14第十四章機械傳動系統方案設計

基本要求:

1．了解機械運動方案設計的過程和具體內容。實現同一功能要求，可以採用不同的工作原理，從而得出不同的設計方案，學會根據機械預期實現的功能要求，進行功能原理的創新構思。

2．實現同一運動規律，可以採用不同的機構形式，從而得到不同設計方案。掌握執行機構形式的設計原理，學會運用選型和構型的方法進行執行機構型式的創新設計。

3．了解執行機構協調設計的目的和原則，掌握機械運動迴圈圖的繪製方法。

教學內容:

1．機械運動方案設計的過程和內容；

2．機構選型方法；

3．執行系統的協調設計原則。

14．1機械運動方案設計的過程和內容

機械產品的設計開發一般要經過產品規劃、方案設計、技術設計、施工設計等幾個階段。機械執行系統方案設計是機械系統方案設計的核心。

機械執行系統方案設計的過程主要包括七個步驟，分別是：1.功能原理設計；2.

運動規律設計；3.執行機構型式設計；4.執行系統協調設計；5.

機構尺度設計；6.運動和動力分析；7.方案評價。

14．2機構選型方法

所謂機構的選型，是利用發散思維的方法，將前人創造發明的各種機構按照運動特性或動作功能進行分類，然後根據設計物件中執行構件所需要的運動特性或動作功能進行搜尋、選擇、比較和評價，選出執行機構的合適形式。有以下兩種選型方法：

1．按照執行構件所需的運動特性進行機構選型

這種方法是從具有相同運動特性的機構中，按照執行構件所需的運動特性進行搜尋。當有多種機構均可滿足所需要求時，則可根據上節所述原則，對初選的機構形式進行分析和比較，從中選擇出較優的機構。

2．按照動作功能分解與組合原理及型機構選型

任何乙個複雜的執行機構都可以認為是由一些基本機構組成的，這些基本機構具有下圖所示的進行運動變換和傳遞動力的基本功能。在根據生產工藝和使用要求進行執行機構設計時，可首先認真研究它需實現的總體功能。一般情況下，總體功能可以分解成若干分功能，而每乙個分功能又可以用不同的機構來實現。

14．3 執行系統協調設計的原則

當根據生產工藝要求確定了機械的工作原理和各執行機構的運動規律、並確定了各執行機構的型式及驅動方式後，還必須將各執行機構統一於乙個整體，形成乙個完整的執行系統，使這些機構以一定的次序協調工作，互相配合，以完成機械預定的功能和生產過程。這方面的工作稱為執行系統的協調設計。

執行系統協調設計的原則：

1．滿足各執行機構動作先後的順序性要求

執行系統中各執行機構的動作過程和先後順序，必須符合工藝過程所提出的要求，以確保系統中各執行機構最終完成的動作及物質、能量、資訊傳遞的總體效果能滿足設計要求。

2．滿足各執行機構動作在時間上的同步性要求

為了保證各執行機構的動作不僅能夠以一定的先後順序進行，而且整個系統能夠周而復始地迴圈協調工作，必須使各執行機構的運動迴圈時間間隔相同，或按工藝要求成一定的倍數關係。

3．滿足各執行機構在空間布置上的協調性要求

各執行機構的空間位置應協調一致，對於有位置制約的執行系統，必須進行各執行機構在空間位置上的協調設計，以保證在運動過程中各執行機構間及機構與環境間不發生干涉。

4．滿足各執行機構操作上的協同性要求

當兩個或兩個以上的執行機構同時作用於同一物件完成同一執行動作時，各執行機構之間的運動必須協調一致。

各執行機構的動作安排要有利於提高勞動生產率

為了提高生產率，應盡量縮短執行系統的工作迴圈週期。通常有兩種辦法，一是盡量縮短各執行機構工作行程和空回行程的時間；二是在前乙個執行機構回程結束之前，後乙個即開始工作行程，即在不產生干涉的前提下，充分利用兩個執行機構的空間裕量。

各執行機構的布置要有利於系統的能量協調和效率的提高

當系統中包含多個低速大功率執行機構時，宜採用多個運動鏈並行的聯接方式；當系統中有幾個功率不大，效率均很高的執行機構時，採用串聯方式比較適宜。