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1、第七章第七章 機械系統(tǒng)運動方案設計機械系統(tǒng)運動方案設計 第一節(jié)機械總體方案設計第一節(jié)機械總體方案設計 重要性重要性直接決定產品的性能、質量及其在市場上的競爭力和企直接決定產品的性能、質量及其在市場上的競爭力和企業(yè)效益。業(yè)效益。 核心內容核心內容機械運動方案設計，最具創(chuàng)造性和綜合性。機械運動方案設計，最具創(chuàng)造性和綜合性。 一、機械產品的設計過程一、機械產品的設計過程 五個階段五個階段產品規(guī)劃產品規(guī)劃( (概念設計概念設計) )、總體方案設計、結構技術設計、總體方案設計、結構技術設計、生產施工設計生產施工設計( (工藝設計工藝設計) )、改進設計。、改進設計。 階階段段步驟步驟方法方法主主 要要

2、指指 導導 理理 論論產產品品規(guī)規(guī)劃劃設計方法設計方法預測技術預測技術設計方法學設計方法學技術預測理論技術預測理論市場學市場學信息學信息學機械產品設計一般進程機械產品設計一般進程信息集約信息集約可行性報告、設計要求項目表可行性報告、設計要求項目表產品設計任務產品設計任務預測調研預測調研可行性分析可行性分析明確任務要求明確任務要求階階段段步驟步驟方方法法主主 要要 指指 導導 理理 論論原原理理方方案案設設計計系統(tǒng)化設計法系統(tǒng)化設計法創(chuàng)造技法創(chuàng)造技法評價決策方法評價決策方法系統(tǒng)工程學系統(tǒng)工程學形態(tài)學形態(tài)學創(chuàng)造學創(chuàng)造學思維心理學思維心理學決策論決策論模糊數學模糊數學總功能分析總功能分析原理參數表、

3、方案原理圖原理參數表、方案原理圖功能分解功能分解功能載體組合功能載體組合功能原理方案功能原理方案( (多個多個) )功能元求解功能元求解原理試驗原理試驗評價決策評價決策最優(yōu)原理方案最優(yōu)原理方案階階段段步驟步驟方法方法主要指導理論主要指導理論技技術術設設計計價值設計價值設計優(yōu)化設計優(yōu)化設計可靠性設計可靠性設計宜人性設計宜人性設計產品造型設產品造型設計計系列化設計系列化設計機械性能設機械性能設計計工藝性設計工藝性設計自動化設計自動化設計價值工程學價值工程學最優(yōu)化方法、工程最優(yōu)化方法、工程遺傳算法遺傳算法可靠性理論與實驗可靠性理論與實驗人機工程學人機工程學工業(yè)美學工業(yè)美學模塊化設計、模塊化設計、相似

4、理論相似理論有限元法、動態(tài)設有限元法、動態(tài)設計、摩擦學設計、計、摩擦學設計、高等機構學高等機構學機械設計的工藝基機械設計的工藝基礎礎控制理論、智能工控制理論、智能工程、人工神經元計程、人工神經元計算方法、專家系統(tǒng)算方法、專家系統(tǒng)結構方案結構方案( (多個多個) )結構價值分析結構價值分析試驗模型試驗模型試驗試驗總體設計總體設計結構設計結構設計造型設計造型設計造型價值分析造型價值分析外觀方案外觀方案( (多個多個) )評價決策評價決策評價決策評價決策最優(yōu)結構方案最優(yōu)結構方案最優(yōu)造型方案最優(yōu)造型方案最優(yōu)技術設計方案最優(yōu)技術設計方案總體布置圖、裝配總體布置圖、裝配草圖、技術文件草圖、技術文件總體效果

5、圖、總體效果圖、外觀效果模型外觀效果模型階階段段步驟步驟方法方法主要指導主要指導理論理論施施工工設設計計各種制造、裝各種制造、裝配、造型、裝配、造型、裝飾、檢驗等方飾、檢驗等方法法各種工藝學各種工藝學批批量量生生產產計算機輔助制計算機輔助制造造銷銷售售反饋控制法反饋控制法零件工作圖零件工作圖外觀件加工工藝、外觀件加工工藝、面飾工藝規(guī)程面飾工藝規(guī)程部件裝配圖部件裝配圖效果圖、檢驗標準效果圖、檢驗標準技術文件技術文件造型工藝文件造型工藝文件試制試制修改修改批量生產批量生產技術服務技術服務用戶訪問用戶訪問 二、二、機械總體方案設計的目的和內容機械總體方案設計的目的和內容目的目的 產品功能是否齊全、性

6、能是否優(yōu)良、經濟效益是否顯產品功能是否齊全、性能是否優(yōu)良、經濟效益是否顯著，在很大程度上取決于總體方案設計的構思和方案擬定時著，在很大程度上取決于總體方案設計的構思和方案擬定時的設計思想。的設計思想。內容內容執(zhí)行系統(tǒng)的方案設計執(zhí)行系統(tǒng)的方案設計執(zhí)行系統(tǒng)方案評價與決策執(zhí)行系統(tǒng)方案評價與決策執(zhí)行系統(tǒng)協調設計執(zhí)行系統(tǒng)協調設計執(zhí)行機構型式設計執(zhí)行機構型式設計運動規(guī)律設計運動規(guī)律設計系統(tǒng)功能原理設計系統(tǒng)功能原理設計機構尺度設計機構尺度設計運動和動力分析運動和動力分析原動機類型的選擇和原動機類型的選擇和傳動系統(tǒng)的方案設計傳動系統(tǒng)的方案設計各級傳動比的分配各級傳動比的分配傳動鏈中機構傳動鏈中機構順序的安排順

7、序的安排傳動路線選擇傳動路線選擇傳動類型選擇傳動類型選擇控制系統(tǒng)的方案設計控制系統(tǒng)的方案設計其它輔助系統(tǒng)的設計其它輔助系統(tǒng)的設計照明系統(tǒng)設計照明系統(tǒng)設計安全保障系統(tǒng)設計安全保障系統(tǒng)設計故障檢測系統(tǒng)設計故障檢測系統(tǒng)設計冷卻系統(tǒng)設計冷卻系統(tǒng)設計潤滑系統(tǒng)設計潤滑系統(tǒng)設計第二節(jié)第二節(jié) 現代設計觀念與創(chuàng)新設計簡介現代設計觀念與創(chuàng)新設計簡介 一、現代設計觀念一、現代設計觀念 ( (一一) ) 機械設計的歷史機械設計的歷史 人類設計人類設計經歷的階段經歷的階段直覺設計階段直覺設計階段憑直觀感覺來設計制憑直觀感覺來設計制作工具和機械，往往作工具和機械，往往帶有一定的盲目性帶有一定的盲目性經驗設計階段經驗設計階

8、段依靠個人的才能和經驗，依靠個人的才能和經驗，運用一些基本設計計算理運用一些基本設計計算理論，借助類比、模擬和試論，借助類比、模擬和試湊等方法進行設計湊等方法進行設計半理論半經驗半理論半經驗設計階段設計階段充分利用數據、圖表和手冊等充分利用數據、圖表和手冊等進行設計，減少了設計的盲目進行設計，減少了設計的盲目性，增加了合理性性，增加了合理性 ( (二二) ) 現代設計方法的主要分支現代設計方法的主要分支設計方法學設計方法學( (Design methodology) )優(yōu)化設計優(yōu)化設計( (Optimal design) )價值工程價值工程( (Value engineering) )計算機輔

9、助設計計算機輔助設計( (CAD) )可靠性設計可靠性設計( (Reliability design) )工業(yè)藝術工業(yè)藝術造型設計造型設計( (Visual design) )模塊化設計模塊化設計( (Modular design) )反求工程反求工程( (Inverse engineering) )有限元法有限元法( (Finite element method) )機械動態(tài)設計機械動態(tài)設計( (Dynamic design) )相似性設計相似性設計( (Similarity design) )系統(tǒng)化設計系統(tǒng)化設計( (Systematization design) ) 并行設計并行設計(

10、(Concurrent design) )人機工程學人機工程學( (Man-machine engineering，ergonomics) )模態(tài)設計模態(tài)設計( (Modal design) ) 現代設計方法的核心現代設計方法的核心機械機械創(chuàng)新設計創(chuàng)新設計( (Innovative design) )比較內容比較內容傳統(tǒng)設計傳統(tǒng)設計現代設計現代設計設計性質設計性質側重技術側重技術面向功能，將技術、經濟和社會面向功能，將技術、經濟和社會環(huán)境因素結合在一起統(tǒng)籌考慮環(huán)境因素結合在一起統(tǒng)籌考慮設計進程設計進程在戰(zhàn)略進程和戰(zhàn)術步驟上有在戰(zhàn)略進程和戰(zhàn)術步驟上有隨意性隨意性強調設計進程及其步序的模式化強調設

11、計進程及其步序的模式化設計手段設計手段計算器、圖板加手冊的個體計算器、圖板加手冊的個體手工作業(yè)手工作業(yè)充分利用電子計算機進行計算、充分利用電子計算機進行計算、自動繪圖和數據庫管理，集團分自動繪圖和數據庫管理，集團分工協作工協作設計方式設計方式以經驗總結、規(guī)范依據為主以經驗總結、規(guī)范依據為主強調預測與信號分析及創(chuàng)造性的強調預測與信號分析及創(chuàng)造性的相互配合相互配合設計部署設計部署只限于從方案到工作圖這個只限于從方案到工作圖這個階段階段貫穿開發(fā)的全過程，考慮全壽命貫穿開發(fā)的全過程，考慮全壽命周期的質量信息反饋周期的質量信息反饋設計思維設計思維朝向結構方案的朝向結構方案的“收斂性思收斂性思維維”面向總

12、體功能目標的面向總體功能目標的“發(fā)散性發(fā)散性”思維思維傳統(tǒng)設計與現代設計的比較傳統(tǒng)設計與現代設計的比較比較內容比較內容傳統(tǒng)設計傳統(tǒng)設計現代設計現代設計設計方法設計方法采用少數的驗證性分析以滿采用少數的驗證性分析以滿足限定的約束條件足限定的約束條件多元性方法學直接綜合使其在各多元性方法學直接綜合使其在各種條件下實現方案與全域優(yōu)化目種條件下實現方案與全域優(yōu)化目標標設計目標設計目標局限在微觀和結構局限在微觀和結構注重全局構成及協調，包括造型注重全局構成及協調，包括造型設計、宜人設計設計、宜人設計設計考慮設計考慮的工況的工況按確定工況與靜態(tài)考慮按確定工況與靜態(tài)考慮研究動態(tài)的隨機工況、模糊性及研究動態(tài)的

13、隨機工況、模糊性及隨機性隨機性設計評估設計評估采用單項與人為準則采用單項與人為準則采用科學的模糊綜合評判采用科學的模糊綜合評判傳統(tǒng)設計與現代設計的比較傳統(tǒng)設計與現代設計的比較 ( (三三) )機械現代設計和創(chuàng)新設計的特點機械現代設計和創(chuàng)新設計的特點 從經驗積累上升到系統(tǒng)理論，更具科學性。從經驗積累上升到系統(tǒng)理論，更具科學性。 由漫長的相對穩(wěn)定到充滿活力的快速飛躍發(fā)展，更具創(chuàng)由漫長的相對穩(wěn)定到充滿活力的快速飛躍發(fā)展，更具創(chuàng)造性。造性。 從較單一的應用力學體系發(fā)展到多學科融合的系統(tǒng)工從較單一的應用力學體系發(fā)展到多學科融合的系統(tǒng)工程，更具多元性。程，更具多元性。 從設計的指導思想、理論體系以及設計技

14、法、設計的物從設計的指導思想、理論體系以及設計技法、設計的物質手段都充分體現了最新的科學技術成就，更具完美質手段都充分體現了最新的科學技術成就，更具完美性。性。 設計設計“綠色機器綠色機器”成了現代機械設計追求的目標。成了現代機械設計追求的目標。 二、創(chuàng)造性設計與創(chuàng)造性思維二、創(chuàng)造性設計與創(chuàng)造性思維創(chuàng)造性思維的主要特點創(chuàng)造性思維的主要特點 獨特性；獨特性； 多向發(fā)散性；多向發(fā)散性； 非邏輯性；非邏輯性； 連動性；連動性； 綜合性。綜合性。部分創(chuàng)造技法部分創(chuàng)造技法方法名稱方法名稱方法的主要特點方法的主要特點方法的主要目的方法的主要目的特性列舉法特性列舉法將事物按名詞、形容詞、動詞分將事物按名詞、

15、形容詞、動詞分解為三方面特性，將每類特性加解為三方面特性，將每類特性加以改變或延拓以改變或延拓化整為零，逐個研究改化整為零，逐個研究改進進希望點列舉希望點列舉法法根據社會需求或個人愿望，通過根據社會需求或個人愿望，通過列舉希望來形成創(chuàng)新目標列舉希望來形成創(chuàng)新目標將思維收斂于某將思維收斂于某“目目標標”，側重自由聯想，側重自由聯想，思路更寬思路更寬缺點列舉法缺點列舉法挑事物的毛病，提出改進設想挑事物的毛病，提出改進設想追求完滿，追求卓越追求完滿，追求卓越智爆法智爆法集合集合35人，根據議題自由暢談，人，根據議題自由暢談，不準批評，尋求創(chuàng)意不準批評，尋求創(chuàng)意以量求質以量求質設問探求法設問探求法根據

16、多項創(chuàng)造性的提問，進行分根據多項創(chuàng)造性的提問，進行分項檢核，尋求創(chuàng)意項檢核，尋求創(chuàng)意幫助人們廣思，思考方幫助人們廣思，思考方向和目標明確向和目標明確聯想類比法聯想類比法通過比較，借助原有知識，在異通過比較，借助原有知識，在異中求同，在同中求異中求同，在同中求異分析兩事物的相同或相分析兩事物的相同或相似點，由此及彼似點，由此及彼方法名稱方法名稱方法的主要特點方法的主要特點方法的主要目的方法的主要目的組合法組合法按一定技術原理，將兩個或多個按一定技術原理，將兩個或多個功能元素合并，形成新產品、新功能元素合并，形成新產品、新工藝、新材料工藝、新材料產生新功能產生新功能功能分析法功能分析法緊緊圍繞功能

17、分析、求解、組合緊緊圍繞功能分析、求解、組合尋找方案尋找方案滿足產品的功能要求是滿足產品的功能要求是設計的核心設計的核心綜攝法綜攝法把初次接觸的事物或發(fā)現，聯系把初次接觸的事物或發(fā)現，聯系到熟悉的事物中，用新眼光變熟到熟悉的事物中，用新眼光變熟悉為陌生，以新觀點、新方式思悉為陌生，以新觀點、新方式思考問題考問題將毫無關聯、完全不同將毫無關聯、完全不同的知識要素結合起來形的知識要素結合起來形成新方案成新方案轉向法轉向法在求解問題中變換求解因素，采在求解問題中變換求解因素，采用其他原理、改變思索方向用其他原理、改變思索方向完善計劃、修改方案、完善計劃、修改方案、修正觀點修正觀點仿生法仿生法模仿人或

18、生物的生理原理、結構、模仿人或生物的生理原理、結構、外形、感覺機理外形、感覺機理向人或生物索取啟迪向人或生物索取啟迪函詢集智法函詢集智法借助反復函求多名專家的書面意借助反復函求多名專家的書面意見形成創(chuàng)意見形成創(chuàng)意具有匿名性，便于充分具有匿名性，便于充分發(fā)表看法發(fā)表看法方法名稱方法名稱方法的主要特點方法的主要特點方法的主要目的方法的主要目的635法法6人參加，每次每人寫人參加，每次每人寫3個設想，個設想，5分鐘后交換，看過別人的設想分鐘后交換，看過別人的設想后，再修正和補充后，再修正和補充3個設想個設想以筆代口，相互激勵，以筆代口，相互激勵，短時間內可產生較多的短時間內可產生較多的設想方案設想方

19、案設計目錄法設計目錄法通過完備的設計信息庫進行系統(tǒng)通過完備的設計信息庫進行系統(tǒng)搜索搜索有利于計算機輔助自動有利于計算機輔助自動化設計化設計評價法評價法通過評價尋找弱點加以改進完善通過評價尋找弱點加以改進完善尋求最優(yōu)解決方案尋求最優(yōu)解決方案價值分析法價值分析法從經濟效益出發(fā)分析和改進方案從經濟效益出發(fā)分析和改進方案追求高價值的產品追求高價值的產品物場分析法物場分析法任何主體總是通過任何主體總是通過“場場”作用于作用于客體，根據客體尋找合理的客體，根據客體尋找合理的“場場”和主體和主體使物場三要素相互作用使物場三要素相互作用更有效，功能更完善、更有效，功能更完善、可靠可靠分解法分解法把事物分解或離

20、散，使問題暴露把事物分解或離散，使問題暴露出來，改進后重組出來，改進后重組便于抓住主要矛盾，尋便于抓住主要矛盾，尋求特色創(chuàng)意求特色創(chuàng)意形態(tài)綜合法形態(tài)綜合法對創(chuàng)造對象進行因素分解，列出對創(chuàng)造對象進行因素分解，列出每個因素的全部形態(tài)每個因素的全部形態(tài)(手段手段)，按，按組合原理形成眾多方案組合原理形成眾多方案尋找盡可能多的解，從尋找盡可能多的解，從中選優(yōu)中選優(yōu)方法名稱方法名稱方法的主要特點方法的主要特點方法的主要目的方法的主要目的專利利用法專利利用法利用專利文獻尋求改進、完善設利用專利文獻尋求改進、完善設想想防止盲目，避免重復勞防止盲目，避免重復勞動動移植法移植法把一個對象的原理、方法運用于把一個

21、對象的原理、方法運用于另一個對象中另一個對象中使已有技術在新領域中使已有技術在新領域中延續(xù)和拓展延續(xù)和拓展黑箱法黑箱法根據輸入、輸出內容，探求黑箱根據輸入、輸出內容，探求黑箱內部的原理和結構內部的原理和結構用因果邏輯關系尋求輸用因果邏輯關系尋求輸入與輸出的最佳聯系方入與輸出的最佳聯系方式式假擬設計假擬設計通過計算機模擬或虛擬現實完善通過計算機模擬或虛擬現實完善設計設計高效、快速、低成本、高效、快速、低成本、高質量高質量優(yōu)化設計優(yōu)化設計建立研究對象的優(yōu)化數學模型及建立研究對象的優(yōu)化數學模型及目標函數，用計算機對計算結果目標函數，用計算機對計算結果進行分析、判斷、尋優(yōu)進行分析、判斷、尋優(yōu)高效、降低

22、成本、提高高效、降低成本、提高質量、適于各種復雜設質量、適于各種復雜設計計反求設計反求設計利用現有科技成果引進先進技術，利用現有科技成果引進先進技術，消化吸收后創(chuàng)新消化吸收后創(chuàng)新吃透原設計，創(chuàng)造更優(yōu)吃透原設計，創(chuàng)造更優(yōu)的設計的設計第三節(jié)第三節(jié) 機械執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設計機械執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設計 重要性重要性執(zhí)行系統(tǒng)是機械系統(tǒng)中的重要組成部分，直接完成機械執(zhí)行系統(tǒng)是機械系統(tǒng)中的重要組成部分，直接完成機械系統(tǒng)預期工作任務。系統(tǒng)預期工作任務。機械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設計是機械系統(tǒng)總體方案設計的核機械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設計是機械系統(tǒng)總體方案設計的核心，是整個機械設計工作的基礎。心，是整個機械設計工作的基礎。機械執(zhí)

23、行系統(tǒng)的組成機械執(zhí)行系統(tǒng)的組成 由一個或多個執(zhí)行機構組成。執(zhí)行構件是執(zhí)行機構的輸由一個或多個執(zhí)行機構組成。執(zhí)行構件是執(zhí)行機構的輸出構件，其數量及運動形式、運動規(guī)律和傳動特性等要求，出構件，其數量及運動形式、運動規(guī)律和傳動特性等要求，決定了整個執(zhí)行系統(tǒng)的結構方案。決定了整個執(zhí)行系統(tǒng)的結構方案。 一、機械執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設計的主要內容和過程一、機械執(zhí)行系統(tǒng)運動方案設計的主要內容和過程 功能原理設計功能原理設計根據需要制定機械的總功能，擬根據需要制定機械的總功能，擬定實現總功能的工作原理和技術定實現總功能的工作原理和技術手段，確定機械所要實現的工藝手段，確定機械所要實現的工藝動作動作運動規(guī)律設計運動

24、規(guī)律設計通過對工作原理所提出的工通過對工作原理所提出的工藝動作進行分解，決定采用藝動作進行分解，決定采用何種運動規(guī)律來實現工作原何種運動規(guī)律來實現工作原理理執(zhí)行機構型式設計執(zhí)行機構型式設計決定選擇何決定選擇何種機構實現種機構實現給定的運動給定的運動規(guī)律規(guī)律執(zhí)行系統(tǒng)協調設計執(zhí)行系統(tǒng)協調設計執(zhí)行機構型式設計執(zhí)行機構型式設計根據工藝過程對各動根據工藝過程對各動作的要求，分析各執(zhí)作的要求，分析各執(zhí)行機構應當如何協調行機構應當如何協調配合，設計出機械運配合，設計出機械運動循環(huán)圖動循環(huán)圖確定各執(zhí)行機確定各執(zhí)行機構的運動尺寸，構的運動尺寸，繪制出各執(zhí)行繪制出各執(zhí)行機構的運動簡機構的運動簡圖圖運動和動力分析運

25、動和動力分析檢驗執(zhí)行系檢驗執(zhí)行系統(tǒng)是否滿足統(tǒng)是否滿足運動要求和運動要求和動力性能方動力性能方面的要求面的要求方案評價與決策方案評價與決策對方案進行定性對方案進行定性評價和定量評價評價和定量評價并從中選出最佳并從中選出最佳設計方案設計方案 二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設計二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設計1. 功能原理的選擇與構思功能原理的選擇與構思產品的功能產品的功能產品的用途、性能、使用價值等，根據人們生產或生活產品的用途、性能、使用價值等，根據人們生產或生活需要提出。需要提出。 確定功能指標的考慮因素確定功能指標的考慮因素先進性先進性可行性可行性經濟性經濟性功能原理設計的重要性功能原理設計的重要性決定產

26、品的技術水平、工作質量、傳動方案、結構型決定產品的技術水平、工作質量、傳動方案、結構型式、制造成本等。式、制造成本等。功能原理設計的多方案性功能原理設計的多方案性工作原理不同，運動方案也不同工作原理不同，運動方案也不同齒輪加工齒輪加工剃齒剃齒范成原理范成原理仿形原理仿形原理工作原理相同，運動方案不同工作原理相同，運動方案不同齒輪加工齒輪加工插齒插齒滾齒滾齒 其它實例其它實例斜面的應用斜面的應用螺旋壓力機、螺旋千斤頂、螺紋聯接件、螺旋輸送機、螺旋壓力機、螺旋千斤頂、螺紋聯接件、螺旋輸送機、螺桿泵、螺旋微動機構、千分尺等螺桿泵、螺旋微動機構、千分尺等 齒輪加工方法齒輪加工方法 無屑加工無屑加工(

27、(精密鑄造、粉末冶金成型、滾壓成型精密鑄造、粉末冶金成型、滾壓成型) )、切削、切削加工加工( (成型法、展成法成型法、展成法) )、成型法加工的盤狀齒輪銑刀和指狀、成型法加工的盤狀齒輪銑刀和指狀齒輪銑刀、展成法的滾齒和插齒齒輪銑刀、展成法的滾齒和插齒 確定方案時應注意兩點確定方案時應注意兩點 用最簡單的方法實現用最簡單的方法實現同一功能。同一功能。 注意光、機、電、流注意光、機、電、流體等知識的綜合運用。體等知識的綜合運用。 設計一臺彩色電視機陰極盤用的金屬設計一臺彩色電視機陰極盤用的金屬片的沖裁機器，圓片直徑片的沖裁機器，圓片直徑 10mm，厚度，厚度0.8mm。 100.8功能分解功能分

28、解送料送料 沖制沖制 退回退回B用最簡單的方法實現功能舉例用最簡單的方法實現功能舉例按摩按摩輪輪 圖示按摩椅中的按摩輪利用一圖示按摩椅中的按摩輪利用一個偏心空間凸輪，同時實現三維方個偏心空間凸輪，同時實現三維方向的按摩作用向的按摩作用徑向振動擠壓、向徑向振動擠壓、向下推拉和橫向推拉，構思巧妙，結下推拉和橫向推拉，構思巧妙，結構非常簡單。構非常簡單。 r 光、機、電、流體等知識的綜光、機、電、流體等知識的綜合運用舉例合運用舉例指針指針瑪瑙瑪瑙支撐支撐K向向刀口刀口活動游標活動游標 圖示分析天平，要求圖示分析天平，要求精度達到精度達到0.01g，但靠目力，但靠目力讀指針的微小偏角已不可讀指針的微小

29、偏角已不可能。能。活動游標活動游標光源光源透鏡透鏡讀數窗讀數窗 增加了一級光學放增加了一級光學放大鏡，將讀數放大大鏡，將讀數放大?？偣δ芸偣δ芄δ茉夤δ茉夤δ茉矸桨腹δ茉矸桨缸罴压δ茉矸桨缸罴压δ茉矸桨该鞔_任務明確任務黑箱法黑箱法功能樹功能樹創(chuàng)造技法創(chuàng)造技法形態(tài)學矩陣形態(tài)學矩陣評價法評價法功能元功能元 2. 功能分析與功能求解功能分析與功能求解 功能分析法功能分析法( (Function analysis) )，將機械產品的將機械產品的總功能總功能( (Total function) )分解成若干分解成若干功能元功能元( (Function element) )，求解求解功能元，將

30、其組合，得到滿足總功能要求的多種解決方案供功能元，將其組合，得到滿足總功能要求的多種解決方案供評價選擇評價選擇。 三、執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計三、執(zhí)行系統(tǒng)的運動規(guī)律設計 1. 工藝動作分解和運動方案選擇工藝動作分解和運動方案選擇刀具作復合運動刀具作復合運動刀具與工作臺分別運動刀具與工作臺分別運動 運動規(guī)律設計通常是對工藝方法和工藝動作進行分析，運動規(guī)律設計通常是對工藝方法和工藝動作進行分析，把其分解成若干個基本動作。工藝動作分解的方法不同，所把其分解成若干個基本動作。工藝動作分解的方法不同，所形成的運動方案也不同。形成的運動方案也不同。立式鉆床工藝動作分解立式鉆床工藝動作分解直線運動直線運動曲線

31、運動曲線運動復合運動復合運動往復擺動往復擺動執(zhí)執(zhí)行行構構件件運運動動形形式式回轉運動回轉運動每分鐘轉數每分鐘轉數 rpm由兩個以上單一運動合成由兩個以上單一運動合成間歇轉動間歇轉動停歇往復直線運動停歇往復直線運動停歇單向直線運動停歇單向直線運動沿可變曲線運動沿可變曲線運動連續(xù)轉動連續(xù)轉動沿固定曲線運動沿固定曲線運動往復直線運動往復直線運動每分鐘轉位次數、轉角大小、運動系數每分鐘轉位次數、轉角大小、運動系數每分鐘擺動次數、轉角大小、行程速度變每分鐘擺動次數、轉角大小、行程速度變化系數化系數每分鐘行程數、大小、行程每分鐘行程數、大小、行程速度變化系數速度變化系數每次進給量的大小每次進給量的大小每循

32、環(huán)停歇次數、位置、時每循環(huán)停歇次數、位置、時間、行程大小和工作速度間、行程大小和工作速度四、執(zhí)行機構的型式設計四、執(zhí)行機構的型式設計1. 設計原則設計原則 滿足執(zhí)行構件的工藝動作和運動要求滿足執(zhí)行構件的工藝動作和運動要求 盡量簡化和縮短運動鏈盡量簡化和縮短運動鏈 盡量減小機構尺寸盡量減小機構尺寸 選擇合適的運動副形式選擇合適的運動副形式 考慮動力源的形式考慮動力源的形式 使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力和動力特性使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力和動力特性 使機械具有調節(jié)某些運動參數的能力使機械具有調節(jié)某些運動參數的能力 保證機械的安全運轉保證機械的安全運轉 2. 機構的選型機構的選型 目的目的選擇或創(chuàng)造出滿足

33、執(zhí)行構件運動和動力要求的機構。選擇或創(chuàng)造出滿足執(zhí)行構件運動和動力要求的機構。 傳遞連續(xù)轉動的機構傳遞連續(xù)轉動的機構嚙合傳動機構嚙合傳動機構 連桿機構連桿機構 傳遞連續(xù)傳遞連續(xù)轉動機構轉動機構摩擦傳動機構摩擦傳動機構 摩擦輪傳動摩擦輪傳動 蝸桿傳動蝸桿傳動 鏈傳動鏈傳動 齒輪傳動齒輪傳動 平行四邊形機構平行四邊形機構 雙曲柄機構雙曲柄機構 帶傳動帶傳動 12摩擦輪傳動摩擦輪傳動 摩擦傳動機構的優(yōu)缺點摩擦傳動機構的優(yōu)缺點結構簡單、傳動平穩(wěn)、易于實現無級變速、過載保護。結構簡單、傳動平穩(wěn)、易于實現無級變速、過載保護。傳動比不準確、傳遞功率小、效率低。傳動比不準確、傳遞功率小、效率低。123平面盤式無

34、級變速器平面盤式無級變速器 123圓錐式無級變速器圓錐式無級變速器 實現單向間歇轉動的機構實現單向間歇轉動的機構棘輪機構棘輪機構 齒輪齒輪-連桿機構連桿機構 單向間歇單向間歇轉動機構轉動機構槽輪機構槽輪機構 不完全齒輪機構不完全齒輪機構 凸輪式間歇運動機構凸輪式間歇運動機構 適用于轉角固定的轉位運動適用于轉角固定的轉位運動 每次轉角小，或轉角大小可調的低速場合每次轉角小，或轉角大小可調的低速場合大轉角而速度不高的場合大轉角而速度不高的場合運動平穩(wěn)、分度、定位準確，運動平穩(wěn)、分度、定位準確，但制造困難、高精度定位、高但制造困難、高精度定位、高速場合速場合特殊要求的輸送機構特殊要求的輸送機構 實現

35、往復移動往復擺動運動的機構實現往復移動往復擺動運動的機構凸輪機構凸輪機構 組合機構組合機構 往復運動往復運動機構機構連桿機構連桿機構 螺旋機構螺旋機構 齒輪齒條機構齒輪齒條機構 液壓缸、氣缸液壓缸、氣缸 正弦機構正弦機構 正切機構正切機構 多桿機構多桿機構 曲柄滑塊機構曲柄滑塊機構 連桿機構特點連桿機構特點制造容易、承載能力大，但難以實現精確運制造容易、承載能力大，但難以實現精確運動，適用于無嚴格運動規(guī)律的場合。動，適用于無嚴格運動規(guī)律的場合。 凸輪機構特點凸輪機構特點能實現任意復雜的運動和各構件之間的運動能實現任意復雜的運動和各構件之間的運動協調，承載能力不大。協調，承載能力不大。 螺旋機構

36、特點螺旋機構特點可獲得大的減速比和較高的運動精度，常用可獲得大的減速比和較高的運動精度，常用作低速進給和精密微調機構。作低速進給和精密微調機構。 齒輪齒條機構特點齒輪齒條機構特點適用于移動速度較高的場合，精密齒條適用于移動速度較高的場合，精密齒條制造困難，傳動精度及平穩(wěn)性不及螺旋機構。制造困難，傳動精度及平穩(wěn)性不及螺旋機構。 凸輪機構凸輪機構 連桿機構連桿機構 實現往復移動往復擺動運動的機構實現往復移動往復擺動運動的機構組合機構組合機構 往復運動往復運動機構機構螺旋機構螺旋機構 齒輪齒條機構齒輪齒條機構 液壓缸、氣缸液壓缸、氣缸 正弦機構正弦機構 正切機構正切機構 多桿機構多桿機構 曲柄滑塊機

37、構曲柄滑塊機構 再現軌跡的機構再現軌跡的機構齒輪齒輪連桿組合機構連桿組合機構聯動凸輪機構聯動凸輪機構 再現軌跡再現軌跡機構機構連桿機構連桿機構 凸輪凸輪連桿組合機構連桿組合機構 一般而言，除了凸輪機構能實現精確的曲線軌跡之外，一般而言，除了凸輪機構能實現精確的曲線軌跡之外，其它機構都只能近似實現預定的曲線軌跡。其它機構都只能近似實現預定的曲線軌跡。 齒輪齒輪連桿組合機構連桿組合機構攪拌機構攪拌機構CBADE聯動凸輪機構聯動凸輪機構凸輪凸輪連桿組合機構連桿組合機構 此抓片機構采用了聯動凸輪此抓片機構采用了聯動凸輪機構，通過兩凸輪的聯動作用，機構，通過兩凸輪的聯動作用，使抓片爪按矩形軌跡運動，從而

38、使抓片爪按矩形軌跡運動，從而達到間歇抓片的目的。達到間歇抓片的目的。 此裝配線采用了聯動凸輪機此裝配線采用了聯動凸輪機構，使筆芯托架沿著矩形軌跡運構，使筆芯托架沿著矩形軌跡運動，從而達到使圓珠筆芯步進式動，從而達到使圓珠筆芯步進式地向前送進的目的。地向前送進的目的。 3. 機構的構型機構的構型 目的目的當所選擇的機構型式不能完全實現預期要求，或雖能實當所選擇的機構型式不能完全實現預期要求，或雖能實現功能要求但存在著或結構較復雜、或運動精度不當和動力現功能要求但存在著或結構較復雜、或運動精度不當和動力性能欠佳，可在常用機構中選擇一種功能和原理與工作要求性能欠佳，可在常用機構中選擇一種功能和原理與

39、工作要求相近的機構，在此基礎上重新構筑機構的型式。相近的機構，在此基礎上重新構筑機構的型式。 組合法組合法 串聯組合串聯組合前一級子機構的輸出構件，作為后一級子機構的輸入構前一級子機構的輸出構件，作為后一級子機構的輸入構件，依次串聯的組合方式。件，依次串聯的組合方式。輸入輸入輸出輸出子機構子機構II子機構子機構I 后一級子機構的主動件后一級子機構的主動件為前一級子機構的一個連架為前一級子機構的一個連架桿。桿。 后一級子機構的主動件后一級子機構的主動件為前一級子機構的連桿。為前一級子機構的連桿。III51234 1123A54DCBFEM 并聯組合并聯組合幾個子機構共用同一個輸入構件，而它們的輸

40、出運動又幾個子機構共用同一個輸入構件，而它們的輸出運動又同時輸入給一個多自由度的子機構，從而形成一個自由度為同時輸入給一個多自由度的子機構，從而形成一個自由度為1的機構系統(tǒng)的組合方式。的機構系統(tǒng)的組合方式。子機構子機構n 1子機構子機構III子機構子機構I子機構子機構II子子機機構構n輸入輸入輸出輸出直線電機直線電機襟翼襟翼直線電機直線電機某型飛機的襟翼操縱機構某型飛機的襟翼操縱機構大型船舶主傳動機構大型船舶主傳動機構某航空發(fā)動機附件傳動系統(tǒng)某航空發(fā)動機附件傳動系統(tǒng)主動軸主動軸IVIIIVVIIII各子機構間無嚴格各子機構間無嚴格的運動協調配合關系的運動協調配合關系 各子機構在動各子機構在動作

41、的先后次序上有作的先后次序上有嚴格的要求嚴格的要求 自動車床上自動車床上三個并聯凸輪的三個并聯凸輪的工作順序有先后工作順序有先后要求。要求。工件工件( (鉚釘鉚釘) )外圓車刀外圓車刀棒料棒料切斷刀切斷刀倒角刀倒角刀凸輪軸凸輪軸擋擋板板IIIIII主軸主軸凸輪凸輪I凸輪凸輪II凸輪凸輪III凸輪凸輪轉角轉角0 90 180 270 360 放松放松( (送料送料) )切斷切斷夾夾 緊緊車外圓倒角車外圓倒角擋料擋料 各子機構有運各子機構有運動形式配合要求動形式配合要求 磨床中的主軸運動、砂輪運動和、工件運動在運動形式磨床中的主軸運動、砂輪運動和、工件運動在運動形式上有配合要求。上有配合要求。砂輪

42、砂輪砂輪架砂輪架工件工件 反饋式組合反饋式組合在機構組合系統(tǒng)中，其多自由度子機構的一個輸入運在機構組合系統(tǒng)中，其多自由度子機構的一個輸入運動，是通過單自由度子機構從該多自由度子機構的輸出構件動，是通過單自由度子機構從該多自由度子機構的輸出構件回授的組合方式?；厥诘慕M合方式。校正原理校正原理蝸桿主動，因制造誤差使蝸輪運動精度達不到要蝸桿主動，因制造誤差使蝸輪運動精度達不到要求，由誤差設計一凸輪機構，經齒輪齒條、差動機構求，由誤差設計一凸輪機構，經齒輪齒條、差動機構K使蝸使蝸桿得到一附加運動，以校正誤差。桿得到一附加運動，以校正誤差。輸入輸入輸出輸出 4凸輪機構凸輪機構2自由度蝸自由度蝸桿蝸輪機構

43、桿蝸輪機構機床校正機構機床校正機構輸入輸入4 1 42 13K2 復合式組合復合式組合由一個或幾個串聯的基本機構去封閉一個具有兩個或多由一個或幾個串聯的基本機構去封閉一個具有兩個或多個自由度的基本機構的組合方式個自由度的基本機構的組合方式5桿機構桿機構輸入輸入輸出輸出凸輪機構凸輪機構 變異法變異法更換原動件更換原動件 雙搖桿機構中，選連桿作為原雙搖桿機構中，選連桿作為原動件，可把風扇轉子的旋轉轉化為動件，可把風扇轉子的旋轉轉化為連架桿的搖動。連架桿的搖動。ABDC風扇座風扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機電機電機電機ABDC風扇座風扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿電機電機ABDC風扇座風扇座蝸輪蝸輪蝸桿蝸桿運動倒置

44、運動倒置擺動凸輪機構擺動凸輪機構123123連桿連桿凸輪機構凸輪機構罐頭封口機構罐頭封口機構 A1BCO234改變構件結構形狀改變構件結構形狀 將擺動導桿機構中的直線導槽將擺動導桿機構中的直線導槽改為圓弧導槽，可獲得較長時間的改為圓弧導槽，可獲得較長時間的停歇停歇。改變構件運動尺寸改變構件運動尺寸 槽輪直徑變?yōu)闊o窮槽輪直徑變?yōu)闊o窮大，槽數無窮多時，演大，槽數無窮多時，演變?yōu)椴蹢l機構變?yōu)椴蹢l機構 五、執(zhí)行系統(tǒng)的協調設計五、執(zhí)行系統(tǒng)的協調設計 執(zhí)行系統(tǒng)協調設計原則執(zhí)行系統(tǒng)協調設計原則 滿足各執(zhí)行機構動作先后的順序性要求滿足各執(zhí)行機構動作先后的順序性要求 滿足各執(zhí)行機構動作在時間上的同步性要求滿足各

45、執(zhí)行機構動作在時間上的同步性要求 滿足各執(zhí)行機構在空間布置上的協調性要求滿足各執(zhí)行機構在空間布置上的協調性要求 滿足各執(zhí)行機構在操作上的協同性要求滿足各執(zhí)行機構在操作上的協同性要求 各執(zhí)行機構的動作安排要有利于提高勞動生產率各執(zhí)行機構的動作安排要有利于提高勞動生產率 各執(zhí)行機構的的布置要有利于系統(tǒng)的能量協調和效率的各執(zhí)行機構的的布置要有利于系統(tǒng)的能量協調和效率的提高提高執(zhí)行構件動作的協調配合執(zhí)行構件動作的協調配合 送料機構將原料送入模孔上方后，沖頭進入?？走M行沖壓送料機構將原料送入?？咨戏胶螅瑳_頭進入?？走M行沖壓 沖頭上移一段距離后，進行下次送料動作沖頭上移一段距離后，進行下次送料動作折疊包裝

46、機構的兩個執(zhí)行構件折疊包裝機構的兩個執(zhí)行構件 兩個構件不能同時位于區(qū)兩個構件不能同時位于區(qū)域域MAB中，以免干涉。中，以免干涉。餅干餅干1342餅干餅干21左折邊構件左折邊構件餅干餅干32包裝紙包裝紙4右折邊構件右折邊構件餅干餅干1342餅干餅干1342餅干餅干1342餅干餅干1342包裝紙包裝紙右折邊構件右折邊構件右折邊構件右折邊構件MBA讓刀運動讓刀運動 執(zhí)行構件運動速度的協調配合執(zhí)行構件運動速度的協調配合 0范成運動范成運動切切削削運運動動i 0 齒輪插刀加工齒輪插刀加工 0讓刀運動讓刀運動 范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動比。范成法加工時，刀具與齒坯之間必須保持精確的傳動

47、比。 執(zhí)行系統(tǒng)協調設計方法執(zhí)行系統(tǒng)協調設計方法 確定機械的工作循環(huán)周期確定機械的工作循環(huán)周期 確定機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件的各個行程段及確定機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件的各個行程段及其所需時間其所需時間 確定各執(zhí)行構件動作間的配合關系確定各執(zhí)行構件動作間的配合關系 機械運動循環(huán)圖機械運動循環(huán)圖用于描述機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件運動間相互用于描述機械在一個運動循環(huán)中各執(zhí)行構件運動間相互協調配合的圖。協調配合的圖。通常選取機械中某一主要的執(zhí)行構件為參考構件，以生通常選取機械中某一主要的執(zhí)行構件為參考構件，以生產工藝的起始點作為運動循環(huán)的起始點，據此確定其它執(zhí)行產工藝的起始點作為運動循環(huán)

48、的起始點，據此確定其它執(zhí)行構件的運動相對于參考構件的先后次序和配合關系。構件的運動相對于參考構件的先后次序和配合關系。運動循環(huán)圖形式運動循環(huán)圖形式直線式直線式圓周式圓周式直角坐標式直角坐標式 退回退回停停 止止沖沖 制制 進給進給沖頭沖頭送料器送料器曲柄轉角曲柄轉角 0 90 180 270 360直線式工作循環(huán)圖直線式工作循環(huán)圖主軸作為參考構件主軸作為參考構件 圓周式工作循環(huán)圖圓周式工作循環(huán)圖 圖示單缸四沖程內燃機的工作循環(huán)圖。曲軸為參考構件，圖示單缸四沖程內燃機的工作循環(huán)圖。曲軸為參考構件，轉動轉動2 2轉為一個工作循環(huán)。轉為一個工作循環(huán)。 啟啟排排氣氣門門開開啟啟進進氣氣門門開開進進氣氣

49、排排氣氣壓壓縮縮膨膨脹脹閉閉進進氣氣門門關關火火點點曲軸曲軸0 540 360 180 排排門門閉閉關關氣氣直角坐標式工作循環(huán)圖直角坐標式工作循環(huán)圖 餅干包裝機工作循環(huán)圖中，餅干包裝機工作循環(huán)圖中，橫坐標表示參考構件的轉角，橫坐標表示參考構件的轉角，縱坐標表示執(zhí)行構件的轉角?？v坐標表示執(zhí)行構件的轉角。進進退退 靜止靜止 靜止靜止 靜止靜止 進進退退 MM餅干餅干1342餅干餅干21左折邊構件左折邊構件餅干餅干32包裝紙包裝紙4右折邊構件右折邊構件餅干餅干1342餅干餅干1342餅干餅干1342餅干餅干1342包裝紙包裝紙右折邊構件右折邊構件右折邊構件右折邊構件MBA左執(zhí)行機構左執(zhí)行機構1 左執(zhí)

50、行機構左執(zhí)行機構2 分配軸轉角分配軸轉角 0 90 180 270 360 六、方案評價與決策六、方案評價與決策評價指標評價指標 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能實現運動規(guī)律或運動軌跡、實現工藝動作的實現運動規(guī)律或運動軌跡、實現工藝動作的準確性準確性 運動性能運動性能運轉速度、行程可調性、運動精度等運轉速度、行程可調性、運動精度等 動力性能動力性能承載能力、增力特性、傳力特性、振動噪音承載能力、增力特性、傳力特性、振動噪音等等 工作性能工作性能效率高低、壽命長短、可操作性、安全性、效率高低、壽命長短、可操作性、安全性、可靠性適用范圍等可靠性適用范圍等 經濟性經濟性加工難易、能耗大小、制造成本等加工難易、能耗大

51、小、制造成本等 結構緊湊性結構緊湊性 尺寸、重量、結構復雜性等尺寸、重量、結構復雜性等 評價方法評價方法 評分法評分法針對評價目標中各針對評價目標中各個項目，選擇一定的評個項目，選擇一定的評分標準和總分計分法對分標準和總分計分法對方案的優(yōu)劣進行評價。方案的優(yōu)劣進行評價。建立評價體系建立評價體系選擇評分方法選擇評分方法選擇評分標準選擇評分標準對各個項目進行評分對各個項目進行評分選擇總分計分法，計算總分選擇總分計分法，計算總分選取高分者為優(yōu)選方案選取高分者為優(yōu)選方案 總分計分法總分計分法 方法方法公式公式特點特點分值相加法分值相加法 將將n個評價目標評分個評價目標評分值簡單相加，計算簡單、值簡單相

52、加，計算簡單、直觀直觀分值連乘法分值連乘法 將將n個評價目標評個評價目標評分值相乘，使各方案總分值相乘，使各方案總分差拉開，便于比較分差拉開，便于比較 均值法均值法 將相加所得結果除將相加所得結果除以評價目標系數，結果以評價目標系數，結果直觀直觀 相對值法相對值法 將均值法所得結果將均值法所得結果除以理想值，使除以理想值，使Qi 1，可看出與理想值的差距可看出與理想值的差距 加權計分法加權計分法( (有效值法有效值法) ) 將各項評分值乘以將各項評分值乘以加權系數后相加，考慮加權系數后相加，考慮了各評價目標的重要程了各評價目標的重要程度度 njijiPQ1 njijiPQ1 njijiPnQ1

53、1 njijinQPQ10)( njjijigPQ1評價結果的處理評價結果的處理入選入選方案數方案數設計階段設計階段 評價準評價準則則結果處理結果處理1最后階段最后階段合理合理已得到最佳方案，設計結束已得到最佳方案，設計結束可改進可改進重新決定評價準則，再作評價重新決定評價準則，再作評價中間階段中間階段合理合理評價結束，轉入下一階段評價結束，轉入下一階段多于多于1最后階段最后階段合理合理增加評價項目或提高評價要求再作評價增加評價項目或提高評價要求再作評價中間階段中間階段需改進需改進若入選數太多，按上述方案改進準則再作若入選數太多，按上述方案改進準則再作評價評價合理合理將入選方案排序，轉入下一設

54、計階段將入選方案排序，轉入下一設計階段0任何階段任何階段可改進可改進放寬評價要求，再作評價放寬評價要求，再作評價合理合理待評設計方案質量不高需再設計待評設計方案質量不高需再設計 一、機械傳動系統(tǒng)方案設計一、機械傳動系統(tǒng)方案設計1. 設計過程設計過程 確定傳動系統(tǒng)總傳動比確定傳動系統(tǒng)總傳動比 選擇傳動類型選擇傳動類型 擬定傳動鏈布置方案擬定傳動鏈布置方案 分配傳動比分配傳動比 確定各級傳動機構的基本參數和主要幾何尺寸，計算確定各級傳動機構的基本參數和主要幾何尺寸，計算傳動系統(tǒng)的各項運動學和動力學參數傳動系統(tǒng)的各項運動學和動力學參數 繪制傳動系統(tǒng)運動簡圖繪制傳動系統(tǒng)運動簡圖第四節(jié)第四節(jié) 機械傳動系

55、統(tǒng)方案設計機械傳動系統(tǒng)方案設計 和原動機選擇和原動機選擇 2. 傳動類型選擇傳動類型選擇類型與特點類型與特點撓性撓性( (件件) )傳動傳動 摩擦輪傳動摩擦輪傳動 繩傳動繩傳動 圓形齒輪傳動圓形齒輪傳動 撓性嚙合傳動撓性嚙合傳動 帶傳動帶傳動 嚙合傳動嚙合傳動 機械機械傳動傳動摩擦傳動摩擦傳動單級齒輪傳動單級齒輪傳動 齒輪系傳動齒輪系傳動 同步齒形帶傳動同步齒形帶傳動 螺旋齒輪傳動螺旋齒輪傳動 蝸桿蝸輪傳動蝸桿蝸輪傳動 圓錐齒輪傳動圓錐齒輪傳動 圓柱齒輪傳動圓柱齒輪傳動 定軸輪系傳動定軸輪系傳動 周轉輪系傳動周轉輪系傳動 鏈傳動鏈傳動 非圓齒輪傳動非圓齒輪傳動 行星輪系傳動行星輪系傳動 差動輪

56、系傳動差動輪系傳動 液壓、液力傳動液壓、液力傳動 利用液壓泵、閥、執(zhí)行器等元件實現的傳動。利用液壓泵、閥、執(zhí)行器等元件實現的傳動。 氣壓傳動氣壓傳動 以壓縮空氣為工作介質的傳動以壓縮空氣為工作介質的傳動 電氣傳動電氣傳動 利用電動機和電氣裝置實現的傳動利用電動機和電氣裝置實現的傳動按速度變化情況劃分的傳動類型按速度變化情況劃分的傳動類型傳動類型傳動類型原動機原動機輸出速度輸出速度傳動類型舉例傳動類型舉例定傳動比傳動定傳動比傳動恒定恒定齒輪傳動，帶、鏈傳動，螺旋傳動，不調速齒輪傳動，帶、鏈傳動，螺旋傳動，不調速的電力，液壓及氣壓傳動的電力，液壓及氣壓傳動變傳變傳動比動比傳動傳動有級變有級變速速恒

57、定恒定帶塔輪的皮帶傳動，滑移齒輪變速箱帶塔輪的皮帶傳動，滑移齒輪變速箱可調可調電力、液壓傳動中的有級調速傳動電力、液壓傳動中的有級調速傳動無級變無級變速速恒定恒定機械無級變速器，液力耦合器及變矩器，電機械無級變速器，液力耦合器及變矩器，電磁滑塊離合器，磁粉離合器，流體粘性傳動磁滑塊離合器，磁粉離合器，流體粘性傳動可調可調內燃機調速傳動，電力、液壓及氣壓無級調內燃機調速傳動，電力、液壓及氣壓無級調速傳動速傳動周期性周期性變速變速恒定恒定非圓齒輪傳動，凸輪機構，連桿機構及組合非圓齒輪傳動，凸輪機構，連桿機構及組合機構機構可調可調數控的電力傳動數控的電力傳動 選擇原則選擇原則 執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作要

58、求與原動機的機械特性相匹配執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作要求與原動機的機械特性相匹配 考慮工作要求傳遞的功率和運轉速度考慮工作要求傳遞的功率和運轉速度 有利于提高傳遞效率有利于提高傳遞效率 盡可能結構簡單的單級傳動裝置盡可能結構簡單的單級傳動裝置 考慮結構布置考慮結構布置 考慮經濟性考慮經濟性 考慮機械安全運轉條件考慮機械安全運轉條件 傳動比的合理分配傳動比的合理分配傳動機構傳動機構種類種類平帶平帶V帶帶摩擦輪摩擦輪 齒輪齒輪蝸桿蝸桿鏈鏈圓周速度圓周速度 m s5 255 3015 2515 12015 3515 40減速比減速比 5 8 157 10 4 8 80 6 10最大功率最大功率 kW200

59、750 1200150 250500005503750常用原動機的類型及主要特點常用原動機的類型及主要特點 原動機類型原動機類型主要特點主要特點三相異步電動機三相異步電動機 結構簡單、價格便宜、體積小、運行可靠、維護方結構簡單、價格便宜、體積小、運行可靠、維護方便、堅固耐用；能保持恒速運行及經受較頻繁的啟便、堅固耐用；能保持恒速運行及經受較頻繁的啟動、反轉及制動；但啟動轉矩小，調速困難。一般動、反轉及制動；但啟動轉矩小，調速困難。一般機械系統(tǒng)中應用最多。機械系統(tǒng)中應用最多。 同步電動機同步電動機 能在功率因子能在功率因子cos 1的狀態(tài)下運行，不從電網吸收的狀態(tài)下運行，不從電網吸收無功功率，運

60、行可靠，保持恒速運行；但結構較異無功功率，運行可靠，保持恒速運行；但結構較異步電動機復雜，造價較高，轉速不能調節(jié)。適用于步電動機復雜，造價較高，轉速不能調節(jié)。適用于大功率離心式水泵和通風機等。大功率離心式水泵和通風機等。 直流電動機直流電動機 能在恒功率下進行調速，調速性能好，調速范圍寬，能在恒功率下進行調速，調速性能好，調速范圍寬，啟動轉矩大；但結構較復雜、維護工作量較大、價啟動轉矩大；但結構較復雜、維護工作量較大、價格較高；機械特性較軟、需直流電源。格較高；機械特性較軟、需直流電源。 二、原動機的選擇二、原動機的選擇常用原動機的類型及主要特點常用原動機的類型及主要特點 原動機類型原動機類型

61、主要特點主要特點控制電動機控制電動機 能精密控制系統(tǒng)位置和角度、體積小、重量輕；具有寬廣而能精密控制系統(tǒng)位置和角度、體積小、重量輕；具有寬廣而平滑的調速范圍和快速響應能力，其理想的機械特性和調速平滑的調速范圍和快速響應能力，其理想的機械特性和調速特性均為直線。廣泛用于工業(yè)控制、軍事、航空航天等領域。特性均為直線。廣泛用于工業(yè)控制、軍事、航空航天等領域。 內燃機內燃機 功率范圍寬、操作簡便、啟動迅速；但對燃油要求高、排氣功率范圍寬、操作簡便、啟動迅速；但對燃油要求高、排氣污染環(huán)境、噪聲大、結構復雜。多用于工程機械、農業(yè)機械、污染環(huán)境、噪聲大、結構復雜。多用于工程機械、農業(yè)機械、船舶、車輛等。船舶

62、、車輛等。 液壓馬達液壓馬達 可獲得很大的動力和轉矩，運動速度和輸出動力、轉矩調整可獲得很大的動力和轉矩，運動速度和輸出動力、轉矩調整控制方便，易實現復雜工藝過程的動作要求；但需要有高壓控制方便，易實現復雜工藝過程的動作要求；但需要有高壓油的供給系統(tǒng)，油溫變化較大時，影響工作穩(wěn)定性；密封不油的供給系統(tǒng)，油溫變化較大時，影響工作穩(wěn)定性；密封不良時，污染工作環(huán)境；液壓系統(tǒng)制造裝配要求高。良時，污染工作環(huán)境；液壓系統(tǒng)制造裝配要求高。 氣動馬達氣動馬達 工作介質為空氣，易遠距離輸送、無污染，能適應惡劣環(huán)境、工作介質為空氣，易遠距離輸送、無污染，能適應惡劣環(huán)境、動作速度快；但工作穩(wěn)定性較差，噪聲大；輸出

63、轉矩不大，動作速度快；但工作穩(wěn)定性較差，噪聲大；輸出轉矩不大，傳動時速度較難控制。適用于小型輕載的工作機械。傳動時速度較難控制。適用于小型輕載的工作機械。 第五節(jié)機械系統(tǒng)運動方案設計舉例第五節(jié)機械系統(tǒng)運動方案設計舉例1. C1325自動車床刀架自動車床刀架系統(tǒng)的分析系統(tǒng)的分析功能要求功能要求自動換刀自動換刀軸向進給軸向進給進刀凸進刀凸輪機構輪機構刀具刀具主軸主軸轉塔刀架轉塔刀架9工件工件齒條齒條714壓簧壓簧12圓柱凸輪圓柱凸輪機構機構4曲柄曲柄5圓錐齒輪傳動圓錐齒輪傳動3寬齒輪寬齒輪2齒輪齒輪1活動支架活動支架8定位銷定位銷10六槽輪機構六槽輪機構11613功能分解功能分解 讓刀讓刀轉位前刀

64、架先右退，以免刀具與工件干涉轉位前刀架先右退，以免刀具與工件干涉 轉位轉位轉塔刀架每次轉過轉塔刀架每次轉過60 定位定位轉位之前拔出保證加工精度的定位銷轉位之前拔出保證加工精度的定位銷 進、退刀進、退刀不轉時，精確實現預定的進退刀運動。不轉時，精確實現預定的進退刀運動。進刀凸進刀凸輪機構輪機構刀具刀具主軸主軸轉塔刀架轉塔刀架9工件工件齒條齒條714壓簧壓簧12圓柱凸輪圓柱凸輪機構機構4曲柄曲柄5圓錐齒輪傳動圓錐齒輪傳動3寬齒輪寬齒輪2齒輪齒輪1活動支架活動支架8定位銷定位銷10六槽輪機構六槽輪機構11613刀架系統(tǒng)的工作過程刀架系統(tǒng)的工作過程退刀退刀 壓簧壓簧12推桿推桿13回程回程齒輪齒輪6

65、齒條齒條7活動支架活動支架8向向右完成退刀右完成退刀讓刀讓刀 退刀的同時，齒輪退刀的同時，齒輪1 的離合器結合并開始轉動的離合器結合并開始轉動寬齒寬齒輪輪2 圓錐齒輪圓錐齒輪3圓柱凸輪機構圓柱凸輪機構4拔出銷拔出銷10；同時，；同時，曲柄曲柄5轉動轉動支架支架8快速向右讓刀快速向右讓刀進刀凸進刀凸輪機構輪機構刀具刀具主軸主軸轉塔刀架轉塔刀架9工件工件齒條齒條714壓簧壓簧12圓柱凸輪圓柱凸輪機構機構4曲柄曲柄5圓錐齒輪傳動圓錐齒輪傳動3寬齒輪寬齒輪2齒輪齒輪1活動支架活動支架8定位銷定位銷10六槽輪機構六槽輪機構11613轉位轉位 讓刀快結束時，槽輪開始轉位讓刀快結束時，槽輪開始轉位曲柄曲柄5

66、的后半圈的后半圈支架支架8向左移動完成復位向左移動完成復位定位定位 轉位結束時，凸輪機構轉位結束時，凸輪機構4的從動件推桿擺動的從動件推桿擺動插入定插入定位銷位銷10，齒輪齒輪1離合器脫開并停止運轉離合器脫開并停止運轉刀架系統(tǒng)的工作過程刀架系統(tǒng)的工作過程進刀凸進刀凸輪機構輪機構刀具刀具主軸主軸轉塔刀架轉塔刀架9工件工件齒條齒條714壓簧壓簧12圓柱凸輪圓柱凸輪機構機構4曲柄曲柄5圓錐齒輪傳動圓錐齒輪傳動3寬齒輪寬齒輪2齒輪齒輪1活動支架活動支架8定位銷定位銷10六槽輪機構六槽輪機構11613進給進給 從動件從動件13推程推程齒輪齒輪6 齒條齒條7 活動支架活動支架8向左運向左運動完成進給動完成進給進刀凸進刀凸輪機構輪機構刀具刀具主軸主軸轉塔刀架轉塔刀架9工件工件齒條齒條714壓簧壓簧12圓柱凸輪圓柱凸輪機構機構4曲柄曲柄5圓錐齒輪傳動圓錐齒輪傳動3寬齒輪寬齒輪2齒輪齒輪1活動支架活動支架8定位銷定位銷10六槽輪機構六槽輪機構11613刀架系統(tǒng)的工作過程刀架系統(tǒng)的工作過程刀架系統(tǒng)的工作循環(huán)圖刀架系統(tǒng)的工作循環(huán)圖定位銷定位銷轉塔轉塔活動支架活動支架定位定位拔出拔出靜止靜止轉位轉位后退后退復