机械系统运动方案与创新设计.ppt
第九章 机械系统运动方案与创新设计,第一节 机械系统概述第二节 机械系统运动方案的基本知识第三节 机械系统运动方案设计的构思第四节 机械系统的运动协调设计第五节 机械系统运动方案设计的过程与评估,第一节 机械系统概述,机械系统可分为三大类一、简单机械仅由单一的基本机构组成的机械系统，这是最简单的机械系统。这些基本机构可能是齿轮机构、凸轮机构、连杆机构或其他常用机构，其设计方法在机械原理和机械设计课程中已学过,简单机械示例,二、互不连接的简单机械组成的机械系统 第二类是由若干个独立的基本机构组成的机械系统，但各独立工作的机构运动必须满足运动协调的条件。,机械运动循环图（运动协调设计）,位置1,位置2,位置3,液压缸1把工件送到位置2后，触动启动液压缸2的开关，即刻返回原位,液压缸再把工件送到位置3,三、由基本机构连接组成的机械系统 第三类是由若干个单一的基本机构经过串联、并联、叠加等组合方式连接到一起的机械系统。,四、执行系统协调设计（补充）,各执行构件的动作应在时间和空间位置上协调配合。例:冷霜自动灌装机的执行系统协调设计,空盒由输送带送至转盘上的位置A转盘间歇转动，每次转60，把空盒间断地送到位置B顶杆把B位置的空盒向上顶起，直到顶杆停在上止点，冷霜由定量泵的出料管进入空盒灌霜顶杆下降、停顿，转盘转动，盒内冷霜表面被刮料板刮平顶杆下降到下止点停止不动，盒被转盘带至位置C，由输送带传出送至盖盒盖工序。,功能原理：,装料,工艺动作分解：,输送带连续运动转盘间歇转动顶杆带停歇的上下往复移动定量泵活塞杆的上下往复移动 每个动作由一个执行机构来实现，通过机构的形式设计，确定运动方案如下：,执行机构1-链传动，实现输送带的连续运动,机械运动方案：,执行机构3-凸轮连杆组合机构，实现顶杆上下往复移动,执行机构2-槽轮机构，实现转盘间歇转动,执行机构4-行程可调连杆机构，实现活塞杆上下往复移动,为便于保证各执行机构在时间上的协调，将各执行机构的主动件直接安装在同一根分配轴上，或通过一些传动链与分配轴相联，这样各执行机构由一个电机驱动，运动由分配轴分路传出。,1)机构1（链传动机构）的主动件小链轮通过圆锥-圆柱齿轮与分配轴相联；2)机构2（槽轮机构）的主动件曲柄销通过圆锥齿轮与分配轴相联；3)机构3（凸轮-连杆组合机构）的主动件盘形凸轮直接联在分配轴上；4)机构4（可调行程连杆机构）的主动件通过链机构与分配轴相联。,1）计算机械运动循环周期设生产率Q=30盒/min，则机械运动循环的周期为T=60/30=2s，设分配轴对应转3602）确定T 时间内（即分配轴一转内）各执行构件的行程区段：输送带一个行程区段：连续转动；转盘二个行程区段：转位和停歇；顶杆六个行程区段：上、停、下、停、下、停定量泵活塞杆二个行程区段：上、下,执行系统协调设计,3）确定协调原则为了保证较高生产率，应缩短机械工作周期，这就要求各执行构件的动作在时间上有一部分重合；顶杆与活塞杆的操作对象是同一个空盒，它们的运动时间应协调，顶杆未将空盒顶到预定位置时，活塞杆不能将冷霜压出；在注意时间上的协调性之外还要注意空间位置上的协调性，如转盘未停止时顶杆不能上升到顶起位置，否则运动干涉，机件损坏。,执行系统协调设计,4）绘制机械运动（工作）循环图,定义：用以表明机械在一个工作循环中各执行构件运动配合关系的图形形式：直线式、圆周式、直角坐标式定标构件：由于机械在主轴或分配轴转动一周或几周内完成一个工作（运动）循环，故运动循环图常以主轴或分配轴的转角为坐标来绘制循环图起始点：选取某一主要执行构件作为参考件，并取其生产工艺的起始点作为运动循环图的起始点循环图功能：保证各执行构件协调配合并为机械系统的安装调试提供依据（如确定凸轮分配轴上各凸轮的相位）。,执行系统协调设计,执行系统协调设计,4）绘制机械运动（工作）循环图,绘制冷霜自动灌装机的运动循环图。取分配轴为定标构件，取顶杆工艺动作的起始点作为运动循环图的起始点。,分配轴转角,输送带,转盘,顶杆,活塞杆,连 续 运 动,停,转,停,上,停,停,停,下,下,下,上,装料,0 90 180 270 360,40,160,250,直线式运动循环图,执行系统协调设计,4）绘制机械运动（工作）循环图,输,送,带,连,续,运,动,活,塞,杆,向,下,活,塞,杆,向,上,转,盘,转,转,盘,停,顶,杆,上,顶,杆,停,下,停,下,顶,杆,顶,杆,停,0,90,180,270,圆周式运动循环图,执行系统协调设计,4）绘制机械运动（工作）循环图,第二节 机械系统运动方案的基本知识,原动机+机械运动系统+控制系统=机器,一、原动机,原动机,电动机,二次能源型,内燃机,一次能源型,水轮机,风力机,太阳能发动机,第四节 机构系统的运动协调设计,一、机构系统的运动协调,有些机械是由几个简单的基本机构组成的，他们之间没有进行任何连接，而是独立存在，但它们之间的运动却要求互相配合、协调动作。称此类设计问题为机构系统的运动协调设计。,上冲头加压机构,送料机构,下冲头加压机构,以压片机为例,压片过程的工艺流程,二、运动协调设计,复习思考题,1、运动循环图的种类（3类）,2、会设计运动循环图,3、机械系统运动方案的评价方法：关联矩阵法、模糊评价法和加法评分法（了解）,4、会使用加法评分法,
