复杂机械系统设计-执行系统设计

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1、第4章复杂机械运动系统设计赵小力哈尔滨工业大学第4章复杂机械运动系统设计自动包装生产线有包装和码垛两大主要功能，包括开箱、装箱、称重/计数、封箱、升降、码垛等工艺动作。包含：自动储存系统自动输送系统自动开箱机自动称重机自动折盖封箱机角边自动封箱机全自动连续式升降机真空搬运码垛机等设备第4章复杂机械运动系统设计复杂机械运动系统是完成某一工艺动作所需要的机械系统，由执行系统、操作系统、传动系统等部分共同组成。执行系统—直接完成机械系统预期工艺动作或生产过程的部分。操作系统—将人和机器联系起来，使机械按照人的指令驱使执行系统工作的机构和构件所构成的总体

2、。传动系统—将能量流的运动和动力传递给执行系统的中间环节部分；4.1执行系统概述定义：执行系统是直接完成机械系统预期工艺动作或生产过程的部分，以改变工作对象的性质、形状、位置或检测等功能性工作任务。是能量流、物料流和信息流的交汇点。组成：执行构件和执行机构执行构件：直接与工作对象接触，实现工艺过程所要求的动作执行机构：将传动系统传递的运力和运动变换为工艺动作所要求的运动和动力，并传递给执行构件以实现预期的功能。4.1执行系统概述执行构件：铲斗执行机构：多级连杆机构履带行走机构转向机构4.1.2执行系统功能及分类由于不同的机械系统要完成的工作任务不

3、同，使得执行系统的功能存在很大差异，但执行系统应该具有如下的基本功能：传递和输出所需要的运动；传递和输出所需要的动力；实现运动形式和运动规律的变换；完成预定的辅助工作。4.1.2执行系统功能及分类夹持：定位与夹紧；搬运与输送：工件从一个位置送到另一个位置工分度与转位：作对工件或工作台的角度进行精确的等分称为分度；任将工件或工作台旋转至给定的角度称为转位务检测：对工件的尺寸、形状及性能进行检验和测量加载：对工作对象施加力或力矩以完成工作......4.1.2执行系统功能及分类机械手4.1.2执行系统功能及分类4.1.2执行系统功能及分类4.

4、1.2执行系统功能及分类动作型：对执行构件的预期动作（轨迹、速度、加速度等）具有较高的精度要求，而对执行系统中各构件的强度、刚度无特殊要求,如缝纫机、糖果包装机、印刷机等。运动动力型：对执行系统中各构件的强度和刚度具有严格要求，和而对执行构件的运动精度没有特殊要求，如压力机、冲床、动推土机、挖掘机、碎石机等。力动作动力型：既需要执行构件能实现预期精度的动作，又对执行系统中各构件的强度和刚度有着严格要求，如各种切削机床、滚齿机、插齿机等机械加工设备。4.1.2执行系统功能及分类自卸式货车碎石机4.1.2执行系统功能及分类4.1.2执行系统功能及分类

5、执单一型：执行系统中只有一个执行机构。如搅拌机、碎石机、皮带运输机等。行机相互独立型：执行系统中有多个执行机构，但它们之间构相互独立，没有相互联系。如起重机的起吊机构和行走数机构，大型龙门铣床的刀具转动和移动机构等。目和相互联系型：执行系统中有多个执行机构，它们之间相互联系和制约。如印刷机、包装机、缝纫机、纺织机、关谷物联合收割机、四工位专用机床等，这些执行系统较系复杂，设计时要考虑各执行机构的相互配合问题。4.1.2执行系统功能及分类4.1.2执行系统功能及分类连续移动执行移动间歇移动构往复移动件运连续转动动形旋转间歇转动式往复摆动其他复杂的运

6、动都可看成是上述基本运动的组合。行程放大机构行程放大机构行程放大机构行程放大机构4.1.3执行系统设计在设计执行系统时，需要解决的两个问题:（1）根据工作任务和工艺要求为执行构件制定合理的运动规律；（2）选择合适的执行机构，实现所制定的运动规律。执行机构的选型影响着机械系统的总体布局以及机械系统的工作质量。选择机构形式时，先考虑选择基本机构及其演变形式。基本机构有：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、螺旋机构、间歇机构等，它们的运动特性各不相同。当基本机构不满足要求时，可以通过变异和组合，得到一些具有新运动特性的机构。4.1.3执行系统设计设计执行系统

7、时，应根据系统的复杂程度和设计者的经验采取不同的设计步骤。执行系统的设计，大致要经过5个步骤：（一）拟定运动方案在拟定运动方案之前，首先要确定执行系统实现功能的工艺原理。不同的工艺原理，对执行系统就有不同的运动方案。以加工外螺纹为例，可以采用切削法和碾压法，这两种方法执行构件的运动方案就不相同。4.1.3执行系统设计假如用切削法加工螺杆上的外螺纹，可以有下面3个方案：方案1：让执行构件1带着工件旋转，让执行构件2带着刀具轴向移动，同时刀具还能径向进刀。如车床上螺纹的加工工艺过程。112方案2：让执行构件1带着工件旋转，让执行构件2带着扳牙轴向移动

8、。在车床上套丝就可以这样进行，即套丝机。1214.1.3执行系统设计4.1.3执行系统设计方案3：让工件不动，让扳牙既转动又轴向移动。钳