第3章執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計ppt課件

1、第三章第三章 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計一、執(zhí)行系統(tǒng)的組成一、執(zhí)行系統(tǒng)的組成執(zhí)行末端件執(zhí)行末端件直接與任務(wù)對象接觸并完成一定任務(wù)夾持、直接與任務(wù)對象接觸并完成一定任務(wù)夾持、轉(zhuǎn)動、挪動等或在任務(wù)對象上完成一定動作切削、轉(zhuǎn)動、挪動等或在任務(wù)對象上完成一定動作切削、鍛壓、清洗等的部件。鍛壓、清洗等的部件。執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)給執(zhí)行末端件提供力和帶動它實現(xiàn)運動，即把給執(zhí)行末端件提供力和帶動它實現(xiàn)運動，即把傳動系統(tǒng)傳送過來的運動進(jìn)展必要的轉(zhuǎn)換，以滿足執(zhí)行傳動系統(tǒng)傳送過來的運動進(jìn)展必要的轉(zhuǎn)換，以滿足執(zhí)行末端件的要求。末端件的要求。3.1 3.1 執(zhí)行系統(tǒng)的組成、功能及分類執(zhí)行系統(tǒng)的組成、功能及分類 設(shè)計一套機械

2、系統(tǒng)的目的是要使所設(shè)計的系統(tǒng)具有一設(shè)計一套機械系統(tǒng)的目的是要使所設(shè)計的系統(tǒng)具有一定的預(yù)期功能，那么在系統(tǒng)中能直接完成預(yù)期任務(wù)義務(wù)的定的預(yù)期功能，那么在系統(tǒng)中能直接完成預(yù)期任務(wù)義務(wù)的那部分子系統(tǒng)就是執(zhí)行系統(tǒng)。那部分子系統(tǒng)就是執(zhí)行系統(tǒng)。1圖圖3.1 3.1 臥式車床主軸臥式車床主軸頂尖或夾盤是執(zhí)行末端件；頂尖或夾盤是執(zhí)行末端件；2執(zhí)行執(zhí)行末端件末端件執(zhí)行執(zhí)行機構(gòu)機構(gòu)主軸那么是執(zhí)行機主軸那么是執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)圖圖3.2 3.2 手爪平行開閉式機械手構(gòu)造表示圖手爪平行開閉式機械手構(gòu)造表示圖1111是執(zhí)行末端件是執(zhí)行末端件1 1、88滑動齒條；滑動齒條；2 2、33小齒輪；小齒輪；44雙面齒條；雙面齒條；55

3、氣缸；氣缸；66活塞；活塞；77螺桿；螺桿；99滑動齒條導(dǎo)軌；滑動齒條導(dǎo)軌；1010緊縮彈簧；緊縮彈簧；1111可換夾爪可換夾爪 3執(zhí)行執(zhí)行末端件末端件執(zhí)行執(zhí)行機構(gòu)機構(gòu) 以上兩例中的執(zhí)行系統(tǒng)都是由純機械構(gòu)造組成的。隨著以上兩例中的執(zhí)行系統(tǒng)都是由純機械構(gòu)造組成的。隨著科學(xué)技術(shù)的開展，執(zhí)行系統(tǒng)的組成也在不斷地發(fā)生變化：科學(xué)技術(shù)的開展，執(zhí)行系統(tǒng)的組成也在不斷地發(fā)生變化： 一方面由于機械的含義在不斷地擴展，如電子、電器、一方面由于機械的含義在不斷地擴展，如電子、電器、光學(xué)、液體、氣體等也可以直接與純機械構(gòu)造結(jié)合，組成較光學(xué)、液體、氣體等也可以直接與純機械構(gòu)造結(jié)合，組成較先進(jìn)的機電、機光、機液等執(zhí)行機構(gòu)

4、；先進(jìn)的機電、機光、機液等執(zhí)行機構(gòu)； 另一方面又由于傳動系統(tǒng)變得越來越簡單，有時一個機另一方面又由于傳動系統(tǒng)變得越來越簡單，有時一個機構(gòu)可以既是傳動系統(tǒng)又是執(zhí)行系統(tǒng)，如連桿機構(gòu)的運用，所構(gòu)可以既是傳動系統(tǒng)又是執(zhí)行系統(tǒng)，如連桿機構(gòu)的運用，所以，執(zhí)行系統(tǒng)可以由一個簡單的構(gòu)造來組成，也可以由一些以，執(zhí)行系統(tǒng)可以由一個簡單的構(gòu)造來組成，也可以由一些根本構(gòu)造組合成的復(fù)雜機構(gòu)來組成。這主要視系統(tǒng)的功能來根本構(gòu)造組合成的復(fù)雜機構(gòu)來組成。這主要視系統(tǒng)的功能來決議。決議。 普通說來，能完成同一功能的執(zhí)行系統(tǒng)可以有不同的方普通說來，能完成同一功能的執(zhí)行系統(tǒng)可以有不同的方案，但應(yīng)選出既能滿足功能要求，又簡單、可靠的

5、一個方案。案，但應(yīng)選出既能滿足功能要求，又簡單、可靠的一個方案。 4二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能1 1、實現(xiàn)運動方式或運動規(guī)律變換的功能、實現(xiàn)運動方式或運動規(guī)律變換的功能 (1) (1)實現(xiàn)預(yù)期固定軌跡或簡單可調(diào)的軌跡功能實現(xiàn)預(yù)期固定軌跡或簡單可調(diào)的軌跡功能(2)(2)勻速運動與非勻速運動的變換勻速運動與非勻速運動的變換(3)(3)延續(xù)運動與間歇式轉(zhuǎn)動或擺動的變換延續(xù)運動與間歇式轉(zhuǎn)動或擺動的變換2 2、實現(xiàn)開關(guān)、聯(lián)鎖和檢測等的功能、實現(xiàn)開關(guān)、聯(lián)鎖和檢測等的功能(1)(1)用來實現(xiàn)運動的離合或開停用來實現(xiàn)運動的離合或開停(2)(2)用來換向、超越或反向止動用來換向、超越或反向止動(3)(

6、3)用來實現(xiàn)聯(lián)鎖、過載維護(hù)、平安制動用來實現(xiàn)聯(lián)鎖、過載維護(hù)、平安制動(4)(4)實現(xiàn)鎖止、定位、夾壓等實現(xiàn)鎖止、定位、夾壓等(5)(5)實現(xiàn)丈量、放大、比較、顯示、記錄、運算等實現(xiàn)丈量、放大、比較、顯示、記錄、運算等3 3、實現(xiàn)程序控制功能、實現(xiàn)程序控制功能4 4、實現(xiàn)施力功能、實現(xiàn)施力功能如壓力機、礦石粉碎機等如壓力機、礦石粉碎機等5執(zhí)行系統(tǒng)的功能例如執(zhí)行系統(tǒng)的功能例如1 1圖圖3.3 聯(lián)動凸輪機構(gòu)聯(lián)動凸輪機構(gòu) 凸輪凸輪A,B控制控制E的的運動軌跡，可根據(jù)運運動軌跡，可根據(jù)運動軌跡的要求設(shè)計凸動軌跡的要求設(shè)計凸輪曲線。輪曲線。EE執(zhí)行末端件執(zhí)行末端件其它其它執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)6執(zhí)行執(zhí)行末端件末

7、端件執(zhí)行系統(tǒng)的功能例執(zhí)行系統(tǒng)的功能例如如2 2 曲柄搖桿曲柄搖桿ABCDABCD機構(gòu)實現(xiàn)刀機構(gòu)實現(xiàn)刀具的慢進(jìn)和快退。具的慢進(jìn)和快退。 AB AB的長度調(diào)理行程。的長度調(diào)理行程。 M1,M3 M1,M3調(diào)理刀具與工件的調(diào)理刀具與工件的相對位置相對位置XYXY向。向。 M2 M2調(diào)理任務(wù)臺的高度。調(diào)理任務(wù)臺的高度。 曲柄搖桿曲柄搖桿FGHIFGHI驅(qū)動棘輪驅(qū)動棘輪J J帶帶動螺桿動螺桿K K實現(xiàn)每循環(huán)進(jìn)給量。實現(xiàn)每循環(huán)進(jìn)給量。有兩個執(zhí)行末端件：有兩個執(zhí)行末端件：刀具和任務(wù)臺刀具和任務(wù)臺圖圖3.4 牛頭刨床牛頭刨床7三、執(zhí)行系統(tǒng)的分類三、執(zhí)行系統(tǒng)的分類按執(zhí)行系統(tǒng)對運動和動力的要求：按執(zhí)行系統(tǒng)對運動和

8、動力的要求：動作型：要求執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)預(yù)期精度的動作動作型：要求執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)預(yù)期精度的動作( (位移、速位移、速度、加速度等度、加速度等) )，而對執(zhí)行系統(tǒng)中各構(gòu)件的強度、剛度，而對執(zhí)行系統(tǒng)中各構(gòu)件的強度、剛度無特殊要求?？p紉機、包糖機、印刷機等。無特殊要求?？p紉機、包糖機、印刷機等。 動力型動力型 ：要求執(zhí)行系統(tǒng)能抑制較大的消費阻力，做一：要求執(zhí)行系統(tǒng)能抑制較大的消費阻力，做一定的功，因此對執(zhí)行系統(tǒng)中各構(gòu)件的強度、剛度有嚴(yán)定的功，因此對執(zhí)行系統(tǒng)中各構(gòu)件的強度、剛度有嚴(yán)厲要求，但對運動精度無特殊要求。曲柄壓力機、推厲要求，但對運動精度無特殊要求。曲柄壓力機、推土機、發(fā)掘機、碎石機等。土機、發(fā)掘機

9、、碎石機等。 動作動力型：要求執(zhí)行系統(tǒng)既能實現(xiàn)預(yù)期精度的動作，動作動力型：要求執(zhí)行系統(tǒng)既能實現(xiàn)預(yù)期精度的動作，又要抑制較大的消費阻力，做一定的功。滾齒機、插又要抑制較大的消費阻力，做一定的功。滾齒機、插齒機等。齒機等。 8按執(zhí)行系統(tǒng)中執(zhí)行機構(gòu)的相互聯(lián)絡(luò)情況按執(zhí)行系統(tǒng)中執(zhí)行機構(gòu)的相互聯(lián)絡(luò)情況 三、執(zhí)行系統(tǒng)的分類三、執(zhí)行系統(tǒng)的分類單一型：在執(zhí)行系統(tǒng)中，只需一個執(zhí)行機構(gòu)任務(wù)。攪單一型：在執(zhí)行系統(tǒng)中，只需一個執(zhí)行機構(gòu)任務(wù)。攪拌機、碎石機、皮帶輸拌機、碎石機、皮帶輸 送機等。送機等。相互獨立型：在執(zhí)行系統(tǒng)中有多個執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)展任務(wù)，相互獨立型：在執(zhí)行系統(tǒng)中有多個執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)展任務(wù)，但它們之間相互獨立、沒有運

10、動及消費阻力等方面的但它們之間相互獨立、沒有運動及消費阻力等方面的聯(lián)絡(luò)和制約。外圓磨床的磨削進(jìn)給與砂輪轉(zhuǎn)動，起重聯(lián)絡(luò)和制約。外圓磨床的磨削進(jìn)給與砂輪轉(zhuǎn)動，起重機的起吊與行走動作等。機的起吊與行走動作等。相互聯(lián)絡(luò)型：在執(zhí)行系統(tǒng)中，有多個執(zhí)行機構(gòu)，且它相互聯(lián)絡(luò)型：在執(zhí)行系統(tǒng)中，有多個執(zhí)行機構(gòu)，且它們之間有運動及消費阻力等方面上的聯(lián)絡(luò)和制約。印們之間有運動及消費阻力等方面上的聯(lián)絡(luò)和制約。印刷機、包裝機、縫紉機、紡織機等。刷機、包裝機、縫紉機、紡織機等。93.2 3.2 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計根本要求：執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計根本要求： 保證設(shè)計時提出的功能目的。保證設(shè)計時提出的功能目的。 足夠的

11、運用壽命和強度、剛度要求。足夠的運用壽命和強度、剛度要求。 各執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)構(gòu)造合理、配合協(xié)調(diào)。各執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)構(gòu)造合理、配合協(xié)調(diào)。 經(jīng)過分析，執(zhí)行末端件的運動無外乎是回轉(zhuǎn)運動、直經(jīng)過分析，執(zhí)行末端件的運動無外乎是回轉(zhuǎn)運動、直線運動或者兩種運動的合成。線運動或者兩種運動的合成。 回轉(zhuǎn)運動：圓導(dǎo)軌、軸承、齒輪等；電動機等回轉(zhuǎn)運動：圓導(dǎo)軌、軸承、齒輪等；電動機等 直線運動：直線導(dǎo)軌、液壓缸等；直線電機直線運動：直線導(dǎo)軌、液壓缸等；直線電機 執(zhí)行系統(tǒng)是總系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，且此系統(tǒng)的一端執(zhí)行系統(tǒng)是總系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，且此系統(tǒng)的一端與被執(zhí)行與被執(zhí)行( (加工加工) )對象接觸，另一端與傳動系統(tǒng)銜接，因此，對

12、象接觸，另一端與傳動系統(tǒng)銜接，因此，在設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)時，不但要明確本系統(tǒng)中各零、部件的相在設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)時，不但要明確本系統(tǒng)中各零、部件的相互作用及設(shè)計要求，同時，還要了解與其它系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)、互作用及設(shè)計要求，同時，還要了解與其它系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)、協(xié)調(diào)和分工，進(jìn)而使總系統(tǒng)處在最正確形狀下任務(wù)。協(xié)調(diào)和分工，進(jìn)而使總系統(tǒng)處在最正確形狀下任務(wù)。 10一、執(zhí)行軸機構(gòu)的設(shè)計簡介一、執(zhí)行軸機構(gòu)的設(shè)計簡介 利用軸的回轉(zhuǎn)運動來完成執(zhí)行義務(wù)的情形很多很多：利用軸的回轉(zhuǎn)運動來完成執(zhí)行義務(wù)的情形很多很多：如機床中執(zhí)行軸帶開工件或刀具，可完成工件外表的成形如機床中執(zhí)行軸帶開工件或刀具，可完成工件外表的成形加工運動；軋鋼機中經(jīng)過軋

13、輥加工運動；軋鋼機中經(jīng)過軋輥( (相當(dāng)于機床中的執(zhí)行軸相當(dāng)于機床中的執(zhí)行軸) )對對鋼材的軋制，以獲得不同外形、尺寸的型鋼以及一些自動鋼材的軋制，以獲得不同外形、尺寸的型鋼以及一些自動裝配線上運用的各種不等速或間歇回轉(zhuǎn)機構(gòu)的軸等。裝配線上運用的各種不等速或間歇回轉(zhuǎn)機構(gòu)的軸等。 這些執(zhí)行軸由于功用不同，故各自的詳細(xì)構(gòu)造及執(zhí)行這些執(zhí)行軸由于功用不同，故各自的詳細(xì)構(gòu)造及執(zhí)行軸機構(gòu)的組成及布置也不一樣。但歸結(jié)起來執(zhí)行軸機構(gòu)普軸機構(gòu)的組成及布置也不一樣。但歸結(jié)起來執(zhí)行軸機構(gòu)普通主要由執(zhí)行軸、安裝在其上的傳動件通主要由執(zhí)行軸、安裝在其上的傳動件( (齒輪、皮帶輪等齒輪、皮帶輪等) )、密封件、軸承、軸承間

14、隙調(diào)整及固定元件密封件、軸承、軸承間隙調(diào)整及固定元件( (螺母螺母) )等組成，等組成， 因此，設(shè)計執(zhí)行軸機構(gòu)時主要是各組成元件的布置及因此，設(shè)計執(zhí)行軸機構(gòu)時主要是各組成元件的布置及設(shè)計軸本身。設(shè)計軸本身。 11 圖圖3.9 3.9 主軸前端構(gòu)造主軸前端構(gòu)造 1 1螺釘螺釘 2 2環(huán)形鎖緊環(huán)形鎖緊盤盤 3 3主軸前端主軸前端 4 4撥盤或撥盤或卡盤卡盤 5 5 螺母螺母 6 6 雙頭螺雙頭螺栓栓 例例3.6 CA61403.6 CA6140普通車床主軸組件普通車床主軸組件12采用錐采用錐面配合面配合阻尼套阻尼套構(gòu)造構(gòu)造向心球軸承向心球軸承推力球軸承推力球軸承斜齒輪斜齒輪滑移齒輪滑移齒輪例：萬能

15、外圓磨床砂輪架主軸構(gòu)造例：萬能外圓磨床砂輪架主軸構(gòu)造具有高的回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性及耐磨性要求具有高的回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性及耐磨性要求 13 例：萬能外圓磨床砂輪架主軸構(gòu)造例：萬能外圓磨床砂輪架主軸構(gòu)造 砂輪架主軸的徑向支承是砂輪架主軸的徑向支承是“短三瓦式的滑動軸承。每一滑動軸承由短三瓦式的滑動軸承。每一滑動軸承由三塊扇形軸瓦組成。每塊軸瓦三塊扇形軸瓦組成。每塊軸瓦1 1都支承在球面支承螺釘?shù)那蛎嫔?。調(diào)理球都支承在球面支承螺釘?shù)那蛎嫔?。調(diào)理球面支承螺釘面支承螺釘1010即可調(diào)整軸承的間隙。螺釘即可調(diào)整軸承的間隙。螺釘1111是鎖緊螺釘。短三瓦軸承是是鎖緊螺釘。短三瓦軸承是液體動壓滑動軸承。

16、液體動壓滑動軸承。 14二、導(dǎo)軌設(shè)計簡介二、導(dǎo)軌設(shè)計簡介1 1、導(dǎo)軌的功用、導(dǎo)軌的功用 導(dǎo)向和承載。導(dǎo)向和承載。2 2、導(dǎo)軌的分類、導(dǎo)軌的分類 (a) (a)按運動軌跡分按運動軌跡分: :直線和圓周運動；直線和圓周運動； (b) (b)按任務(wù)時的摩擦性質(zhì)分為按任務(wù)時的摩擦性質(zhì)分為: :滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌；滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌； 滑動導(dǎo)軌中又有滑動導(dǎo)軌中又有: :普通滑動、液體動壓、普通滑動、液體動壓、 液體靜壓和卸荷導(dǎo)軌等；液體靜壓和卸荷導(dǎo)軌等； 滾動導(dǎo)軌按滾動體分為滾動導(dǎo)軌按滾動體分為: :滾珠、滾柱和滾針導(dǎo)滾珠、滾柱和滾針導(dǎo)軌；軌； (c) (c)按受力情況可分為按受力情況可分為: :開式和

17、閉式導(dǎo)軌。開式和閉式導(dǎo)軌。15 開式導(dǎo)軌開式導(dǎo)軌 閉式導(dǎo)軌閉式導(dǎo)軌 導(dǎo)軌在部件自重和外載作用下，導(dǎo)軌在部件自重和外載作用下，導(dǎo)軌面導(dǎo)軌面c c和和d d在導(dǎo)軌全長上一直在導(dǎo)軌全長上一直貼合著貼合著 當(dāng)動導(dǎo)軌遭到較大的傾覆力矩當(dāng)動導(dǎo)軌遭到較大的傾覆力矩M M時，其自重不能使導(dǎo)軌面時，其自重不能使導(dǎo)軌面e e和和f f一直貼合，所以，必需添加一直貼合，所以，必需添加壓板壓板1 1和和2 2，以構(gòu)成輔助導(dǎo)軌面，以構(gòu)成輔助導(dǎo)軌面g g和和h h。 163 3、導(dǎo)軌的根本要求：、導(dǎo)軌的根本要求：(a)(a)導(dǎo)向精度是指動導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運動的準(zhǔn)確度，即直線運動導(dǎo)導(dǎo)向精度是指動導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運動的準(zhǔn)確度，即

18、直線運動導(dǎo)軌的直線性、圓周運動導(dǎo)軌的真圓性和導(dǎo)軌與其它運動件之間相軌的直線性、圓周運動導(dǎo)軌的真圓性和導(dǎo)軌與其它運動件之間相互位置的準(zhǔn)確性。導(dǎo)軌應(yīng)具有足夠高的導(dǎo)向精度，且需求在長期互位置的準(zhǔn)確性。導(dǎo)軌應(yīng)具有足夠高的導(dǎo)向精度，且需求在長期任務(wù)后仍堅持原有的很高的導(dǎo)向精度任務(wù)后仍堅持原有的很高的導(dǎo)向精度精度堅持性。影響導(dǎo)軌精度堅持性。影響導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的主要要素是導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度。導(dǎo)向精度的主要要素是導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度。 (b)(b)支承剛度表示導(dǎo)軌受載后抵抗變形的才干。導(dǎo)軌變形主要是由支承剛度表示導(dǎo)軌受載后抵抗變形的才干。導(dǎo)軌變形主要是由導(dǎo)軌本身變形導(dǎo)軌本身變形( (接觸變形、改動、彎曲變形接觸變形、改動、彎曲變形) )和導(dǎo)軌支承件變形引和導(dǎo)軌支承件變形引起導(dǎo)軌變形組成的。起導(dǎo)軌變形組成的。(c)(c)高靈敏度指當(dāng)動導(dǎo)軌作低速運