机械系统的方案设计

方案设计的必备知识 1、充分了解并掌握各种常用机构的基本知识； 2、必须了解和掌握各种动力源的性能和使用要求； 3、熟悉对设计方案的选择有重要影响的周围环境的 信息； 4、充分重视其他学科的技术应用； 5、应有创新意识并掌握常用的创新设计方法。
方案设计的主要步骤：
1、目标分析：根据任务书给定的总功能作功能分 解，直至分解到可以直接求解的功能元 ； 2、创新构思：求各功能元的解，同一功能元的解 可以运用不同的原理，同一原理又可以有若干不 同方案，将方案评价选优； 3、方案拟定：拟定总体方案，动力源的选择、传 动系统及执行机构的确定，并将各执行机构作协 调设计即设计绘制运动循环图；
3、实现运动轨迹的机构(Mechanism to realize any
motion path)
1) 四杆机构（连杆曲线）(Four-bar Linkage)
四杆机构的连杆上的每一点均可以实现一定的封闭运动轨迹

2) 开式链机构(Open Chain Mechanism)
任何开式链机构上的端点都可以实现一定的运动轨 迹，工业机器人操作机大多是由开链机构组成的。
1、实现直线运动的机构(Mechanism to Gain Straight Line Path) 1) 齿轮-齿条机构(Pinion-Rack) 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(Screw Mechanism) 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(CrankSlider) 当曲柄连续回转时，滑块 可做往复直线运动
Transmmision Mechanism
2) 双曲柄机构（含平行四边形机构） (Double Crank Mechanism)
一曲柄回转可带动另一曲 柄做等速或不等速回转运动
3) 链传动及带传动(Train and Belt Transmissions) 可以实现较长距离的回转运动
设计的四个阶段：
1.产品规划阶段，2.方案设计阶段，3.详细设计阶段， 4.改进设计阶段
1.产品规划阶段 本阶段主要是通过市场调查了解市场需求，作出市场预测，对 产品开发的可能性作综合研究并提出可行性报告，本阶段最终目的是确定任 务并给出详细的设计任务书。 2.方案设计阶段 通过规划阶段明确了设计任务，确定了系统的功能。当然能实 现同一功能的系统可以有不同的工作原理，同一原理又可以有不同的运动方 案。通过功能分析并确定了工作原理的基础上进行工艺动作构思，初步拟定 出从原动机经传动机构到执行机构的运动方案，并画出各执行构件动作相互 协调配合的运动循环图，设计各执行机构，画出机构运动简图并作机构的运 动学分析和动力学分析计算，这是机械产品方案设计阶段的主要内容。 3.详细设计阶段 该阶段是将机械运动简图具体化为机器及零部件的合理结构。 完成机械产品的总体设计、部件和零件设计，完成全部生产图纸并编制设计 说明书等技术文件。 4.改进设计阶段 本阶段的主要任务是根据试验、使用、鉴定所暴露的问题，进 一步做出相应的技术完善工作，以确保产品的设计质量。

4)双摇杆机构

起重机的变幅机构
5) 链传动（直线段部分的运动）(Chain Drive Mechanism) 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。
2、实现回转运动的机构
(Mechanism to Realize Rotary Motion)

1) 齿轮传动机构(Gear


3、带传动与链传动
带传动及链传动多用于中心距较大的传动。


4、连杆机构
连杆机构在机械设备及日常生活中有大量应用。


5、凸轮机构。
由于凸轮机构是高副接触，决定了这种机构主要 用于传递运动。

14.2来自百度文库3
执行机构的运动类型及典型机构


(Motion Type of Executive Mechanism and Its Typical Mechanisms) 机器中最接近被作业工件一端的机构称为执行机构。 执行机构中接触工件或执行终端运动的构件称为执行 构件。机器通过执行构件完成作业任务。 执行机构的运动分为直线运动、回转运动、任意轨迹 运动、点到点的运动及位到位的运动等主要五种运动 形式。实现不同运动形式的典型机构主要有：
14.2.2
传动机构的类型及功用(Type and
Application of Transmission Mechanism ) 常用的传动机构有：
1、齿轮机构 齿轮机构应用在中心距较小，传动精度 较高，各种不同传递动力范围的场合。 2、螺旋机构 在许多机械设备中大量应用着螺旋机构 （又称丝杠传动），它主要用于将回转运动 转变为直线运动，具有增力效果。
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第14章 机械系统的方案设计


14.1 概述 机械系统的方案设计就是要完成从 原动机、传动机构到执行机构的设计。 其中传递动力和实现预期运动是机械系 统的两个基本任务。机械系统设计是否 合理直接影响到机械的功能实现，性能 质量的好坏、成本（制造成本和使用成 本）的高低等。
机械系统的方案拟定


14.2.1 原动机的类型及应用( Type and Application of Priming Mover) 原动机的动力源主要有电、热、液及气四种。 电动机是最常用的原动机，交流异步电动机、直 流电动机、交流伺服电动机、直流伺服电动机、 步进电动机及直线电机等均有广泛的应用。 热机是指内燃机、汽轮机、蒸汽机、燃气轮机等 液压马达及液压油缸是主要的液压原动机。 气马达及气缸则是主要的气压原动机。



4、机构设计：设计各执行机构，初步确定机构尺 寸，画机构运动简图； 5、参数计算：对各初选方案进行运动学分析、动 力学分析及有关计算； 6、方案评价与决策：对各方案作技术、经济及社 会评价，必要时作反馈修改，最后从中选择最优 方案，绘制系统运动简图、编写总体方案设计计 算说明书。


14.2