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、执行机构和控制部分等组成。机械运动方案设计的主要内容是：根据给定机械的工作要求，确定机械的工作原理，拟定工艺动作和执行构件的运动形式，绘制工作循环图；选择原动机的类型和主要参数，并进行执行机构的选型与组合，随之形成机械系统的几种运动方案，对运动方案进行分析、比较、评价和选择；对选定运动方案中的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，进行机械的运动性能和动力性能分析。

一、机械运动方案设计的步骤

机械运动方案设计的一般过程如下：构思机械工作原理，针对设计任务书中的规定的机械功能，构思实现该功能所采用的科学原理和技术手段，即机械的工作原理；由工作原理进一步确定机械所要实现的工艺动作，复杂的工艺动作可分解为几种简单运动的合成，选用适当的机构实现这些运动就是机械运动方案设计的主要任务。

二、绘制机械工作循环图（又称运动循环图）

针对机械要实现的工艺动作，确定执行构件的数目，为了实现机械的功能，各执行构件的工艺动作之间往往有一定的协调配合要求，为了清晰地表述各执行构件运动协调关系，应绘制机械的工作循环图。机械工作循环图也是进行机构的选型和拟定机构的组合方案的依据。

三、选择执行机构类型

根据执行构件的运动形式和运动参数，选定实现执行构件工艺动作的执行机构，并将各执行机构有机的组合在一起，以实现机械的整体工艺动作。在进行执行机构选型时，应首先满足执行构件运动形式的要求，然后通过对所选机构进行综合、组合、变异和调整等，以满足执行构件的运动参数和运动特性等要求。一般来说，满足执行构件工艺动

作的执行机构往往不是一种，而是多种，故应该进行综合评价，择优选用。

四、绘制机械运动示意图

依据机械工作性质和工作环境等，合理选取原动机类型；原动机的运动和动力经传动系统的传递和转化后，驱动执行机构的主动件，使执行机构实现预期的工艺动作。根据机械的工作原理、执行构件运动的协调配合要求，和所选定的各执行机构，拟定机构的组合方案，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和机构组成情况，代表机械运动系统的方案，对于运动情况比较复杂的机械，机械运动示意图还可以采用轴测投影的方法绘制出立体的机械运动示意图。

五、执行机构的尺度综合

根据各执行构件和主动件的运动参数，以及各执行构件运动间的协调配合要求，同时考虑执行机构的动力性能要求，确定各执行机构中构件的尺寸和几何形状（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，进行机构的运动分析和动态静力分析，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。然后绘制出运动简图。根据机械运动简图所求得的运动参数、动力参数，可以作为机械零部件结构设计的依据。

七、编制设计说明书

设计说明书是设计人员对整个设计计算过程的系统整理和归纳总结，是审核设计的主要技术文件之一，也是进行图纸设计的理论依据。因此编定好设计说明书是整个设计工作中一项必不可少的重要组成部分。

设计说明书的内容应根据设计任务的要求而定，一般来讲包括以下几个方面：

1、目录（标题和页次）；

2、设计题目（设计条件和要求）；

3、全部原始数据；

4、机械运动设计方案的拟定，（设计思路的说明，所选用机构的工作原理及运动特性）；

5、机构的组合方式；

6、机械运动循环图；

7、机械运动简图；

8、采用的设计方法及其原理的简要说明；

9、设计计算公式及其所调用的子程序名称；

10、机械运动分析、动力分析的方法，分析计算公式及其抽调用的子程序名称；

11、编程框及自编主程序，打印出自编的分部程序并作必要的说明；

12、用表格列出计算结果，并绘制出主要的运动曲线图；

13、对计算结果的分析讨论，作出概括性的结论；

14、列出主要的参考资料。

设计说明书用钢笔书写，采用统一的16开报告纸；编写说明书时应作到条理清楚、叙述简明、重点突出、计算正确、文句通顺、书写整洁；所用的公式和数据应注明来源（参考资料的编写和页次）；全部计算中所用的符号和脚注必须前后一致，不能混淆；对自成单元的内容应有大小标题，做到层次分明醒目突出；绘制机械运动简图时应采用规定的符号，按比例作图；对计算结果应有简明的结论，如果实际所取的数值与计算结果有较大差异，应作必要的解释，说明原因；说明书编定完毕后应加上封面，装订成册。

机械运动循环图

机器的各个工艺动作是相互独立的，它们各自实现自己的子功能。但为了实现机器的总功能，这些各自独立的动作又必须相互配合、相互协调以确保时间和空间上的同步。用来表述各执行机构之间运动协调配合关系的图就是机械的运动循环图。它是机器各执行机构的运动循环图（即执行机构的执行构件在一个循环中的运动状态图）按同一时间（或分配轴的转角）比例绘制的总图，它以某一主要执行机构的起点为基准，表示各执

行机构的运动循环相对于该主要执行机构的动作顺序。因此它是机器各执行机构之间的协调图，也是机器设计、安装、调试的依据。

一、机械运动循环图表示方法

机械运动循环图常用的表示方法有如表1中三种。

表1 机械运动循环图的分类、表示方法和优缺点

类别表示方法优缺点

直线式

图1

将运动循环的各个运动区段的

时间和顺序按比例绘在直线坐

标轴上

能清楚地表示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）的关系,绘制

比较简单。执行机构的运动规律无

法显示，直观性差

同心圆式

图2

将运动循环的各运动区段的时

间和顺序按比例绘在圆形坐标

上

直观性强，可以直接看出各执行构

件原动件在分配轴上所处的相位。

便于各机构的设计、安装、调试。

执行机构比较多时，由于同心圆太

多看起来不清楚

直角坐标式

图3

将运动循环的各运动区段的时

间和顺序按比例绘制在直角坐

标轴上，实际上它是执行构件的

位移图，只不过为了简明起见，

各区段之间都用直线相连

直观性最强，能清楚地看出各执行

机构的运动状态及起讫时间。有利

于指导执行机构的几何尺寸设计

图1 平压印刷机直线式运动循环图