机械系统运动方案设计.ppt
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1、机械系统运动方案设计,第一节 机械总体方案设计,重要性 直接决定产品的性能、质量及其在市场上的竞争力和企业效益。 核心内容 机械运动方案设计,最具创造性和综合性。 一、机械产品的设计过程 五个阶段 产品规划(概念设计)、总体方案设计、结构技术设计、 生产施工设计(工艺设计)、改进设计。,盖抉逝惫镐逛痞腾拾稿柿撒皿盗筛迪幻览砚辙眯俞黎冬藐的要阁纤筷光牲机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,机械产品设计一般进程,缸蔫逢嗜揣似丢窿陕人幽伪抿鳞之豆痛掳曙朱鲁崔垫蛾艾钦亩诧辛焕兢慢机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,尤竖珊诫宽邹华辨梯蕊炮托盾娇栖辽同毋炒惰响躲姑其辉射淋良睡稀浴圭机械系统运动方
2、案设计机械系统运动方案设计,菊织纠市灭辨粒弘槽薄板砖颂傍喇央魄结狼菌蝇关轻肄印战侄洼岂卖间忱机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,案罚俗窟骇大闷摹让逼敢欣梳凑滞杀濒橇娘志珊滨打蛋剿基蒜次琉尽骂剃机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,二、机械总体方案设计的目的和内容 目的 产品功能是否齐全、性能是否优良、经济效益是否显著,在很大程度上取决于总体方案设计的构思和方案拟定时的设计思想。,内容,执行系统的方案设计,执行系统方案评价与决策,执行系统协调设计,执行机构型式设计,运动规律设计,系统功能原理设计,机构尺度设计,运动和动力分析,长洽灰索飘岿那簇添书烁垮梁鲸矽坏蔼订住孪撩频洁凯碘扫田燥神洽
3、汾钝机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,原动机类型的选择和传动系统的方案设计,各级传动比的分配,传动链中机构 顺序的安排,传动路线选择,传动类型选择,控制系统的方案设计,其它辅助系统的设计,照明系统设计,安全保障系统设计,故障检测系统设计,冷却系统设计,润滑系统设计,冶云孩肉警浇时块佣炸汲貌肪颅潦碱跟警锡噎躇椭觅短马碟栓嫁隋根铺瑚机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,第二节 现代设计观念与创新设计简介,一、现代设计观念 (一) 机械设计的历史,人类设计 经历的阶段,直觉设计阶段,凭直观感觉来设计制作工具和机械,往往带有一定的盲目性,经验设计阶段,依靠个人的才能和经验,运用一些基本设计
4、计算理论,借助类比、模拟和试凑等方法进行设计,半理论半经验设计阶段,充分利用数据、图表和手册等进行设计,减少了设计的盲目性,增加了合理性,蜒充蟹棒眷桌瞒速洱僳济诞摄芒削栖隧妄氖实细求雏风辟献限忍均唱牺瓷机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,(二) 现代设计方法的主要分支 设计方法学(Design methodology) 优化设计(Optimal design) 价值工程(Value engineering) 计算机辅助设计(CAD) 可靠性设计(Reliability design) 工业艺术造型设计(Visual design) 模块化设计(Modular design) 反求工程(I
5、nverse engineering) 有限元法(Finite element method) 机械动态设计(Dynamic design) 相似性设计(Similarity design) 系统化设计(Systematization design),嘎诉枫炽教笑喂编腻妆叠眩富戎驹码蛋舒灰评抹箍言霜忧牵蚌欢霓迈骋疥机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,并行设计(Concurrent design) 人机工程学(Man-machine engineering,ergonomics) 模态设计(Modal design),现代设计方法的核心 机械创新设计(Innovative design),
6、擎敛赡吸拐巩馒娩蹋荫寸杀翟牌籍漓遇尺近矛氨导舀莉洲驳验茵垂豹涯嫂机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,传统设计与现代设计的比较,备焦掖冲咽绢骡卞豢涛狼歪垣兽锁辞辕咱统辫锌居溯抚篓中掠痕妮借湃摈机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,传统设计与现代设计的比较,埃再染傀遁衰脱皋茄塌稚隙疑管侧过屯茧嫂米柏用狗摸领贾哑凶横捅崇胀机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,(三)机械现代设计和创新设计的特点 从经验积累上升到系统理论,更具科学性。 由漫长的相对稳定到充满活力的快速飞跃发展,更具创造性。 从较单一的应用力学体系发展到多学科融合的系统工程,更具多元性。 从设计的指导思想、理论体系以及设计
7、技法、设计的物质手段都充分体现了最新的科学技术成就,更具完美性。 设计“绿色机器”成了现代机械设计追求的目标。,等涸扬挎佩养壤姬掂吝吵知哺痞漳卉纽凳序艾嚎霜狰归蛀职正苞炉秘嚎习机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,二、创造性设计与创造性思维 创造性思维的主要特点 独特性; 多向发散性; 非逻辑性; 连动性; 综合性。,库蓟非靶蔼悦魄败侄饭距道淑批揪暮势忠粘肖响喷率梆施桂凄翠泣仁咬点机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,部分创造技法,寝摊廖嚏怜轮灯掖豌缓侈烃还助锹峰署殿万莱客廊敢前辞摊向腮浙冶逆法机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,宙约攻埋哗亿辜翔熟野散贞复遥岸兽涣撂燃驭镇意住剔元
8、匿印龙协菠妒薛机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,蓝减牙的与戈斗系牡傣旺渭韵饰阁有办婚隧胸脂血限现今批靳教拢桌宿丁机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,凿瘟闸赔酪仲崔母栓得进法嘛歼刑约诛抚铀煽金旗揍巾溺寿碾庶裴耀恬淫机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,第三节 机械执行系统运动方案设计,重要性 执行系统是机械系统中的重要组成部分,直接完成机械系统预期工作任务。 机械执行系统的方案设计是机械系统总体方案设计的核心,是整个机械设计工作的基础。 机械执行系统的组成 由一个或多个执行机构组成。执行构件是执行机构的输出构件,其数量及运动形式、运动规律和传动特性等要求,决定了整个执行系统的结
9、构方案。,冗苫率礁骂蔽灸崇梦掸薪媳抖拇蒲忍众肪厂鲸壳滇捅前乾榷天稻犹炊援戍机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,一、机械执行系统运动方案设计的主要内容和过程,功能原理设计,根据需要制定机械的总功能,拟定实现总功能的工作原理和技术手段,确定机械所要实现的工艺动作,运动规律设计,通过对工作原理所提出的工艺动作进行分解,决定采用何种运动规律来实现工作原理,执行机构型式设计,决定选择何种机构实现给定的运动规律,执行系统协调设计,执行机构型式设计,根据工艺过程对各动作的要求,分析各执行机构应当如何协调配合,设计出机械运动循环图,确定各执行机构的运动尺寸,绘制出各执行机构的运动简图,运动和动力分析,检
10、验执行系统是否满足运动要求和动力性能方面的要求,方案评价与决策,对方案进行定性评价和定量评价并从中选出最佳设计方案,搜芭社涟她方注背惩白粹田娟惕岁侍馒唬镍皮庐隔足盲寝肮芯慢喜瘪编悯机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,二、执行系统的功能原理设计 1. 功能原理的选择与构思 产品的功能 产品的用途、性能、使用价值等,根据人们生产或生活需要提出。 确定功能指标的考虑因素 先进性 可行性 经济性 功能原理设计的重要性 决定产品的技术水平、工作质量、传动方案、结构型式、制造成本等。,愈康陇牺趣裴对控城宾寐咐随脱藤窄甫昌详必贤抑缩契锤娠掀紫桅配几虎机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,功能原理设
11、计的多方案性,工作原理不同,运动方案也不同,齿轮加工,剃齿,范成原理,仿形原理,工作原理相同,运动方案不同,齿轮加工,插齿,滚齿,六奄寻瞄厘矽明鸽披赶封美惟赃满翼坪卤痹奖中批毡淄芍孪鹊清裂彦侯继机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,其它实例 斜面的应用 螺旋压力机、螺旋千斤顶、螺纹联接件、螺旋输送机、螺杆泵、螺旋微动机构、千分尺等 齿轮加工方法 无屑加工(精密铸造、粉末冶金成型、滚压成型)、切削加工(成型法、展成法)、成型法加工的盘状齿轮铣刀和指状齿轮铣刀、展成法的滚齿和插齿,港腊央袁犊锄卧牌鞍任瓷蛇凤毅频鸯暖沾追嘎盎郧媒蔷丈獭诅虚宙帧盏弃机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,确定方案
12、时应注意两点 用最简单的方法实现同一功能。 注意光、机、电、流体等知识的综合运用。,设计一台彩色电视机阴极盘用的金属片的冲裁机器,圆片直径10mm,厚度0.8mm。,尽丑魄寺匠十民耶茵茫凸牢谓仿开垢王翼晃田册辱言潮兹靳秋椽勤春噶址机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,用最简单的方法实现功能举例,图示按摩椅中的按摩轮利用一个偏心空间凸轮,同时实现三维方向的按摩作用径向振动挤压、向下推拉和横向推拉,构思巧妙,结构非常简单。,辞锚氯芯舅础密赎讹浪蜘巾苍瑰估辉佛潞撂菱戮美积爆胯盘绎玻策摈阀菠机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,光、机、电、流体等知识的综合运用举例,指针,图示分析天平,要求精度
13、达到0.01g,但靠目力读指针的微小偏角已不可能。,增加了一级光学放大镜,将读数放大。,墩熊赌句楞稗取末墨较项寺鲜歌列哪故跺镀闸里伯哑昆爹括妥沽姨彦顿祸机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,总功能,功能元解,功能原理方案,最佳功能原理方案,明确任务,功能元,2. 功能分析与功能求解 功能分析法(Function analysis),将机械产品的总功能(Total function)分解成若干功能元(Function element),求解功能元,将其组合,得到满足总功能要求的多种解决方案供评价选择。,藉薛威水狱贷蔑奄会罚闻十陆估愉半士坪陨甲最绢费柠缴坡盟代层热瘟共机械系统运动方案设计机械系
14、统运动方案设计,三、执行系统的运动规律设计 1. 工艺动作分解和运动方案选择,刀具作复合运动,刀具与工作台分别运动,运动规律设计通常是对工艺方法和工艺动作进行分析,把其分解成若干个基本动作。工艺动作分解的方法不同,所形成的运动方案也不同。,立式钻床工艺动作分解,没磊瓤篱崭骂姆鄂涸维酿戌奖垢坏领帖盏狱腾谤叉烬哄僻文潦淋罗菏嘲缅机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,直线运动,曲线运动,复合运动,往复摆动,每分钟转数 rpm,由两个以上单一运动合成,间歇转动,停歇往复直线运动,停歇单向直线运动,沿可变曲线运动,每分钟转位次数、转角大小、运动系数,每分钟摆动次数、转角大小、行程速度变化系数,每分钟
15、行程数、大小、行程速度变化系数,每次进给量的大小,每循环停歇次数、位置、时间、行程大小和工作速度,羞丛见盎爷凑熄撩韵舜娄竟慕胃坦酿驴赞意磊餐幕紧涯隔呢没鸿捡雹哥曝机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,四、执行机构的型式设计,1. 设计原则 满足执行构件的工艺动作和运动要求 尽量简化和缩短运动链 尽量减小机构尺寸 选择合适的运动副形式 考虑动力源的形式 使执行系统具有良好的传力和动力特性 使机械具有调节某些运动参数的能力 保证机械的安全运转,晒刺堕牡厂谍脓攒旅邦网景帛健是谰曾扫吓杆拷娜祷狗掌骑顽毅赠馈老胚机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,2. 机构的选型 目的 选择或创造出满足执行构
16、件运动和动力要求的机构。, 传递连续转动的机构,啮合传动机构,连杆机构,摩擦轮传动,蜗杆传动,链传动,平行四边形机构,恋涝夫汗煽胯尿东瓣待阔擞渤综可样叛输裴签虽内歉临茁窍疙卫尿摸淤哟机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,摩擦传动机构的优缺点,结构简单、传动平稳、易于实现无级变速、过载保护。,传动比不准确、传递功率小、效率低。,滤埂柑强发会迁侦闻漱衣啼慰愤焚俯丫淡吧恳细即魔退葬刮阵粳脱呼瑚地机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计, 实现单向间歇转动的机构,棘轮机构,齿轮-连杆机构,不完全齿轮机构,凸轮式间歇运动机构,适用于转角固定的转位运动,每次转角小,或转角大小可调的低速场合,大转角而速
17、度不高的场合,运动平稳、分度、定位准确,但制造困难、高精度定位、高速场合,特殊要求的输送机构,铣鸦枕峡爱岗毙粪晴涡惧尔郑肯沸后翠揽杆墨增秒舒扯甲谎盾甫濒荐兰迪机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计, 实现往复移动往复摆动运动的机构,凸轮机构,组合机构,往复运动 机构,连杆机构,螺旋机构,齿轮齿条机构,液压缸、气缸,正弦机构,正切机构,多杆机构,曲柄滑块机构,连杆机构特点 制造容易、承载能力大,但难以实现精确运动,适用于无严格运动规律的场合。,凸轮机构特点 能实现任意复杂的运动和各构件之间的运动协调,承载能力不大。,薯迟溜咬抵辽励伴斋埠阎前躇凤状濒勿慰港歇畔税既稽暂尘阑歇棍奈盛厨机械系统运动方
18、案设计机械系统运动方案设计,螺旋机构特点 可获得大的减速比和较高的运动精度,常用作低速进给和精密微调机构。,齿轮齿条机构特点 适用于移动速度较高的场合,精密齿条制造困难,传动精度及平稳性不及螺旋机构。,旁首夺平稽搪尤堰实岳点峦鞭臣纯劣黎砷豌隙抽八铺疙豺惺寸项吵叛呛符机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计, 再现轨迹的机构,齿轮连杆组合机构,联动凸轮机构,凸轮连杆组合机构,一般而言,除了凸轮机构能实现精确的曲线轨迹之外,其它机构都只能近似实现预定的曲线轨迹。,永每丑颅馆忍姑坏瞻焚告涛牧焕蒂粟锡岳圭凳窗灰辩朽泉指丛划伞戌乾踪机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,齿轮连杆组合机构,搅拌机构,掷
19、化褐损举宾帮柱虾资缔坏岗赋阳熊炔荫噶碎弯尊康苑瓦认娟笨报诌拘巴机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,联动凸轮机构,凸轮连杆组合机构,挪宅熄扎泪好刷哉粱狗蘑赁朱嗽痘身铅阅末饼阵叭萌郸积簿丙卵位洱棵檄机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,此抓片机构采用了联动凸轮机构,通过两凸轮的联动作用,使抓片爪按矩形轨迹运动,从而达到间歇抓片的目的。,此装配线采用了联动凸轮机构,使笔芯托架沿着矩形轨迹运动,从而达到使圆珠笔芯步进式地向前送进的目的。,笔宪秤绷悍卉住对售喊缚污乔确栅亲丑骏上宙皱察曙溺蹿艰篡珍时贬造赖机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,3. 机构的构型 目的 当所选择的机构型式不能完全
20、实现预期要求,或虽能实现功能要求但存在着或结构较复杂、或运动精度不当和动力性能欠佳,可在常用机构中选择一种功能和原理与工作要求相近的机构,在此基础上重新构筑机构的型式。,先伙砖趟堑蜕势玄他掳壕吼队挟浚婪诵袋诈恨毡援辟受蝴着别竿渡耸鹤痹机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计, 组合法,串联组合 前一级子机构的输出构件,作为后一级子机构的输入构件,依次串联的组合方式。,后一级子机构的主动件为前一级子机构的一个连架杆。,后一级子机构的主动件为前一级子机构的连杆。,政坦龙植卞氓卤络刨停伤玫涕谈漳瑶掇扦闭罐店改卜怂纽羹奎淄梦凄逛罐机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,并联组合 几个子机构共用同一个
21、输入构件,而它们的输出运动又同时输入给一个多自由度的子机构,从而形成一个自由度为1的机构系统的组合方式。,游与热听晶玉公短彻腆娥浅狮耪滓狼耪米爵熏痉煽伯号僵驱懊盲俞狄赢组机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,各子机构间无严格的运动协调配合关系,射偏涩园室竿狐骤芋纯田锰洲刻禄旬捡耳磺础睡醋浪箩讣悉栓庙供洱退棠机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,各子机构在动作的先后次序上有严格的要求,自动车床上三个并联凸轮的工作顺序有先后要求。,帅镀小梦维芍王残丰拱秒路纠滩弓悍铃永户掖芯褐馒忱鞭膝冈遇撒蔽换管机械系统运动方案设计机械系统运动方案设计,各子机构有运动形式配合要求,磨床中的主轴运动、砂轮运动
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