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机械原理课程设计
2011年6月
张三川
郑州大学机械学院
第一篇机械运动方案设计
机械运动方案设计是对机械进行设计的最为重要的环节。
运动方案的设计---即是设计者通过何种原动机和何种机构组合为一部完成特定工作任务的机械系统而进行地全面构思,并经过参数计算与选择用机构运动简图表示出来。
一、运动方案设计的必备知识
充分了解并掌握各种常用机构的基本知识
必须了解和掌握各种动力源的性能和使用要求
动力源一般形式有电驱动、汽动、液压驱动三种主要形式。
§1 机械运动方案设计的基本要求
必须熟悉对设计方案的选择有重要影响的周围环境的信息
如车间动力源情况,是否有防爆要求,设备周围的振源等等。
充分重视其他学科的技术应用
机电一体化技术,新型材料,新工艺,现代控制技术等。
二、运动方案设计的主要步骤
工艺参数的给定及运动参数的确定
工艺参数是一部机器进行方案设计和机构设计的原始依据。工艺路线也取决于设备,不同的工装设备会产生不同的工艺路线,两者相辅相成。
执行构件间运动关系的确定及运动循环的绘制
一部机器的工作任务是由多个执行构件共同完成的。各执行构件间必然有一定的协同动作关系,确定这种关系的一种直接方法就是运动循环图法。
执行机构的运动协调及运动循环图

如牛头刨:
有三个基本运动即垂直进给运动、切削运动、横向进给运动。
运动循环图有三种循环方式:直线式、圆周式及直角坐标式。
直线式运动循环图
直线式运动循环图:
动作时序清晰明了
圆周式运动循环图
直角坐标式运动循环图
各执行构件的运动以机械原动件的相位关系清楚
用直角坐标的位移线图表示其运动时序,将其工作行程、空行程及停歇区段分别以上升、下降及水平线表示。
动力源及减速器(变速)的选择
动力源的选择是一个非常重要的问题,必须熟悉各种动力源的特性及适应环境。减速器(变速)类型多种多样,动力源和减速器的配合不仅涉及到机械性能,而且还和经济性有很大关系。
机构的选择及创新性设计
执行机构是方案设计的关键,创新是其基础。
方案的比较与决策
方案的评价是一个很困难的事情,运动精度、结构强度、系统可靠性、稳定性等要全面考虑。
一部机器主要由四大部分组成:
§2 原动机及减速器的基本知识及其选择
一、原动机的选定
原动机、传动机构、执行机构和控制系统。组成机器的四大部分必须选择和设计得当,才能保证整部机器的性能优良。
1. 电动机
在电动机中有异步电动机、伺服电动机和步进电动机三大类。
3. 气动动力源
2. 液压动力源
电动机应用场合非常广泛,布置方便、结构紧凑
液压系统用于大功率驱动较多,但管路繁杂,需要液压泵站等
气动系统一般用于小功率场合,动作速度快,但控制较难,也需要气源。
在考虑总体方案时,液压和气动一定要考虑周围环境是否有液或气源,否则系统造价高。
二、减速器(变速)系统
减速器是机械传动方案中一个重要部分,它的作用是变换运动,增加扭矩,减速器有各种类型,参见下列图表。