机械原理运动简图设计PPT课件

1、机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.1 机构系统运动简图设计的任务与步骤n2 2、机构系统运动简图设计的任务、机构系统运动简图设计的任务设计任务机构选型或创新机构系统运动简图注：注：主要满足生产工艺过程的主要满足生产工艺过程的运动运动要求，不涉及机要求，不涉及机构中构件的结构和强度。构中构件的结构和强度。第1页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.1 机构系统运动简图设计的任务与步骤n3 3、机构系统运动简图设计的步骤、机构系统运动简图设计的步骤(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分析机械产品的生产工艺过程或其功能要求，区分出主操

2、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动特性。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动特性。 薄壁零件冲压机床的生产工艺过程及要求示意图第2页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.1 机构系统运动简图设计的任务与步骤(2).合理选择机构类型，拟定机械运动方案。合理选择机构类型，拟定机械运动方案。 根据对机械产品的总体要求，合理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

3、图。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。 (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。绘制出机构系统的运动简图。 第3页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.2 机构及机构系统设计的创新途径 扩展法扩展法 在原有基本机构的基础上，通过叠加杆组或将两个以上的基本机构组合成新机构的方法。 偏置曲柄滑块机构六杆导杆机构第4页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.2 机构及机构系统设

4、计的创新途径插入图直线轨迹生成机构大角位移输出机构第5页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.2 机构及机构系统设计的创新途径 演化法演化法 演化法也称为变异法。该方法主要突出“变换”，一是构件间相对运动的变换，一是高副与低副间的变换。 钢板叠放机构1、相对运动变换法第6页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.2 机构及机构系统设计的创新途径2、高副、低副变换法 一般导杆机构具有停歇运动的导杆机构第7页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.3 组合机构组合机构：由基本机构（例如平面四杆机构、凸轮机构和齿轮机构等） 通过一定的方式组合而成的机

5、构。 1、串联式组合：前一个机构的输出构件作为后一个机构的输入构件。机构的组合方式与组合机构机构的串联式组合及其框图第8页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.3 组合机构机构的并联式组合及其框图2、并联式组合：在机构组合中，一个原动件的运动，分别输出给多个并 列的自由度为1的基本机构，然后各基本机构的输出运动又输出给同 一个多自由度机构。第9页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.3 组合机构机构的并联式组合及其框图第10页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.3 组合机构3、复合式组合：在机构组合中，即有串联式，又有并联式的组合方式。机

6、构的复合式组合及其框图第11页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.3 组合机构机构的复合式组合及其框图第12页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.3 组合机构4、叠联式组合：将做平面一般运动的构件作为原动件，且其中一个基本 机构的输出（或输入）构件为另一个基本机构的相对机架的连接方式 称为叠联式组合。机构的叠联式组合及其框图第13页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.3 组合机构机构的叠联式组合及其框图第14页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.3 组合机构5、反馈式组合：在机构组合系统中，若其多自由度基本机构的一

7、个输入 运动是通过单自由度基本机构从该多自由度基本机构的输出构件回授 的，则这种组合方式称为反馈式组合。机构的反馈式组合及其框图第15页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.3 组合机构要求：设计图示连杆-凸轮组合机构，使其满足当原动件1等速转动时，C 点能准确地实现给定的轨迹s。典型组合机构设计实例连杆-凸轮组合机构第16页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.3 组合机构设计步骤：连杆-凸轮组合机构设计过程(1)：选定原动件回转中心A；(2)：确定曲柄长l1和连杆长l2;(3): 确定构件CD的长度l3 ；(4)：确定构件4的位移曲线;(5): 设计凸轮

8、的轮廓曲线。第17页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.4 机构选型及机构系统运动方案设计机构类型的选择 按照执行构件所需的运动特性进行机构选型按照执行构件所需的运动特性进行机构选型 : :从从具有相同运动特性具有相同运动特性的机构中，按照执行构件所需的运动特性进行搜寻。当有多种机构均可的机构中，按照执行构件所需的运动特性进行搜寻。当有多种机构均可满足所需要求时，则可根据上节所述原则，对初选的机构形式进行分析满足所需要求时，则可根据上节所述原则，对初选的机构形式进行分析和比较，从中选择出较优的机构。和比较，从中选择出较优的机构。第18页/共43页机械原理机械原理运动简图设计

9、运动简图设计23.4 机构选型及机构系统运动方案设计执行构件的基本运动形式 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第19页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.4 机构选型及机构系统运动方案设计某些运动要求及其相应机构举例第20页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.4 机构选型及机构系统运动方案设计机构系统运动方案设计的某些特殊要求 1 1、实现执行构件大行程的要求、实现执行构件大行程的要求对心曲柄滑块机构曲柄滑块齿轮齿条串联机构第21页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.4 机构选型及机构

10、系统运动方案设计曲柄摇杆机构导杆机构齿轮串联机构第22页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.4 机构选型及机构系统运动方案设计 2 2、实现执行构件行程可调的要求、实现执行构件行程可调的要求对心曲柄滑块机构： （1）将机构中的某些构件制作成长度可调的构件）将机构中的某些构件制作成长度可调的构件在左图所示的曲柄滑块机构中，若要改变滑块的行程，应将哪个构件制作成长度可调的构件？ 第23页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.4 机构选型及机构系统运动方案设计 设计思路：选择一个两自由度的机构，为使其具有确定的运动，应有两个原动件，其中一个为主原动件，即为完成预

11、定运动要求的输入构件；另一个为调整原动件，调整它的位置就可改变执行件的行程。当调整原动件调整至满足行程要求的位置后，就将其固定不动，此时机构就变为一个自由度的系统，然后在主原动件驱动下正常工作。 （2）设计可调行程的机构）设计可调行程的机构第24页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.4 机构选型及机构系统运动方案设计曲柄摇杆机构行程可调的两自由度七杆机构第25页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.4 机构选型及机构系统运动方案设计 3 3、实现执行构件在某位置能承受极大力的要求、实现执行构件在某位置能承受极大力的要求曲柄滑块机构小型压力机当滑块到达下极限

12、位置，并受力达到最大值，此时作用在曲柄上的驱动力矩也需要最大吗？曲柄摇杆摇杆滑块串联组合机构第26页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.4 机构选型及机构系统运动方案设计机构系统运动方案设计的基本原则 1 1、机构尽量简单，运动链尽量简单、机构尽量简单，运动链尽量简单(a) 八杆机构 在选择平面连杆机构时，有时宁可采用有一定设计误差的简单的近似机在选择平面连杆机构时，有时宁可采用有一定设计误差的简单的近似机构，而不采用理论上无设计误差的较复杂的精确机构。构，而不采用理论上无设计误差的较复杂的精确机构。 (b) 四杆机构直线轨迹生成机构第27页/共43页机械原理机械原理运动简

13、图设计运动简图设计23.4 机构选型及机构系统运动方案设计(a) 六杆机构合理选择动力源的类型，可使运动链简短。合理选择动力源的类型，可使运动链简短。 (b) 运动倒置的凸轮机构高副机构与低副机构的比较高副机构与低副机构的比较 。 第28页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.4 机构选型及机构系统运动方案设计 2、尽可能减小机构的尺寸、尽可能减小机构的尺寸 3、机构系统应有良好的动力学特性机构系统应有良好的动力学特性 在满足工作要求的前提下，希望机械产品的结构紧凑、尺寸小、重量轻。第29页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.5 机构系统运动循环图 用来描

14、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机构系统运动循环图，简称运动循环图。运动循环图。 机构系统运动循环图及其类型分类：按其表示的形式不同，通常有直线式运动循环图直线式运动循环图（或称矩 形运动循环图）、圆周式运动循环图圆周式运动循环图和直角坐标式运动循直角坐标式运动循 环图环图。 第30页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.5 机构系统运动循环图 鞋钉制作工艺过程示意图 镦钉子头部镦钉子头部 送料送料 压紧、挤方压紧、挤方 挤尖、切断挤尖、切断第31页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.5 机构系统运动循环

15、图 1、直线式运动循环图直线式运动循环图绘制方法：将机械在一个工作循环中各执行构件各运动区段的起止时间（或转角）和先后顺序，按比例绘制在直线轴上，形成长条矩形图。特点：绘制方法简单，能清楚地表示出一个运动循环内各执行构件间运动的先后顺序和位置关系。但由于不能显示各执行构件的运动变化情况，只有简单的文字表述，故直观性较差。 第32页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.5 机构系统运动循环图 2、圆周、圆周式运动循环图式运动循环图绘制方法：以原点O为圆心，作若干个同心圆环，每一个圆环代表一个执行构件。由各相应圆环分别引径向直线表示各执行构件不同运动区段的起始和终止位置。 特点：

16、因机械的运动循环通常是在主轴或分配轴转一周的过程中完成的，故能直观地看出各执行机构中原动件在主轴或分配轴上所处的相位，便于各执行机构的设计、安装和调试。但当执行构件较多时，因同心圆环太多而不够清晰，同样也不能显示执行构件的运动变化情况。 第33页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.5 机构系统运动循环图 3、直角坐标、直角坐标式运动循环图式运动循环图绘制方法：以横坐标轴代表机械的主轴或分配轴的转角，以纵坐标轴代表各执行构件的角位移或线位移，实际上就是各执行构件的位移线图。通常忽略实际的运动规律，将各运动区段用直线连接，只反映出个执行构件间运动的协调配合关系即可。 特点：形象

17、、直观，不仅能清楚地表示出各执行构件的运动先后顺序，还能表示出执行构件的运动状态及运动变化情况。 第34页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.5 机构系统运动循环图机构系统运动循环图的拟定执行机构运动协调配合关系只有时间上的顺序关系即有时间上的顺序关系，又有空间位置的干涉关系第35页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.5 机构系统运动循环图 1、满足执行机构之间的运动只有时间上的顺序关系满足执行机构之间的运动只有时间上的顺序关系产品外包装上印记的打印工艺示意图推杆与打印头的运动规律T1=T2 第36页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23

18、.5 机构系统运动循环图 运动循环图拟定方案一运动循环图拟定方案一 产品外包装上印记的打印运动循环图方案一方案一方案一：推杆1先完成一个运动循环，然后打印头2再完成一个运动循环，如此反复交替。点评点评：整个打印工作循环所需时间最长，即T=T1+T2。安排不大合理。 第37页/共43页机械原理机械原理运动简图设计运动简图设计23.5 机构系统运动循环图 运动循环图拟定方案二运动循环图拟定方案二 产品外包装上印记的打印运动循环图方案二方案二方案二：打印头2先运动，推杆1经过DT时间后也开始运动，使得产品刚到打印位置，打印头2也同时到达打印位置。 点评：点评：理论上整个打印工作循环所需时间最短，即T=Tmin=T1=T2。但由于制造、安装等误差而导致机构产 生运动误差，有可能产品还未到预定位置，而打印头2已经到达打印位置。显然这种运动循环图的安排不大合理。第38页/共43页机械原