第4章 执行系统设计.ppt

第4章 执行系统设计 本章要点： 执行系统的分类 5种基本动作 7种基本功能 基本运动 类型选择的原则 5.1 执行系统的组成、功能及分类 5.1.1 执行系统的组成 执行系统：直接完成系统预期工作任务的部分，也称工作机，工作装置。 执行系统组成：执行构件，执行机构。 执行构件：也常称工作头。是执行系统中直接完成工作任务的零部件， 完成一定的动作(例：夹持、搬运、转位、喷涂、洗刷、焊接等)。 它往往是执行机构中的一个或几个构件 5.2 执行构件的基本运动和基本功能 进行机械系统设计，就是采用各种机构来完成某种工艺动作过程或功能，因此在设计中，需要对执行构件的基本运动和机构的基本功能有全面的了解 5.3机构选型与组合 设计执行系统时，首先应依据机构所要实现的工艺动作要求，拟定各个执行构件的运动形式及功能范围，然后正确选择合理的原动机和机构类型；最后进行新机械运动方案的构想和设计，确定各机构的尺度，同时分析其运动的精确性、实用性与可靠性。5.3.1 原动机的运动形式 机构选型要考虑采用何种原动机，因为执行机构的输入运动是从原动机经过变速、传动装置传递过来的。原动机的形式直接影响执行机构选用的形式。常用原动机的运动形式如表5-4所示。 5.4 执行系统设计的要求与步骤 5.4.1 执行系统的设计要求 设计执行系统时，通常要满足下列要求。 放映结束谢谢观赏 5.3.2 机构类型选择的原则 机构选型，影响机械系统的总体布局，影响机械系统的工作质量。连杆、凸轮、齿轮、摩擦等机构都是最简单的基本机构，各自具有不同的运动特性和动力特性。 若单个基本机构不能满足复杂运动要求，则 ⑴可将基本机构通过倒置(变换机架) ⑵或改变运动副的形状 ⑶或改变某些零件的结构来得到多种多样的运动特性。 ⑷也可以根据各基本机构的特点，将它们组合在一起，形成组合机构。 同一种运动要求，常可用不同的基本机构来完成，这时应根据机械的其他性能和条件，如机械的外廓尺寸、重量、结构限制、动力特性、传动精度、生产率、制造难易、工作环境和经济性等进行分析、比较，根据实际需要和可能选择比较合理的方案。 机构类型选择的原则是： ⑴满足运动要求。如果执行机构间要求动作配合协调，则它们之间的连接应用传动比准确的机构；某些场合还要注意安装互锁安全装置。 ⑵结构简单。 ⑶便于制造。 ⑷与动力源的形式相匹配。 ⑸动力特性要好。 ⑹提高机械效率。当执行系统中要求使用几个执行机构时，要注意把效率高的机构安排在传递功率大的地方，以便减少能量损失。 5.3.3常用执行机构的主要性能特点(见表5-7) 5.3.4 机构组合的基本形式 1. 串联组合 例：图5-17所示的织布机开口机构，它由曲柄滑块机构和转动导杆机构，通过M点和滑块4用铰链串联而成，当曲柄1以等角速转动时，构件5就能实现每转180°后停歇的运动要求。 2. 并联组合 例：图5-18所示的星形发动机是由六个曲柄滑块组成的机构，六个活塞的往复运动同时通过连杆传给公用曲柄A，其输出传动是六个曲柄滑块机构输出传动的代数和， 与单值发动机相比， 其输出扭矩波动小， 并可以部分或全部地 消除振动力。 3. 叠加组合 把一个机构叠装在另一机构的构件上，两机构各自进行运动，其输出运动 则由两机构运动叠加而成。 例：图5-19所示的电动玩具马的主体运动机构，它能模仿马的奔驰运动形态。这种电动马由曲柄摇块机构叠加在两杆机构的杆4上，两杆机构为运载机构，使马绕以O-O轴为圆心的圆周向前奔驰，而曲柄摇块机构中的导杆2的摇摆和伸缩则使马获得跃上、窜下、前俯、后仰的姿态。 5.3.5 并联组合机构设计实例——联动凸轮的设计 在许多自动机和自动机床中，为了实现任意预定的运动轨迹，经常采用联动凸轮组合机构。 图5-20 a、b所示为由两个凸轮机构组成的联动凸轮机构。如利用凸轮A及B协调配合控制x及y方向的运动，就可使滑块E点准确地实现预定的运动轨迹y＝y(x)。 设计这种机构时，应首先根据所要求的轨迹y＝y(x)，算出两个凸轮的推杆的位移与凸轮转角的关系x＝x(φA)及y＝y(φB)，然后就可按一般方法设计出两凸轮的轮廓曲线。 例：设在图5-20b所示的联动凸轮机构中，现欲使滑块上的点E的运动轨迹为一“R”(如图中虚线所示)，试设计此联动凸轮组合机构。 解 ⑴按生产要求和运动规律拟定出点E描绘“R”时的路线，如图5-21a所示。 ⑵按拟定