、传动比和扭矩传递能力等因素。
5.控制系统设计：根据运动分析的结果和结构设计的要求，设计机械系统的控制系统，包括传感器、执行器和控制算法等。
控制系统设计需要考虑到系统的稳定性、响应速度和控制精度等因素。
6.性能评估和优化：通过实际测试和仿真分析，评估机械系统的性能，并根据评估结果进行优化设计。
性能评估和优化可以包括加工精度、工作效率、能耗和噪声等指标。
7.制造和调试：根据设计结果，制造机械系统，并进行调试和测试。
制造和调试过程需要考虑到材料和工艺等因素。
设计原则在机械运动方案设计过程中，有一些常用的设计原则和准则可以帮助工程师设计出满足要求的机械系统。
机械运动方案设计
机械运动方案设计机械系统通常由原动机、传动部分、执行机构与控制部分等组成。
机械运动方案设计得主要内容就是：根据给定机械得工作要求，确定机械得工作原理,拟定工艺动作与执行构件得运动形式，绘制工作循环图;选择原动机得类型与主要参数,并进行执行机构得选型与组合,随之形成机械系统得几种运动方案，对运动方案进行分析、比较、评价与选择；对选定运动方案中得各执行机构进行运动综合，确定其运动参数，并绘制机构运动简图,在此基础上，进行机械得运动性能与动力性能分析.一、机械运动方案设计得步骤机械运动方案设计得一般过程如下：构思机械工作原理,针对设计任务书中得规定得机械功能，构思实现该功能所采用得科学原理与技术手段，即机械得工作原理;由工作原理进一步确定机械所要实现得工艺动作，复杂得工艺动作可分解为几种简单运动得合成，选用适当得机构实现这些运动就就是机械运动方案设计得主要任务。
二、绘制机械工作循环图(又称运动循环图）针对机械要实现得工艺动作，确定执行构件得数目,为了实现机械得功能,各执行构件得工艺动作之间往往有一定得协调配合要求，为了清晰地表述各执行构件运动协调关系，应绘制机械得工作循环图。
机械工作循环图也就是进行机构得选型与拟定机构得组合方案得依据。
三、选择执行机构类型根据执行构件得运动形式与运动参数，选定实现执行构件工艺动作得执行机构,并将各执行机构有机得组合在一起,以实现机械得整体工艺动作.在进行执行机构选型时，应首先满足执行构件运动形式得要求,然后通过对所选机构进行综合、组合、变异与调整等，以满足执行构件得运动参数与运动特性等要求。
一般来说，满足执行构件工艺动作得执行机构往往不就是一种,而就是多种，故应该进行综合评价，择优选用。
四、绘制机械运动示意图依据机械工作性质与工作环境等，合理选取原动机类型；原动机得运动与动力经传动系统得传递与转化后,驱动执行机构得主动件,使执行机构实现预期得工艺动作.根据机械得工作原理、执行构件运动得协调配合要求,与所选定得各执行机构,拟定机构得组合方案,画出机械运动示意图,这种示意图就表示可机械运动配合情况与机构组成情况，代表机械运动系统得方案,对于运动情况比较复杂得机械,机械运动示意图还可以采用轴测投影得方法绘制出立体得机械运动示意图.五、执行机构得尺度综合根据各执行构件与主动件得运动参数,以及各执行构件运动间得协调配合要求,同时考虑执行机构得动力性能要求,确定各执行机构中构件得尺寸与几何形状(如凸轮廓线)等.六、绘制运动机械简图针对各机构尺度综合所得结果,进行机构得运动分析与动态静力分析,并从运动规律、动力条件、工作特性等多方面进行综合评价,确定机构其它相关尺寸。
机械系统运动方案设计及机械创新设计
机械系统运动方案设计及机械创新设计随着科技的进步和工业化的发展，机械系统的运动方案设计和机械创新设计显得越来越重要。
机械系统的运动方案设计是指确定机械系统中各个零件的运动方式和相互之间的协调关系，以及确定控制系统的工作方式和方法。
机械创新设计是指在现有的机械系统基础上，通过创新设计实现更高效、更节能、更安全、更可靠的机械装置。
机械系统的运动方案设计首先需要明确机械系统的功能需求和工作环境。
根据需求和环境的不同，可以选择不同的运动方式，如直线运动、旋转运动等。
同时，还需要考虑机械系统各个零件之间的协调关系，确保机械系统能够正常运行。
在确定运动方式和协调关系后，需要对机械系统进行动力学分析和动力学仿真，以验证设计方案的合理性和可行性。
在机械创新设计中，需要进行创新思维和创新方法的应用。
创新思维是指通过对问题的重新思考，寻找不同的解决方案。
创新方法包括TRIZ理论、设计结构矩阵等，可以帮助设计者发现问题的本质，并提供创新的设计思路。
在进行创新设计时，需要对现有的机械系统进行全面的技术分析和市场研究，找出其不足之处，并提出相应的改进方案。
通过创新设计，可以提高机械系统的性能和可靠性，降低能源消耗，提高生产效率。
在机械系统运动方案设计和机械创新设计过程中，需要注重以下几点。
首先，需要保证设计方案的合理性和可行性。
设计方案必须满足机械系统的功能需求，并且能够在实际应用中实现。
其次，需要进行全面的技术分析和市场研究。
通过对现有技术和市场需求的了解和分析，可以为设计提供有价值的参考。
最后，需要进行充分的沟通和协作。
机械系统运动方案设计和机械创新设计往往涉及多个领域的专业知识，需要不同领域的专家和设计者之间的有效沟通和协作，才能获得最终的设计方案。
总之，机械系统运动方案设计和机械创新设计对于提高机械装置的性能和可靠性具有重要意义。
通过合理的运动方案设计和创新的设计思路，可以更好地满足市场需求，并促进机械装置的发展。
机械系统运动方案设计概述
机械系统运动方案设计概述引言机械系统运动方案设计是指根据产品需求和性能要求，设计出满足这些要求的机械运动系统的方案。
机械系统运动方案设计涉及到机械结构设计、运动学分析、动力学分析等方面，需要综合考虑多个因素，以确保最终设计方案的可行性和稳定性。
设计流程机械系统运动方案设计通常包括以下几个阶段：需求分析需求分析是指对产品需求进行详细的分析和理解，包括机械系统的运动特性、工作环境、产品性能要求等。
在这一阶段中，设计师需要与产品经理、工程师等多个相关方进行充分的沟通和讨论，以确保对需求的准确理解。
概念设计概念设计是指在需求分析的基础上，通过创造性的思考和设计，提出多个不同的运动方案候选。
在这一阶段中，设计师需要考虑多种因素，例如运动机构的类型、传动方式、结构形式等。
同时，设计师还需要进行初步的运动学和动力学分析，并评估候选方案的可行性和优劣。
详细设计详细设计是指对概念设计中选定的方案进行深入的设计和分析。
在这一阶段中，设计师需要进行详细的运动学和动力学分析，包括运动学链的建模和运动参数的计算，动力学模型的建立和分析等。
此外，设计师还需要对各个运动部件进行结构设计和优化，以满足产品性能要求。
核实验证是指对设计方案进行实际验证和验证结果的分析。
在这一阶段中，设计师需要制作相应的样机，进行实际的运动测试，并对测试结果进行分析和评估。
如果验证结果不符合设计要求，设计师需要进行相应的修正和改进，直到满足设计要求为止。
文档编制文档编制是整个机械系统运动方案设计的最后环节。
设计师需要将设计过程、分析结果、验证报告等内容进行整理和总结，形成相应的文档。
在编制文档时，设计师需要使用适当的标准和格式，以便其他相关人员能够理解和使用该文档。
设计要点在机械系统运动方案设计过程中，设计师需要特别注意以下几个方面：运动学分析是机械系统运动方案设计的基础，设计师需要对各个运动部件的运动学特性进行严密的分析和计算。
在进行运动学分析时，设计师需要考虑速度、加速度、位移等关键参数，并根据这些参数对各个部件的尺寸和结构进行选择和优化。
机械原理-机械系统运动方案设计
机械系统的发展趋势
总结词：机械系统的发展趋势
详细描述：随着科技的不断进步和应用需求的不断提高 ，机械系统也在不断发展。目前，机械系统的发展趋势 主要包括智能化、模块化、集成化和绿色化等。智能化 是指通过引入人工智能和传感器技术，实现机械系统的 自主控制和智能决策；模块化是指将机械系统中的各个 部件标准化和模块化，便于生产和维修；集成化是指将 多个机械系统集成在一起，实现更高效和更精确的运动 控制；绿色化是指注重环保和节能，采用更环保的材料 和设计，降低能耗和排放。
机械原理-机械系统运动方案设计
目录
• 机械系统概述 • 机械原理基础 • 机械系统运动方案设计 • 典型机械系统运动方案分析 • 现代设计方法在机械系统运动方案设计中
的应用 • 机械系统运动方案设计案例分析
01 机械系统概述
机械系统的定义与组成
总结词
机械系统的定义与组成
详细描述
机械系统是由多个相互关联和相互作用的机械部件组成的整体。这些部件包括 原动机、传动机构、执行机构和控制机构等，它们通过各种方式相互连接和配 合，以实现特定的运动和功能。
齿轮机构运动方案分析
齿轮机构组成
由两个或多个齿轮组成，通过齿 轮之间的啮合实现运动和动力的
传递。
齿轮机构分类
按照齿轮类型可分为直齿、斜齿、 锥齿和蜗轮蜗杆等；按照齿轮轴 线关系可分为平行轴、相交轴和
交错轴齿轮机构。
齿轮机构运动特性
具有传动效率高、传动比稳定、 寿命长等优点，适用于大功率、
高精度和长期使用的场合。
机械பைடு நூலகம்统的分类与特点
总结词
机械系统的分类与特点
详细描述
根据不同的分类标准，可以将机械系统分为多种类型。例如，根据能量传递方式的不同，可以分为传动系统和控 制系统；根据功能的不同，可以分为原动机、传动装置、执行器和控制器等。不同类型的机械系统具有不同的特 点和应用范围，需要根据具体需求进行选择和设计。
机械系统运动方案设计
机械系统运动方案设计机械系统是指由多个机械部件组成的系统，可以完成某种特定的运动或工作任务。
机械系统运动方案设计是指对机械系统中运动的方案进行设计，以实现特定的工作任务。
本文将从机械系统运动方案设计的原理、步骤、方法和注意事项等方面进行阐述。
一、机械系统运动方案设计的原理任何一台机械设备或系统，在设计之初就要确定其运动方案，运动方案的设计必须考虑到整个系统的工作要求和性能，保证系统的可靠性和稳定性。
机械系统的运动方案设计的原理是使系统的运动状态达到特定的要求，同时满足以下几点原则：1、稳定性机械系统的运动状态必须是稳定的，不会因外部环境的变化而使系统发生过度振荡或者失去控制。
因此在运动方案设计中必须考虑惯性、摩擦、弹性、耗能等因素，控制系统的稳定性。
2、能效性机械系统的运动方案必须达到最佳的能效性，即在运动过程中实现最大程度的能量转换和利用。
这要求设计人员对机械系统的工作原理和运动方式有深入的了解和熟练的技能，优化运动方案，降低能量损失。
3、可靠性机械系统的运动方案设计需要考虑到系统的可靠性。
要确保机械系统的实际运动方案能够持续、稳定、可靠地运行，达到预期的工作要求。
4、安全性机械系统运动方案的设计要求考虑到系统的安全性。
机械系统运动过程中要注意遵循安全生产相关规定，保证工作环境安全，预防机械设备事故和故障的发生。
二、机械系统运动方案设计的步骤机械系统运动方案设计是一个复杂的过程，在设计时应该全面考虑各个方面的因素。
下面介绍机械系统运动方案设计的步骤：1、分析运动特性和工作要求设计人员需要了解机械系统的运动特性和工作要求，包括机械系统的材料属性、运动速度、功率大小、工作环境等因素，以此来确定机械系统的运动方案。
2、确定运动方式和工作原理确定机械系统的运动方式，并根据系统的工作原理制定运动方案。
机械系统运动方式有直线运动、旋转运动，以及复杂的多轴运动等，根据具体的工作条件选择合适的方式。
3、选择机械部件和材料根据机械系统的工作要求和运动方式，选择合适的机械部件和材料。
第6章--机械系统运动方案设计
T1= to+td1+tK+td2 行程时间
冲头初始位置 上的停息时间
冲头前进 空程时间
冲头回退 空程时间
3）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 时间(或转角)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 该图某一主要执行机构的起点为基准，表示其余各执行 机构的动作顺序。
自动冲压机的循环图：
4）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。
执行机构的运动形式：多种多样，如：
1）原动机的运动匀速回转，实现执行构件匀速回转的机构：
匀非速匀回速转回机转构机类构型类型应用实例
平行四边形机构 双转块机构 齿轮机构
摆线针轮机构 谐波传动机构 周转轮系 挠性传动机构
火车车轮连动机构、联轴器 联轴器 增速、减速、变速装置 增速、减速、变速装置 增速、减速、变速装置 增速、减速、运动合成与分解 远距离传送、无级变速装置
易损坏衣物
设计模仿人手的机械手，
难度大
很难把衣物各处都刷洗到
波轮洗衣机
滚筒洗衣机
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。
机械系统运动方案设计
机械系统运动方案设计机械系统设计的通常考虑下列几个方面：机械系统设计的通常原则机械运动方案设计●机械的结构构成机械的种类是五花八门十分繁多，常见的机械有动力机械、生产机械、起重运输机械、建筑机械、矿山机械、林业机械、农业机械等等。
随着科学技术的进展，各类生产机械的速度与精度要求越来越高，同时要考虑环境保护、节约原材料、节约能源，而且大量的使用机、电或者机、电、液的一体化以满足自动化生产的新要求。
一批又一批的新机械不断涌现。
尽管各类机械的结构与用途多种多样千差万别，大体上均由四部分构成：动力机、传动系统、执行机构与操纵操纵装置，如图1所示。
此外，为保证机械正常工作还设有一些辅助装置，如润滑、冷却、安全保护，计数及照明装置等。
图 1●机械系统设计的通常原则一台较复杂的机械在运转中常包含多个工艺动作，相互协调配合以完成预定的工艺目的。
工艺目的及工艺动作确定之后，机械系统的设计要紧包含动力机的类型、功率与额定转速的选择，运动变换机构的选择与协调各工艺动作的机械运动循环图的拟定。
这些工作在很大程度上决定了所设计机构的性能、造价，因而是设计工作中关键的一环。
机械系统设计又是一项繁难的工作，它不但要求设计者有多方面的知识，还要有广博的见识与丰富的经验。
由于机构种类的繁多、功用各异，因此机械系统的设计难以找出共同的模式，这里讨论的仅是设计过程中的通常性原则。
◆ 使用简短的运动链拟定机械的传动系统或者执行机构时，尽可能使用简单、紧凑的运动链。
由于运动链越简短，构成传动系统或者执行机构所使用的机构与构件数目越少，这不仅降低制造费用、减小体积与重量，而且使机械的传动效率相对提高。
由于减少传动环节，使传动中的积存误差也随之减小，结果将提高机械的传动精度与工作准确性。
◆ 有较高的机械效率传动系统的机械效率要紧取决于构成机械的各基本机构的效率与它们之间的联接方式。
因此，当机械中含有效率较低的机构时，如蜗轮蜗杆传动装置，这将降低机械的总效率。
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机械系统运动方案设计机械系统设计的一般考虑以下几个方面：机械系统设计的一般原则●/jingpin/jijie/kecengseji/sejifangan/sejifangan.htm- jgxx#jgxx●机械运动方案设计●●●●●●机械的结构组成机械的种类是五花八门十分繁多，常见的机械有动力机械、生产机械、起重运输机械、建筑机械、矿山机械、林业机械、农业机械等等。
随着科学技术的发展，各类生产机械的速度和精度要求越来越高，同时要考虑环境保护、节省原材料、节约能源，而且大量的采用机、电或机、电、液的一体化以满足自动化生产的新要求。
一批又一批的新机械不断涌现。
尽管各种机械的结构和用途多种多样千差万别，大体上均由四部分组成：动力机、传动系统、执行机构和操纵控制装置，如图1所示。
此外，为保证机械正常工作还设有一些辅助装置，如润滑、冷却、安全保护，计数及照明装置等。
图 1●机械系统设计的一般原则一台较复杂的机械在运转中常包括多个工艺动作，相互协调配合以完成预定的工艺目的。
工艺目的及工艺动作确定之后，机械系统的设计主要包括动力机的类型、功率和额定转速的选择，运动变换机构的选择以及协调各工艺动作的机械运动循环图的拟定。
这些工作在很大程度上决定了所设计机构的性能、造价，因而是设计工作中关键的一环。
机械系统设计又是一项繁难的工作，它不但要求设计者有多方面的知识，还要有广博的见识和丰富的经验。
由于机构种类的繁多、功用各异，因此机械系统的设计难以找出共同的模式，这里讨论的仅是设计过程中的一般性原则。
◆ 采用简短的运动链拟定机械的传动系统或执行机构时，尽可能采用简单、紧凑的运动链。
因为运动链越简短，组成传动系统或执行机构所使用的机构和构件数目越少，这不仅降低制造费用、减小体积和重量，而且使机械的传动效率相对提高。
由于减少传动环节，使传动中的积累误差也随之减小，结果将提高机械的传动精度和工作准确性。
◆ 有较高的机械效率传动系统的机械效率主要取决于组成机械的各基本机构的效率和它们之间的联接方式。
因此，当机械中含有效率较低的机构时，如蜗轮蜗杆传动装置，这将降低机械的总效率。
在机械传动中的大部分功率是由主传动所传递，应力求使其具有较高的传动效率；而辅助传动链，如进给传动链、分度传动链、调速换向传动链等所传递的功率很小，其传动效率的高低对整个机械的效率影响较小。
对辅助传动链主要着眼于简化机构、减小外部尺寸、力求操作方便、安全可靠等要求。
◆ 合理安排传动顺序机械的传动系统和执行机构一般均由若干基本机构和组合机构组成，它们的结构特点和传动作用各不相同，应按一定规律合理的安排传动顺序。
一般将减速机安排在运动链的起始端，尽量靠近动力机，例如采用带有减速装置的电动机；将变换运动形式的机械安排在运动链的末端，使其与执行构件靠近，如将凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等靠近执行构件布置；将带传动类型的摩擦传动安排在运动链中的转速高的起始端，以减小传递的转矩、降低打滑的可能性。
在传递同样转矩的条件下，与其他传动形式比较摩擦传动机构尺寸比较大，为了减小其外部尺寸应将其布置在运动链的起始端。
传动链中采用圆锥齿轮时，应考虑到圆锥齿轮制造较困难，造价高，避免用大尺寸的圆锥齿轮，而采用较小的圆锥齿轮也应布置在运动链中转速较高的位置。
上述顺序安排只是一般性的考虑，具体安排时需要同时考虑的因素较多，如充分利用空间、降低传动噪音和振动，以及装配维修的方便等，相关的各因素都要权衡利弊给予适当的考虑。
◆ 合理分配传动比运动链的总传动比应合理地分配到各级传动机构，既充分利用各种传动机构的优点，又能利于尺寸控制得到结构紧凑的机械。
每一级传动机构的传动比应控制在其常用的范围内。
如果某一级传动比过大，则对其性能和尺寸都将有不利的影响。
所以当齿轮传动比大于8～10时，一般应设计为两级传动；当传动比在30以上时，常设计两级以上的齿轮传动。
但是对于传动来说，由于外部尺寸较大实际很少采用多级带传动。
电动机的转速一般都超过执行构件所需要的转速，而需要采用减速传动系统。
这时，对于减速运动链应按照“前小后大”的原则分配传动比，而且相邻两级传动比的差值不要相差太大。
设有K级减速传动，其各级传动比为i1、i2、…、i K ，取值应符合i1＜i2＜…＜iK的顺序，相邻两级差不得过大。
安排这种逐级减速的运动链，可使各级中间轴有较高的转速及较小的转矩，因此可选用尺寸较小的轴径和轴承，油封等零件。
◆ 保证机械安全运转设计机械的传动系统和执行机构，必须充分重视机构的安全运转，防止发生人身事故或损坏机械构件的现象出现。
一般在传动系统或执行机构中设有安全装置、防过载装置、自动停机等装置。
例如在起重机的起吊部分必须防止在载荷作用下发生倒转，造成起吊物件突然下落砸伤工人或损坏货物的后果，所以在传动链中应设置具有足够自锁能力的机构或有效的制动器。
又如为防止机械因短时过载而损坏，可采用具有过载打滑的摩擦传动装置或设置安全联轴器和其他安全过载装置。
在某些机械中各执行构件的运动是彼此独立的，所以在设计传动系统和执行机构时，不必考虑它们之间运动的协调。
例如起重机的吊钩的起落、吊杆的摆动是各自独立的，并不存在协调配合的问题，将其设计成各自独立的运动链，而且可以采用不同的动力机，在另外一些机构中各执行构件间必须保持严格的协调配合，保持准确的传动比关系和动作的协调，否则无法完成生产工艺要求。
例如齿轮加工机床按范成法切制齿轮时，刀具和轮坯的范成运动必须保持某一恒定的传动比，这样才能保证切制出所要求的齿数。
又如在车床上车制螺纹时，必须保证主轴带动工件的转动速度和刀架上刀具的走刀速度按一定的速度比运转，否则难以车制出工艺所要求的螺纹。
为保证这些执行机构和执行构件之间有严格传动比，而且能协调动作，应将相互有关的运动链同用一个动力机驱动。
●机械运动方案设计在设计机械的过程中，当工艺动作确定之后，就要选择适宜的机构型式来实现所要求的工艺动作。
虽然，在这个过程中有可能根据特定的工艺动作要求，创造和研制出新的机构，但多数情况下是可以利用已有的机构，借助于资料和设计经验来完成，因此习惯上把这一步工作称为机构的选型。
机构的选型需要考虑多方面的因素，如运动变换要求、尺寸限制、制造成本、运转性能、效率高低、操作方便安全可靠等等。
其中首要的是运动变换要求，我们将侧重于这方面来介绍机构选型问题。
机构是用来实现运动变换并传递运动和力，变换的一端是执行构件的工艺动作，这是设计之初给定的运动，变换的另一端是动力机的运动。
动力机的选择是机械设计的重要问题之一。
●动力机类型的选择现代机械中应用的动力机类型规格繁多，除了热机(蒸汽机、内燃机)主要应用于经常变换工作场所的机械设备和运输车辆外，用于一般机械上的动力机为电机、液动机和气动机。
电动机尤其是交流异步电动机，其结构简单，价格低廉，动力源方便，在机械中应用广泛，但它的转速只有固定的几种，而且调速不便。
对调速平滑程度要求不高，调速比不大者可采用绕线型异步电动机。
当调速范围较大，且需连续稳定平滑调速时可采用直流电动机。
选择电动机首先满足所需要的功率，在其胜任负载要求的条件下，还应考虑电动机发热、允许过载能力和起动能力等；其次电动机类型的选择，还应考虑机械的负载特性、工作平稳性、冲击程度、调速范围和起动、制动的频繁程度；最后拟定电动机额定转速，必须和机械的传动装置的传动比相匹配，一般额定功率相同电动机，额定转速越高，则电动机尺寸越小，重量、价格也越低。
液动机有输出旋转运动的液压马达和输出直线运动的液压油缸。
液动机一般调速方便，易于现速度和运动方向的控制，应用它往往可以使传动链简短，并能直接驱动执行构件，但需要配备液压站。
在气源比较方便的地方，只要求实现简单的运动变换，如只要求从动件作位置移动，并不十分苛求运动规律时应用气缸是很方便的，但动作过程中常伴有噪音。
在具体条件下，选择哪种类型的动力机，要做技术和经济上的综合分析。
动力机的类型与机械的整体结构直接有关，应慎重对待。
●机构选型在机械的传动系统和执行机构的设计中都存在机构选型的问题，我们仅以运动型式的变换要求介绍一些较适用的机构作为机构选型的入门，设计时可参阅有关的设计手册加以分析比较，选择或设计最佳方案。
◆ 定速比转动变换机构在以交流异步电动机作为动力机的机械中，这类定速比转动变换机构是最常见的减速或增速机构，主要应用各种齿轮、蜗杆、带或链传动、摩擦轮等。
常用的减速、增速机构的类型和性能指标、应用范围等在各种机械设计手册上均有介绍，也可查阅有关产品目录、产品介绍。
◆连续转动变换为往复移动或摆动机构常应用连杆机构、凸轮机构或某些组合机构，选用的着眼点首先在于对往复行程中的运动规律是否有具体要求，如工作行程的速度和加速度，空行程的急回等。
凸轮机构的特点是便于实现给定运动规律，尤其是带有间歇运动规律。
但从承载能力和加工方便比较，连杆机构优于凸轮机构。
◆ 连续转动变换为周期变速转动机构应用双曲柄机构、回转导杆机构和非圆齿轮等机构可以实现这种变换，但非圆齿轮机构的加工较为困难，在传动中应用较少。
◆ 连续转动变换为步进运动机构常见于自动机的送进、转位部分，常用的步进机构有棘轮、槽轮、凸轮等机构和齿轮一连杆组合步进机构、凸轮一齿轮组合机构等，通用的步进机构的类型和性能指标请参阅有关机构设计手册。
◆连续转动变换为轨迹运动机构一般应用曲柄摇杆机构的连杆曲线实现所要求的轨迹运动，特殊形状的轨迹曲线或对描迹点的速度有要求时可采用凸轮一连杆组合机构或齿轮一连杆组合机构等。
◆运动的合成与分解机构可以应用各种差动机构，它们是具有两个自由度的机构，由两个主动件输入运动，其输出运动是输入运动的合成，之中由齿轮组成的差动机构，其输入和输出运动是线性关系，设计比较简单，故应用广泛。
差动螺旋常用于位移的精确调节，此外还有差动连杆等机构。
●机构的组合应用选择若干个不同类型的基本机构(或由基本机构变异而成的新机构)，通过适当的联接方式，组成一个彼此协调配合的机构系统以实现复杂的或某些特殊的运动要求，也是运动方案设计的一种常用方法，下面举几例说明。
◆ 凸轮—连杆机构组合图2所示凸轮摆杆滑块机构是由凸轮机构1-2-3和摆杆滑块机构2′-4-5-3串联组合而成。
由于凸轮轮廓曲线可按任何运动规律进行设计，使执行构件滑块5的运动规律充分满足生产工艺的要求。
例如要求滑块5在工作行程等速运动，而在工作行程开始的一小段和结束的一小段，设计成局部的加速段和减速段，以避免在工作行程的两端发生较大的冲击。
同时在回程设计成具有一定的急回特性。
可见该组合机构运动规律的选择余地较大。
◆ 齿轮—连杆机构组合图3所示齿轮一连杆机构是由一对定轴齿轮机构1-4-5封闭双自由度的五杆机构1-2-3-4-5组合而成。