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85机械运动方案拟定示例2024/5/21 周二1（一）电阻压帽自动机2024/5/21 周二2机器总装配图2024/5/21 周二3主要机构分解图2024/5/21 周二41、设计要求1）上图所示常用电阻3是由电阻坯1和左，右两个电阻帽2压合而成。本机要求电阻坯自料斗下来后能自动夹紧定位，并将电阻帽料斗下来的两个电阻帽分左右自动压上。生产按固定周期连续进行。2）原始数据：生产能力为30个/分钟电阻胚的直径d=4mm长度l=8mm2024/5/21 周二52、工艺动作分解及运动循环为了使执行构件的动作尽量简单，现在将工艺动作分解为：一：送坯料；二：夹紧；三：压帽（左，右同时进行）。具体的动作及相互间协调，说明如下：按工艺分解，执行构件都可以采用直线往复运动。对各个执行机构的具体要求是：1）送电阻坯料送料机构3将电阻坯料从料斗中取出，送至压帽工位，并停歇一段时间间隔，它要实现工作行程停歇回程停歇。2）坯料夹紧定位夹紧机构4把电阻坯料1夹紧定位（送料机构3退回原位），并停歇一段时间，然后返回初始位置。它要实现工作行程停歇回程。3）压帽松帽压帽机构5和6将电阻帽2快速送到加工位置，然后慢速压到电阻坯料上；操作完毕后，压帽机构复原，夹紧机构4退回，加工好的产品自由落入受料箱内。它要求实现快速送料慢速压帽回程停歇。2024/5/21 周二6循环图2024/5/21 周二73、机构选型及评价1）曲柄滑块2024/5/21 周二82）凸轮滚子从动件2024/5/21 周二93）齿轮齿条2024/5/21 周二10三种方案优缺点分析：1）曲柄滑块机构的优点：实现直线运动比较容易，通过改变不同长度对的构件搭配就可以控制滑块的行程与速度；运动副单位面积所受力比较小，而且接触便于润滑，故摩擦小；制造方便，容易获得较高的精度；两个构件之间的接触靠构件本身的集合封闭来维系。缺点：一般情况下只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，而且设计比较复杂；当给定的运动要求比较多或比较复杂时，需要的构件数和运动副数往往比较多，这样就使得机构的结构复杂，工作效率低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造和安装误差的敏感性增加；机构中做平面复杂运动和往复运动的构件所产生的惯性力难以平衡，容易引起较大的振动和动载荷。2）盘型凸轮移动滚子从动件机构的优点：通过计算出移动滚子的位移S和转角R的关系S(R)，由S(R)计算出凸轮的轮廓线，然后就能制造出相应形状的凸轮。就可以实现执行机构的动力学要求，而且结构简单，紧凑，设计方便。缺点：凸轮与从动件之间为线接触或点接触，容易磨损，只适宜用于传动力不大的场合；凸轮轮廓加工比较困难；从动件的行程不宜过大，否则会使凸轮变得笨重。3）齿轮齿条的优点：传动效率高，结构紧凑，工作可靠，传动比平稳，速度均匀。缺点：制造及安装精度要求高，价格比较贵，而且不宜用于传动距离较大的场合。2024/5/21 周二11（二）圆盘印刷机2024/5/21 周二121、设计要求1）实现印头、油辊、油盘运动的机构由一个电动机带动，通过传动统使其具3200-3600次/h印刷能力。2）电动机功率N=0.75kW、转速n电=910r/min，电动机可放在机架的左侧或底部。3）印头摆角为700，印头返回行程和工作行程的平均速度之比K=1.118。4）油辊摆动自垂直位置运动到铅字版下端的摆角为1100。5）油盘直径为250mm，油辊起始位置就在油盘边缘。6）要求机构的传动性能良好，结构紧凑，易于制造。2024/5/21 周二13在图中所示的圆盘印刷机中，首先由油辊机构把油墨刷在铅字上，完成印字动作。当印头退回时，操作工人就取出印好的纸片。这两个执行机构的动作先后顺序不能搞乱，即当油辊还在铅字板上刷油墨时，印头不能压下去，否则印头会压在油辊上，两机构动作相互干涉，严重的还会损坏机器。2024/5/21 周二14二.工作原理和工艺动作分解根据工艺过程，机构应具有一个凸轮形状的铅字版和三个执行构件(一个印头，一个油辊和一个油盘)。根据圆盘印刷机工作原理及主要动作，可参考图1-2虚线内框图将其工艺动作进行分解：2024/5/21 周二15三个执行构件的运动形式为：1）装有白纸的印头往复摆动，印头摆角为700,且印头返回行程与工作行程的平均速度之比为1.118。若机构主动作一转完成一个运动循环，则印头角位移线图的形状大致如图1所示。2024/5/21 周二162）油辊在固定的铅字版上上下下往复滚动，且油辊摆杆自垂直位置运动至铅字版下端的摆角1100。若机构主动作一转完成一个运动循环，其角位移线图大致如图2所示：2024/5/21 周二173）油盘间歇转动使油辊上油墨均匀。由于在印刷过程中,只有在辊子滚过墨盘附近的时候才需要墨盘涂抹,如果墨盘持续转动,相当与浪费了大量的能量,并且造成磨损消耗影响墨盘的使用寿命。因此若机构主动作一转完成一个运动循环，其角位移线图大致如图3所示：2024/5/21 周二18三.运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。印头来回摆动一次，则完成一个运动循环，所以拟订运动循环图以各机构执行构件的角位移为纵坐标作出角位移曲线。运动循环图如下：2024/5/21 周二19四.执行机构选型对于圆盘印刷机：几个主要动作必须协调；另外由于只给出一个动力源，因此实现这些动作的机构必须联动。其次，这几个动作中，印头运动需具有急回特性；油辊可看作是实现两个位置的运动（油辊摆杆O1E的伸缩运动也是由一机构控制的），要求给铅字刷墨时油辊的运动轨迹近似为直线，而油盘是实现间歇运动。完成这些运动的机构以及将它们连成整机，均应力求结构简单、紧凑。对于平面印刷机可参考下表进行主要机构的选型：2024/5/21 周二20按给定的条件，选出如下图所示的三种方案作为评选方案。2024/5/21 周二212024/5/21 周二22方案三2024/5/21 周二23五.机械运动方案的选择和评定方案一采用了凸轮机构。凸轮机构虽能得到理想的运动规律，但要使从动件达到110的摆角，凸轮的向径比较大，于是凸轮机构的运动空间也较大。而且凸轮与从动件是高副接触，不宜用于低速、大压力的场合。方案二运转速度不平稳，不利于涂墨均匀，印头、油辊需分别控制，传动性能差方案三，将曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构串联，运动精确,印头回程是工作,充分利用了机构,提高了机械效率，并可得到比较好的运动规律，尺寸也不致过大。又因为它是全低副机构，宜用于低速、重载。所以选择方案三。2024/5/21 周二24