【正文】 動(dòng)特性等要求，決定了整個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。 第三節(jié) 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 功能原理設(shè)計(jì) 根據(jù)需要制定機(jī)械的總功能 ， 擬定實(shí)現(xiàn)總功能的工作原理和技術(shù)手段 ， 確定機(jī)械所要實(shí)現(xiàn)的工藝動(dòng)作 運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)工作原理所提出的工藝動(dòng)作進(jìn)行分解 ， 決定采用何種運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)工作原理 執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì) 決定選擇何種機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式設(shè)計(jì) 根據(jù)工藝過(guò)程對(duì)各動(dòng)作的要求 ， 分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)如何協(xié)調(diào)配合 ， 設(shè)計(jì)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸 ，繪制出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析 檢驗(yàn)執(zhí)行系統(tǒng)是否滿足運(yùn)動(dòng)要求和動(dòng)力性能方面的要求 方案評(píng)價(jià)與決策 對(duì)方案進(jìn)行定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)并從中選出最佳設(shè)計(jì)方案 一、機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和過(guò)程 產(chǎn)品的功能 產(chǎn)品的用途 、 性能 、 使用價(jià)值等 ， 根據(jù)人們生產(chǎn)或生活需要提出 。 確定功能指標(biāo)的考慮因素 先進(jìn)性 可行性 經(jīng)濟(jì)性 功能原理設(shè)計(jì)的重要性 決定產(chǎn)品的技術(shù)水平 、 工作質(zhì)量 、 傳動(dòng)方案 、 結(jié)構(gòu)型式 、 制造成本等 。 二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能原理設(shè)計(jì) 1. 功能原理的選擇與構(gòu)思 工作原理不同 ， 運(yùn)動(dòng)方案也不同 齒輪加工 剃齒 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 功能原理設(shè)計(jì)的多方案性 其它實(shí)例 斜面的應(yīng)用 螺旋壓力機(jī) 、 螺旋千斤頂 、 螺紋聯(lián)接件 、 螺旋輸送機(jī) 、螺桿泵 、 螺旋微動(dòng)機(jī)構(gòu) 、 千分尺等 齒輪加工方法 無(wú)屑加工 (精密鑄造 、 粉末冶金成型 、 滾壓成型 )、 切削加工 (成型法 、 展成法 )、 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 確定方案時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn) ⑴ 用最簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)同一功能。 ⑵ 注意光、機(jī)、電、流體等知識(shí)的綜合運(yùn)用。 設(shè)計(jì)一臺(tái)彩色電視機(jī)陰極盤用的金屬片的沖裁機(jī)器 ， 圓片直徑 ?10mm， 厚度。 ?10 功能分解 送料 沖制 退回 電視機(jī)陰極盤用金屬片沖裁機(jī)器 B 按摩 輪 圖示按摩椅中的按摩輪利用一個(gè)偏心空間凸輪，同時(shí)實(shí)現(xiàn)三維方向的按摩作用 — 徑向振動(dòng)擠壓、向下推拉和橫向推拉，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。 ?r 用最簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)功能舉例 指針 瑪瑙 支撐 K向 刀口 活動(dòng)游標(biāo) 圖示分析天平，要求精度達(dá)到 ，但靠目力讀指針的微小偏角已不可能。 活動(dòng)游標(biāo) 光源 透鏡 讀數(shù)窗 增加了一級(jí)光學(xué)放大鏡，將讀數(shù)放大 。 光、機(jī)、電、流體等知識(shí)的綜合運(yùn)用舉例 總功能 功能元解 功能原理方案 最佳功能原理方案 明確任務(wù) 黑箱法 功能樹(shù) 創(chuàng)造技法 形態(tài)學(xué)矩陣 評(píng)價(jià)法 功能元 功能分析法 (Function analysis)， 將機(jī)械產(chǎn)品的 總功能(Total function)分解成若干 功能元 (Function element)， 求解功能元 ， 將其組合 ， 得到滿足總功能要求的多種解決方案供評(píng)價(jià)選擇 。 2. 功能分析與功能求解 黑箱法是將實(shí)現(xiàn)給定功能的機(jī)械系統(tǒng)看作為一個(gè)未知內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)和功能載體的 “ 黑箱 ” ， 通過(guò)對(duì)它的輸入輸出量的全面分析 ， 逐步掌握輸入輸出的基本特征和轉(zhuǎn)換關(guān)系 ， 尋求能實(shí)現(xiàn)這種基本特性和轉(zhuǎn)換關(guān)系的工作原理和功能載體的求解過(guò)程 。 黑想法要求設(shè)計(jì)者不要先從機(jī)械產(chǎn)品具體結(jié)構(gòu)出發(fā)考慮設(shè)計(jì)方案 ， 而因從系統(tǒng)的功能出發(fā)構(gòu)思機(jī)械產(chǎn)品的可行方案 。 1. 黑箱法 信息 機(jī)械產(chǎn)品 （黑箱） 物料 能量 信息’ 能量’ 物料’ 黑箱法的表達(dá) 黑箱法求解方法 詳細(xì)表述輸入和輸出量 建立輸入輸出之間的關(guān)系 尋找合適的實(shí)例 設(shè)定系統(tǒng)的總功能 尋找系統(tǒng)的功能解 評(píng)價(jià)與決策 控制信號(hào) 沖床 （黑箱） 板料 電能 工作狀態(tài)顯示 機(jī)械能、摩擦能耗 成形工件 機(jī)械產(chǎn)品的總功能分解成若干分功能后 ， 我們可以 “ 窮盡法 ” 將各分功能的解全部列出 ， 即可得功能 功能解的形態(tài)學(xué)矩陣 。 形態(tài)學(xué)矩陣法是一種系統(tǒng)搜索和程式化求解的分功能組合求解方法 。 舉例： 運(yùn)用形態(tài)學(xué)矩陣法構(gòu)思單缸洗衣機(jī)的可行方案 2. 形態(tài)學(xué)矩陣法 總功能 盛裝衣物 分離贓物 控制洗滌 功能解 分功能 1 2 3 4 A 鉛筒 塑料筒 玻璃鋼筒 陶瓷筒 B 機(jī)械摩擦 電磁振蕩 超聲波 C 人手控制 機(jī)械定時(shí) 電腦控制 理論上可組合出 4 3 3=36 從先進(jìn)性、新穎性和實(shí)用性看，一般選用 A A2，B B2， C C2，因此主要有 8個(gè)方案 三、執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì) 1. 工藝動(dòng)作分解和運(yùn)動(dòng)方案選擇 刀具作復(fù)合運(yùn)動(dòng) 刀具與工作臺(tái)分別運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)通常是對(duì)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。 立式鉆床工藝動(dòng)作分解 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) 執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)形式 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 四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式設(shè)計(jì) 1. 設(shè)計(jì)原則 ● 滿足執(zhí)行構(gòu)件的工藝動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)要求 ● 盡量簡(jiǎn)化和縮短運(yùn)動(dòng)鏈 ● 盡量減小機(jī)構(gòu)尺寸 ● 選擇合適的運(yùn)動(dòng)副形式 ● 考慮動(dòng)力源的形式 ● 使執(zhí)行系統(tǒng)具有良好的傳力和動(dòng)力特性 ● 使機(jī)械具有調(diào)節(jié)某些運(yùn)動(dòng)參數(shù)的能力 ● 保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn) 2. 機(jī)構(gòu)的選型 目的 選擇或創(chuàng)造出滿足執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力要求的機(jī)構(gòu)。 ⑴ 傳遞連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu) 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) 雙曲柄機(jī)構(gòu) 帶傳動(dòng) 1 2 摩擦輪傳動(dòng) 摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速、過(guò)載保護(hù)。 傳動(dòng)比不準(zhǔn)確、傳遞功率小、效率低。 1 2 3 平面盤式無(wú)級(jí)變速器 1 2 3 圓錐式無(wú)級(jí)變速器 ⑵ 實(shí)現(xiàn)單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu) 棘輪機(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) 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 適用于轉(zhuǎn)角固定的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng) 每次轉(zhuǎn)角小，或轉(zhuǎn)角大小可調(diào)的低速場(chǎng)合 大轉(zhuǎn)角而速度不高的場(chǎng)合 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、分度、定位準(zhǔn)確，但制造困難、高精度定位、高速場(chǎng)合 特殊要求的輸送機(jī)構(gòu) ⑶ 實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 組合機(jī)構(gòu) 往復(fù)運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 螺旋機(jī)構(gòu) 齒輪齒條機(jī)構(gòu) 液壓缸、氣缸 正弦機(jī)構(gòu) 正切機(jī)構(gòu) 多桿機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 制造容易、承載能力大，但難以實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)，適用于無(wú)嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)規(guī)律的場(chǎng)合。 凸輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 能實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和各構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，承載能力不大。 螺旋機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 可獲得大的減速比和較高的運(yùn)動(dòng)精度，常用作低速進(jìn)給和精密微調(diào)機(jī)構(gòu)。 齒輪齒條機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 適用于移動(dòng)速度較高的場(chǎng)合，精密齒條制造困難，傳動(dòng)精度及平穩(wěn)性不及螺旋機(jī)構(gòu)。 凸輪機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) ⑶ 實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)