【正文】 動(dòng)和回退運(yùn)動(dòng)等 ， 規(guī)律復(fù)雜 2. 執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)同一工作原理，可以采用不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)通常是對工藝方法和工藝動(dòng)作進(jìn)行分析，把其分解成若干個(gè)基本動(dòng)作。工藝動(dòng)作分解的方法不同，所形成的運(yùn)動(dòng)方案也不同。 齒輪加工 工作原理 工藝動(dòng)作分解 設(shè)計(jì)方案 范成原理 插刀與輪坯的范成運(yùn)動(dòng) 齒條刀具的上下切削運(yùn)動(dòng) 刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 插齒機(jī)床 滾刀與輪坯的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) (切削運(yùn)動(dòng)和范成運(yùn)動(dòng)合為一體 ) 滾刀沿輪坯軸線方向的移動(dòng) 滾齒機(jī)床 刀具作復(fù)合運(yùn)動(dòng) 刀具與工作臺分別運(yùn)動(dòng) 立式鉆床工藝動(dòng)作分解 工作原理不同 ， 運(yùn)動(dòng)方案也不同 。 齒輪加工 范成原理 仿形原理 工作原理相同 ， 運(yùn)動(dòng)方案不同 。 齒輪加工 插 齒 滾 齒 直線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng) 復(fù)合運(yùn)動(dòng) 往復(fù)擺動(dòng) 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) rpm 由兩個(gè)以上單一運(yùn)動(dòng)合成 間歇轉(zhuǎn)動(dòng) 停歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) 停歇單向直線運(yùn)動(dòng) 沿可變曲線運(yùn)動(dòng) 連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng) 沿固定曲線運(yùn)動(dòng) 往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) 每分鐘轉(zhuǎn)位次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、運(yùn)動(dòng)系數(shù) 每分鐘擺動(dòng)次數(shù)、轉(zhuǎn)角大小、行程速度變化系數(shù) 每分鐘行程數(shù)、大小、行程速度變化系數(shù) 每次進(jìn)給量的大小 每循環(huán)停歇次數(shù)、位置、時(shí)間、行程大小和工作速度 執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式 3. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)同一種運(yùn)動(dòng) ， 可以選用不同型式的機(jī)構(gòu) 。 所謂機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì) ， 是指究竟選擇何種機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng) 。 例如 ，為了實(shí)現(xiàn)刀具的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng) ， 既可以采用齒輪齒條機(jī)構(gòu) 、螺旋機(jī)構(gòu)；也可以采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 、 凸輪機(jī)構(gòu)；還可以機(jī)構(gòu)組合或結(jié)構(gòu)變異創(chuàng)造發(fā)明新的機(jī)構(gòu)等 。 究竟選擇哪種機(jī)構(gòu) ，還需要考慮機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性 、 機(jī)械效率 、 制造成本 。 設(shè)計(jì)原則 ⑴ 滿足執(zhí)行構(gòu)件所需的運(yùn)動(dòng)形式 、 運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡方面的要求 。 ⑵ 盡量簡化和縮短運(yùn)動(dòng)鏈 ， 選擇較簡單的機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)同樣的運(yùn)動(dòng)要求 ， 應(yīng)盡量采用構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù)最少的機(jī)構(gòu) 。 這樣可以降低制造費(fèi)用 ， 減輕機(jī)械重量；減少運(yùn)動(dòng)副摩擦帶來的功率損耗 ， 提高機(jī)械效率；有利于減少運(yùn)動(dòng)鏈的累積誤差 ， 提高傳動(dòng)精度和工作可靠性；有利于提高機(jī)構(gòu)的剛性 。 精確直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 近似直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 在同一制造精度條件下，前者的實(shí)際傳動(dòng)誤差約為后者的 2~3倍。 沖壓床傳動(dòng)系統(tǒng)配置 分路驅(qū)動(dòng) 集中驅(qū)動(dòng) 大皮帶輪 大皮帶輪 ⑶ 盡量減小機(jī)構(gòu)的尺寸 在滿足工作要求的前提下 ， 希望機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊 、 尺寸小 、重量輕 。 機(jī)械的尺寸和重量 ， 隨機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)的不同而有較大差別 。 例如 ， 在相同的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)下 ， 行星輪系的尺寸和重量較定軸輪系顯著減小；在從動(dòng)件移動(dòng)行程較大的情況下 ， 采用圓柱凸輪要比盤形凸輪尺寸更為緊湊 。 滑塊行程為曲柄長度的 2倍 滑塊行程為曲柄長度的 4倍 ⑷ 選擇合適的運(yùn)動(dòng)副形式 運(yùn)動(dòng)副在機(jī)械傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的過程中起著重要作用 ，它直接影響到機(jī)械的結(jié)構(gòu)形式 、 傳動(dòng)效率和靈敏度等 。 用轉(zhuǎn)動(dòng)副代替移動(dòng)副 采用高副易于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡 ， 而且有可能減少構(gòu)件數(shù)和運(yùn)動(dòng)副數(shù) ， 從而縮短運(yùn)動(dòng)鏈 。缺點(diǎn)是高副元素形狀復(fù)雜且易于磨損 ， 一般用于低速輕載場合 。 用高副機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ⑸ 考慮動(dòng)力源的形式 選擇合適的動(dòng)力源 ， 有利于簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)和改善機(jī)械性能 。 在進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì)時(shí) ， 應(yīng)充分考慮工作要求 、 生產(chǎn)條件和動(dòng)力源情況 。 常用原動(dòng)機(jī)類型 電動(dòng)機(jī) 內(nèi)燃機(jī) 液壓馬達(dá) 、 液壓缸 氣壓馬達(dá) 、 氣壓缸等 選擇電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源 選擇往復(fù)式油缸作為動(dòng)力源 ⑹ 使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力條件和動(dòng)力特性 進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)時(shí) ， 應(yīng)注意選用具有最大傳動(dòng)角 、 最大增力系數(shù)和效率較高的機(jī)構(gòu) 。 機(jī)構(gòu)中若有虛約束 ， 則要求提高加工和裝配精度 ， 否則將會(huì)產(chǎn)生很大的附加內(nèi)應(yīng)力 ， 甚至?xí)a(chǎn)生楔緊現(xiàn)象而使運(yùn)動(dòng)發(fā)生困難 ， 因此應(yīng)盡量避免采用虛約束 。 若為了改善受力狀況 、 增加機(jī)構(gòu)剛度等而必須引入虛約束時(shí) ， 應(yīng)注意結(jié)構(gòu) 、 尺寸設(shè)計(jì)的合理性 。 對高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中作往復(fù)平面運(yùn)動(dòng)或平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的大慣性質(zhì)量構(gòu)件 、 或有較大偏心質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件 ， 應(yīng)考慮進(jìn)行平衡設(shè)計(jì) 。 存在 4個(gè) 過約束 存在 3個(gè) 過約束 存在 1個(gè) 過約束 不存在過約束 ⑺ 使機(jī)械具有調(diào)節(jié)某些參數(shù)的能力 在某些機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中 ， 有些運(yùn)動(dòng)參數(shù) (如行程 )需要經(jīng)常調(diào)節(jié)；在另外一些機(jī)械中 ， 為了安裝調(diào)試方便 ， 也需要機(jī)構(gòu)中有調(diào)整環(huán)節(jié) 。 方法 選擇具有兩個(gè)自由度的機(jī)構(gòu) ， 將其中一個(gè)原動(dòng)件作為主原動(dòng)件 ， 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工藝動(dòng)作所要求的運(yùn)動(dòng) ， 另一個(gè)原動(dòng)件作為調(diào)節(jié)原動(dòng)件 ， 當(dāng)調(diào)整到需要位置后 ， 使其固定不動(dòng) ，整個(gè)機(jī)構(gòu)成為具有一個(gè)自由度的系統(tǒng) 。 普通曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)原動(dòng)件 搖桿極限位置和擺角 可調(diào)的單自由機(jī)構(gòu) ⑻ 保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn) 進(jìn)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)時(shí) ， 應(yīng)考慮機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)問題 ，防止發(fā)生機(jī)械損壞出現(xiàn)生產(chǎn)和人身事故的可能性 。 例如 ， 采用具有過載保安性的帶傳動(dòng)或摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)防止機(jī)械的過載損壞；設(shè)置具有自鎖功能的機(jī)構(gòu)防止起重機(jī)械的起吊部分在重物作用下自行倒轉(zhuǎn)等 。 機(jī)構(gòu)的選型 利用發(fā)散思維的方法 ， 將前人創(chuàng)造發(fā)明出的數(shù)以千計(jì)的各種機(jī)構(gòu)按照運(yùn)動(dòng)特性或動(dòng)作功能進(jìn)行分類 ， 然后根據(jù)設(shè)計(jì)對象中執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的運(yùn)動(dòng)特性或動(dòng)作功能進(jìn)行搜索 、 選擇 、 比較和評價(jià) ， 選出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的合適型式 。 ⑴ 按照執(zhí)行構(gòu)件所需的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型 嚙合傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 摩擦輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 平行四邊形機(jī)構(gòu) 帶傳動(dòng) 雙曲柄機(jī)構(gòu) 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 齒輪 — 連桿機(jī)構(gòu) 單向間歇 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu) ⑴ 按照執(zhí)行構(gòu)件所需的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型 凸輪機(jī)構(gòu) 螺旋機(jī)構(gòu) 傳遞 往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 正弦機(jī)構(gòu) 多桿機(jī)構(gòu) 正切機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 組合機(jī)構(gòu) 齒輪齒條機(jī)構(gòu) 液壓缸、氣缸 連桿機(jī)構(gòu) ⑴ 按照執(zhí)行構(gòu)件所需的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型 齒輪 — 連桿組合機(jī)構(gòu) 聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) 再現(xiàn)軌跡機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 凸輪 — 連桿組合機(jī)構(gòu) ⑴ 按照執(zhí)行構(gòu)件所需的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型 ⑵ 按照動(dòng)作功能分解與組合原理進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型 基本機(jī)構(gòu)的功能符號 運(yùn)動(dòng)形式變換 運(yùn)動(dòng)方向 交替變換 運(yùn)動(dòng)縮小 運(yùn)動(dòng)合成 運(yùn)動(dòng)放大 運(yùn)動(dòng)分解 運(yùn)動(dòng)軸線變向 運(yùn)動(dòng)脫離 運(yùn)動(dòng)連接 流體 機(jī)構(gòu) 摩擦輪 機(jī)構(gòu) 齒輪機(jī)構(gòu) 螺旋、斜面機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 流體傳動(dòng)原理 摩擦傳動(dòng)原理 嚙合傳動(dòng)原理 推拉傳動(dòng)原理 傳動(dòng)原理 功能 機(jī)構(gòu) 舉例 設(shè)計(jì)題目 精鍛機(jī)主機(jī)構(gòu) 總功能 當(dāng)加壓執(zhí)行構(gòu)件 (沖頭 )上下運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 能鍛出較高精度的毛坯 。 空間約束條件 驅(qū)動(dòng)軸必須水平布置 。 基本功能 ⑴ 運(yùn)動(dòng)形式變換 轉(zhuǎn)動(dòng)變換為移動(dòng) ⑵ 運(yùn)動(dòng)軸線變向 水平軸運(yùn)動(dòng)變換為鉛垂方向運(yùn)動(dòng) ⑶ 運(yùn)動(dòng)位移或速度縮小 減小位移量(或速度 )， 實(shí)現(xiàn)增力要求 基本功能結(jié)構(gòu) 組合機(jī)構(gòu)方案總數(shù) N?63?216 精鍛機(jī)組合機(jī)構(gòu)方案 沖頭壓力大 ， 安全可靠 ， 但傳動(dòng)精度差 ，適用于一般的鍛壓設(shè)備 機(jī)構(gòu)的綜合剛度較差，但沖頭具有較大壓力，且可在沖壓位置保持短時(shí)間停歇，適用于壓印機(jī) 生產(chǎn)效率較低，適合用于一般大型鍛壓機(jī)械設(shè)備 剛度好，具有較好的增力功能，能完全滿足精鍛機(jī)各方面的技術(shù)要求 特 點(diǎn) D C B A 方 案 基本功能結(jié)構(gòu) 序號 機(jī)構(gòu)的構(gòu)型 當(dāng)已有機(jī)構(gòu)不能完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期的要求 ， 或雖能實(shí)現(xiàn)功能要求但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜 、 運(yùn)動(dòng)精度不當(dāng) 、 動(dòng)力性能欠佳或占據(jù)空間較大等缺點(diǎn)時(shí) ， 設(shè)計(jì)者可先從常用機(jī)構(gòu)中選擇一種功能和原理與工作要求相近的機(jī)構(gòu) ， 然后在此基礎(chǔ)上重新構(gòu)筑機(jī)構(gòu)的型式 。 ⑴ 擴(kuò)展法 在原有機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上增加基本桿組 ， 構(gòu)筑出新的機(jī)構(gòu)型式 ，可在不改變機(jī)構(gòu)自由度的情況下 ， 增加或改善機(jī)構(gòu)的性能 。 以擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)為基本機(jī)構(gòu) ， 在導(dǎo)桿延長線上的一點(diǎn)連接一個(gè) RRPⅡ 級 組 ， 形成六桿機(jī)構(gòu) ， 增加了執(zhí)行構(gòu)件滑塊的行程 ， 且具有工作行程近似等速的優(yōu)點(diǎn) 。 ⑵ 組合法 將幾種基本機(jī)構(gòu)用適當(dāng)方式組合 ， 來實(shí)現(xiàn)基本機(jī)構(gòu)不易實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力特性 。 串聯(lián)組合 特點(diǎn) 前一級子機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件 ， 作為后一級子機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件 ， 依次串聯(lián) 。 II I 5 1 2 3 4 ?1 I型串聯(lián) 后一級子機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為前一級子機(jī)構(gòu)的一個(gè)連架桿。 輸入 輸出 子機(jī)構(gòu) II 子機(jī)構(gòu) I II型串聯(lián) 后一級子機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件為前一級子機(jī)構(gòu)的連桿。 1 2 3 A 5 4 D C B F E M 子機(jī)構(gòu) II 子機(jī)構(gòu) I 輸入 輸出 齒輪 — 連桿組合機(jī)構(gòu) 并聯(lián)組合 特點(diǎn) 兩個(gè)或多個(gè)子機(jī)構(gòu)并列布置 。 直線電機(jī) 襟翼 直線電機(jī) 某型飛機(jī)的襟翼操縱機(jī)構(gòu) 子機(jī)構(gòu) I 子機(jī)構(gòu) II 子機(jī)構(gòu)III 輸入 輸出 I型并聯(lián) 并聯(lián)機(jī)構(gòu) II型并聯(lián) 子機(jī)構(gòu) I 子機(jī)構(gòu) II 輸出構(gòu)件 輸入 輸出 抓片機(jī)構(gòu)采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) ， 通過兩凸輪的聯(lián)動(dòng)作用 ， 使抓片爪按矩形軌跡運(yùn)動(dòng) ， 從而達(dá)到間歇抓片的目的 。 III型并聯(lián) 子機(jī)構(gòu) I 子機(jī)構(gòu) II 輸入 輸出 裝配線采用了聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) ， 使筆芯托架沿著矩形軌跡運(yùn)動(dòng) ， 從而達(dá)到使圓珠筆芯步進(jìn)式地向前送進(jìn)的目的 。 復(fù)合式組合 特點(diǎn) 將一個(gè)多自由度機(jī)構(gòu) (稱基礎(chǔ)機(jī)構(gòu) )中的某兩個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)用另外一機(jī)構(gòu) (稱約束機(jī)構(gòu) )將其聯(lián)系起來 ， 使其成為一個(gè)單自由度機(jī)構(gòu)的組合 。 基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)為一個(gè) 2自由度 5桿機(jī)構(gòu)，約束機(jī)構(gòu)為槽凸輪機(jī)構(gòu) (其中槽凸輪固定不動(dòng) )。只要適當(dāng)設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，就能使從動(dòng)滑塊按預(yù)定的復(fù)雜規(guī)律運(yùn)動(dòng)。 輸入 輸出 槽凸輪機(jī)構(gòu) 2自由度 5桿機(jī)構(gòu) 輸入 輸出 凸輪機(jī)構(gòu) 2自由度蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu) 校正原理 蝸桿主動(dòng)，因制造誤差使蝸輪運(yùn)動(dòng)精度達(dá)不到要求，由誤差設(shè)計(jì)一凸輪機(jī)構(gòu)，并驅(qū)動(dòng)蝸桿軸移動(dòng)，使其得到一附加運(yùn)動(dòng)，以校正誤差。 反饋式組合 特點(diǎn) 多自由度機(jī)構(gòu) (稱基礎(chǔ)機(jī)構(gòu) )中的一個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)是通過單自由度機(jī)構(gòu)從該多自由度機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件回饋的 。 ⑶ 變異法 通過運(yùn)動(dòng)副形狀 、 尺寸和位置安排上的變化生成新的機(jī)構(gòu)型式 。 運(yùn)動(dòng)倒置 即機(jī)架變換 。 如四桿機(jī)構(gòu)經(jīng)過運(yùn)動(dòng)倒置能生成不同功能的機(jī)構(gòu)；定軸齒輪機(jī)構(gòu)經(jīng)過運(yùn)動(dòng)倒置后可生成行星齒輪機(jī)構(gòu) 。 擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) 1 2 3 1 2 3 連桿 — 凸輪機(jī)構(gòu) 高副低代 運(yùn)動(dòng)副變換 例如，轉(zhuǎn)動(dòng)副變異為移動(dòng)副、高副變異為低副、低副變異為高副等。 改變運(yùn)動(dòng)副元素的接觸性質(zhì) 移動(dòng)副變異為滾滑副 構(gòu)件形狀變異 正弦機(jī)構(gòu)變異 可調(diào)廓線凸輪 構(gòu)件形狀變異 4. 執(zhí)行系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 一部