机械系统设计第四章(下)

1、4.2 常用执行机构及其主要(zhyo)性能特点 1. 执行轴机构 实现执行构件(gujin)的回转运动。共二十五页 2. 连杆机构 优点 运动副压强小，磨损少；易于加工和保证精度；靠自身的几何形状能保持运动副的封闭；可获得各种不同的运动规律和运动轨迹，实现复杂多样的运动。 缺点 运动规律和运动轨迹的精确性差；设计方法复杂；机构传动累积误差大，受载时的弹性变形和热变形也会导致机构精度下降；机构难以(nny)平衡，动载、振动和噪声较大，不适用于高速场合。共二十五页共二十五页共二十五页共二十五页 3. 凸轮(tln)机构 优点 可以准确地实现任意复杂的运动规律和运动轨迹，实现复杂多样的运动。 缺点

2、 高副处难以保证良好的润滑，比压较大，易磨损，传递动力不能过大，高速运行时动力学特性变差，不宜在高速重载状态下工作。 设计内容 （1）确定从动件的运动规律； （2）确定凸轮轮廓曲线的最小曲率半径； （3）确定压力角和基圆半径； （4）凸轮材料的选择共二十五页共二十五页 4. 间歇运动机构 常见于轻工自动机械中，实现分度、夹持、进给、装配、包装(bozhung)、输送等功能。共二十五页共二十五页 5. 差动机构 用于运动的合成和分解(fnji)，以实现微调、增力、均衡或补偿等目的。共二十五页 6. 增力机构 能够使传递的力或力矩增大，常用于物件的夹紧(ji jn)或夹持机构中。共二十五页 7.

3、行程增大机构 能够使机构从动件的行程增大，利用机构的组合(zh)来实现。共二十五页共二十五页 8. 直线运动机构 将主动件的旋转(xunzhun)或摆动转换为从动件的直线运动。共二十五页共二十五页共二十五页4.3 执行系统(xtng)的设计 1. 执行系统设计(shj)的基本要求 （1）实现预期的功能目标预期精度的运动和动作 （2）足够的刚度、强度，有足够的使用寿命 （3）各执行机构间要配合协调 （4）结构合理、安全可靠，造型美观共二十五页 2. 执行机构的设计步骤 （1）拟定运动方案 根据(gnj)：执行系统的任务 内容：确定实现工作任务的工艺原理、结构方案、执行机构的数量和种类、执行构件的

4、形状和运动形式等。 实现同一功能，可以采用不同的工艺原理和选择不同的运动方案； 实现同一工艺原理和采用同一运动方案，也可以有不同的结构方案； 设计时可提出工艺原理和结构设计的几个初步方案，经过充分的分析比较，进行反复修改，最后确定最优方案。共二十五页 （2）合理选择执行机构类型，拟定机构组合方案 一般的选择原则： 在满足运动要求的前提下，尽可能缩短运动链，使机构和零部件数减少，提高机械效率。 应优先选用结构简单、工作可靠、便于制造和效率高的机构，特别是在传递功率大的地方，更应注意选用效率高的机构，以减少能量损失。 如果执行机构之间要求动作配合协调，则它们之间的内联传动链应当(yngdng)采用

5、传动比准确的机构。 执行机构的选择与组合与机械系统中的其他部分，特别是传动系统密切相关，故应结合有关部分的设计通盘考虑。共二十五页 （3）绘制工作循环图 在设计有多个需协调工作的执行机构时，要绘制工作循环图，以表达和校核各执行构件之间的协调和配合，防止由于运动不协调而造成构件相互碰撞（干涉）或工序倒置。同时，绘制工作循环图还有助于提高(t go)机械的理论生产率，并为执行机构的设计以及控制系统有关元件的安装、调整提供依据。例 冷镦铆钉机的工作循环图的绘制过程共二十五页共二十五页 （4）运动分析 目的：求出执行机构中各执行构件的位置、速度和加速度，必要时还要确定执行构件上指定点的轨迹。 方法：

6、图解法 简单、形象、直观、便于掌握；但精度不高，作图求解过程繁琐。 解析法 利用向量计算、复数运算等方法对机构运动参数进行数值分析，可以精确求得机构各运动参数与机构尺寸间的解析关系，以及获得给定点的轨迹方程式。该方法运算复杂，计算工作量大，但随着计算机应用(yngyng)技术和机构分析标准电算程序的不断发展和完善，解析法的应用(yngyng)越来越广泛。共二十五页 （5）动力学分析及承载能力计算 内容：强度、刚度、耐磨性、振动稳定性；在高温下工作(gngzu)时，还应考虑材料的热疲劳和蠕变强度。对于主要用于传递运动或实现一定动作的受力较小的执行系统，因其受力较小，通常不作承载能力计算。 在作强

7、度和刚度计算时应考虑的力有： 各构件所受的外力、外力矩 各构件的惯性力和惯性力矩 运动副的支反力 应加于原动件（或从动件）上的平衡力和平衡力矩 在受力分析和构件失效分析的基础上建立相应的强度和刚度条件，并进行设计计算或校核计算。共二十五页4.3.2 执行轴机构设计的基本要求4.3.3 执行轴（主轴）组件的布局设计4.3.4 执行轴（主轴）轴承(zhuchng)及其选择4.3.5 执行轴（主轴）设计4.3.6 执行轴（主轴）组件的验算 以上内容与机床设计的相关内容重合，不进行课堂讲授。共二十五页内容摘要4.2 常用执行机构及其主要性能特点。常见于轻工自动机械中，实现分度、夹持、进给、装配、包装、输送等功能。用于运动的合成和分解，以实现微调、增力、均衡或补偿等目的。能够使传递的力或力矩增大，常用于物件的夹紧或夹持机构中。内容：确定实现工作任务的工艺原理、结构方案、执行机