机械原理课件第9章讲解

车制螺纹：小批量生产，效率低
螺纹成形： 套螺纹： 小批量生产，效率低 滚压螺纹：大批量生产，效率高
板料输送机---输送板料
机械推拉 摩擦传动 气吸原理
仿形加工 齿轮加工---切制齿轮 范成加工
同一种功能可选用不同的工作原理
机械推拉 原理
摩擦传动 原理
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摩擦传动 原理
气吸原理
齿轮加工方法
铣齿 插齿
描述：原动机—执行机构之间的传动链及运动转换方式
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机械执行机构常见的运动形式：
两个圆弧， 各带一个箭 头
1个圆弧 带2个箭 头
机构运动转换功能图
工程师的 语言
机构运动转换功能图（续表1）
机构运动转换功能图（续表2）
功能定义 分析 功能分解
功能求解
综合
功能综合 优化
方案评价
形态学矩阵
两个圆弧， 各带一个箭 头
1个圆弧 带2个箭 头
机构运动转换功能图
工程师的 语言
机构运动转换功能图（续表1）
机构运动转换功能图（续表2）
§9-3 机构创新方法
一、利用现有原理创新机构
1、杆组叠加法 : 机构组成原理
2、转动副扩大、高低副互代法：
二、 利用连杆或连架杆的运动特点构思新的机构
三、利用两构件相对运动关系设计构思机构
单件生产 拉齿
批量生产 滚齿
大批量 精加工
批量生产
二、功能求解
工作原理
1、总功能
功能元。
2、功能元的动作行为描述（工艺动作）
3、根据功能元解法目录，选择合适的执行机构（功能载体）
或采用创造性的技法，创新、组合、更改机构（机构创新）。
功能定义 分析 功能分解
功能求解
综合
功能综合 优化
方案评价
机械执行机构常见的运动形式：
三、协调方式：
1、分配凸轮轴方式
在分配轴上安装多个凸轮，每个凸轮是一个执行机构的原动件。 主要利用凸轮廓线及凸轮在轴上安装相位的不同,使各个机构按一定 的顺序协调工作,分配轴转一周,完成一个工作循环。
电 阻 棒
电 阻 帽
电 阻
压帽的工艺动作分解： 压帽
总功能：
功能元： 送料 （基本工艺动作）
夹紧
§9-1 功能分析法
产品的功能：机械产品的用途或其所具有的工作能力。 基于功能分析法概念设计的基本步骤： 1、总功能分析：黑箱法 （1）任何产品都具有一总功能； 2、功能分解：功能树或功能结构图 总功能逐步分解（具体化）成一个个功能元,形成功能
（2）在完成设计之前,机械系统的内部结构不清楚,称为“黑箱”
送帽压帽
功能元解： （执行机构）
机构Ⅰ
机构Ⅱ
机构Ⅲ
（直动从动件） （左右两个圆柱凸轮机构） （摆动从动件）
显然，3个工艺动作之间存在着时间上的协调。
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2、辅助凸轮轴方式 3、曲柄轴方式： 4、机电结合： 机械协调+电路协调
主要对机器中的一些空行程动作进行控制，相当于 分配凸轮轴方式的一种辅助控制方式。
第九章 机械产品的功能分析 和机构创新 《综述》
机械原理教研组 中北大学
引

言
机械产品的设计过程：产品规划、方案设计、结构设计。 方案设计是产品设计的初始阶段，也是最为重要的阶段。 运动方案设计是机械系统方案设计的重要组成部分。 机械运动方案设计指的是机械执行机构系统的方案设计。 机械运动方案设计的目的是生成运动方案, 其表现形式
3、类型： （1）直线型（矩形）；（2）圆形；（3）直角坐标型
4、举例：
例1：设计牛头刨床运动循环图
总功能 执行构件 刨头（带刨刀） 牛头刨刨工件 功能元（工艺动作） 轴向往复移动 （切削运动） 横向间歇移动 （进给运动） 执行机构 曲柄摆动导杆机构 （六杆机构） 曲柄摇杆+棘轮+螺 旋机构
功能树
最基本,最简单 的功能
家用缝纫机的功能树
形态学矩阵
§9-2 功能求解（步骤2，3）
一、 确定实现总功能的工作原理 ——总功能的行为描述 总功能的确定后，首先要确定实现总功能的工作原理。 机械产品总功能的实现取决于采用的工作原理。 漂洗 例：洗衣机---洗衣 波轮 搓洗 滚筒 搅拌
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1、杆组叠加法 : 机构组成原理
行程增大机构
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2、转动副扩大、高低副互代法：
曲柄滑块机构
偏心轮机构
二、 利用连杆或连架杆的运动特点构思新的机构
反平行 四 边形机 构 双摇杆机 构
平行四 边 形机构
单缸压气 机
三、利用两构件相对运动关系设计构思机构
第十章 执行机构的运动协调设计
树（或功能机构图）；
3、功能求解：功能元解法目录（创造性技法）
对功能元求解, 找出实现此功能的合适机构；
黑箱 分析
4、功能综合：形态学矩阵
功能元解综合, 生成多个原理
方案解； 5、方案评价：评价方法 对所生成的多个方案解 综合
进行评价, 确定最优方案。
优化 玻璃箱
黑箱法
总功能：把污物从脏衣服中分离出来
机械原理教研组 中北大学
§10-1 工作原理设计和工艺动作设计
说明： 工作原理设计：也就是确定实现机器总功能的工作原理； 工艺动作设计：对于执行机构，功能元=工艺动作，所谓工艺动 作设计也就是 通过功能分解，将总功能细化成功能元，从而建 立功能树，也就确定了每一个基本的工艺动作。
四工位机床运动转换功能图：
§10-3 执行机构的运动协调设计（重点）
一、机器为什么要进行运动协调？
二、协调内容：
1、时间上的协调 2、空间上的协调 3、速度上的协调
各机构在工作时，在运动时间先后上必须协调配 合，不能发生干涉。举例: P290 各机构在工作时，在空间位置的上必须协调 配合， 不能发生干涉。举例: P290 各机构在工作时，必须保持严格的速比关系。
是机械运动简图。

在机械运动方案设计的前期，主要完成以下几个步骤：
1、明确机器的总功能； 2、提出实现总功能的工作原理；
功能定义
功能分解
3、根据工作原理，进一步细化功能至功能元； 4、由功能元确定机器最基本的动作，选择合适的机构； 功能求解 功能分析 5、机器各机构间的协调和机器总体结构的确定；
6、完成机器结构及运动示意图。
5、电子控制方式：如PLC 特点：柔性好。
四、协调文件：运动循环图（时间上的协调）
1、定义：以某个主要执行机构中执行构件的工作起点（时间）为基准， 按照同一时间比例尺，将其它执行机构中执行构件的运动循环 表示出来。
2、目的：（1）保证各机构协调工作，避免干涉； （2）尽可能的缩短运动循环周期，提高生产率。