機械原理

哈爾濱工業(yè)大學(xué)第十章機械的運動方案及機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計課設(shè)時間：2016.7.4-2016.7.10指導(dǎo)教師及課設(shè)地點：1401401(前一半)趙繼俊(N253)1401401(后一半)吳健(N253)1401402(前一半)趙繼?。∟255）1401402(后一半)吳健(N255)1401703(前一半)游斌弟(N249)1401703(后一半)趙繼俊(N249)1401704(前一半)游斌弟(N251)1401704(后一半)吳健(N251)要求（具體詳見指導(dǎo)書p3~5頁）一、說明書一份（參考指導(dǎo)書）二、A3圖紙3張（1、機械系統(tǒng)運動簡圖和構(gòu)件尺寸表；2、凸輪工作圖；3、間歇運動機構(gòu)工作圖）機械原理課程研究的領(lǐng)域1.機械設(shè)計的一般過程需求分析機械方案設(shè)計機械方案運動分析機械方案動力分析機械造型設(shè)計機械工作能力設(shè)計確定工藝方案確定工藝參數(shù)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計§10-1概述機械設(shè)計課程研究的領(lǐng)域2.機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計的邏輯過程工藝方法分析工藝動作分析運動方案擬定運動尺寸確定運動、動力分析方案評價提出功能從使用者的角度看，機械系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)功能的邏輯關(guān)系從設(shè)計者的角度看，根據(jù)系統(tǒng)的功能設(shè)計機械系統(tǒng)的邏輯關(guān)系工藝動作工藝方法系統(tǒng)功能機械系統(tǒng)工藝方法工藝動作機械系統(tǒng)系統(tǒng)功能產(chǎn)品功能——產(chǎn)品的目的，即產(chǎn)品具有的特定用途或作用。產(chǎn)品的物質(zhì)功能：產(chǎn)品的技術(shù)功能和使用功能產(chǎn)品的精神功能：產(chǎn)品的審美功能和象征功能產(chǎn)品技術(shù)——產(chǎn)品功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。產(chǎn)品造型——產(chǎn)品功能顯現(xiàn)的手段，是具備特定功能的產(chǎn)品實體形態(tài)。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形態(tài)、色彩和材料等。產(chǎn)品有三大要素§10-2機械系統(tǒng)的功能功能是產(chǎn)品的核心。技術(shù)是產(chǎn)品的基礎(chǔ)?！?0-3工藝方法（功能原理）設(shè)計

所謂“工藝方法”是指實現(xiàn)機械功能的方法，又稱為“功能原理”。

“工藝方法”或“功能原理”是產(chǎn)品中最具有知識性的部分，最能體現(xiàn)設(shè)計者聰明才智的部分。新產(chǎn)品往往都是伴隨著新的“功能原理”或“工藝方法”出現(xiàn)的。重要的發(fā)明和創(chuàng)造都是在這一部分。自動送板料裝置的工藝方法設(shè)計摩擦傳動(摩擦板)工藝方法舉例機械推拉摩擦傳動原理(摩擦輪)氣吸原理(底吸法)氣吸原理(頂吸法)洗衣機揉搓原理

刷擦原理

捶打原理

設(shè)計模仿人手的機械手，難度大

易損壞衣物

很難把衣物各處都刷洗到洗衣機的工藝方法設(shè)計內(nèi)孔加工常用的工藝方法車床

拉床

鉆床

鏜床

齒輪切削工藝方法插齒工藝齒輪型刀具插齒工藝齒條型刀具插齒工藝滾齒工藝§10-4工藝動作分析

工藝方法是由執(zhí)行構(gòu)件的動作實現(xiàn)的，執(zhí)行構(gòu)件的這些動作稱為工藝動作。根據(jù)工藝方法的不同，執(zhí)行構(gòu)件的數(shù)目以及執(zhí)行構(gòu)件的動作也不同。當(dāng)工藝動作需要多個執(zhí)行構(gòu)件的動作實現(xiàn)時，往往需要各個工藝動作之間的運動協(xié)調(diào)。

為了表示多個工藝動作之間的運動協(xié)調(diào)關(guān)系，可以應(yīng)用簡潔方便的機械運動循環(huán)圖。刨刀

工作臺

圖中所示是牛頭刨床的功能描述簡圖。刨刀水平作往復(fù)直線運動切削安裝在工作臺上的工件，刨刀每切削一次，工作臺沿著刨刀運動的水平垂直方向進給5mm。刨刀行程300mm，每分鐘切削60次。機械運動循環(huán)圖的繪制方法

以機械中的原動件或某個運動特征明顯的構(gòu)件作為參考構(gòu)件。直線式運動循環(huán)圖刨頭工作行程空回行程工作臺停止進給直線式運動循環(huán)圖:動作時序清晰明了。以刨頭作為參考構(gòu)件直角坐標(biāo)式運動循環(huán)圖刨頭工作行程空回行程工作臺停止進給直角坐標(biāo)式運動循環(huán)圖:用直角坐標(biāo)的位移線圖表示其運動時序，將其工作行程、空行程及停歇區(qū)段分別以上升、下降及水平線表示。圓周式運動循環(huán)圖圓周式運動循環(huán)圖:各執(zhí)行構(gòu)件的運動以機械原動件的相位關(guān)系清楚。

刨頭工作行程工作臺停止工作臺進給刨頭程行空回直角坐標(biāo)式運動循環(huán)圖原動件刨頭工作行程空回行程工作臺停止進給以原動件為參考構(gòu)件注意：1.機械運動循環(huán)圖描述了在一個機器周期內(nèi)各個執(zhí)行構(gòu)件及其他關(guān)鍵構(gòu)件之間的時序協(xié)調(diào)關(guān)系。2.所謂“一個機器周期”是指運動周期最長的執(zhí)行構(gòu)件的周期?！?0-5機械系統(tǒng)方案擬定1.機械系統(tǒng)功能系統(tǒng)框圖

任何一個復(fù)雜的機械系統(tǒng)都可以看作是由一系列簡單的具有一定運動變換功能的基本單元組成。這些基本單元稱為機械系統(tǒng)的“元功能”。

1-1.元功能的表達方式

常用的運動形式及其表達符號

(1)連續(xù)轉(zhuǎn)動表達符號

(2)間歇轉(zhuǎn)動表達符號(3)往復(fù)擺動表達符號可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：三相交流電動機、步進電機、交流伺服電機、直流伺服電機、內(nèi)燃機、液壓馬達、氣動馬達等。可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：步進電機、交流伺服電機、直流伺服電機、液壓馬達等?？梢詫崿F(xiàn)該運動功能單元的載體有：步進電機、交流伺服電機、直流伺服電機、液壓馬達等。(4)間歇擺動表達符號(5)直線移動表達符號(6)往復(fù)移動表達符號(7)間歇往復(fù)移動表達符號可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：步進電機、交流伺服電機、直流伺服電機、液壓馬達等。可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：直線電機、液壓油缸、氣缸等。可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：直線電機、液壓油缸、氣缸等。可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：直線電機、液壓油缸、氣缸等。

這些運動功能單元符號主要用于表達原動機的運動功能。

常見運動轉(zhuǎn)換的運動功能單元表達符號(1)連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為連續(xù)轉(zhuǎn)動輸入運動輸出運動相對關(guān)系

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：圓柱齒輪機構(gòu)、非圓齒輪機構(gòu)、圓錐齒輪機構(gòu)、蝸桿機構(gòu)、交錯軸斜齒輪機構(gòu)、皮帶傳動、鏈傳動、雙曲柄鉸鏈四桿機構(gòu)、轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)等。

(3)連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為連續(xù)擺動

(2)連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：平面槽輪機構(gòu)、空間槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、針輪間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)、圓柱凸輪分度機構(gòu)、蝸桿凸輪分度機構(gòu)、偏心輪分度定位機構(gòu)、內(nèi)嚙合行星輪間歇機構(gòu)、組合機構(gòu)等。

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：平面曲柄搖桿機構(gòu)、空間曲柄搖桿機構(gòu)、擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)、擺動從動件圓柱凸輪機構(gòu)、曲柄搖塊機構(gòu)、電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)、曲柄六連桿機構(gòu)、組合機構(gòu)等。(4)連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇擺動

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)、擺動從動件圓柱凸輪機構(gòu)、連桿曲線間歇擺動機構(gòu)、曲線槽導(dǎo)桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)兩極限位置停歇擺動機構(gòu)、四桿扇形齒輪雙側(cè)停歇擺動機構(gòu)、組合機構(gòu)等。(5)連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為預(yù)定軌跡

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：連桿機構(gòu)、連桿凸輪機構(gòu)、行星輪直線機構(gòu)、聯(lián)動凸輪機構(gòu)、起重機近似直線機構(gòu)、鉸鏈六桿橢圓軌跡機構(gòu)、曲柄凸輪式直線機構(gòu)、行星輪擺線正多邊形軌跡機構(gòu)、組合機構(gòu)等。(6)連續(xù)擺動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動

(7)連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為單向連續(xù)直線移動

(8)連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)連續(xù)直線移動

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：棘輪機構(gòu)、組合機構(gòu)等。

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：齒輪齒條機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)、組合機構(gòu)等。

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：曲柄滑塊機構(gòu)、六連凸輪桿滑塊機構(gòu)、移動從動件凸輪機構(gòu)、不完全齒輪齒條機構(gòu)、連桿組合機構(gòu)、正弦機構(gòu)、正切機構(gòu)、組合機構(gòu)等。(9)連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)間歇直線移動

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：連桿單側(cè)停歇曲線槽導(dǎo)桿機構(gòu)、移動凸輪間歇移動機構(gòu)、行星輪內(nèi)擺線間歇移動機構(gòu)、不完全齒輪齒條往復(fù)間歇移動機構(gòu)、不完全齒輪導(dǎo)桿往復(fù)間歇移動機構(gòu)(用于印刷機)、移動從動件凸輪機構(gòu)、八連桿滑塊上下端停歇機構(gòu)(用于噴氣織機開口機構(gòu))、組合機構(gòu)等。(10)連續(xù)轉(zhuǎn)動的運動縮小

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：齒輪傳動機構(gòu)、諧波傳動機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)、行星傳動機構(gòu)、擺線針輪傳動機構(gòu)、摩擦輪傳動機構(gòu)、蝸桿機構(gòu)、螺旋傳動機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。(11)連續(xù)轉(zhuǎn)動的運動放大(12)連續(xù)直線移動的運動縮小

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：齒輪傳動機構(gòu)、諧波傳動機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)、行星傳動機構(gòu)、擺線針輪傳動機構(gòu)、摩擦輪傳動機構(gòu)、蝸桿機構(gòu)、螺旋傳動機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。(13)連續(xù)直線移動的運動放大

(14)運動合成

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：差動螺旋機構(gòu)、差動輪系、差動連桿機構(gòu)等。(15)運動分解

(16)有級變速

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：差動輪系、2自由度機構(gòu)等。

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：塔輪變速機構(gòu)、配換掛輪變速機構(gòu)等。(17)無級變速(18)運動分支

(19)運動聯(lián)接

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：帶式無級變速器、鋼球無級變速器、摩擦盤無級變速器等?？梢詫崿F(xiàn)該運動功能單元的載體有：彈性聯(lián)軸節(jié)、十字滑塊聯(lián)軸節(jié)、齒式聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸節(jié)、凸緣聯(lián)軸節(jié)、萬向聯(lián)軸節(jié)等。(20)運動離合(21)過載保護

可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：摩擦離合器、電磁離合器、牙嵌離合器、自動離合器、超越離合器等?？梢詫崿F(xiàn)該運動功能單元的載體有：帶傳動、摩擦輪傳動、安全聯(lián)軸節(jié)、安全離合器等。帶傳動1-2.機械系統(tǒng)的運動功能系統(tǒng)圖繪制舉例刨刀

工作臺刨頭工作行程空回行程工作臺停止進給曲柄轉(zhuǎn)角(1)確定原動機及其運動形式一般情況在工廠應(yīng)用的金屬加工機床的原動機為三相交流電動機。(2)確定機械傳動功能單元

根據(jù)牛頭刨床的功能描述，牛頭刨床每分鐘切削60次。需要減速。

(3)確定過載保護功能單元

一般情況下，金屬加工機床的原動機于傳動單元之間有一個過載保護單元，以便在過載時保護機床免遭損壞。

(4)確定運動分支功能單元

原動機只為牛頭刨床提供了1個驅(qū)動運動，而牛頭刨床有兩個執(zhí)行構(gòu)件需要驅(qū)動。為此，在機械傳動功能單元之后加一個運動分支功能單元，把一個運動分解為2個運動。(5)確定驅(qū)動刨刀運動的運動轉(zhuǎn)換功能單元牛頭刨床刨刀的運動形式為連續(xù)往復(fù)直線運動，并且，每分鐘往復(fù)運動60次。

(6)確定驅(qū)動工作臺運動的運動轉(zhuǎn)換功能單元

牛頭刨床工作臺的運動形式為間歇單向直線運動。牛頭刨床工作臺須與刨刀協(xié)調(diào)動作，在刨刀切削運動時工作臺停止運動，在刨刀空回運動時工作臺才運動。因此，工作臺每分鐘停歇60次，運動60次。工作臺的運動平面與刨刀的運動平面相互垂。(7)牛頭刨床運動功能系統(tǒng)圖1-３.機械系統(tǒng)的運動方案擬定功能1由電動機實現(xiàn)可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：帶傳動、摩擦輪傳動、安全聯(lián)軸節(jié)、安全離合器等。功能2由帶傳動實現(xiàn)

用相關(guān)的機構(gòu)替代功能系統(tǒng)圖中的運動功能單元。每個替代機構(gòu)的運動輸出構(gòu)件與下一個替代機構(gòu)的運動輸入構(gòu)件固聯(lián)?？梢詫崿F(xiàn)該運動功能單元的載體有：齒輪傳動機構(gòu)、諧波傳動機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)、行星傳動機構(gòu)、擺線針輪傳動機構(gòu)、摩擦輪傳動機構(gòu)、蝸桿機構(gòu)、螺旋傳動機構(gòu)等。功能3由圓柱齒輪傳動實現(xiàn)功能4的實現(xiàn)可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：曲柄滑塊機構(gòu)、六連桿滑塊機構(gòu)、移動從動件凸輪機構(gòu)、不完全齒輪齒條機構(gòu)、連桿組合機構(gòu)、正弦機構(gòu)、正切機構(gòu)、組合機構(gòu)等。功能5由曲柄擺動導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)實現(xiàn)可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：平面曲柄搖桿機構(gòu)、空間曲柄搖桿機構(gòu)、擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)、擺動從動件圓柱凸輪機構(gòu)、曲柄搖塊機構(gòu)、電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)、曲柄六連桿機構(gòu)、組合機構(gòu)等。功能6由擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)、平面曲柄搖桿機構(gòu)實現(xiàn)可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：棘輪機構(gòu)、組合機構(gòu)等。功能7由棘輪機構(gòu)實現(xiàn)可以實現(xiàn)該運動功能單元的載體有：齒輪齒條機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)