機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計第四章(下)

1、4.2 常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其主要(zhyo)性能特點(diǎn) 1. 執(zhí)行軸機(jī)構(gòu) 實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件(gujin)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。共二十五頁 2. 連桿機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) 運(yùn)動副壓強(qiáng)小，磨損少；易于加工和保證精度；靠自身的幾何形狀能保持運(yùn)動副的封閉；可獲得各種不同的運(yùn)動規(guī)律和運(yùn)動軌跡，實現(xiàn)復(fù)雜多樣的運(yùn)動。 缺點(diǎn) 運(yùn)動規(guī)律和運(yùn)動軌跡的精確性差；設(shè)計方法復(fù)雜；機(jī)構(gòu)傳動累積誤差大，受載時的彈性變形和熱變形也會導(dǎo)致機(jī)構(gòu)精度下降；機(jī)構(gòu)難以(nny)平衡，動載、振動和噪聲較大，不適用于高速場合。共二十五頁共二十五頁共二十五頁共二十五頁 3. 凸輪(tln)機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) 可以準(zhǔn)確地實現(xiàn)任意復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律和運(yùn)動軌跡，實現(xiàn)復(fù)雜多樣的運(yùn)動。 缺點(diǎn)

2、 高副處難以保證良好的潤滑，比壓較大，易磨損，傳遞動力不能過大，高速運(yùn)行時動力學(xué)特性變差，不宜在高速重載狀態(tài)下工作。 設(shè)計內(nèi)容 （1）確定從動件的運(yùn)動規(guī)律； （2）確定凸輪輪廓曲線的最小曲率半徑； （3）確定壓力角和基圓半徑； （4）凸輪材料的選擇共二十五頁共二十五頁 4. 間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu) 常見于輕工自動機(jī)械中，實現(xiàn)分度、夾持、進(jìn)給、裝配、包裝(bozhung)、輸送等功能。共二十五頁共二十五頁 5. 差動機(jī)構(gòu) 用于運(yùn)動的合成和分解(fnji)，以實現(xiàn)微調(diào)、增力、均衡或補(bǔ)償?shù)饶康?。共二十五?6. 增力機(jī)構(gòu) 能夠使傳遞的力或力矩增大，常用于物件的夾緊(ji jn)或夾持機(jī)構(gòu)中。共二十五頁 7.

3、行程增大機(jī)構(gòu) 能夠使機(jī)構(gòu)從動件的行程增大，利用機(jī)構(gòu)的組合(zh)來實現(xiàn)。共二十五頁共二十五頁 8. 直線運(yùn)動機(jī)構(gòu) 將主動件的旋轉(zhuǎn)(xunzhun)或擺動轉(zhuǎn)換為從動件的直線運(yùn)動。共二十五頁共二十五頁共二十五頁4.3 執(zhí)行系統(tǒng)(xtng)的設(shè)計 1. 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(shj)的基本要求 （1）實現(xiàn)預(yù)期的功能目標(biāo)預(yù)期精度的運(yùn)動和動作 （2）足夠的剛度、強(qiáng)度，有足夠的使用壽命 （3）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)間要配合協(xié)調(diào) （4）結(jié)構(gòu)合理、安全可靠，造型美觀共二十五頁 2. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計步驟 （1）擬定運(yùn)動方案 根據(jù)(gnj)：執(zhí)行系統(tǒng)的任務(wù) 內(nèi)容：確定實現(xiàn)工作任務(wù)的工藝原理、結(jié)構(gòu)方案、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量和種類、執(zhí)行構(gòu)件的

4、形狀和運(yùn)動形式等。 實現(xiàn)同一功能，可以采用不同的工藝原理和選擇不同的運(yùn)動方案； 實現(xiàn)同一工藝原理和采用同一運(yùn)動方案，也可以有不同的結(jié)構(gòu)方案； 設(shè)計時可提出工藝原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾個初步方案，經(jīng)過充分的分析比較，進(jìn)行反復(fù)修改，最后確定最優(yōu)方案。共二十五頁 （2）合理選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型，擬定機(jī)構(gòu)組合方案 一般的選擇原則： 在滿足運(yùn)動要求的前提下，盡可能縮短運(yùn)動鏈，使機(jī)構(gòu)和零部件數(shù)減少，提高機(jī)械效率。 應(yīng)優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、便于制造和效率高的機(jī)構(gòu)，特別是在傳遞功率大的地方，更應(yīng)注意選用效率高的機(jī)構(gòu)，以減少能量損失。 如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間要求動作配合協(xié)調(diào)，則它們之間的內(nèi)聯(lián)傳動鏈應(yīng)當(dāng)(yngdng)采用

5、傳動比準(zhǔn)確的機(jī)構(gòu)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與組合與機(jī)械系統(tǒng)中的其他部分，特別是傳動系統(tǒng)密切相關(guān)，故應(yīng)結(jié)合有關(guān)部分的設(shè)計通盤考慮。共二十五頁 （3）繪制工作循環(huán)圖 在設(shè)計有多個需協(xié)調(diào)工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)時，要繪制工作循環(huán)圖，以表達(dá)和校核各執(zhí)行構(gòu)件之間的協(xié)調(diào)和配合，防止由于運(yùn)動不協(xié)調(diào)而造成構(gòu)件相互碰撞（干涉）或工序倒置。同時，繪制工作循環(huán)圖還有助于提高(t go)機(jī)械的理論生產(chǎn)率，并為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計以及控制系統(tǒng)有關(guān)元件的安裝、調(diào)整提供依據(jù)。例 冷鐓鉚釘機(jī)的工作循環(huán)圖的繪制過程共二十五頁共二十五頁 （4）運(yùn)動分析 目的：求出執(zhí)行機(jī)構(gòu)中各執(zhí)行構(gòu)件的位置、速度和加速度，必要時還要確定執(zhí)行構(gòu)件上指定點(diǎn)的軌跡。 方法：

6、圖解法 簡單、形象、直觀、便于掌握；但精度不高，作圖求解過程繁瑣。 解析法 利用向量計算、復(fù)數(shù)運(yùn)算等方法對機(jī)構(gòu)運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行數(shù)值分析，可以精確求得機(jī)構(gòu)各運(yùn)動參數(shù)與機(jī)構(gòu)尺寸間的解析關(guān)系，以及獲得給定點(diǎn)的軌跡方程式。該方法運(yùn)算復(fù)雜，計算工作量大，但隨著計算機(jī)應(yīng)用(yngyng)技術(shù)和機(jī)構(gòu)分析標(biāo)準(zhǔn)電算程序的不斷發(fā)展和完善，解析法的應(yīng)用(yngyng)越來越廣泛。共二十五頁 （5）動力學(xué)分析及承載能力計算 內(nèi)容：強(qiáng)度、剛度、耐磨性、振動穩(wěn)定性；在高溫下工作(gngzu)時，還應(yīng)考慮材料的熱疲勞和蠕變強(qiáng)度。對于主要用于傳遞運(yùn)動或?qū)崿F(xiàn)一定動作的受力較小的執(zhí)行系統(tǒng)，因其受力較小，通常不作承載能力計算。 在作強(qiáng)

7、度和剛度計算時應(yīng)考慮的力有： 各構(gòu)件所受的外力、外力矩 各構(gòu)件的慣性力和慣性力矩 運(yùn)動副的支反力 應(yīng)加于原動件（或從動件）上的平衡力和平衡力矩 在受力分析和構(gòu)件失效分析的基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的強(qiáng)度和剛度條件，并進(jìn)行設(shè)計計算或校核計算。共二十五頁4.3.2 執(zhí)行軸機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本要求4.3.3 執(zhí)行軸（主軸）組件的布局設(shè)計4.3.4 執(zhí)行軸（主軸）軸承(zhuchng)及其選擇4.3.5 執(zhí)行軸（主軸）設(shè)計4.3.6 執(zhí)行軸（主軸）組件的驗算 以上內(nèi)容與機(jī)床設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容重合，不進(jìn)行課堂講授。共二十五頁內(nèi)容摘要4.2 常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其主要性能特點(diǎn)。常見于輕工自動機(jī)械中，實現(xiàn)分度、夾持、進(jìn)給、裝配、包裝、輸送等功能。用于運(yùn)動的合成和分解，以實現(xiàn)微調(diào)、增力、均衡或補(bǔ)償?shù)饶康?。能夠使傳遞的力或力矩增大，常用于物件的夾緊或夾持機(jī)構(gòu)中。內(nèi)容：確定實現(xiàn)工作任務(wù)的工藝原理、結(jié)構(gòu)方案、執(zhí)行機(jī)