【清華大學】《機械原理》（國家級精品課）下 P11 - 111. 114-15-2第2節 運動規律和機構型式設計

功能原理我們設計完了以後 下面就要進行執行系統的運動規律設計 有了功能原理 你的運動規律如何 運動規律就是要對你這個工藝動作進行分解 因爲功能原理有了 你就要有工藝動作了 整個的工藝動作 那工藝動作你怎麼樣把它分解 得到運動方案 這樣一個過程 那工藝動作的分解是運動規律的一個設計的基礎 同樣一個工藝動作 我可以把它分解成各種簡單的運動 一會兒我們舉例子 大家更能清楚一點 那工藝動作分解的不同 你得到的運動規律 運動方案也不同 你得到的這個機械也有區別 它的性能 特點 複雜程度都會不一樣 那在進行運動規律和運動方案設計的時候 我們要考慮各種因素 來分析比較運動規律和運動方案 最後得到比較最優的這樣一個結果 這是運動規律設計 我們舉個例子 看一看這個內孔的加工 要求我功能原理設計完了 就用機械 就是弓箭和刀具相對運動原理 這是它的功能原理 就是我在加工一個孔 加工一個孔當然有刀具 有弓箭 這個兩個之間要有相對運動 按照這樣的一個原理來實現 那還有其他的 比如說我打小孔 打微米級的小孔 一毫米以下的小孔 微米級的 那怎麼打 電火花什麼的 其他原理 還有其他原理 我們這個原理就是採用弓箭和刀具相對運動原理 那這個原理定了以後 有工藝動作 要把孔給做出來 這樣一個工藝動作 那我怎麼樣設計它的運動規律 怎麼樣設計 那我們看第一個 讓刀具進行進給運動 刀具這個運動 這是要加工毛胚 要加工這個孔 那讓它進行旋轉運動 那大家知道 我這樣一個工藝動作分解 這樣一個工藝動作 我把它分解了 分解成這樣 你加工出的機械 得到的機械就是車牀 用車牀來進行加工孔 那我現在呢 我這個毛胚讓它不動 毛胚不動 我刀具既轉又往下移 那也進給 那這個設計出來 大家知道 這是什麼東西 這個什麼轉牀 對吧 是轉牀 那這個呢 我要毛胚也不動 毛胚不動 我這個刀具既轉 又這樣的一個進給 又這樣一個方向進給 你看 這個比這個複雜了 這個好幾個運動 分解成三個運動 那這個是什麼牀 大家知道嗎 躺牀 躺牀 那這個 我現在要把這個孔加工出來 我直接把刀具 就這麼一個運動 把它拉過來 這個大規模生產的時候 用這種 但它有個粗孔了 粗齒先有個孔 那這個牀叫拉牀 從這塊我們可以看出來呢 就是我們這個加工一個內孔 我們把這個工藝動作分解的不同 我們最後得到的機械也是不一樣的 得到的機械是不一樣的 這是採用弓箭和刀具相對運動原理 得到這麼樣一個結果 那運動規律啊 我們也具有 也是創造性工作的一個環節 就運動規律設計 你怎麼樣設計這個運動規律 那首先大家可能想到這個模擬人或動物 那這種叫仿真仿 模擬人和動物的動作 來進行工藝動作的分解 那因爲人 首先是模擬人或者動物 來進行這個機械的設計 因爲它代替人的勞動嘛 那這個就叫仿真仿 那我們看到這個吊車 大家都比較熟悉 這個吊車 吊車呀 實際上它也是一個機械臂 相當於一個機器人的機械臂 它是模擬人手抓東西來設計出來的 來吊車我抓取 那這個吊車來抓取這個原木 那你一個人你很難把原木弄起來比較大的 那我可以用吊車代替人的勞動 但是它的設計是起源於對人的模仿 對人手的模仿 人手及手臂來模仿 把這個吊車設計出來的 也叫仿真仿 模擬人的仿真仿 那還有我們看要思維擴展 思維擴展我們剛纔談功能原理設計的時候 就是要求大家能思維像發散思維 我們設計要求發散思維的 有形象思維能力 發散思維能力 這樣去鍛鍊 還有批判性思維 我們要拓展思路 在運動規律設計的時候 也要拓展思路 儘可能採用簡單易行的運動規律 來設計功能原理得到了以後 來設計運動規律 現在讓大家來檢測一個鋼球 鋼球來檢測它的圓不圓 圓度 鋼球有沒有缺陷 讓你檢測這鋼球合不合格 讓你設計這樣一個裝置 你怎麼設計 就是說它運動規律怎麼設計 我們採用機械的運動的這樣一個 相對運動的這樣一個功能原理去實現 那你怎麼設計呢 就讓你檢測這鋼球 檢測這鋼球 我們有這樣一個簡單的運動規律 我們可以設計簡單運動規律 就利用滾珠在平面上跳動走的路線 來判斷它合不合格 你看我就很簡單 有幾個柱子 鋼球給這面加工出來 直接流水線 你鋼球纔多少錢 你不可能用每個工人去測量它 技術人員去一個鋼球拿過來測半天 合格 這個比較不太現實 我們必須要自動 自動的呢 這樣我就設計了這樣的一個柱子 合格的 先把合格的弄出來 沿着這條線 然後把這幾個測量柱給它找好距離 那合格的就沿着這個柱到那個箱裏邊 不合格的就落下來 落到廢料箱裏邊 這非常簡單 只要它有缺陷 比如它不圓 那它一跳的話 肯定跳不到那個箱子裏邊 因爲只有我讓這個合格的 能夠按照動力學 你想它不圓 你想它會偏的 會有其他的缺陷 都有問題 質量不一樣 小了大了 都會不一樣 所以這個非常簡單 採用這樣的一個運動規律 大家看 這個工藝動作分解非常簡單 那還有呢 讓你分選不同直徑的鋼珠 讓你分選 讓你分選不同直徑的鋼珠 你想當我篩子篩吧 那你得幾個篩子 大小可能你還得要弄 因爲在自動機上直接就過去 有自動機 自動機出來以後 你就對不同直徑的進行分選 那怎麼分選 這個運動規律怎麼設計 這個就體現了一個創造性 很簡單 大家說看到了覺得很簡單 看不到 你就不知道怎麼弄 這個就兩條 斜放着兩個不等距的這個棒條 斜着放 那這個鋼珠尺寸不同 它會落點不一樣 那最後我底下放不同的接料箱 鋼珠不同尺寸的 會落到分別不同的這個箱裏邊 這個就是運動規律 這樣運動規律 就像鋼球運動 那其他都不運動了 鋼球運動自己就分選了 是不是 不用說我用篩子去篩 那你這篩子還得動 是不是 鋼球得過來 篩子也得動 那好多篩子 那這個就不科學了 我這個就非常容易的去實現 用最簡單的功能原理去實現 用最簡單的運動規律去實現 很簡單 我們再舉一個例子 就是運動規律的設計 比如說繪圖機 繪圖機啊 就模仿人來繪圖 是減輕人的勞動 那首先就模仿人手 大家想到 模仿人手 我們在寫字的時候 紙是不動的 筆動 對不對 紙不動筆動 那紙不動 就這樣的一個繪圖機 我們早期的繪圖機都是這樣 早期的繪圖機 我們在大學當中用的繪圖機 都是這樣 那紙不動 紙不動 這個筆動 你想你這個繪圖機不會很大 這個繪圖機 這個尺寸上受到限制 如果一個大圖 那這個繪圖機 就是繪製不了了 只能接 比較麻煩 那它的運動規律設計 就是紙不動 筆是動的 筆進行復雜的平面運動 那我變換一下這個運動規律 我把這個繪圖機 它要實現的功能不就繪圖嗎 那我把它工藝動作繪圖 我把它分解成簡單運動 讓它紙也動 筆也動 筆讓它就這麼直線運動 紙就讓它這麼轉動 那這個呢 就發明了這個大型的繪圖機 我現在要求 你畫一個多大的圖 你都能畫出來 可以是這個大型繪圖機 都採用這種分解 我們從這可以看出來 我們運動規律的設計 是非常有創造性的 這運動規律功利動作 把它進行分解 得到它的運動方案 你功利動作分解不同 得到的機器 有可能是不同的 應用的特點 應用的場合 性能也會不同 從這個繪圖機上 我們可以看出來 這個我們在設計 機械總體方案的時候呢 這個功能原理 我們選擇完了以後 進行運動規律的設計 運動規律的設計呢 就是進行功利動作的分解 然後得到運動方案 得到運動方案以後 怎麼去實現 要用機構去實現 就要進行執行機構的形式設計 執行機構的形式設計 就是要根據這個 你分解完的各種基本動作 你把功利 這個功利動作給分解了 分解成各種基本動作 和功能的要求 這個時候我要選擇 也就是說我要選行 選擇什麼樣的機構去實現 那這機構實現不了 我要進行構型設計 構型就是設計新的機構 就是在進行形式設計 那一個是我用原來的機構能實現的 我選擇一下 選擇一個 或者選擇幾種進行比較 如果不能實現原來的機構 我要創新 要創造新機構 是這樣 那首先呢 我們來看一看 在機構形式設計的時候 就是你設計執行機構的形式設計 這個時候要遵循哪些原則 有八條 有八條原則 我們來看一下 首先呢 要滿足執行構建的工藝動作和運動要求 那你執行構建 他的運動形式是什麼樣子的呀 他是擺動的 旋轉運動的 還是直線運動的 那他有什麼樣的一個運動規律呢 運動規律是什麼樣子的 他的運動軌跡是什麼樣子的 比如說我要你走一個矩形的軌跡 比如說我吸紙機構 把這個紙報紙在印刷過程當中 把這個報紙印刷完的吸附走 那這個吸紙機構 那他是走什麼樣的一個軌跡 這是有要求的 就要滿足執行構建的工藝動作運動要求 那這是基本的 你必須要滿足的 那第二條呢 就是儘量要簡化和縮短運動鏈 儘量要簡化 我現在要你設計一個 走這樣直線軌跡的機構 也就是精確直線導向機構 這樣一個這個點走直線軌跡 你可以用這樣的一個杆機構來實現 大家看看學到現在了 看看這個杆機構是幾桿機構 大家看一看這個機構 這是一個幾桿機構 幾個杆 這是幾桿機構 八杆機構 沒錯 這個八杆機構能夠精確的 這個實現這條走這個直線這個點 那有些什麼問題呢 我給大家談到過 這個運動腹之間是有間隙的 對不對 裏面有銷軸和孔 它有配合間隙 你說要精確實現 我這個這麼多運動腹 這麼多運動腹 它都有間隙 那你這個直線 你說絕對的走很精確的這個直線 這是不用值得懷疑 它肯定實現不了 不會絕對的 它會有誤差的 這個誤差 當然有杆件的彈性變形的誤差 但你要設計的比較剛 它可能可以忽略 那這裏邊還有關節 也就是說運動腹 這裏邊的這個腳鏈 它間隙的誤差 那這樣的話呢 它可能誤差會很大 除非你說我採用削細的辦法 那就很複雜 這個機構你削細 它因爲相對轉動還是有間隙 你不管多小 它是有的 那我可以呢 採用這個機構 大家對這個機構 大家比較熟悉 四杆機構 它的某一點 可以找到它近似的走這個直線軌跡 在一段之內 在一段運動的一段時間內 它可以走這個直線的軌跡 那這兩個機構比較 我們看這運動鏈 右邊的這個顯然構建非常少 運動腹非常少 相對於這個比較 相對於前面這個比較 那真正的運行的時候 這個如果加工精度可以 這個點找的比較合適 不見得比這個機構 八杆機構 它的精度低 這個八杆機構理論上是可以精確實現 但是因爲它有運動腹間隙 所以在設計的時候 我們儘量要簡化和縮小運動鏈 減少誤差 減少累積誤差 這是第二個原則 我們再看一個例子 看這個衝壓機 我要設計一個衝壓機 這個曲柄 曲柄滑塊機構來衝壓兩個衝頭 這個衝壓機 我們看啊 這個大皮帶輪傳動過來 大皮帶輪可能有電機帶動 傳動過來 跟它連的有一個小齒輪 小齒輪分別帶動這兩個大齒輪 這兩個小齒輪跟這兩個大齒輪連接 分別在帶動這個曲柄連接的這個大齒輪 與曲柄連接大齒輪 我們看看 刨去和曲柄固結的這兩個大齒輪之外 這個齒輪用了三個小齒輪和兩個大齒輪 五個齒輪 這麼一個機構 它的構型設計 這個運動鏈 我們看要相對於這個要複雜 我們這個大皮帶輪過來以後 一個小齒輪帶動一個大齒輪 這個大齒輪與大齒輪固結的一個小齒輪 分別帶動與這個曲柄固結的兩個齒輪 那這裏邊 我們看一個小齒輪 兩個小齒輪和一個大齒輪 不算這兩個和曲柄固結的 我們看它就三個齒輪就實現了 這個傳動 驅動 那看看這個運動鏈 這個運動鏈顯然比這個要簡單的多 這個運動鏈我們用了五個 增加了五個齒輪來傳遞 那這個呢 就是不是很合理的 這一塊就簡化了結構 減輕了重量 就比較好 那這是儘量的簡化運動鏈 第三個呢 就是儘量減少機構的尺寸 就是比如說我們舉個例子 這個保證一個滑塊形成 有一個形成 我要實現某一個形成 我如果要採用這個 這個機構 就是曲柄滑塊來實現 要保證一個形成 大家看看 我如果要這個機構來實現 用這個 這也是一個類似於曲柄滑塊 但它不是 它前邊呢 加了這個活齒輪 這個齒輪齒條 你看這小齒輪啊 這個可以動的啊 活動齒輪 這個齒輪齒條利用這個原理 大家看 你看 大家可以算一下 它利用這個活動齒輪 能倍增形成 就是把這個形成 能夠增加一倍 那同樣一個L形成 我這個就 這個曲柄相當於曲柄滑塊吧 這個曲柄轉動一圈 這個曲柄可以比這個曲柄小一半 對不對 因爲它這個這個曲柄滑塊 這個形成就是這個曲柄的 曲柄的多少 這個這個滑塊的形成 是跟曲柄的長度有什麼關係 曲柄長度的二倍 對吧 那那這個採用了這個倍增機構 這個曲柄長度 就會比這個小一倍 那上面這個我利用槓桿原理啊 這是一個一杆兩杆三杆四杆五杆六杆 這是幾桿機構 這是幾桿機構啊 六杆機構 來實現這個倍增 倍增的一個形成 用這個滑塊 那這個曲柄也會減小 因爲一個機構中間曲柄要減小的話 這個你這個機構整個的就會減少 那他就是更爲緊湊 就能夠減少這個機構的尺寸 你想這個這麼大的曲柄 是吧 這個就很大 因爲你這個連桿 可以滿足它曲柄存在條件就行 對不對 我們可以設計出來 根據曲柄那這樣的話呢 我就可以減少這個尺寸 儘量減少機構的尺寸 那你就要設計一些 當然這個跟我們上邊的一個原則啊 有點違反 上面一個原則 大家還記得嗎 第二個原則是什麼 儘量減少運動鏈 是不是儘量減化機構減少運動鏈 所以這些原則啊 有的時候是矛盾的 所以你在設計的時候 要綜合考慮 因爲它滿足不同的這個要求 你要這個減少機構的尺寸 那你就增加運動鏈了 那你到底哪一個是主要矛盾 抓主要矛盾 要選擇合適的運動腹 選擇合適的運動腹啊 我們知道 就是說有轉動腹可以的 你肯定不用移動腹 爲什麼呢 這個移動腹這個導軌設計 導軌的加工多麻煩呢 那你畫兩條線 倒可以這個把導軌表示出來 但是這個加工導軌是很困難的 我們要加工一個圓孔 加工一個軸 這是最方便的 很容易加工 但是你要加工這個 洗啊爆啊等等這些工序啊 這個比較複雜 精度還不容易保證 對吧 在這個熱脹冷縮啊等等這些 或者其他的一些環境下 這個還會有問題 所以能夠用轉動腹的 我們一般用轉動腹 不用移動腹 移動腹呢 製造是比較困難的 你比如說也是實現這樣一個 近似直線的這個導軌機構 我可以採用 比如說這個曲本滑塊連桿上的一點 這個白杆滑塊曲本滑塊都可以啊 這個杆比較長 應該是白杆滑塊 這個地方走一個近似直線 那在某一段之內 那這裏邊有滑塊 這個滑塊呢 要在導軌上進行滑移 導軌是不好設計 而且一個導軌的價錢也比較貴 那我如果這樣的話 我莫不如這塊改成都用轉動腹 也找到這連桿上的一點 近似走這個 那這兩個方案讓你選的話 要選這個方案 這個方案造價要低 精度容易保證 這個方案就是 它也能實現這個 就選擇合適的運動腹 如果能轉動腹實現就轉動腹實現 這樣的 第五個呢要考慮動力源的形式 這個動力源的形式 那動力源 我們有電動機 有這個 氣缸 油缸 等等 那電機還分很多種 分很多種 我們這樣一個機構啊 來實現讓執行構建 來實現往復的直線運動 這是我們的運動規律設計的 要求這樣實現這樣一個運動規律 往復的這個直線運動 往復直線運動呢 你可以採用電機和傳動機構來驅動這個原動件 然後這個讓它把轉動變成移動 用滑塊來實現 滑塊來實現 這個看起來啊 因爲你有電機 中間有傳動系統 再傳到這個執行機構 大家想一想這個過程 這個傳動鏈是比較長的 運動鏈比較長 我如果採用這個氣缸 或者油缸 那傳動機構也省去了 我直接就是用油缸氣缸帶動 直接讓它這個輸出這個移動 用這個齒輪 齒輪機構來實現 那這個剛纔我們講的倍增 這個我們看 從驅動員角度 加了油缸或者氣缸 那這個傳動鏈簡單了 但是你要有一個氣源 你用氣缸的話應該有個氣源 要建個氣棧 建個氣棧 那要綜合考慮 那要考慮這個動力源的形式 比如說我到野外 到野外 它沒有電源 那你的動力源應該採用什麼呢 沒有電源應該採用什麼 就是沒有這個電源的驅動 我們序論的時候講過什麼 序論的時候講過什麼 對吧 大家看一看 這個我們談到過很多 很多 我們汽車上用的是什麼 汽車的是用那個 這個電機 這個什麼嗎 燃氣機 這個可以這樣 採用考慮動力源的形式 那第六一個呢 要使執行系統具有良好的 傳力特性和動力特性 就是你在設計的時候 要考慮一下它的最大傳動腳 它的增力系數和它的效率問題 這樣來減少主動軸上的力矩 和原動機的功率 以及機構的尺寸和重量 要綜合考慮這些東西 就你設計這個機構的時候 它傳動腳怎麼樣 考量考察一下 然後怎麼樣能夠實現 比較小的這樣的傳動腳 另外在設計 這個儘量避免採用虛約數 爲什麼呢 因爲你要有了虛約數了以後 如果加工精度不高 它成爲真正的約數 你就不能動了 或者加工精度不高 你這個虛約數 這個受力比較大 你加工精度不高 你受力很大 容易出現卡死 但有些場合 要改善受力條件的 是要用虛約數的 我們原來舉過這個例子 比如這根軸 這有一個轉子 這根軸如果不加虛約數 就在這兒 就這麼轉 懸臂着 這個很大的一個轉子 這有問題 是吧 還要加虛約數 但某些場合下 儘量要避免 這是一個矛盾的 大家要綜合考慮 因爲從設計角度 你增加虛約數 要求加工精度就要高 安裝精度也要高 安裝不好就會卡死 但你加了虛約數 這個你不加虛約數 有些情況下 它受力很差 所以要綜合考慮 對於高速運轉的 這個機構 要考慮平衡 怎麼樣進行平衡設計 靜平衡 動平衡 你運動比較快的 這個機械 低速的 你這個平衡可以不考慮 比如說用不是很精密的機械 但你高速運轉起來 那你如果不平衡 有慣性力 慣性力矩 非常大 就離心慣性力 慣性力矩 沒有平衡 那有偏心質量 那你這個機械系統 就會出現問題 甚至破壞 所以這個我們要考慮 它的傳力特性和動力特性 這個都要考慮 在機械中間 儘量的去考慮 能夠調節這個機械 就是它可以有可調節的參數 調節某些運動參數的能力 比如這樣一個機械系統 這個機械系統 這個構件 這個一構件 斜着這個 這個構件在真正工作的時候 是固定不動的 相當於機架 就這個構件 這個構件相當於機架 但是我設計的時候 這個板杆 就這個杆 它設計的時候 它開始是可以調節的 調節什麼呢 調節就調節這個位置 這個板杆 給它調節到某一個位置 相當於這個 因爲這邊 大家看 這塊 這個地方 我紅筆指的這個地方 是個四杆機構 對不對 因爲這個要是機架的話 這就是四杆機構 對吧 那這個 這個我把它 這個來控制 調節到某一個位置 把它固結 固結 那這樣的話呢 固定在這個地方 這就四杆 就傳遞過去 那固結在不同位置 大家知道這四杆機構 它這個板杆 曲柄在轉 板杆輸出的運動 就會有變化 參數就可以給調節 所以呢 在機構設計中間 在形式設計中間 要考慮 能夠調節一些參數 要不然你那機械系統的應用範圍 就受到很大侷限 很大侷限 最後一個方面呢 要考慮安全問題 就一個機械系統 或者一個裝備 要考慮 這個要防止出現 機械的意外損壞 或生產啊 人身事故啊 等等這些問題 要考慮這些問題 那這裏邊呢 我們看到這個機械系統當中啊 很多有這個帶傳動 皮帶 帶傳動 我們介紹過 帶呢 過載打滑 帶傳動 過載打滑 那這有什麼功能呢 就是過載保護 就是很多機械系統中間 都有帶傳動 它本身是用傳動形式 把這個運動傳遞出去 但它也起到一個安全保護的作用 外邊負載大了以後 那就打滑 不傳遞運動 過載了 還有呢 就是採用這個渦輪渦杆機構啊 它有自鎖功能 反轉的時候自鎖 就渦輪帶渦杆的時候帶不動 渦杆可以帶渦輪 渦輪帶不了渦杆 啊 就是它具有自鎖 可以設計這樣的一個具有自鎖功能的 渦杆渦輪機構來實現這個安全運轉啊 這是我們在行機構形式設計啊 要遵循的一些原則 那這些原則我們剛纔也談到了 就是說有的是相互矛盾的啊 這個 那遇到這些矛盾怎麼弄 我們要抓主要矛盾 看你要主要要實現什麼 那抓主要矛盾 這個次要的那兼顧一下 兼顧不了 那就沒辦法抓主要啊 比如說我要儘量減少運動鏈 或者我要使我的機構尺寸最小 很小啊 減少這個這個它的佔用空間 那你就用倍增機構 倍增機構我們知道剛纔談到的 它增大運動鏈 那運動鏈的那塊就先忽略 當然我們在考慮時候也儘量減少 那沒辦法我也採用倍增機構啊 那要綜合考慮啊 這是我們談的八條原則啊 那下面呢 我們首先來看一看機構的選行 因爲在這個執行機構形式設計的時候 有兩種 一種是選行 就是在已有當中選 另外一種呢 已有當中不滿足要求 叫機構的構型 要設計新機構 我們先來看看機構的選行 那機構的選行 就是從已有的各種機構中間 按照我們的運動特性和動作功能啊 進行分類 先把機構進行分類 你有很多機構 數千個機構 對它呢進行分類 按運動特性啊 動作功能啊進行分類 然後根據這些分類啊 我們要求什麼樣的一個 呃 工作條件 這執行機構要求什麼樣的一個運動特性 或動作功能 我們進行搜索 尋找啊 來選擇 比較最後得到呢 我們呃 要求的這樣的一個執行機構 是這樣一個過程啊 是選擇啊 就是選擇 那這個機構的按照執行構建所需的運動特性啊 進行機構選行 這時候可以從這個執行機構 啊 執行構建它運動特性是什麼樣子的 它運動特性 比如說直線運動啊 直線運動 那就是直線往復運動 那我看看哪些機構能夠實現直線往復運動 往復擺動 那我看看哪些機構能夠實現往復擺動的 我在這裏邊來選取 就是按照執行構建 你的運動特性 我來選 你執行構建 比如說這個進行旋轉運動 那我看看能夠連續旋轉運動的有哪些機構 我在這些機構當中去選擇 那我們來看一下 我們把它分類 就是說你根據執行構建運動特性 啊 來選擇這個執行機構來選行 那比如說我現在呢 要實現間歇運動 我實現間歇移動 間歇移動啊 那間歇移動這個執行構建 它有這樣的一個運動特性 執行就是間歇移動 那我提前的已經把這個能夠實現間歇移動的機構 都給它歸類 比如說有 計齒條機構 計輪和齒條 計齒這個機構 計齒 那有摩擦傳動機構 有這個 從動鍵做間歇往復運動的 凸輪機構 有氣動液壓機構 那你這個你就可以去選擇 那就可以選擇 從這裏邊來選擇 比如說我現在要求有往復移動的 那我有一系列的往復移動的機構 你在其中選擇進行比較 搜索出來進行比較 最後選優 這麼樣一個過程 這是按照這個執行構建所需的運動特性進行機構選行 那還有一種方法呢 比較常用的方法 是按照動作的功能分解 和組合原理進行機構選行 這是把你這個 公益動作呀 進行分解 然後進行組合 那這裏邊我們要把這個公益動作分成 若干個 這個基本的 動作 也就運動 你比如說 這裏邊有幾個基本的 把公益動作分解 這個基本機構呢 用基本機構去實現來選擇 那這裏邊要有基本功能 我們一般基本機構呢 都有基本功能 有一些若干個功能 比如說我們運動形式的變化 運動形式的變化呢 我們用這樣的符號來表示 運動形式 比如說轉動 變移動 運動形式通過這個機構啊 能夠實現 轉動變移動 這個運動形式變換 移動變轉動都可以 運動形式變換 用這樣的符號來表示 這個還有呢 就是運動方向的交替變換 就往復直線運動 往復的擺動 這都是運動方向的交替變換 我們看一看 運動方向的交替變換呢 用這樣的符號來表示 就是運動方向的交替變換 運動方向的交替變換 還有運動軸線的變相 我們這樣一個符號 運動軸線的變相呢 這個符號這樣來表示 運動軸線 比如說水平軸 我把它變成催直軸 用這個基本機構 它就有這個功能 水平軸變成催直軸 那比如說 曲柄滑塊機構 我這個曲柄是旋轉的 那個滑塊是沿着另外一個軸直線移動 那那個軸線給變了 那這個呢 就是實現這個運動軸線的變相 運動軸線變相 那還有呢 運動 運動縮小 那一般機械當中 比如壓力機 壓力機運動 一般要採用運動縮小 什麼減速增力 它是這樣的一個符號來表示 這樣的符號 這個符號是運動縮小 運動縮小 縮小它力就大了 這樣幾個符號 就是我們把這個機構 這些機構把它也分類 看看它有哪些基本功能 這個機構有什麼功能 有沒有這些基本的功能 我們可以看一下 我們看一看 我們先要進行動作功能分解 然後組合 把它分解了再組合 那功能分解 我們看 我現在有一個 就是一個總功能 我可以把它分解個若干個分功能 比如總功能是U 我可以把它分解成若干個M個 這個分功能UI M個分功能 那每一個分功能呢 又有不同的機構可以去實現 那這叫技術 就是說我用不同的技術去實現 比如說對這個 這個I這個功能 UI這個功能 我有TJ這麼多技術都可以實現 那我們看看這個啊 現在這個功能 這是什麼功能啊 這個大家看運動形式的變換 比如說轉動變移動 這是基本功能啊 比如說某一個產品 某一個產品有一個總功能 我把它分解成若干個 這個分功能 它的分功能 第一個分功能 是這個運動形式的變換 轉動 運動形式 變成移動的運動形式 那你看看 它有哪些去實現 轉動變移動 曲柄滑塊 曲柄轉動滑塊移動 這個凸輪機構 凸輪轉動 這個從中間移動 齒輪齒條 齒輪機構 這個齒輪旋轉運動 齒條 這個進行移動 這個就是這裏邊有一個基本功能 我後面有一系列的技術來實現 就這一個功能 對應若干個技術 就這個功能 我好幾個這個機構都可以實現 那下面這個呢 這個運動軸線的變換 運動軸線的變換同樣 我這個這是曲柄 是輸入運動 旋轉 它是垂直於黑板的軸 那我現在變成移動了以後 滑塊輸出 它這個軸是平行於黑板的 這兩個軸變化了 軸線變了 那同樣這個凸輪機構也能夠實現 這個輸入和輸出的軸線的變換 另外齒輪機構 你看這是橡膠軸運動 這兩個軸線顯然不一樣 軸線可以變換 那運動的縮小 運動的縮小 這個運動的縮小 運動的縮小 你想我這個四杆機構連桿機構可以實現 連桿曲柄 我轉360度 我這個擺杆曲柄搖桿機構 我這個搖桿 它的這個擺動的這個角度 是小於360的 對不對 那從這塊來看的話 它運動縮小了 那這個沒有問題 凸輪機構沒有問題 它可以實現運動的縮小 那齒輪機構也能夠實現運動的縮小 小齒輪帶動大齒輪 小齒輪轉一週 大齒輪肯定沒有轉一週 對吧 實現運動縮小 那麼這個列表就叫功能技術矩陣 什麼叫功能技術矩陣呢 這一列這個這個是功能 這個功能呢 這一行某一個基本功能 這一行是這個功能實現的技術 功能實現的技術 一行代表某一個功能 它可以實現的 就是說這個功能可以用這些技術來實現 就是若干個機構 每一行都是 那我們就可以把這個功能技術矩陣列寫出來 用U-T來表示 就是它每一行對應一個基本功能 所有可以實現的技術 這樣一行一行 那這樣呢 我從每一行當中選擇一個元素 每一行當中選擇一個 第一行 比如說運動運動形式的變換 運動形式變換 第二行軸線的變換 第三個運動縮小 那這樣我每一個選一個的話呢 我就組成一個機構能夠實現的總功能 實現這個集結系統要求的總功能 那這樣我們可以得到多少個這個方案呢 每一行選一個 比如說我是 我第一個總功能 比如分解成分功能 有若干個M個 那我這個實現技術矩陣 這個這個每一個分功能 又有這個N個技術可以實現 那我得到按照排列組合呀 我就可以得到總數N 大N等於這個技術數 那就是說這些有多少個機構 就是說N的M四方 M是這個分功能的個數 這個N是技術的個數 那針對於這個這個圖 有三個基本的功能 比如說某一個 那我各每一個分功能對應三個技術 那就三的三四方這麼多個方案 那這麼多方案很多 那你要優選來定 這叫這個 採用這個動作功能分解組合原理 先分解再組合 那我們來看一個例子 這個現在呢 讓大家設計一個精鍛機主機構 採用這個選行設計 這個總功能呢 要求這個當加壓執行構建 它的衝頭往復運動時 要斷出這個高精度的毛胚 這個驅動軸呢 驅動軸是水平放置的 驅動軸水平 這個加壓頭 這是加壓頭是垂直的 讓你構思幾個方案 那這裏邊大家可以分析一下 你一個 這個一個總體功能 現在讓你分解分功能 大家看看這個機器 也就是這個裝置讓你設計有哪些分功能 大家考慮一下 驅動軸是旋轉運動 衝頭是往復直線運動 這個要進行什麼 運動形式的變換 轉動變移動 對不對 那還有些什麼呢 這個軸 這個是水平的 這個是沿着這個方向的 軸線也不一樣 那軸線肯定要變向 軸線要變向 那還有呢 它肯定要實現 因爲壓力機嘛 肯定要運動縮小 當然仔細分還有其他的分功能 我們現在先來看一看 分析一下 先要講驅動軸的轉動變換爲衝頭的移動 那這是一個運動形式的變換的功能 那運動軸線要變向 將水平軸的運動要變爲牽制軸的運動 還有呢 運動位移和運動速度要縮小 有這樣的功能 以便增力 那同時實際上也有這個功能 我們這裏沒分析 就運動方向的交替變換 它也需要 那一般呢都能夠實現 沒必要 比如說要求這樣 我們工藝動作分解成這樣的功能 總功能給它分解了 總功能就要求你這個往復運動 能夠斷壓出來一個靜斷機 斷壓毛培 那針對這樣的功能啊 你分解完了以後 我怎麼做呢 這個每個分功能都有若干個技術可以實現 那我看看每個分功能 有哪些技術可以實現 要列寫它的功能技術矩陣 我們看一下 我們舉個第一個運動 運動形式的變換 轉動變移動 我們可以用連桿機構 凸輪機構 螺旋斜面機構 齒輪機構 這個摩擦輪機構 流體機構 很多 這都是可實現這個功能的技術 那這裏邊當然運用的原理呢 有推拉的傳動原理 涅合原理 摩擦的傳動原理和流體傳動原理 這些原理 同樣我們這個運動軸線的變換 軸線的變換 和運動縮小 都有一系列的機構 你看這個連桿機構 像這三個基本功能它都可以實現 凸輪也都可以 那這樣 我每一行選擇一個 組合起來 就成爲一個能實現你這個三個基本功能的 這樣一個機構 執行機構 也就是這個機構的形式設計 就是我們把這個 三個分功能 按不同的次序排列 可以得到各種方案 我們來看一下 這個三個分功能 我們分別給它進行不同的排列 來看看這個方案是什麼樣子的 就從功能技術矩陣那塊來定 來選擇 我們先呢 這個由曲柄滑塊機構 就連桿機構 將運動變換成移動 採用這個曲柄滑塊運動 這個把它的轉動變成移動 同時曲柄滑塊呢 能夠實現運動大小變換的功能 但是運動可以減小 再採用這個斜面機構 使水平運動轉化成牽制運動 同時呢 可以實現運動大小的變換 那這樣是一個方案 那就每一個 好我選擇一個 那我就可以得到這樣的一個 經站機的圖 經站機的運動方案 它的機構構型 機構構型 那麼這裏面呢 我們採用了斜面機構 經過了兩次這個運動大小的變換 這個力肯定要能夠增加 那這是一個我們得到的機構構型方案 我們再變換一下 也是開始呢用曲柄滑塊 把它變換轉動變移動 那這裏邊我採用這個液壓機構 這個液壓機構 把水平運動變牽制運動 同時液壓機構呢 能夠實現運動大小的變換 採用液壓 那這個呢 這個因爲也是經過兩次運動大小的變換 因爲有液壓了以後啊 這個輸出力就可以增大 那斷壓力可以增大 這是第二個方案 那第三個方案呢 這個採用曲柄搖桿機構 曲柄搖桿機構實現運動大小的變換 曲柄嘛 它轉一圈搖桿它不到360度轉的 這個再用擺杆滑塊呢 將水平的軸的運動變成牽制軸的運動 同時實現運動大小的變換 這個機構呢比較簡單 但是這個都用杆了 剛度比較差 我們還有一個方案 就是先用摩擦輪 摩擦輪傳動 這個上面是摩擦輪 摩擦輪傳動這個過來 然後採用螺旋機構實現往復的運動 這個滑塊往復運動 螺旋帶這個滑塊往復運動 並實現運動大小的變換 螺旋嘛 它旋360度可以走一個螺矩 如果這個單個螺矩 那它可以實現很大的這個力的輸出 我們知道這個這個摩擦式的摩擦輪式的壓力機 或者螺旋壓力機 大家都知道 這個能輸出很大的力 這是我們的方案的構型 方案構型 就是按照這個動作 按照動作功能分解 然後組合這樣進行機構選行 這樣機構選行呢 當然這種機構選行 我們看上面我們精鍛機 我們得了很多方案 但這些方案有的是不合理的 不符合要求的 那我們就把它剔除 那符合要求的呢 那我們要按照上面的 我們講的 這個形式設計的八種原則 來進行篩選 最後得到一些 這個覺得合理的方案 如果可行的話 進一步選優 得到我們的優化方案 這種方法呢 就是採用這個動作功能分解和組合原理這種方法 便於計算機的專家系統來做這個事情 用計算機存儲啊 篩選啊 分析啊 因爲這些機構都可以進行分類 分類存到計算機裏邊 然後進行選 那上面呢 我們就介紹的是這個執行機構的選行 在選行裏邊 就是我們要兩種 一種按執行構建的運動特性來選 因爲執行構建運動是什麼樣子的 我們把這個基本機構進行分類 根據這個執行構建的特性來選擇 這個機構執行機構 另外一種就是把總功能進行分解 分解完了每一個分功能 我找這個基本機構去實現 然後把它組合起來 形成新的一個執行系統 這是機構的選行 好我們先休息一下