机械系统运动方案创新设计及运动循环图幻灯片
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第十章机械系统运动方案及运动循环图精讲
送料：由送料夹持器2分四次间歇送进，前三次每次送进量约为 三分之一钉长度，第四次送进略大于前三次送进量。 压紧、挤方：由冲头3在前三次送料后的停歇时间内将钉杆挤压 成方锥，在其余工作循环中冲头3保持与钉杆接触，起压紧作用。
挤尖、切断：在第四次送料后，由切断刀4同时完成挤尖、切 断工序，最后完成一枚鞋钉的制作。
3).对于高速运转的机构，如果作往复运动或平面一般运动构 件的惯性质量较大，或转动构件有较大的偏心质量（如凸轮 构件），则在设计机构系统时，应考虑平衡惯性质量措施， 以减少运转过程中的动负荷和振动。
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。
8.4 机构系统运动循环图
当按机械的运动要求或工艺要求初步设计出机构系统运动 方案示意图后，还不能充分反映出机构系统中各个执行构件间 的相互协调配合的运动关系。
用来描述机构系统在一个工作循环中各执行构件运动间 相互协调配合的示意图称为机构系统运动循环图，简称运动 循环图。
由于机械在主轴或分配轴转动一周或若干周内完成一个工 作循环，故运动循环图常以主轴或分配轴的转角为位置变量， 以某主要执行构件有代表性的特征位置为起始位置，在主轴或 分配轴转过一个周期时，表示出其他执行构件相对该主要执行 构件的位置先后顺序关系。按其表示的形式不同，通常有直线 式运动循环图（或称矩形运动循环图）、圆周式运动循环图和 直角坐标式运动循环图。
构（滑块为原动件）、摆动从动件凸轮机构等。
往复摆动（有复杂运动规律要 求）
摆动从动件凸轮机构、凸轮─齿轮组合机构等。
间歇旋转运动
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮机构、凸轮─齿轮组合 机构等。
挤尖、切断：在第四次送料后，由切断刀4同时完成挤尖、切 断工序，最后完成一枚鞋钉的制作。
3).对于高速运转的机构，如果作往复运动或平面一般运动构 件的惯性质量较大，或转动构件有较大的偏心质量（如凸轮 构件），则在设计机构系统时，应考虑平衡惯性质量措施， 以减少运转过程中的动负荷和振动。
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。
8.4 机构系统运动循环图
当按机械的运动要求或工艺要求初步设计出机构系统运动 方案示意图后，还不能充分反映出机构系统中各个执行构件间 的相互协调配合的运动关系。
用来描述机构系统在一个工作循环中各执行构件运动间 相互协调配合的示意图称为机构系统运动循环图，简称运动 循环图。
由于机械在主轴或分配轴转动一周或若干周内完成一个工 作循环，故运动循环图常以主轴或分配轴的转角为位置变量， 以某主要执行构件有代表性的特征位置为起始位置，在主轴或 分配轴转过一个周期时，表示出其他执行构件相对该主要执行 构件的位置先后顺序关系。按其表示的形式不同，通常有直线 式运动循环图（或称矩形运动循环图）、圆周式运动循环图和 直角坐标式运动循环图。
构（滑块为原动件）、摆动从动件凸轮机构等。
往复摆动（有复杂运动规律要 求）
摆动从动件凸轮机构、凸轮─齿轮组合机构等。
间歇旋转运动
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮机构、凸轮─齿轮组合 机构等。
机械的运动方案及机构的创新设计PPT课件
1.直线运动的机构 1) 齿轮-齿条机构 齿轮的正、反向回转可以使齿条做往复直线运动 2) 螺旋机构 丝杠的回转可以使螺母实现往复直线运动 3) 曲柄滑块机构 当曲柄连续回转时，滑块可做往复直线运动 4) 有特定尺寸的四杆机构（连杆曲线在某一区段的直线运动） 当四杆机构中的杆件尺寸满足BC=CD=CM=2.5AB，AD=2AB时， 曲柄连续回转，则连杆上的M点在某一运动段上其轨迹为近似直线 5) 链传动（直线段部分的运动） 带有翼片的链传动，可以拖动被作业件在两链轮间的直线段做直线运 动。
点
上受力较大
边形效应
速运动
用于运动传递 较差, 效率不高
开式 0.92~0.96
开式 0.5~0.7
平皮带 0.92~0.98 开式 0.9~0.93
在运动过程中效 随运动位置和 滑动 0.3~0.6
效 闭式 0.96 ~0.99
闭式 0.7~0.9
三角带 0.92~0.94 闭式 0.95~0.97 率随时发生变化 压力角不同 , 滚动 0.85~0.98
（5）能满足生产过程自动系统各种不同的特殊运行要求。 （6）缺点是直流电动机结构复杂，制造成本高，维护工作
量大。
11
伺服电机
在精密的机械设备中，如数控机床、机 器人等均采用伺服电动机作为原动机， 伺服电动机的机械特性曲线如图所示。
其最大的优点为：在非连续工作区可 n
以给出大的扭矩。
伺服电动机的反馈环节是光电码盘 来实现的。主要控制方式有位置反馈 和速度反馈两种形式。
15几种常用传动机构的基本特性齿轮机构蜗杆蜗轮机构带传动链传动连杆机构凸轮机构螺旋机构传动比准确外廓尺寸小交率高寿命长功率及速度范围广适宜于短距离传动传动比大可实现反向自锁用于空间交错轴传动动平稳中心距变化范围可用于长距离传动起到缓冲及过载保护作用中心距变化范围可用于长距离传动平均传动比准确特殊链可用于传送物料适用于宽广的载菏范围可实现不同的运动轨迹大或缩小行程等能实现各种运动规律机构紧凑可改变运动形制造精度要求高效率较低有打滑现象上受力较大有振动冲击边形效应设计复杂不宜高速运动易磨损主要用于运动传递滑动螺旋刚度较差效率不高开式092096闭式096099开式050704045平皮带092098三角带092094同步齿形带096098开式09093095097在运动过程中效率随时发生变化随运动位置和压力角不同效率亦不同滑动0306滚动085098级精度直齿v18ms级精度非直齿v36ms级精度直齿v200ms圆弧齿轮v100ms滑动速度1535ms三角带25kw同步齿形带50ms滚子链15ms齿形链30ms渐开线齿轮50000kw圆弧齿轮6000kw锥齿轮1000kw小于750kw常用为50kw三角带40kw同步齿形带200750kw最大可达3500kw通常为100kw10通常i开式i100常用i156060常用i1040平皮带10滚子链710齿形链主要用于传动主要用于传动常用于传动链的高速端常用于传动链中速度较低处既可做为传动机构又可做为执行机构主要用于执行机构主要用于转变运动形式为调整机构16基本机构的组合基本机构的组合大致可分为三种形式
点
上受力较大
边形效应
速运动
用于运动传递 较差, 效率不高
开式 0.92~0.96
开式 0.5~0.7
平皮带 0.92~0.98 开式 0.9~0.93
在运动过程中效 随运动位置和 滑动 0.3~0.6
效 闭式 0.96 ~0.99
闭式 0.7~0.9
三角带 0.92~0.94 闭式 0.95~0.97 率随时发生变化 压力角不同 , 滚动 0.85~0.98
（5）能满足生产过程自动系统各种不同的特殊运行要求。 （6）缺点是直流电动机结构复杂，制造成本高，维护工作
量大。
11
伺服电机
在精密的机械设备中，如数控机床、机 器人等均采用伺服电动机作为原动机， 伺服电动机的机械特性曲线如图所示。
其最大的优点为：在非连续工作区可 n
以给出大的扭矩。
伺服电动机的反馈环节是光电码盘 来实现的。主要控制方式有位置反馈 和速度反馈两种形式。
15几种常用传动机构的基本特性齿轮机构蜗杆蜗轮机构带传动链传动连杆机构凸轮机构螺旋机构传动比准确外廓尺寸小交率高寿命长功率及速度范围广适宜于短距离传动传动比大可实现反向自锁用于空间交错轴传动动平稳中心距变化范围可用于长距离传动起到缓冲及过载保护作用中心距变化范围可用于长距离传动平均传动比准确特殊链可用于传送物料适用于宽广的载菏范围可实现不同的运动轨迹大或缩小行程等能实现各种运动规律机构紧凑可改变运动形制造精度要求高效率较低有打滑现象上受力较大有振动冲击边形效应设计复杂不宜高速运动易磨损主要用于运动传递滑动螺旋刚度较差效率不高开式092096闭式096099开式050704045平皮带092098三角带092094同步齿形带096098开式09093095097在运动过程中效率随时发生变化随运动位置和压力角不同效率亦不同滑动0306滚动085098级精度直齿v18ms级精度非直齿v36ms级精度直齿v200ms圆弧齿轮v100ms滑动速度1535ms三角带25kw同步齿形带50ms滚子链15ms齿形链30ms渐开线齿轮50000kw圆弧齿轮6000kw锥齿轮1000kw小于750kw常用为50kw三角带40kw同步齿形带200750kw最大可达3500kw通常为100kw10通常i开式i100常用i156060常用i1040平皮带10滚子链710齿形链主要用于传动主要用于传动常用于传动链的高速端常用于传动链中速度较低处既可做为传动机构又可做为执行机构主要用于执行机构主要用于转变运动形式为调整机构16基本机构的组合基本机构的组合大致可分为三种形式
机械系统运动方案与创新设计 54页PPT文档
14
第三节 机械系统运动方案设计的构思 一、传动机构系统的组成
1、齿轮机构传动系统 2、带传动与齿轮传动的组合系统 3、齿轮传动与螺旋传动的组合系统 4、齿轮机构与万向联节机构的组合
第三节 机械系统运动方案设计的构思
典型传动方式
第三节 机械系统运动方案设计的构思
二、典型传动装置的应用场合
微机械 陀螺仪
机械陀螺仪 26
第四节 机械系统运动协调设计 机械系统的运动循环图
制定机械系统的运动循环图的步骤：
（1）分析每个子工艺动作特点，从中确定一个主要动作，以
此作为其它动作的位置基准；
（2）设定主要动作的位置起点、终点和运动循环周期；
（3）分析其它动作相对主要动作的衔接位置，并且注意两个
档块
滑杆
蜗杆传动
连杆机构
带传动 凸轮机构 电动机
自动载送装置
第一节 机械系统概述
若干个单一的基本机构经过串连、并连、叠 加等组合方式连接在一起的机械系统：
第一节 机械系统概述
机械系统在工 作时按照一定 的动作次序和 规律进行工作。
第二节 机械系统运动方案的基本知识
机械组成的示意图
原动机
传动机构
1、带传动：中心距大、传动比的精度要求低 2、链传动：中心距大、传动比的精度要求低 3、齿轮传动：传动效率高、体积小，传动比准确 上述传动已经标准化。齿轮传动还分：圆柱齿轮、 锥齿轮、蜗杆传动 4、其他传动：液压传动、螺旋传动等 传动装置的设计通常比较容易。
第三节 机械系统运动方案设计的构思
齿轮齿条机构；曲柄滑块机构；正弦机构；凸轮机构；螺 旋传动机构等
平面连杆机构；行星轮系机构
齿轮齿条机构（齿条主动）；曲柄滑块机构(滑块主动)；反 凸轮机构
第三节 机械系统运动方案设计的构思 一、传动机构系统的组成
1、齿轮机构传动系统 2、带传动与齿轮传动的组合系统 3、齿轮传动与螺旋传动的组合系统 4、齿轮机构与万向联节机构的组合
第三节 机械系统运动方案设计的构思
典型传动方式
第三节 机械系统运动方案设计的构思
二、典型传动装置的应用场合
微机械 陀螺仪
机械陀螺仪 26
第四节 机械系统运动协调设计 机械系统的运动循环图
制定机械系统的运动循环图的步骤：
（1）分析每个子工艺动作特点，从中确定一个主要动作，以
此作为其它动作的位置基准；
（2）设定主要动作的位置起点、终点和运动循环周期；
（3）分析其它动作相对主要动作的衔接位置，并且注意两个
档块
滑杆
蜗杆传动
连杆机构
带传动 凸轮机构 电动机
自动载送装置
第一节 机械系统概述
若干个单一的基本机构经过串连、并连、叠 加等组合方式连接在一起的机械系统：
第一节 机械系统概述
机械系统在工 作时按照一定 的动作次序和 规律进行工作。
第二节 机械系统运动方案的基本知识
机械组成的示意图
原动机
传动机构
1、带传动：中心距大、传动比的精度要求低 2、链传动：中心距大、传动比的精度要求低 3、齿轮传动：传动效率高、体积小，传动比准确 上述传动已经标准化。齿轮传动还分：圆柱齿轮、 锥齿轮、蜗杆传动 4、其他传动：液压传动、螺旋传动等 传动装置的设计通常比较容易。
第三节 机械系统运动方案设计的构思
齿轮齿条机构；曲柄滑块机构；正弦机构；凸轮机构；螺 旋传动机构等
平面连杆机构；行星轮系机构
齿轮齿条机构（齿条主动）；曲柄滑块机构(滑块主动)；反 凸轮机构
机械系统运动方案与创新设计(第四章).pptx
运动变换与对应机构
运动形态
机构类型
1、转动转换为连续转动
2、转动转换为往复摆动 3、转动转换为间歇转动 4、转动转换为往复移动
5、转动转换为平面运动 6、移动转换为连续转动
齿轮机构；带传动机构；链传动机构；平行四边形机构； 转动导杆机构；双转块机构等
曲柄摇杆机构；摆动导杆机构；摆动凸轮机构等
棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构；分度凸轮机构等
齿轮齿条机构；曲柄滑块机构；正弦机构；凸轮机构；螺 旋传动机构等
平面连杆机构；行星轮系机构
齿轮齿条机构（齿条主动）；曲柄滑块机构(滑块主动)；反 凸轮机构
7、移动转换为往复摆动 反凸轮机构；滑块机构（滑块主动）
8、移动转换为移动
反凸轮机构；双滑块机构
第三节 机械系统运动方案设计的构思
四、机械运动系统的总体设计原则 1、完成即定功能目标 2、性能可靠 3、制造成本低廉 4、维修方便
第四节 机械系统运动协调设计 若干个独立的基本机构组成的机械系统：
第四节 机械系统运动协调设计
各执行机构的运动协调设计
三个 机构 使用 同一 个原 动机
第五节 机械系统运动方案设计的过程与评估
一、机械设计的一般步骤 1、市场调查； 2、提出产品的功能目标，明确设计任务； 3、选择机器的工作原理，确定工艺动作过程； 4、按机器的动作要求确定所选择的机构数目 与机构类型；
➢ 在方案的评价过程中，上述指标还要细化。
第五节 机械系统运动方案设计的过程与评估
四、机械系统运动方案的评价方法
1、机械系统运动方案评价的指标 （1）完成实现功能目标情况： （2）工作原理的先进程度： （3）工作效率的高低： （4）运转精度的高低： （5）方案的复杂程度：
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机械原理 7、组合机构
第八章 机械的运动方案及机构的创新设计
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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
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。
等速直线移动
齿轮齿条机构、移动从动件凸轮机构、螺旋机构等。
往复移动（只有行程或若干位 置要求）
曲柄滑块机构、摇杆滑块机构、正弦机构、正切机构等。
往复移动（有复杂运动规律要 求）
移动从动件凸轮机构、连杆─凸轮组合机构等。
平面一般运动（或称刚体导引 铰链四杆机构、曲柄滑块机构、摇块机构等。（连杆作平面一般运动） 运动）
1、齿轮机构
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机械原理 2、螺旋机构
第八章 机械的运动方案及机构的创新设计
3、带传动及链传动
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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
4、平面连杆机构
5、凸轮机构
6、间歇机构
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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
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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
二、传动机构的类型及功用 常用的传动机构有
非等速连续转动
往复摆动（只有行程角或若干 位置要求）
往复摆动（有复杂运动规律要 求）
双曲柄机构、转动导杆机构、单万向联轴节机构等。
曲柄摇杆机构、双摇杆机构、摇块机构、摆动导杆机构、摇杆滑块机 构（滑块为原动件）、摆动从动件凸轮机构等。 摆动从动件凸轮机构、凸轮─齿轮组合机构等。
间歇旋转运动
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮机构、凸轮─齿轮组合 机构等。
第三，运动方案设计。 第四，施工图设计。
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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
一、运动方案设计的主要步骤 一部机器主要由四大部分组成：原动机、传动机构、执行
机构和控制系统。组成机器的四大部分都必须选择和设计得 当．才能保证整部机器的性能优良。
近似实现点的轨迹运动
各种连杆机构等。
精确实现点的轨迹运动
连杆─凸轮组合机构、双凸轮机构等。
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机械原理 典型机构
第八章 机械的运动方案及机构的创新设计
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
给，另一丝杠传动用以实现工作台及刀架的垂直进给。工作台、
刀架与滑枕是执行构件。
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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
一部机器的设计，一般应 遵循以下步骤：
第一．确定其所要完成的工 作任务。
第二，根据机器的工作要求， 对需要采取的工艺方法或工 作原理进行分析。
8.3 机构运动方案设计 8.4 机构系统运动循环图
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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
8.1 概述
机械是机器和机构的总称，机器是由单一机构、多个同 一机构或多种机构所组成的。
牛头刨床就是一部典型的机器。在牛头刨床中，连杆机构用以
实现切削运动，棘轮机构及丝杠传动用以实现工作台的水平进
执行构件的基本运动形式有：
连续转动 往复摆动 往复移动 单向间歇转动 间歇往复移动 间歇往复摆动 平面一般运动
点的轨迹运动
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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
运动要求及其相应机构举例
对执行构件的运动要求
可供选择的机构类型
等速连续转动
平行四边形机构、双万向联轴节机构、各种齿轮机构、轮系等。
步骤如下：
(1). 分析机械产品的生产工
艺过程或其功能要求，区分
出主操作部分和辅助操作部
分，然后确定所需的执行构
件数及其基本运动形式和运
ห้องสมุดไป่ตู้
动特性。
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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
(2). 合理选择机构类型，拟定机械运动方案。
由上确定了执行构件后，也就确定了所需执行机构数， 根据对机械产品的总体要求，合理地选择执行机构的类型。 再根据所选原动机（如电动机、液压泵等）的类型，确定传 动类型和传动机构，通过各种联接方式，将所有机构组合成 若干条机构系统， 并画出示意图，即为机械运动方案。 (3). 拟定机构系统的运动循环图。
运动循环图反映了机械在一个工作循环中，各执行构件 的运动先后顺序关系的一种图示。它直观而清晰地表示了各 执行构件的运动在机械整体运动中的作用、地位，也是对每 个机构进行运动设计和整个机构系统安装、调试的依据之一。
(4). 对所选的机构进行运动设计，确定各机构具体的几何尺寸， 最后按比例绘制出机构系统的运动简图。
机械原理
第八章 机械的运动方案及机构的创新设计
机械原理
MECHANISMS AND MACHINE THEORY
主讲教师:徐林林
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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
第８章 机械的运动方案及 机构的创新设计
8.1 概述
8.2 机构的类型和选择
原动机部分
传动部分
执行部分
控制系统
1、工艺参数的给定及运动参数的 确定；
2、执行构件间运动关系的确定及 运动循环图的绘制；
3、动力源的选择及传动机构的确 定；
4、方案的比较与决策。
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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
机械运动方案设计的结果是绘出机械运动简图。其主要
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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
8.2 机构的类型和选择
一、执行机构的选择
由上述机械系统运动方案设计步骤可知，在了解并确定
了机械所要求实现的若干个基本运动形式（或基本动作）和
运动特性后，如何选择能实现各个执行构件所需运动的机构，
就称为机构选型问题。