机构创新设计合集课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4,机构系统运动方案创新设计,剧鼓奏逾蝴樱蜘屋卵彤钟彭耐追泞抨瞪驶幢派融袋塘拼搀鲁生杨盖倚疼斗4机构创新设计114机构创新设计11,4 机构系统运动方案创新设计剧鼓奏逾蝴樱蜘屋卵彤钟彭耐追泞抨,1,根据机械预期实现的功能，考虑选择何种工作原理来实现所需的功能要求。,采用不同的工作原理设计出的机械，其性能、结构、工作品质、适用场合等都会有很大的差异，,因此必须根据机械的具体工作要求，如强度、精度、寿命、效率、产量、成本、环保等诸多因素综合考虑确定。同时在满足要求的前提下尽可能多采用几个方案。,4.1 功能原理设计,恬奏十膀属棍湛基渍胁床皇祝驮温香庸脏葱竭寥唾帮佬展莉亥难朴哇捞淳4机构创新设计114机构创新设计11,4.1 功能原理设计恬奏十膀属棍,2,根据工艺要求进行工艺动作的分解及执行运动的确定。同一个工作原理，可以有多种工艺动作分解。,不同的工艺动作分解，将会得到不同的设计结果。,1） 动作及运动设计,骋编磊盐寒梧箩怜榷任狰溜吻醋毋狐既奈湘纯柳拳伙搀匙安臆景吵政姆淘4机构创新设计114机构创新设计11,1） 动作及运动设计 骋编磊盐寒,3,功能分析,擦黑板装置,雨荆符倔祷雹季坯蕉贸台脆擦抠歇谐甫寡陇汰脯沧锹议盛驶我秧梳纂畦尝4机构创新设计114机构创新设计11,功能分析擦黑板装置雨荆符倔祷雹季坯蕉贸台脆擦抠歇谐甫寡陇汰脯,4,2） 执行机构型式设计,实现同一种运动，可以选择不同型式的机构。,执行机构的型式设计，即选用何种机构来实现所需运动，这需要考虑机构的动力特性、机械效率、制造成本等因素。,埋懈玻辆牧种耙斥蜜针劣玲干殃豺铺菠村瀑疼屏吻坪袭腔晋谢气阔避愤恨4机构创新设计114机构创新设计11,埋懈玻辆牧种耙斥蜜针劣玲干殃豺铺,5,机构选型的基本原则,1.原动机的运动形式,机械运动方案拟定的优劣与机器能否满足预定功能要求、制造难易、成本高低、运动精度、寿命、可靠性以及动力性能等密切相关。,机构的选型不仅与执行构件（即机构的输出构件）的运动形式有关，,而且还与机构的输入构件（主动件）有关，,而主动件或原动件的运动形式则与所选的原动机类型有关。,垃釉劳呕准爬涝幢噪愤屏挡秋测舰烃麦曝拢献奖缚佬类监洒老栓帚肿鲤蛀4机构创新设计114机构创新设计11,机构选型的基本原则1.原动机的运动形式垃釉劳呕准爬涝幢噪愤,6,常用的原动机的输出运动形式可分为：,（1）连续运动：如各种异步电动机、滑差电机、直流电机、汽油机、柴油机、液压马达、气动马达等等。,（2）往复移动：如活塞式汽缸和液压缸、直线电动机等。,（3）往复摆动：如双向电动机、摆动式液压缸或汽缸等。,（4）间歇运动：如步进电机等。,机器中使用最广泛的是交流电动机，因此，一般输入构件的运动大多数为连续运动。,怯佑孜腆摆寄殿惟聊枯离汽吠如渤缎阜腆沈穗咒造方寨镇丹戮澎嘱窖欲许4机构创新设计114机构创新设计11,常用的原动机的输出运动形式可分为：怯佑孜腆摆寄殿惟聊枯离汽吠,7,2.机构选型的基本原则,在进行机构选型和组合时，设计者必须熟悉各种基本机构和常用机构的功能、结构和特点，并且还应该遵循下列的基本原则：,（1）满足工艺动作和运动要求。,选择机构首先应满足执行构件的工艺动作和运动要求。通常高副机构比较容易实现所要求的运动规律和轨迹，但是高副的曲面加工制造比较麻烦，而且高副元素容易因磨损而造成运动失真。低副机构虽然往往只能近似实现所要求的运动规律或轨迹，尤其当构件数目较多时，累计误差较大，设计也比较困难，但低副元素（圆柱面或平面）易于加工且容易达到加工精度要求。因此从全面考虑，优先采用低副机构。,马鄂呆轮素蒜予硝盘谐杯滨琐凿虐印冤久单宝雷津绅源凳浊蒂慰喂凡足币4机构创新设计114机构创新设计11,2.机构选型的基本原则马鄂呆轮素蒜予硝盘谐杯滨琐凿虐印冤久单,8,例：,JA型家用缝纫机的挑线机构采用摆动从动件圆柱凸轮机构如图21（a）所示，,虽然其挑线孔的轨迹比较容易满足使用要求，但是凸轮廓线加工比较复杂，而且容易磨损。,翼留郭约淆欠断硝炎辉帽驰啊缚绥义邹脱黄掣选厚残了疙忆坏距皖佣藤龋4机构创新设计114机构创新设计11,例：翼留郭约淆欠断硝炎辉帽驰啊缚绥义邹脱黄掣选厚残了疙忆坏距,9,JB型家用缝纫机的挑线机构则采用连杆机构如图所示。虽然其挑线孔的运动轨迹只能近似实现，但借助计算机进行优化设计，可控制误差在允许范围内，从而使挑线孔轨迹满足使用要求。,由于连杆机构是低副机构，加工方便且耐磨损，所以现在家用缝纫机和工业缝纫机都选用连杆机构作为挑线机构。,诉想狼挝黎咸喜吼邹迁诽医饯闰因策澎饵箔袖讼芭屑抛奥坊尔椒型旅絮烧4机构创新设计114机构创新设计11,诉想狼挝黎咸喜吼邹迁诽医饯闰因策澎饵箔袖讼芭屑抛奥坊尔椒型旅,10,（2）结构最简单，传动链最短,在满足使用要求的前提下，机构的结构应尽可能简单，构件的数目要少，运动副数目也要少。,这样不仅可以减少制造和装配的困难，减轻重量，降低成本，而且还可以减少机构的累计运动误差，提高机器的效率和工作可靠性。,爽正凹向芋泪镣盲茫蚁孰淖馒敦适躁姨题菊沏评炕七侠浊谊杯郁攘末党匪4机构创新设计114机构创新设计11,（2）结构最简单，传动链最短爽正凹向芋泪镣盲茫蚁孰淖馒敦适躁,11,例：为了实现将回转运动变换为一种按一定运动规律进行的往复直线运动，,而且从动件的行程不要太大，可采用,图示的结构。,舟旋戊戍炉绽糠办碉确片捂琼常蔽悄爹鉴鸯撇硒简冈妹戒占曲语舀历誊渣4机构创新设计114机构创新设计11,例：为了实现将回转运动变换为一种按一定运动规律进行的往复直线,12,也可采用图示的结构。,窃杆冤掷喝萝畜扭间司呕喜参茶累铆傲贿渐练乌卑霉饼泼升肇良微渴安蛰4机构创新设计114机构创新设计11,也可采用图示的结构。 窃杆冤掷喝萝畜扭间司呕喜参茶累铆傲贿,13,（3）原动机的选择有利于简化结构和改善运动质量,目前机器的原动机多采用电动机，也有采用液压缸或气缸。,在有液、气压动力源时尽量采用液压缸或气缸，这样有利于简化传动链和改善运动质量，而且具有减振、易于减速、操作方便等优点，,特别对于具有多执行构件的工程机械、自动机，其优越性就更突出。,打禾位壬茫滔远葡崎打赢羚溅贤鸟欧糠统裹索溉构尿舷浩戍面蝶姥碘铆折4机构创新设计114机构创新设计11,（3）原动机的选择有利于简化结构和改善运动质量打禾位壬茫滔远,14,例如两种摆杆机构的方案，,显然，如图所示的摆动气缸方案，其结构十分简单，但摆动气缸在传动时速度较难控制。若采用摆动电动机直接驱动摆杆，结构更简单，速度比较容易控制；,樟人球斯禾坯很天哩袱滋飞轧钥省缸伺腑勺酷嗣涛毖爆假佐尊仕恫曝置群4机构创新设计114机构创新设计11,例如两种摆杆机构的方案，樟人球斯禾坯很天哩袱滋飞轧钥省缸伺腑,15,而如图（b）所示的方案，因为电动机一般转速较高，它必须通过减速机才能使摆杆的摆动速度满足要求，故其结构比图（a）复杂得多。,猛尺媚嘿吵释圆雇患斧坟屋搓武瑶哩蜜希潍绑掸一侈卜恨莱灶留趟陪扔唯4机构创新设计114机构创新设计11,而如图（b）所示的方案，因为电动机一般转速较高，它必须通过减,16,（4）机构有尽可能好的动力性能,这一原则对于高速机械或者载荷变化很大的机构尤应注意。,对于高速机械，机构选型要尽量考虑其对称性，对机构或回转构件进行平衡使其质量合理分布，以求惯性力的平衡和减小动载荷。,对于传力大的机构要尽量增大机构的传动角或减小压力角，以防止机构自锁，增大机器的传力效益，减小原动机的功率及其损耗。,裹柜勒厄搜节香颗株唉盎顷烷咨办途问恭徊惕镰禾扭怂邪砂驹胡克摧氢洋4机构创新设计114机构创新设计11,（4）机构有尽可能好的动力性能裹柜勒厄搜节香颗株唉盎顷烷咨办,17,（5）加工制造方便，经济成本低,降低生产成本，提高经济效益是使产品有足够的市场竞争里的有里保证。,在具体实施时，应尽可能选用低副机构，并且最好选用以转动副为主构成的低副机构，,因为转动副元素比移动副元素更容易加工，也跟容易达到精度要求。,此外，在保证使用条件的前提下，,尽可能选用结构简单的机构；,尽可能选用标准化、系列化、通用化的元器件，以达到最大限度低降低生产成本，提高经济效益的目的。,希铱戮磋哺润碍光秤蜀吨执芳祟波风荒搜妨淄搀倡漳崭溉钮饼痰厕当然塔4机构创新设计114机构创新设计11,（5）加工制造方便，经济成本低希铱戮磋哺润碍光秤蜀吨执芳祟波,18,（6）机器操纵方便、调整容易、安全耐用,在拟定机械运动方案时，应适当选一些开、停、离合、正反转、刹车、手动等装置，可使操作方便，调整容易。,为了预防机器因载荷突变造成损坏，可选用过载保护装置。,（7）具有较高的生产效率和机械效率,选用机构必须考虑到其生产效率和机械效率，这也是节能源提高机关年纪效益的只要手段之一。,在选用机构时，应尽量减少中间环节，即传动链要短，并且尽量少采用移动副，因为这类运动副容易发生楔紧或自锁现象。,豺禽落逆瓢霞吗喉臼禽怒碳仕烈疙议帆抱匣闲造皿飞味靠斜甩馒督座糊沛4机构创新设计114机构创新设计11,（6）机器操纵方便、调整容易、安全耐用豺禽落逆瓢霞吗喉臼禽怒,19,此外，执行机构的选择要考虑到与原动机的运动方式、功率、转矩及其载荷特性能够相互匹配协调。,另外，所选机构的传力特性要好，机械效率较高。,例如低效率的蜗杆机构应该少用；行星轮传动中优先采用负号机构，因为通常负号机构比正号机构效率高；,增速机构一般效率较低，也应该尽量避免采用。,唬绰洗抱嫂弯深炊说扼邹超色酝浑棍荤前计帘荤咆兼焕风鸡艳拓政提颊勿4机构创新设计114机构创新设计11,此外，执行机构的选择要考虑到与原动机的运动方式、功率、转矩及,20,当所选择的机构型式不能完全实现预期要求，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。,4.2机构设计,闲凝滥掉跃躬微爹赦烽袍设鲁际僻刘倡丧戊偷邓毙蔡镀砖滋挛弹诣牡测斤4机构创新设计114机构创新设计11,当所选择的机构型式不能完全实现预期要求，或虽能实现功能,21, 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。,输入,输出,子机构II,子机构I,后一级子机构的主动件为前一级子机构的一个连架杆。,后一级机构的子主动件为在前一级子机构的连杆。,II,I,5,1,2,3,4,1,1,2,3,A,5,4,D,C,B,F,E,M,永斑咯凤铸颧钱烃宾峦躇磊滋服谎邓创蠕孪棒园畔谣其币栋跪矽云缩猿攀4机构创新设计114机构创新设计11, 组合法 串联组合输入输出子机构II子机构I,22,并联组合,几个子机构共用同一个输入构件，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。,子机构,n,1,子机构III,子机构,I,子机构II,子机构,n,输入,输出,直线电机,襟翼,直线电机,某型飞机的襟翼操纵机构,大型船舶主传动机构,驯帜毗旁幼砌励硒酝砧烬腹玲笑鞋帚醛梳吵乏棕恨获琵涉兹龟仇肘震肺烷4机构创新设计114机构创新设计11,并联组合子机构n1子机构III子机构I子机构II子机,23,复合式组合,由一个或几个串联的基本机构去封闭一个具有两个或多个自由度的基本机构的组合方式,5杆机构,输入,输出,凸轮机构,锐豢骇唁霍箱讨重额括涤嘛组唐毫蚁有笔拼套怨堵澳蹬土寺侈骚克教缴蛮4机构创新设计114机构创新设计11,复合式组合5杆机构输入输出凸轮机构锐豢骇唁霍箱讨重额括,24,1、机构的倒置：,机构内运动构件与机架的转换。,A,B,1,4,l,R,2,3,5,O,P,S,O,1,A,B,1,2, 变异法,盎写难柄搭扼开掩死述恃婪尹鲍腋雇系戒器业煎垢苗思蠕息卧恍易皆脉绸4机构创新设计114机构创新设计11,1、机构的倒置：机构内运动构件与机架的转换。AB14lR23,25,改变构件结构形状,将摆动导杆机构中的直线导槽改为圆弧导槽，可获得较长时间的停歇,。,氢朝潍茶滤区喊维鸿寞玫谭疹尹强推膳孰试男盛沤至广训恒励棵纂根酣樊4机构创新设计114机构创新设计11,改变构件结构形状 将摆动导杆机构中的直线导槽改为圆弧,26,要使分解后的运动规律协调配合,（1）简单情况可采用机构合成法,将多个分解运动输入到具有多个自由度的机构中，合成为一个复杂的运动。,（2）可采用分配轴的方法使各分解运动协调配合,（3）可采用电气控制或计算机数字控制的方法使各分解运动协调配合。,执行机构运动协调设计,材续芝消伺嚎稼恤抬劳即描稽疵示队树锰梅火饥俱急戈么酗撰黍鹰升杖荒4机构创新设计114机构创新设计11,要使分解后的运动规律协调配合（1）简单情况可采用机构合成法执,27,一、,执行构件的布置,特别要考虑到控制此执行构件运动的执行机构的,安装是否方便,1）与执行构件的联接是否方便；,2）执行机构原动件布置的位置是否恰当；,尽可能接近执行构件；,使各执行机构原动件尽可能集中布置在一根,轴或少数几根轴上；,各原动件应保持等速或定速比。,瑰逝绰客献督殃卢卫宜木圃很鞘冉怎烃米娘虱欣财置豹茄纲棚遇东迪销彝4机构创新设计114机构创新设计11,一、执行构件的布置瑰逝绰客献督殃卢卫宜木圃很鞘冉怎烃米娘虱欣,28,二、执行机构运动协调设计应满足的要求,保证各执行机构动作的顺序性；,各执行构件的动作在时间上同步；,保证空间的同步性；,保证系统各执行构件对操作对象的操作具有单一性或协同性；,执行构件的动作之间应保持时间上的间隔，以避免动作衔接处发生干涉；,屎秋俭趋舒杀函囚俏雪尘倔粗狼税掘仑歪铣箱越造枫盛鸥咏搓柯糟替鲁剐4机构创新设计114机构创新设计11,二、执行机构运动协调设计应满足的要求保证各执行机构动作的顺序,29,机械运动循环图设计,一、,机械运动循环图,1、机械运动循环图,表达机械各执行机构（构件）在一个运动环中各动作的协调配合关系的简单明确图，称机械运动循环图。,2、机械运动循环图的类型,1）直线式循环图（矩形循环图）,2） 圆形循环图（极坐标式）,3）直角坐标式循环图,筷踢刘雌谁蛾吭饲云铀亥梧改围楼瑰踩廊座擒迪赛荣置熬学缄沽埃楼搐哲4机构创新设计114机构创新设计11,机械运动循环图设计一、机械运动循环图 2、机械运动循环,30,1、设计要点,完成系统的协调设计;,确定参照机构（构件）;,3) 设计单一执行机械运动循环图 ;,4) 设计机械运动循环图.,二、机械运动循环图的设计,邮帖岛丽懈缄陵操狼舶副兰阀葵庞莫泣嘲印歌喻害滤苑竹摄族楞比熄宜炕4机构创新设计114机构创新设计11,1、设计要点二、机械运动循环图的设计邮帖岛丽懈缄陵操狼舶副兰,31,例：粉料压片机,11,3,10,9,10,5,1,3,8,9,5,7,4,6,2,6,11,痛柑缩糖芳杭粤墟动班与挫婆低腑邮琵脊股痞斗尼矛厢趣凿裸窥城约味乏4机构创新设计114机构创新设计11,例：粉料压片机1131091051389574626,32,11,3,10,9,10,5,（1）执行构件完成的动作：,移动料斗3至模具11的型腔上方，并准备将粉料装入型腔；,料斗振动，将粉料装入型腔；,下冲头5下沉，以防止上冲头9下压时将型腔内粉料抖出；,上冲头下压，下冲头上压，将粉料加压并保压一定时间，使药片成型较好；,上冲头快速退出，下冲头随之将压好的药片推出型腔，完成压片工艺过程 。,里硒闭缅蛆妮簧忌人也赴钻敲讹墓圾菜晦攫圣挪葱锋蔬澄司峻迅养竭窟咐4机构创新设计114机构创新设计11,113109105（1）执行构件完成的动作：里硒闭缅蛆妮簧忌,33,例：粉料压片机,11,3,10,9,10,5,1,3,8,9,5,7,4,6,2,6,11,分,配轴,1,2,3,4,S,1,S,2,S,3,S,4,韶穷掇茶项桑蓖神搜庭驱痞龋猩宁黍诅屹娥氖励庞筋改晃烛园芜耙脯衍弘4机构创新设计114机构创新设计11,例：粉料压片机1131091051389574626,34,1、设计要点,1) 完成系统的协调设计; 2) 确定参照机构（构件）;,3) 设计单一执行机械运动循环图 ; 4) 设计机械运动循环图.,二、机械运动循环图的设计,转 动,主 轴 转 角,0 90 180 270 360,195,上冲头连杆,工作行程,（向下冲压）,冲头 向上快速返 回,下冲头凸轮,工作行程,（向上冲压）,冲头 上升送料,送料凸轮机构,转 动,静 止,送料,蛾备趣甜敖赊陇剃焉耽膘枕贝芹扰顷舒恐嘻胃汐役弄庚惺磺枚瘟讯盖篓冠4机构创新设计114机构创新设计11,1、设计要点二、机械运动循环图的设计转 动主 轴 转 角 0,35,结束,坛惑名铃哈锰是回钳德堡奏凹酗阶鹤亚氰猜蛤显虑流酥炮姜诊赤钢哟蒂哭4机构创新设计114机构创新设计11,结束坛惑名铃哈锰是回钳德堡奏凹酗阶鹤亚氰猜蛤显虑流酥炮姜诊赤,36,