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1、第十五章第十五章 机械运动方案设计机械运动方案设计15-1 15-1 机械系统设计的基本过程机械系统设计的基本过程机械系统设计的基本过程机械系统设计的基本过程15-2 15-2 功能分析方法功能分析方法功能分析方法功能分析方法 15-3 15-3 15-3 15-3 功能求解功能求解功能求解功能求解15-4 15-4 执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计15-6 15-6 15-6 15-6 机构运动协调设计机构运动协调设计机构运动协调设计机构运动协调设计15-7 15-7 15-7 15-7 机械运动循环图机械运动循环图机械运动循环图机械运
2、动循环图 15-8 15-8 执行系统方案设计执行系统方案设计执行系统方案设计执行系统方案设计15-5 15-5 15-5 15-5 机构选型机构选型机构选型机构选型15-1 15-1 机械系统设计的基本过程机械系统设计的基本过程机械系统设计的基本过程机械系统设计的基本过程 机械系统（产品）设计是一个通过分析、综合与创新获得满足某些特定要求和机械系统（产品）设计是一个通过分析、综合与创新获得满足某些特定要求和机械系统（产品）设计是一个通过分析、综合与创新获得满足某些特定要求和机械系统（产品）设计是一个通过分析、综合与创新获得满足某些特定要求和功能的机械系统的过程，机械系统的开发设计过程一般可分
3、为四个阶段功能的机械系统的过程，机械系统的开发设计过程一般可分为四个阶段功能的机械系统的过程，机械系统的开发设计过程一般可分为四个阶段功能的机械系统的过程，机械系统的开发设计过程一般可分为四个阶段初期规划设计阶段初期规划设计阶段初期规划设计阶段初期规划设计阶段（总体）方案设计阶段（总体）方案设计阶段（总体）方案设计阶段（总体）方案设计阶段结构技结构技结构技结构技术设计术设计术设计术设计阶段阶段阶段阶段生产生产生产生产施工施工施工施工设计设计设计设计阶段阶段阶段阶段调调调调研研研研和和和和预预预预测测测测可可可可行行行行性性性性论论论论证证证证确确确确定定定定设设设设计计计计任任任任务务务务调调
4、调调研研研研报报报报告告告告可可可可行行行行性性性性论论论论证证证证报报报报告告告告设设设设计计计计任任任任务务务务书书书书目目目目标标标标分分分分析析析析创创创创新新新新构构构构思思思思方方方方案案案案评评评评价价价价方方方方案案案案拟拟拟拟定定定定方方方方案案案案决决决决策策策策功能分析、工艺动作分解、工作原理设计功能分析、工艺动作分解、工作原理设计功能分析、工艺动作分解、工作原理设计功能分析、工艺动作分解、工作原理设计全面构思运动方案、运动规律设计、机构型式设全面构思运动方案、运动规律设计、机构型式设全面构思运动方案、运动规律设计、机构型式设全面构思运动方案、运动规律设计、机构型式设计和
5、协调设计计和协调设计计和协调设计计和协调设计拟定总体方案、进行执行系统、传动系统、原动机的选择和参数设计拟定总体方案、进行执行系统、传动系统、原动机的选择和参数设计拟定总体方案、进行执行系统、传动系统、原动机的选择和参数设计拟定总体方案、进行执行系统、传动系统、原动机的选择和参数设计进行功能、性能、技术和经济评价进行功能、性能、技术和经济评价进行功能、性能、技术和经济评价进行功能、性能、技术和经济评价方案选优并决策、绘制系统运动简图、编写总体方案设计说明书方案选优并决策、绘制系统运动简图、编写总体方案设计说明书方案选优并决策、绘制系统运动简图、编写总体方案设计说明书方案选优并决策、绘制系统运动
6、简图、编写总体方案设计说明书机械系统机械系统机械系统机械系统(产品产品产品产品)设计设计设计设计机械系统（总体）方案设计的基本内容机械系统（总体）方案设计的基本内容机械系统（总体）方案设计的基本内容机械系统（总体）方案设计的基本内容1 1 1 1、执行系统的方案设计、执行系统的方案设计、执行系统的方案设计、执行系统的方案设计 主要包括执行系统的功能原理设计、运动规律设计、执行机构的形式设计、主要包括执行系统的功能原理设计、运动规律设计、执行机构的形式设计、主要包括执行系统的功能原理设计、运动规律设计、执行机构的形式设计、主要包括执行系统的功能原理设计、运动规律设计、执行机构的形式设计、执行系统
7、的协调设计和执行系统的方案评价及决策。执行系统的协调设计和执行系统的方案评价及决策。执行系统的协调设计和执行系统的方案评价及决策。执行系统的协调设计和执行系统的方案评价及决策。2 2 2 2、原动机类型的选择和传动系统的方案设计、原动机类型的选择和传动系统的方案设计、原动机类型的选择和传动系统的方案设计、原动机类型的选择和传动系统的方案设计主要包括传动类型和传动路线的选择，传动链中机构的顺序安排和各主要包括传动类型和传动路线的选择，传动链中机构的顺序安排和各主要包括传动类型和传动路线的选择，传动链中机构的顺序安排和各主要包括传动类型和传动路线的选择，传动链中机构的顺序安排和各级传动比的分配级传
8、动比的分配级传动比的分配级传动比的分配3 3 3 3、控制系统的方案设计、控制系统的方案设计、控制系统的方案设计、控制系统的方案设计4 4 4 4、其它辅助系统设计、其它辅助系统设计、其它辅助系统设计、其它辅助系统设计 主要包括润滑系统、冷却系统、故障检测系统、安全保主要包括润滑系统、冷却系统、故障检测系统、安全保主要包括润滑系统、冷却系统、故障检测系统、安全保主要包括润滑系统、冷却系统、故障检测系统、安全保护系统和照明系统等。护系统和照明系统等。护系统和照明系统等。护系统和照明系统等。15-2 15-2 功能分析方法功能分析方法功能分析方法功能分析方法1 1 1 1、功能分析法、功能分析法、
9、功能分析法、功能分析法 控制论认为，世界以及任何系统都是由物质、能量和信息三大要素组成。控制论认为，世界以及任何系统都是由物质、能量和信息三大要素组成。控制论认为，世界以及任何系统都是由物质、能量和信息三大要素组成。控制论认为，世界以及任何系统都是由物质、能量和信息三大要素组成。与机械系统对应的技术系统与三大要素之间的关系可表示为：与机械系统对应的技术系统与三大要素之间的关系可表示为：与机械系统对应的技术系统与三大要素之间的关系可表示为：与机械系统对应的技术系统与三大要素之间的关系可表示为：物质物质物质物质能量能量能量能量信息信息信息信息 系统系统系统系统（变化、传递、存储）（变化、传递、存储
10、）（变化、传递、存储）（变化、传递、存储）对外界的影响对外界的影响对外界的影响对外界的影响来自外界的影响来自外界的影响来自外界的影响来自外界的影响物质物质物质物质能量能量能量能量信息信息信息信息具有所需要特具有所需要特具有所需要特具有所需要特性（功能）性（功能）性（功能）性（功能）机械系统的用途或所具有的特定工作能力称为机械产品的功能，机械系统所能完机械系统的用途或所具有的特定工作能力称为机械产品的功能，机械系统所能完机械系统的用途或所具有的特定工作能力称为机械产品的功能，机械系统所能完机械系统的用途或所具有的特定工作能力称为机械产品的功能，机械系统所能完成的功能常称为系统的总功能，总功能是由
11、各个分功能完成的。功能分析法是拟定功成的功能常称为系统的总功能，总功能是由各个分功能完成的。功能分析法是拟定功成的功能常称为系统的总功能，总功能是由各个分功能完成的。功能分析法是拟定功成的功能常称为系统的总功能，总功能是由各个分功能完成的。功能分析法是拟定功能原理方案的主要方法。能原理方案的主要方法。能原理方案的主要方法。能原理方案的主要方法。功能分析法是指把机械系统的总功能分解成若干功能元，通过功能元求解，然功能分析法是指把机械系统的总功能分解成若干功能元，通过功能元求解，然功能分析法是指把机械系统的总功能分解成若干功能元，通过功能元求解，然功能分析法是指把机械系统的总功能分解成若干功能元，
12、通过功能元求解，然后进行组合得到多个系统方案，以待选择。后进行组合得到多个系统方案，以待选择。后进行组合得到多个系统方案，以待选择。后进行组合得到多个系统方案，以待选择。2 2 2 2、功能分析法的设计步骤及主要方法、功能分析法的设计步骤及主要方法、功能分析法的设计步骤及主要方法、功能分析法的设计步骤及主要方法明确任务明确任务明确任务明确任务总功能总功能总功能总功能黑箱法黑箱法黑箱法黑箱法功能元功能元功能元功能元功能树功能树功能树功能树功能元解功能元解功能元解功能元解创造性技法创造性技法创造性技法创造性技法功能原理方案功能原理方案功能原理方案功能原理方案形态学矩阵形态学矩阵形态学矩阵形态学矩阵
13、最佳功能原理方案最佳功能原理方案最佳功能原理方案最佳功能原理方案评价方法评价方法评价方法评价方法1 1 1 1）、黑箱法）、黑箱法）、黑箱法）、黑箱法 系统工程学中用黑箱来描述系统的总功能，把技术系统看作一个黑箱，当该技系统工程学中用黑箱来描述系统的总功能，把技术系统看作一个黑箱，当该技系统工程学中用黑箱来描述系统的总功能，把技术系统看作一个黑箱，当该技系统工程学中用黑箱来描述系统的总功能，把技术系统看作一个黑箱，当该技术系统作为某中功能或任务的目标时，分析、比较输入和输出之间的关系，可反映术系统作为某中功能或任务的目标时，分析、比较输入和输出之间的关系，可反映术系统作为某中功能或任务的目标时
14、，分析、比较输入和输出之间的关系，可反映术系统作为某中功能或任务的目标时，分析、比较输入和输出之间的关系，可反映系统的总功能。系统的总功能。系统的总功能。系统的总功能。例：用黑箱法洗衣机的技术系统例：用黑箱法洗衣机的技术系统例：用黑箱法洗衣机的技术系统例：用黑箱法洗衣机的技术系统洗衣机洗衣机洗衣机洗衣机技术系技术系技术系技术系统统统统（物质、（物质、（物质、（物质、能量及能量及能量及能量及信息转信息转信息转信息转换）换）换）换）衣物衣物衣物衣物介质介质介质介质能量能量能量能量控制信号控制信号控制信号控制信号干净衣物干净衣物干净衣物干净衣物污物介质污物介质污物介质污物介质干洗？湿洗干洗？湿洗干洗
15、？湿洗干洗？湿洗冷水？热水冷水？热水冷水？热水冷水？热水波轮式？滚筒式？搅拌式？波轮式？滚筒式？搅拌式？波轮式？滚筒式？搅拌式？波轮式？滚筒式？搅拌式？2 2 2 2）、功能分解）、功能分解）、功能分解）、功能分解 机械系统设计中，需要把复杂的总功能分解为各级分功能，最后直至功能元，机械系统设计中，需要把复杂的总功能分解为各级分功能，最后直至功能元，机械系统设计中，需要把复杂的总功能分解为各级分功能，最后直至功能元，机械系统设计中，需要把复杂的总功能分解为各级分功能，最后直至功能元，再分别对功能元进行求解，最后综合成一个完整的功能原理方案。再分别对功能元进行求解，最后综合成一个完整的功能原理方
16、案。再分别对功能元进行求解，最后综合成一个完整的功能原理方案。再分别对功能元进行求解，最后综合成一个完整的功能原理方案。例：家用缝纫机的功能分解例：家用缝纫机的功能分解例：家用缝纫机的功能分解例：家用缝纫机的功能分解缝制缝制缝制缝制衣服衣服衣服衣服主要功能主要功能主要功能主要功能辅助功能辅助功能辅助功能辅助功能控制功能控制功能控制功能控制功能引线功能引线功能引线功能引线功能勾线穿环功能勾线穿环功能勾线穿环功能勾线穿环功能挑线功能挑线功能挑线功能挑线功能送料功能送料功能送料功能送料功能功能求解功能求解功能求解功能求解各分功能或功能元经有机组合而形成系统的总功能，功能元的排列方式可分为以下三种：各
17、分功能或功能元经有机组合而形成系统的总功能，功能元的排列方式可分为以下三种：各分功能或功能元经有机组合而形成系统的总功能，功能元的排列方式可分为以下三种：各分功能或功能元经有机组合而形成系统的总功能，功能元的排列方式可分为以下三种：a)a)a)a)、串联（链式）排列、串联（链式）排列、串联（链式）排列、串联（链式）排列b)b)b)b)、并联排列、并联排列、并联排列、并联排列F F F F1 1 1 1F F F F2 2 2 2F F F F3 3 3 3F F F F3 3 3 3F F F F1 1 1 1F F F F2 2 2 2F F F F1 1 1 1F F F F2 2 2 2
18、F F F F3 3 3 3c)c)c)c)、环形（反馈）排列、环形（反馈）排列、环形（反馈）排列、环形（反馈）排列15-3 15-3 功能求解功能求解功能求解功能求解1 1 1 1、机构的基本功能、机构的基本功能、机构的基本功能、机构的基本功能 任何系统由一些基本机构组成，如平面连杆机构（低副机构）、齿轮机构、凸任何系统由一些基本机构组成，如平面连杆机构（低副机构）、齿轮机构、凸任何系统由一些基本机构组成，如平面连杆机构（低副机构）、齿轮机构、凸任何系统由一些基本机构组成，如平面连杆机构（低副机构）、齿轮机构、凸轮机构（高副机构）、差动机构（多自由度）等。这些机构的基本功能以功能符号轮机构（
19、高副机构）、差动机构（多自由度）等。这些机构的基本功能以功能符号轮机构（高副机构）、差动机构（多自由度）等。这些机构的基本功能以功能符号轮机构（高副机构）、差动机构（多自由度）等。这些机构的基本功能以功能符号表示：表示：表示：表示：运动放大运动放大运动放大运动放大运动缩小运动缩小运动缩小运动缩小运动形式转换运动形式转换运动形式转换运动形式转换运动方向交替变换运动方向交替变换运动方向交替变换运动方向交替变换运动轴线变向运动轴线变向运动轴线变向运动轴线变向运动合成运动合成运动合成运动合成运动分解运动分解运动分解运动分解运动脱离运动脱离运动脱离运动脱离运动连接运动连接运动连接运动连接机构的总功能就是
20、以各基本功能经组合、变换而实现所需要的运动功能。机构的总功能就是以各基本功能经组合、变换而实现所需要的运动功能。机构的总功能就是以各基本功能经组合、变换而实现所需要的运动功能。机构的总功能就是以各基本功能经组合、变换而实现所需要的运动功能。2 2 2 2、常用运动形式与表达符号、常用运动形式与表达符号、常用运动形式与表达符号、常用运动形式与表达符号运动运动运动运动形式形式形式形式单单单单向向向向双双双双向向向向连续运动连续运动连续运动连续运动间歇运动间歇运动间歇运动间歇运动极限位停歇极限位停歇极限位停歇极限位停歇转动转动转动转动摆动摆动摆动摆动移动移动移动移动转动转动转动转动摆动摆动摆动摆动移
21、动移动移动移动摆动摆动摆动摆动移动移动移动移动3 3 3 3、运动转换基本功能图符号及常用机构、运动转换基本功能图符号及常用机构、运动转换基本功能图符号及常用机构、运动转换基本功能图符号及常用机构运动放大运动放大运动放大运动放大运动缩小运动缩小运动缩小运动缩小带传动机构、链传动机构、螺旋传动机构、齿轮传动机构、摩擦带传动机构、链传动机构、螺旋传动机构、齿轮传动机构、摩擦带传动机构、链传动机构、螺旋传动机构、齿轮传动机构、摩擦带传动机构、链传动机构、螺旋传动机构、齿轮传动机构、摩擦轮传动机构、行星传动机构、蜗杆传动机构、谐波齿轮传动机构、轮传动机构、行星传动机构、蜗杆传动机构、谐波齿轮传动机构、
22、轮传动机构、行星传动机构、蜗杆传动机构、谐波齿轮传动机构、轮传动机构、行星传动机构、蜗杆传动机构、谐波齿轮传动机构、连杆机构、摆线针轮传动机构连杆机构、摆线针轮传动机构连杆机构、摆线针轮传动机构连杆机构、摆线针轮传动机构运动轴线变向运动轴线变向运动轴线变向运动轴线变向圆锥齿轮传动、蜗杆传动、双曲面齿轮传动、螺旋齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗杆传动、双曲面齿轮传动、螺旋齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗杆传动、双曲面齿轮传动、螺旋齿轮传动、圆锥齿轮传动、蜗杆传动、双曲面齿轮传动、螺旋齿轮传动、半交叉齿轮传动、单万向节传动半交叉齿轮传动、单万向节传动半交叉齿轮传动、单万向节传动半交叉齿轮传动、单万向节传动运动
23、轴线平移运动轴线平移运动轴线平移运动轴线平移带传动、圆柱摩擦轮传动、平行四边形机构、链传动、双万向节带传动、圆柱摩擦轮传动、平行四边形机构、链传动、双万向节带传动、圆柱摩擦轮传动、平行四边形机构、链传动、双万向节带传动、圆柱摩擦轮传动、平行四边形机构、链传动、双万向节传动、圆柱齿轮传动传动、圆柱齿轮传动传动、圆柱齿轮传动传动、圆柱齿轮传动运动分支运动分支运动分支运动分支齿轮系、带轮系、链轮系齿轮系、带轮系、链轮系齿轮系、带轮系、链轮系齿轮系、带轮系、链轮系运动合成运动合成运动合成运动合成运动分解运动分解运动分解运动分解差动螺旋机构、差动轮系、差动连杆机构、两自由度机构差动螺旋机构、差动轮系、差
24、动连杆机构、两自由度机构差动螺旋机构、差动轮系、差动连杆机构、两自由度机构差动螺旋机构、差动轮系、差动连杆机构、两自由度机构差动轮系、两自由度机构差动轮系、两自由度机构差动轮系、两自由度机构差动轮系、两自由度机构运动换向运动换向运动换向运动换向惰轮换向、棘轮换向、滑移齿轮换向、行星齿轮换向机构、惰轮换向、棘轮换向、滑移齿轮换向、行星齿轮换向机构、惰轮换向、棘轮换向、滑移齿轮换向、行星齿轮换向机构、惰轮换向、棘轮换向、滑移齿轮换向、行星齿轮换向机构、摩擦差动换向机构摩擦差动换向机构摩擦差动换向机构摩擦差动换向机构运运运运动动动动形形形形式式式式变变变变换换换换连续转动连续转动连续转动连续转动往复
25、摆动往复摆动往复摆动往复摆动单向直线移动单向直线移动单向直线移动单向直线移动往复直线移动往复直线移动往复直线移动往复直线移动双侧停歇直线移动双侧停歇直线移动双侧停歇直线移动双侧停歇直线移动单侧停歇直线移动单侧停歇直线移动单侧停歇直线移动单侧停歇直线移动单向间歇转动单向间歇转动单向间歇转动单向间歇转动双向摆动双向摆动双向摆动双向摆动双侧停歇摆动双侧停歇摆动双侧停歇摆动双侧停歇摆动单侧停歇摆动单侧停歇摆动单侧停歇摆动单侧停歇摆动实现预定轨迹实现预定轨迹实现预定轨迹实现预定轨迹单向间歇转动单向间歇转动单向间歇转动单向间歇转动齿轮齿条机构、螺旋机构、带传动机构、链传动齿轮齿条机构、螺旋机构、带传动机构
26、、链传动齿轮齿条机构、螺旋机构、带传动机构、链传动齿轮齿条机构、螺旋机构、带传动机构、链传动机构机构机构机构曲柄滑块机构、六杆滑块机构、移动从动件凸轮曲柄滑块机构、六杆滑块机构、移动从动件凸轮曲柄滑块机构、六杆滑块机构、移动从动件凸轮曲柄滑块机构、六杆滑块机构、移动从动件凸轮机构、正弦机构、连杆机构、正弦机构、连杆机构、正弦机构、连杆机构、正弦机构、连杆-齿轮齿条机构、齿轮齿轮齿条机构、齿轮齿轮齿条机构、齿轮齿轮齿条机构、齿轮-连连连连杆组合机构杆组合机构杆组合机构杆组合机构移动从动件凸轮机构、利用连杆轨迹实现停歇运动移动从动件凸轮机构、利用连杆轨迹实现停歇运动移动从动件凸轮机构、利用连杆轨迹
27、实现停歇运动移动从动件凸轮机构、利用连杆轨迹实现停歇运动机构、不完全齿轮齿条往复移动机构、不完全齿轮机构、不完全齿轮齿条往复移动机构、不完全齿轮机构、不完全齿轮齿条往复移动机构、不完全齿轮机构、不完全齿轮齿条往复移动机构、不完全齿轮移动导杆间歇机构移动导杆间歇机构移动导杆间歇机构移动导杆间歇机构不完全齿轮齿条机构、行星内摆线间歇移动机构、不完全齿轮齿条机构、行星内摆线间歇移动机构、不完全齿轮齿条机构、行星内摆线间歇移动机构、不完全齿轮齿条机构、行星内摆线间歇移动机构、槽轮槽轮槽轮槽轮-齿轮齿条机构、移动从动件凸轮机构齿轮齿条机构、移动从动件凸轮机构齿轮齿条机构、移动从动件凸轮机构齿轮齿条机构、
28、移动从动件凸轮机构不完全齿轮机构、槽轮机构、圆柱凸轮分度机构、不完全齿轮机构、槽轮机构、圆柱凸轮分度机构、不完全齿轮机构、槽轮机构、圆柱凸轮分度机构、不完全齿轮机构、槽轮机构、圆柱凸轮分度机构、车间间歇转动机构、平面凸轮间歇机构、弧面凸轮车间间歇转动机构、平面凸轮间歇机构、弧面凸轮车间间歇转动机构、平面凸轮间歇机构、弧面凸轮车间间歇转动机构、平面凸轮间歇机构、弧面凸轮分度机构、偏心轮分度定位机构、内啮合新轮间隙分度机构、偏心轮分度定位机构、内啮合新轮间隙分度机构、偏心轮分度定位机构、内啮合新轮间隙分度机构、偏心轮分度定位机构、内啮合新轮间隙机构机构机构机构曲柄摇杆机构、摆动导杆机构、曲柄六杆机
29、构、曲曲柄摇杆机构、摆动导杆机构、曲柄六杆机构、曲曲柄摇杆机构、摆动导杆机构、曲柄六杆机构、曲曲柄摇杆机构、摆动导杆机构、曲柄六杆机构、曲柄摇块机构、摆动从动件凸轮机构柄摇块机构、摆动从动件凸轮机构柄摇块机构、摆动从动件凸轮机构柄摇块机构、摆动从动件凸轮机构摆动从动件凸轮机构、双侧停歇的凸轮连杆机构、摆动从动件凸轮机构、双侧停歇的凸轮连杆机构、摆动从动件凸轮机构、双侧停歇的凸轮连杆机构、摆动从动件凸轮机构、双侧停歇的凸轮连杆机构、利用连杆轨迹实现停歇运动机构、曲线槽导杆机利用连杆轨迹实现停歇运动机构、曲线槽导杆机利用连杆轨迹实现停歇运动机构、曲线槽导杆机利用连杆轨迹实现停歇运动机构、曲线槽导杆
30、机构、六杆两极限位置停歇摆动机构构、六杆两极限位置停歇摆动机构构、六杆两极限位置停歇摆动机构构、六杆两极限位置停歇摆动机构摆动从动件凸轮机构、输出摆杆有停歇的圆弧导摆动从动件凸轮机构、输出摆杆有停歇的圆弧导摆动从动件凸轮机构、输出摆杆有停歇的圆弧导摆动从动件凸轮机构、输出摆杆有停歇的圆弧导路机构、曲线槽导杆机构路机构、曲线槽导杆机构路机构、曲线槽导杆机构路机构、曲线槽导杆机构连杆齿轮组合机构、联动凸轮机构、连杆凸轮组连杆齿轮组合机构、联动凸轮机构、连杆凸轮组连杆齿轮组合机构、联动凸轮机构、连杆凸轮组连杆齿轮组合机构、联动凸轮机构、连杆凸轮组合机构、铰链五杆机构、行星轮直线机构、两自合机构、铰链
31、五杆机构、行星轮直线机构、两自合机构、铰链五杆机构、行星轮直线机构、两自合机构、铰链五杆机构、行星轮直线机构、两自由度机构由度机构由度机构由度机构棘轮机构、超越离合器机构棘轮机构、超越离合器机构棘轮机构、超越离合器机构棘轮机构、超越离合器机构4 4 4 4、功能元的解法目录、功能元的解法目录、功能元的解法目录、功能元的解法目录 为方便设计人员进行功能原理构思，可把有关的功能元按一定的分类原则用矩阵为方便设计人员进行功能原理构思，可把有关的功能元按一定的分类原则用矩阵为方便设计人员进行功能原理构思，可把有关的功能元按一定的分类原则用矩阵为方便设计人员进行功能原理构思，可把有关的功能元按一定的分类
32、原则用矩阵表示，形成解法目录。表示，形成解法目录。表示，形成解法目录。表示，形成解法目录。例：实现具有急回运动特性的机构的解法目录为：例：实现具有急回运动特性的机构的解法目录为：例：实现具有急回运动特性的机构的解法目录为：例：实现具有急回运动特性的机构的解法目录为：急回运动机构急回运动机构急回运动机构急回运动机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构 导杆机构导杆机构导杆机构导杆机构5 5 5 5、功能求解的步骤、功能求解的步骤、功能求解的步骤、功能求解的步骤功能求解可概括为三个基本步骤：功能求解可概括为三个基本步骤：
33、功能求解可概括为三个基本步骤：功能求解可概括为三个基本步骤：a a a a、确定要设计产品的功能：根据设计对象的用途和要求，合理表述机构的功能目标或原理、确定要设计产品的功能：根据设计对象的用途和要求，合理表述机构的功能目标或原理、确定要设计产品的功能：根据设计对象的用途和要求，合理表述机构的功能目标或原理、确定要设计产品的功能：根据设计对象的用途和要求，合理表述机构的功能目标或原理b b b b、确定合适的技术原理：为实现功能目标而选择的技术原理，决定机械的总体、品质、确定合适的技术原理：为实现功能目标而选择的技术原理，决定机械的总体、品质、确定合适的技术原理：为实现功能目标而选择的技术原理
34、，决定机械的总体、品质、确定合适的技术原理：为实现功能目标而选择的技术原理，决定机械的总体、品质、性能和操作方法。满足机械功能的前提下选择合适的技术原理，可得到合理的机构和性能和操作方法。满足机械功能的前提下选择合适的技术原理，可得到合理的机构和性能和操作方法。满足机械功能的前提下选择合适的技术原理，可得到合理的机构和性能和操作方法。满足机械功能的前提下选择合适的技术原理，可得到合理的机构和机器方案。机器方案。机器方案。机器方案。c c c c、分功能的细分和设计：设计时，要进行分功能的细分和设计，从而得出基本功能结、分功能的细分和设计：设计时，要进行分功能的细分和设计，从而得出基本功能结、分
35、功能的细分和设计：设计时，要进行分功能的细分和设计，从而得出基本功能结、分功能的细分和设计：设计时，要进行分功能的细分和设计，从而得出基本功能结构。构。构。构。例如设计密封盖的夹紧装置，如功能表述为例如设计密封盖的夹紧装置，如功能表述为例如设计密封盖的夹紧装置，如功能表述为例如设计密封盖的夹紧装置，如功能表述为“螺旋夹紧螺旋夹紧螺旋夹紧螺旋夹紧”、“机械夹紧机械夹紧机械夹紧机械夹紧”或或或或“力夹紧力夹紧力夹紧力夹紧”时，得到的思路会有所不同。时，得到的思路会有所不同。时，得到的思路会有所不同。时，得到的思路会有所不同。例如洗衣机的设计例如洗衣机的设计例如洗衣机的设计例如洗衣机的设计分功能细分
36、和设计应注意：分功能细分和设计应注意：分功能细分和设计应注意：分功能细分和设计应注意：注意机械自身的特点注意机械自身的特点注意机械自身的特点注意机械自身的特点把复杂的运动规律（工艺动作）先进行分解再合成把复杂的运动规律（工艺动作）先进行分解再合成把复杂的运动规律（工艺动作）先进行分解再合成把复杂的运动规律（工艺动作）先进行分解再合成确定运动方式时，要工作对象的特性确定运动方式时，要工作对象的特性确定运动方式时，要工作对象的特性确定运动方式时，要工作对象的特性要使分解后的运动规律协调配合要使分解后的运动规律协调配合要使分解后的运动规律协调配合要使分解后的运动规律协调配合15-4 15-4 执行系
37、统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计执行系统的功能原理设计一、功能原理的构思与选择一、功能原理的构思与选择一、功能原理的构思与选择一、功能原理的构思与选择 功能原理设计功能原理设计功能原理设计功能原理设计：根据机械预期实现的功能要求，构思出所以可能的功能原理，加以分析：根据机械预期实现的功能要求，构思出所以可能的功能原理，加以分析：根据机械预期实现的功能要求，构思出所以可能的功能原理，加以分析：根据机械预期实现的功能要求，构思出所以可能的功能原理，加以分析比较，并根据使用要求或工艺要求，从中选出即能很好地满足功能要求，工艺动作又简单的工比较，并根据使用要求或工艺要求，从
38、中选出即能很好地满足功能要求，工艺动作又简单的工比较，并根据使用要求或工艺要求，从中选出即能很好地满足功能要求，工艺动作又简单的工比较，并根据使用要求或工艺要求，从中选出即能很好地满足功能要求，工艺动作又简单的工作原理。作原理。作原理。作原理。实现同一功能要求，可以有许多不同的工作原理可选择，选择的工作原理不同，执行系实现同一功能要求，可以有许多不同的工作原理可选择，选择的工作原理不同，执行系实现同一功能要求，可以有许多不同的工作原理可选择，选择的工作原理不同，执行系实现同一功能要求，可以有许多不同的工作原理可选择，选择的工作原理不同，执行系统的方案也必然不同。统的方案也必然不同。统的方案也必
39、然不同。统的方案也必然不同。例如，要求设计一自动输送料板的装置，可以采用机械推拉原理，将料板从低层推出，例如，要求设计一自动输送料板的装置，可以采用机械推拉原理，将料板从低层推出，例如，要求设计一自动输送料板的装置，可以采用机械推拉原理，将料板从低层推出，例如，要求设计一自动输送料板的装置，可以采用机械推拉原理，将料板从低层推出，然后用夹料板将其抽走；或用摩擦轮原理将料板从低层滚出，再用夹料板将其抽走；还可以然后用夹料板将其抽走；或用摩擦轮原理将料板从低层滚出，再用夹料板将其抽走；还可以然后用夹料板将其抽走；或用摩擦轮原理将料板从低层滚出，再用夹料板将其抽走；还可以然后用夹料板将其抽走；或用摩
40、擦轮原理将料板从低层滚出，再用夹料板将其抽走；还可以用气吸原理将料板吸出后抽走，当板料为钢材时，还可以用磁吸原理。用气吸原理将料板吸出后抽走，当板料为钢材时，还可以用磁吸原理。用气吸原理将料板吸出后抽走，当板料为钢材时，还可以用磁吸原理。用气吸原理将料板吸出后抽走，当板料为钢材时，还可以用磁吸原理。机械推拉原理机械推拉原理机械推拉原理机械推拉原理摩擦原理摩擦原理摩擦原理摩擦原理(上部取料上部取料上部取料上部取料)摩擦原理（下部取料）摩擦原理（下部取料）摩擦原理（下部取料）摩擦原理（下部取料）气吸原理（上部取料）气吸原理（上部取料）气吸原理（上部取料）气吸原理（上部取料）气吸原理（下部取料）气吸
41、原理（下部取料）气吸原理（下部取料）气吸原理（下部取料）上述几种工作原理，虽然均能满足机械执行系统预期的功能要求，但工作原理不同，所上述几种工作原理，虽然均能满足机械执行系统预期的功能要求，但工作原理不同，所上述几种工作原理，虽然均能满足机械执行系统预期的功能要求，但工作原理不同，所上述几种工作原理，虽然均能满足机械执行系统预期的功能要求，但工作原理不同，所需的运动规律也不相同。需的运动规律也不相同。需的运动规律也不相同。需的运动规律也不相同。采用机械推拉原理，只需要推料板和夹料板的往复运动，运动规律简单，但这种原理只适用于有一采用机械推拉原理，只需要推料板和夹料板的往复运动，运动规律简单，但
42、这种原理只适用于有一采用机械推拉原理，只需要推料板和夹料板的往复运动，运动规律简单，但这种原理只适用于有一采用机械推拉原理，只需要推料板和夹料板的往复运动，运动规律简单，但这种原理只适用于有一定厚度的刚性板料；采用摩擦传动原理，不仅要有摩擦轮（或摩擦板）接近料板的运动，还需要送料运动定厚度的刚性板料；采用摩擦传动原理，不仅要有摩擦轮（或摩擦板）接近料板的运动，还需要送料运动定厚度的刚性板料；采用摩擦传动原理，不仅要有摩擦轮（或摩擦板）接近料板的运动，还需要送料运动定厚度的刚性板料；采用摩擦传动原理，不仅要有摩擦轮（或摩擦板）接近料板的运动，还需要送料运动和退回运动等，运动规律比较复杂；采用气吸
43、原理，一般需两个吸头，一个吸住全部料板，另一个每次吸和退回运动等，运动规律比较复杂；采用气吸原理，一般需两个吸头，一个吸住全部料板，另一个每次吸和退回运动等，运动规律比较复杂；采用气吸原理，一般需两个吸头，一个吸住全部料板，另一个每次吸和退回运动等，运动规律比较复杂；采用气吸原理，一般需两个吸头，一个吸住全部料板，另一个每次吸取一张料板，除了要求吸头作取一张料板，除了要求吸头作取一张料板，除了要求吸头作取一张料板，除了要求吸头作L L L L形轨迹的运动（吸住上升，送料动作）外，还必须有附加的气源。形轨迹的运动（吸住上升，送料动作）外，还必须有附加的气源。形轨迹的运动（吸住上升，送料动作）外，
44、还必须有附加的气源。形轨迹的运动（吸住上升，送料动作）外，还必须有附加的气源。为了加工出螺栓上的螺纹，可以采用车削原理，也可以采用套丝工作原理。这几种不同为了加工出螺栓上的螺纹，可以采用车削原理，也可以采用套丝工作原理。这几种不同为了加工出螺栓上的螺纹，可以采用车削原理，也可以采用套丝工作原理。这几种不同为了加工出螺栓上的螺纹，可以采用车削原理，也可以采用套丝工作原理。这几种不同的加工原理适用于不同的场合，满足不同的加工需要，其执行系统的运动方案也各不相同。的加工原理适用于不同的场合，满足不同的加工需要，其执行系统的运动方案也各不相同。的加工原理适用于不同的场合，满足不同的加工需要，其执行系统
45、的运动方案也各不相同。的加工原理适用于不同的场合，满足不同的加工需要，其执行系统的运动方案也各不相同。例例例例1 1 1 1 螺纹加工功能原理选择螺纹加工功能原理选择螺纹加工功能原理选择螺纹加工功能原理选择例例例例2 2 2 2 糖果包装机功能原理选择糖果包装机功能原理选择糖果包装机功能原理选择糖果包装机功能原理选择要求设计包装糖果的糖果包装机要求设计包装糖果的糖果包装机要求设计包装糖果的糖果包装机要求设计包装糖果的糖果包装机采用图（采用图（采用图（采用图（a a a a）所士的扭结式包装原理）所士的扭结式包装原理）所士的扭结式包装原理）所士的扭结式包装原理(a)(b)(c)采用图（采用图（采
46、用图（采用图（b b b b）所示的折叠式包装原理）所示的折叠式包装原理）所示的折叠式包装原理）所示的折叠式包装原理采用图（采用图（采用图（采用图（c c c c）所示的接缝式包装原理）所示的接缝式包装原理）所示的接缝式包装原理）所示的接缝式包装原理 三种方法的工作原理不同，工艺动作显然三种方法的工作原理不同，工艺动作显然三种方法的工作原理不同，工艺动作显然三种方法的工作原理不同，工艺动作显然不同，所设计的机械的运动方案也完全不同。不同，所设计的机械的运动方案也完全不同。不同，所设计的机械的运动方案也完全不同。不同，所设计的机械的运动方案也完全不同。一、实现执行构件各种运动形式的常用机构一、实
47、现执行构件各种运动形式的常用机构一、实现执行构件各种运动形式的常用机构一、实现执行构件各种运动形式的常用机构 实现执行机构某一运动形式的机构通常有好几种，设计者必须根据工艺动作要求，实现执行机构某一运动形式的机构通常有好几种，设计者必须根据工艺动作要求，实现执行机构某一运动形式的机构通常有好几种，设计者必须根据工艺动作要求，实现执行机构某一运动形式的机构通常有好几种，设计者必须根据工艺动作要求，受力大小，使用维修方便与否，制造成本高低，加工难易程度等各种因素进行分析比较，受力大小，使用维修方便与否，制造成本高低，加工难易程度等各种因素进行分析比较，受力大小，使用维修方便与否，制造成本高低，加工
48、难易程度等各种因素进行分析比较，受力大小，使用维修方便与否，制造成本高低，加工难易程度等各种因素进行分析比较，然后择优而取。然后择优而取。然后择优而取。然后择优而取。实现执行构件各种运动形式的常用机构有：实现执行构件各种运动形式的常用机构有：实现执行构件各种运动形式的常用机构有：实现执行构件各种运动形式的常用机构有：实现连续旋转运动的机构实现连续旋转运动的机构：15-5 15-5 机构选型机构选型机构选型机构选型 双曲柄机构（包括平行四边形机构、双滑块机构），转动导杆机构，定轴齿轮传双曲柄机构（包括平行四边形机构、双滑块机构），转动导杆机构，定轴齿轮传双曲柄机构（包括平行四边形机构、双滑块机构
49、），转动导杆机构，定轴齿轮传双曲柄机构（包括平行四边形机构、双滑块机构），转动导杆机构，定轴齿轮传动机构（包括圆柱、圆锥、交错轴斜齿轮传动机构等），蜗杆传动机构，周转轮系机动机构（包括圆柱、圆锥、交错轴斜齿轮传动机构等），蜗杆传动机构，周转轮系机动机构（包括圆柱、圆锥、交错轴斜齿轮传动机构等），蜗杆传动机构，周转轮系机动机构（包括圆柱、圆锥、交错轴斜齿轮传动机构等），蜗杆传动机构，周转轮系机构（包括少齿差、摆线针轮、谐波齿轮传动机构等），各种摩擦轮传动机构，各种柔构（包括少齿差、摆线针轮、谐波齿轮传动机构等），各种摩擦轮传动机构，各种柔构（包括少齿差、摆线针轮、谐波齿轮传动机构等），各种摩擦轮
50、传动机构，各种柔构（包括少齿差、摆线针轮、谐波齿轮传动机构等），各种摩擦轮传动机构，各种柔型传动机构（如带传动，链传动等），非圆齿轮传动，齿轮型传动机构（如带传动，链传动等），非圆齿轮传动，齿轮型传动机构（如带传动，链传动等），非圆齿轮传动，齿轮型传动机构（如带传动，链传动等），非圆齿轮传动，齿轮连杆机构，链轮连杆机构，链轮连杆机构，链轮连杆机构，链轮连杆连杆连杆连杆机构，单、双万向联轴节等都能实现连续旋转运动。机构，单、双万向联轴节等都能实现连续旋转运动。机构，单、双万向联轴节等都能实现连续旋转运动。机构，单、双万向联轴节等都能实现连续旋转运动。实现间歇旋转运动的机构实现间歇旋转运动的机构：