吉林大学机械系统设计实例--第4章执行系统设计.ppt

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1、第四章执行系统设计第一节执行系统概述一、执行系统的组成执行系统是指在机械系统中直接完成预期工作任务的机构与装置，由执行构件和与之相联的执行机构组成。二、执行系统的功能执行机构的作用是传递和变换运动和动力，即把传动系统传递过来的运动与动力进行必要的变换以满足执行构件的要求。执行机构变换运动，按变换形式有转动变换为移动或摆动，或相反。按变换节拍分为将连续运动变换为不同形式的连续运动或间歇运动。执行系统是在执行构件与执行机构协调工作下完成任务的，虽然工作任务多种多样，但功能归纳起来有以下几种：1．转动或移动主轴－旋转运动

2、刀架－直线运动2．分度与转位齿轮在加工轮齿时需要进行分度，转塔车床的刀架要能转位换刀，转台式装配机械的工作台需要转位和分度。右图，4、5两气缸配合工作。（分度与转位）3．抓取与夹持机械手。4．搬运与输送搬运－不按规定路线搬工件。输送－按固定路线运送。直线输送、环行输送、空间输送。连续输送（散料）、间歇输送（自动化生产线）5．检测为了对工件的尺寸、形状及性能进行检验和测量，需执行系统具有检测功能。此时，执行构件通常是一个检测探头，当它接触到被检测工件时，通过机、电或其他方式，把检测结果传递给执行机构，以分离出合格与不

3、合格工件。（检测）6.施力锻压、起吊重物、矿石（煤块）破碎、破冰。图3-1中卡盘夹持工件等。三、执行构件的运动形式执行构件的运动形式归纳起来不外乎移动和转动两类基本运动形式，而这两类基本运动又可分为连续和间歇两种，其他复杂的运动都可以看成是这两类基本运动的组合。执行工件常见运动形式及参数见表3-1.四、执行系统的分类（参见表3-2）（一）分类1、按执行机构的数目及其相互间的联系可分为：（1）单一型：在执行系统中，只有一个执行机构工作，如搅拌机。（2）相互独立型，在执行系统中有多个执行机构进行工作，但相互之间动作独立

4、，没有运动联系，如外圆磨床的磨削进给与砂轮转动。（3）相互联系型，在执行系统中有多个执行机构，相互之间有运动上的联系和制约，如印刷机、缝纫机。2、按其对运动和动力的不同要求，可分为：（1）动作型要求执行系统实现预期精度的动作，而对执行系统中各构件的强度、刚度无特殊要求，如缝纫机、印刷机。（2）动力型要求执行系统能够克服较大的生产阻力，做一定的功，对执行系统中各构件的强度、刚度有严格的要求，但对运动精度无特殊要求，如冲床、推土机。（3）动作动力型要求执行系统既能实现预期的精度动作，又要克服较大的生产阻力，如滚齿机、插

5、齿机。（二）执行机构常见运动形式：1、平面运动：（1）旋转运动：连续转动、间歇转动、往复摆动。（2）移动：连续移动、间歇移动、往复移动。2、空间运动：简单空间运动、复杂空间运动。第二节执行系统设计一、执行系统的设计要求1．实现预期精度的运动或动作执行系统为完成工作任务，必须实现预期精度的运动或动作，既不仅要满足运动或动作形式的要求，而且要确保一定的精度。盲目提高精度，会增加成本，装配困难。2．各执行机构间动作要协调配合当设计相互联系型执行系统时，要确保各执行机构间的运动协调与配合，防止碰撞、干涉或工序倒置等事故。为

6、此，要绘制工作循环图，将先后顺序、起讫时间和运动范围等在图中示出，保证运动协调与配合。3．有足够的强度、刚度需校核计算，因执行机构要直接承受作用力。强度不够会破坏，刚度不够会变形。4．结构合理、造型美观、便于制造与安装设计时应注意零部件的结构工艺性，要便于制造与安装。这要从材料选择、制造过程和方法考虑，降低工时和费用。还要造型美观。5.工作安全可靠，有足够的使用寿命在有限寿命内正常工作，无故障工作时间长，安全，便于维护管理。除上述要求外根据工作环境不同，还有防锈、防腐、耐高温等要求。由于执行机构都是外露的，其工作范

7、围往往属于危险区域，因此要设置防护装置或警示标志。二、执行系统的设计步骤（一）拟定运动方案根据执行系统的工作任务拟定实现该任务的运动方案，即确定实现工作任务的原理、需要几个执行构件及其运动形式。装载机工作装置有反转六连杆机构和正转八连杆机构，起重机吊臂有箱形伸缩臂和固定桁架臂，有电动卷扬机构和液压马达卷扬机构。（二）合理选择执行机构类型，拟定机构组合方案运动方案确定以后，接着要合理选择执行机构的类型及其组合。可选择的机构类型多种多样，需要分析比较后合理选择。常用机构类型：平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、旋转

8、机构、槽轮机构、棘轮机构、组合机构。参见表3-3。（三）绘制工作循环图（如图3—11）在设计有多个需要协同工作的执行机构时，首先需要按机械预定的功能和选定的工艺过程，把各机构的动作次序及时间用图形表示出来，这种表示各机构动作次序及时间的图形称为工作循环图。绘制工作循环图时，应选择一个定标构件，通常可以选择机械主轴或分配轴作为定标构件，因为这些轴的整周转数对应