第七章机构系统运动方案设计

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1、第七章机构系统运动方案设计§7-1机构系统运动方案设计一、机械设计过程概述1、设计的目的设计是人类改造自然的基本活动，是复杂的分析、规划、推理与决策过程，蕴涵着创新和发明。设计的目的是，根据预定的目标，经过一系列规划与分析决策，获得系统的设计信息（文字、数据、图形等），形成设计方案及其实施文件，进而通过制造，形成产品，造福人类。2、机械设计的分类（1）开发性设计——工作原理和设计方案全新的设计（2）适应性设计——在原理方案基本保持不变的前提下，对产品做局部的变更或设计某些新部件，使产品更适应使用要求。（3）变型设计——在工作原理和功能结构都不变的情况下，变更现有产品的配置和尺寸，甚

2、至增加一些型号，使之扩大工作范围，满足更多领域要求。设计都蕴含着“创新”。创新，可以使设计别具一格，耳目一新。3、机械设计过程设计过程是指从明确设计任务到编制技术文件所进行的整个设计工作流程。机械设计过程的四个阶段：(1)产品规划——明确机械设计任务,提出设计任务书。(2)原理方案设计——确定功能原理和机械运动方案,画出机械运动简图。(3)技术方案设计。(4)评估，改进与决策。二、机构系统运动方案设计的主要内容1、功能原理方案设计功能原理设计功能原理方案设计工艺动作过程设计例：从井中提水，可采用不同的功能原理：（1）机械作功改变水的动能，迫使水向上运动，达到提升水的要求——叶片高速

3、旋转；（2）改变容体容积，利用大气压力，达到提升水的要求(抽、吸、提升)——往复移动(往复泵)、往复摆动(摆动泵)、旋转运动(旋转泵）；（3）水斗连续提升（增大水斗里的水的势能）。2、运动规律设计3、机构系统运动方案设计根据功能原理方案中提出的工艺动作过程及各工艺动作的运动规律要求，选择相应的若干执行机构的形式，按某种方式将其组合成一个机构系统，以确保上述工艺动作过程的实现。机构选型、组合、创新——机构系统简图4、机构系统运动简图设计机构系统简图——运动协调设计——机构运动循环图——尺度综合——机构系统运动简图机构系统运动简图设计流程使用要求（工艺要求）功能原理设计工艺过程设计工艺

4、动作设计工艺动作的运动规律及运动参数设计各分解运动规律及参数的设定执行构件运动分解实现各分解运动的执行机构型综合组成机构系统运动协调设计绘制机构系统运动简图机构运动参数确定运动循环图制定运动分析评价改变机构尺寸传力特性分析决策§7-2执行机构运动规律设计一、功能原理与工艺动作设计之间的关系1、实现同一使用要求或工艺要求，可能采用不同的功能原理。例：井中取水，可采用三种不同的功能原理。2、采用不同的功能原理，必然导致采用不同的工艺动作。a）采用改变水的动能的功能原理——叶片高速旋转b）采用改变容体容积——往复移动（往复泵）；往复摆动（摆动泵）；旋转运动（旋转泵）；3、采用相同的功能原

5、理，也可能采用不同的工艺动作。4、对于比较复杂的使用要求和工艺要求，往往需要多个功能原理组合成一个总的功能原理来满足。（如自动机：工艺要求复杂）二、工艺动作设计与运动方案设计的关系1、工艺动作设计得不相同，设计出的机构运动方案也就不相同；2、不同的机构可能实现同一工艺动作，满足同样的使用要求；3、为获得好的运动方案，就应当拟定评价体系，并据此体系进行综合评价才能作出决策。例：从井中提水1、采用往复移动的工艺动作改变容积；2、采用往复摆动的工艺动作改变容积；3、采用旋转工艺动作改变容积；三、工艺过程设计根据已拟定的功能原理及工艺动作进行工艺过程设计。工艺过程设计的总要求：（1）工序集

6、中原则；（2）工序分散原则：工序能集中就尽量集中，集中有困难，就分散。（3）各工序的工艺时间相等原则；（4）多工件同时加工原则；（5）缩短工作周期原则：•各执行构件工作时间重叠；•工作时间与空行程时间互相重叠；•空行程与空行程时间互相重叠。四、运动规律设计1、根据使用要求和功能原理，制定合理的运动规律。1）应充分考虑使用要求和功能原理。2）在满足使用要求的前提下，应尽可能设计出简单且易于实现的运动规律。3）必要时，应重新构思新的功能原理。(例：洗衣机)4）为使工艺过程自动化，原封不动的按传统工艺动作去设计自动化机构系统，其效果往往是不好的。2、把复杂的运动规律（工艺动作）进行分解。

7、1）机构所能实现的基本运动行式：单向转动单向移动往复摆动往复移动间歇运动轨迹运动2）常见的运动分解合成情况（1）某些周期性运动（包括间歇运动机构与非匀速运动一般可分解为一个匀速运动与一个附加的往复运动，并且分别用比较简单的机构予以实现，然后合成之。ω2ω1（2）不同特性的非匀速运动合成往往可以实现比较复杂的运动。sαβγϕ65αγβ1234（3）相同特性运动合成往往可以得到增加或减小输出位移量的效果。4Sa35b21（4）复杂的曲线运动往往可以分解成不同方向的简单移动