机构选型和组合应用

机构选型和组合应用第1页，共26页，2023年，2月20日，星期五机构的选型和组合应用研究目的和内容机构的组合方式机构的选型机器的执行机构的协调设计和运动循环图

主要内容：第2页，共26页，2023年，2月20日，星期五第一节研究机构选型和组合应用的目的和内容机构的选型和组合应用目的：

1、工艺动作的复杂性；

2、执行机构运动形式的多样性。机构选型和组合应用的内容：

1、生产任务——工作原理——工艺动作分析——运动方案——执行机构的数目和运动。

2、合理选择机构；

3、机器的运动循环图；

4、绘制机构系统的运动简图。第3页，共26页，2023年，2月20日，星期五机构的组合方式串联式组合机构并联式组合机构复合式组合机构反馈式组合机构迭联式组合机构混合式组合机构第4页，共26页，2023年，2月20日，星期五

（一）机构的串联组合将两个或两个以上的单一机构按顺序连接，每一个前置机构的输出运动是其后续机构的输出运动，这样的组合方式称之为机构的串联组合。输入输出Φ0Φ1

Φ2Φ3

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

1、构件固接式串联若将前一个机构的输出构件和后一个机构的输入构件固接，串联组成一个新的复合机构，这称之为构件固结式串联。（1）将匀速运动机构作为前置机构与另一机构串联，可以改变输出运动的速度和周期。机构的组合方式第5页，共26页，2023年，2月20日，星期五（２）将一个非匀速运动机构作为前置机构与工作机构串联，则可改变机构的速度特性。（３）由若干个子机构串联组合可得到传力性能较好的机构系统。S87453216SS=g[f()]S=g()双曲柄机构与六杆机构串联7654321槽轮机构与导杆机构串联12345BADM２、轨迹点串联假若前一个基本机构的输出为平面运动构件上某一点Ｍ的轨迹，通过轨迹点Ｍ与后一个机构相连，这种连接方式称为“轨迹点串联“。第6页，共26页，2023年，2月20日，星期五机构的组合方式（二）机构的并联组合

以一个多自由度机构作为基础机构，将一个或几个自由度为１的机构（可称为附加机构）的输出构件接入基础机构，这种组合方式称为并联组合。并联组合的几种常见方式：第7页，共26页，2023年，2月20日，星期五铁板传送机构1324ADBCE12DAⅠ342HⅢABDCHⅡ故当时机构的组合方式第8页，共26页，2023年，2月20日，星期五误差校正机构1232ⅡⅢ123S121机构的组合方式第9页，共26页，2023年，2月20日，星期五（三）机构的混接式组合

综合运用串联—并联组合方式可组成更为复杂的机构，此种组合方式称之为机构的混接式组合。平台印刷机版台传动机构基础机构Ⅲ：两自由度的齿轮条机构。附加机构：双曲柄机构Ⅰ、曲柄滑块机构I’与凸轮机构Ⅱ。输入运动：曲柄ＡＢ的匀速转动。输出运动：上齿条固结的版台往复运动。机构的组合方式第10页，共26页，2023年，2月20日，星期五ⅠⅠⅡ’ⅢⅡⅠ’ⅢⅠADCBDEFⅢABDCEFⅠ’Ⅰ版台传动机构平台印刷机机构的组合方式第11页，共26页，2023年，2月20日，星期五（四）基于组合原理的机构设计举例步骤：（1）根据机械的工作原理确定执行构件所要完成的运动；（2）将执行构件的运动分解成机构易于实现的基本运动或动作，分别拟订能完成这些基本运动或构型的方案；（3）将上述各机构构型方案按某种组合方式组成一个新的复合机构。机构的组合方式第12页，共26页，2023年，2月20日，星期五包装机的推包机构方案设计L’STHC1C2LOB1B2r0º270º180º（１）执行构件的运动要求：执行构件：平进－平退－下降－低位平退－上升的运动轨迹。平进Ｌ；平退Ｓ；上升、下降Ｈ。（２）方案设计运动分解：水平方向的左右移动＋上升、下降运动机构选型：水平方向移动：曲柄滑块机构OB1C1C来完成；上、下运动：摆动从动件移动凸轮机构来完成。运动协调：为使水平移动和上、下运动协调，对凸轮机构进行演变，使其既作水平方向移动，又作摆动。机构组合：以演变后的凸轮机构（具有两个自由度）作为基础机构，采用并联组合方式，将两套曲柄滑快机构（其原动件相位不同）和暴动从动件凸轮机构组成推包机构。机构的组合方式第13页，共26页，2023年，2月20日，星期五机构选型一、执行构件的运动形式

1、旋转运动：连续旋转运动，间歇旋转运动，往复摆动。

2、直线运动：往复移动，间歇往复移动，单向间歇直线移动。

3、曲线运动：执行构件上某一点作特定的曲线（轨迹）运动。

4、刚体导引运动：一般指非连架杆的执行构件的刚体导引运动。

5、特殊功能运动：如微动、补偿、换向等。机构的选型第14页，共26页，2023年，2月20日，星期五二、机构选型的基本要求1、满足工艺动作及其运动规律的要求。高副机构、低副机构、注意约束在机构中的作用、适当设置调整环节。2、机构的运动链要短。3、机构的传力性能要好。传动角（压力角）、防止自锁、惯性力平衡。4、动力源的选择应有利于简化机构和改善运动质量。

电机（交流电机、直流电机、伺服电机、步进电机、交流变频电机）、内燃机、液压马达、气动马达。机构的选型第15页，共26页，2023年，2月20日，星期五执行机构运动协调设计一、执行机构的布局

1、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

2、执行机构的布置

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。执行机构运动协调设计第16页，共26页，2023年，2月20日，星期五二、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；二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；执行机构运动协调设计第17页，共26页，2023年，2月20日，星期五例：粉料压片机（4）协调安排图（2）执行构件：3、9、5。（3）执行机构图

凸轮连杆机构Ⅰ、凸轮机构Ⅱ、凸轮多杆机构Ⅲ、凸轮机构Ⅳ113109105（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。113109105138957462ⅠⅡⅢⅣ611分配轴1234ⅣⅠⅡⅢS1S2S3S4第18页，共26页，2023年，2月20日，星期五三、执行机构运动协调设计的分析计算1、各执行机构运动循环时间同步化计算

1）确定最大工作循环周期Tmax；

2）确定机械最小工作循环周期Tmin；

3）确定合理的机构系统的工作循环周期T；

4)确定各机构分配轴的转速和工作行程的起始角。

2、各执行机构运动循环空间同步化计算合理确定各执行机构的运动错位角，避免空间上的干涉。执行机构运动协调设计第19页，共26页，2023年，2月20日，星期五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主轴转角

0°90°180°270°360°195°印头往复摆动机构印头工作行程（印刷）印头空回行程油辊往复摆动机构油辊空回行程（匀油）

60°

油辊工作行程（给铅字上油）油盘间歇运动机构油盘转动油盘静止油辊工作室（给铅字上油）印头空回行程盘转动油油盘静止（刷工作行程印头印）油辊空回行程（油匀）主轴转角印头往复摆动机构油辊往复摆动机构油盘间歇运动机构90°180°270°360°195°195°60°60°110°0°70°第20页，共26页，2023年，2月20日，星期五ⅠⅢⅤⅡ1213459101314151617181978ⅣKba6112018126

卧式多工位冷墩机121091166614135141516Ⅱ1）完成工序：进料截料整形压角冲孔冷墩978Ⅲ齿轮机构2）选型（1）进料机构机构系统Ⅲ曲柄摇杆机构棘轮机构2）选型（2）断料机构机构系统Ⅱ直动从动件凸轮机构曲柄滑块机构第21页，共26页，2023年，2月20日，星期五2）选型（3）冷墩机构机构系统I：曲柄滑块机构（+阴模），完成整形、压角、冲孔ⅠⅢⅤⅡ1213459101314151617181978ⅣKba6112018126

卧式多工位冷墩机2）选型（4）顶料机构机构系统Ⅳ：铰链四杆机构；完成顶料19Ⅳ201312连杆机构2）选型（5）运料机构机构系统Ⅴ圆锥齿轮机构等宽凸轮机构181817第22页，共26页，2023年，2月20日，星期五冷镦机构的运动循环图机构执行件工艺动作ⅠⅢⅤⅡⅣ冲头断料刀辊轮顶杆钳架向前向后前停后停停停停停切刀向前切刀后退切刀前停切刀向前切刀后停停送料摆动摆动S10