产品机械运动协调设计与循环图优化

（1）产品机械运动协调设计及其控制方法 产品机械运动协调设计的任务就是进行在总体范围内的运动系统的方案设计，使得各个分功能能够根据总功能的要求，在一个周期内有序地协调动作，共同完成总功能。产品机械运动协调设计的关键在于保证各个执行机构在一个周期内严格按照总功能所规定的时间运动，即控制方法设计，控制方法有如下两种：

1）集中驱动，分散控制。它是由一个总驱动源（即原动机）经过变速后，传到一个具有合适工作转速的分配轴，以其作为机器的总传动轴，进行集中驱动。而各个执行机构均分散在其应完成分功能的位置上，其主动构件的运动经分配轴引入，并由分配轴对其进行分散控制。此种控制方式适用于比较小型的机器上。

2）集中控制，分散驱动。而在中型或大型机器中，由于用分配轴传递运动比较困难，故适宜采用集中控制，分散驱动的方式。其特点是：各个分功能均有自己单独的驱动系统，分散进行驱动，但它们的动作时间则采取集中控制的方法。集中控制的方法分为简单控制方法和复杂控制方法两类。简单控制方法就是在集中的控制台上安装许多按钮或阀门，由操作者按照总功能的要求进行操作，例如大型工作机床、挖掘机等。复杂控制方法则由专门的控制机自动操作，一般采用凸轮、码盘或控制鼓轮。而现代机械产品则多采用计算机程序控制。

（2）运动循环图

1）运动循环图的定义和作用。运动循环图是指严格规定各个执行机构在一个工作周期之内的动作次序和动作时间要求的坐标图。它不但可以表明各分支机构运动的配合关系，而且可以由它得出某些机构设计的原始参数。因此，运动循环图也是设计控制系统和进行设备调试的依据。运动循环图的工作周期是指在运动循环时间内，各个执行机构周期性地回到其运动初始位置的时间间隔。当采用分配轴控制方式时，通常均用分配轴转动一圈的时间作为一个工作周期。

图7-26 （家用缝纫机）运动循环图

a）极坐标运动循环图 b）直角坐标时序图(www.xing528.com)

2）运动循环图的形式。运动循环图分为极坐标式和直角坐标式两种表达形式，详见图7-26。极坐标式的优点是其表达方式与分配轴的法度完全相同，故比较直观，设计、安装、调试都很方便。直角坐标式用横坐标表示运动循环内各运动区段的时间（或分配轴转角），纵坐标表示各执行机构的运动特性，如位移等。因而可以表示出更多执行机构的运动信息，如能够直接反映出每个瞬时各个分支机构动作之间的相互关系、运动规律和大小。因此，是各个执行机构设计的依据。

3）运动循环图的绘制方法

①以工艺过程开始点作为运动循环图的起始点，并先定出最先开始工作的那个机构在运动循环图上的位置，其他机构则按工艺程序的先后依次列出。

②不在分配轴上的凸轮，应将其动作所对应中心角换算成分配轴的相应转角。

③应尽可能使得各机构的动作重合，以便缩短运动周期，提高生产率。

④当几个执行机构的动作作用在同一构件上时，应该使得某个机构作用在该构件动作结束到另一个构件开始作用在该构件上之间间隔2°～3°，以补偿凸轮制造与安装误差，避免两个机构在动作衔接处发生干涉。

⑤在不影响工艺要求和生产率的情况下，要尽可能使得动作所对应的中心角增大一些，以便减小压力角。