【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn) ,蝸輪和小齒輪共軸 ,從而帶動大齒輪旋轉(zhuǎn) ,大齒輪和四桿機構(gòu) ABCD的連桿 BC固聯(lián) .當(dāng)連桿 BC作整周轉(zhuǎn)動時 ,就帶動搖桿 AB來回擺動 ,最終實現(xiàn)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時又隨搖桿一起擺動 . II型疊加機構(gòu) 附加機構(gòu) 基礎(chǔ)機構(gòu) II型疊加機構(gòu) II型疊加機構(gòu) 附加機構(gòu) 基礎(chǔ)機構(gòu) II型疊加機構(gòu) 機構(gòu)的封閉組合 其特征： 基礎(chǔ)機構(gòu)為二自由度機構(gòu) ， 附加機構(gòu)為單自由度機構(gòu)。 將一個兩自由度機構(gòu)（稱基礎(chǔ)機構(gòu)）中的某兩個構(gòu)件的運動用另外一機構(gòu)（稱為附加機構(gòu)或約束機構(gòu)）將其聯(lián)系起來，使其成為一個單自由度機構(gòu)的組合。 附加機構(gòu) 基礎(chǔ)機構(gòu) I 型封閉組合機構(gòu) 差動輪系 有兩個自由度 ,需要兩個輸入運動 . I型封閉機構(gòu) 定軸輪系 (左邊 )+差動輪系 (右邊 ) z1和 z4為輸入 ,共軸 ,行星架 H為輸出構(gòu)件 . Ⅱ 型封閉組合機構(gòu) 附加機構(gòu) 附加機構(gòu) 基礎(chǔ) 機構(gòu) Ⅰ 定軸齒輪機構(gòu) ,Ⅱ 曲柄搖桿機構(gòu) ,Ⅲ 差動輪系 (有兩個自由度 ) 大齒輪 4為輸出構(gòu)件 . 兩個子機構(gòu)共用同一個輸入構(gòu)件，而它們的輸出運動又同時輸入給一個 2自由度的子機構(gòu)，從而形成一個自由度為 1的機構(gòu)系統(tǒng) . 附加機構(gòu) 基礎(chǔ)機構(gòu) Ⅲ 型封閉組合機構(gòu) (又叫反饋封閉式組合 ) 差動輪系 +定軸輪系 (反饋 ) Z1輸入 ,Z4輸出 ,Z6反饋 . 二、組合機構(gòu) 凸輪 連桿組合機構(gòu) 準(zhǔn)確 實現(xiàn)多種復(fù)雜的運動軌跡或運動規(guī)律 。 （ 1）實現(xiàn)復(fù)雜運動軌跡 例 1：平板印刷機上的吸紙機構(gòu) 吸紙盤 P走出一個矩形軌跡，以完成吸紙和送紙等動作。 基礎(chǔ)機構(gòu)： 五桿機構(gòu) (F=2) 附加機構(gòu)： 兩個擺動從動件凸輪機構(gòu)(F=1) 例 2：刻字、成型機構(gòu) M點描繪出一條復(fù)雜的軌跡。 基礎(chǔ)機構(gòu)：四桿移動副機構(gòu) (F=2) 附加機構(gòu)：兩個槽凸輪機構(gòu) (F=1) （ 2）實現(xiàn)復(fù)雜運動規(guī)律 例： 基礎(chǔ)機構(gòu)：五桿機構(gòu) (F=2) 附加機構(gòu)：槽凸輪機構(gòu) (F=1) 凸輪的輪廓曲線 → 滑塊 3的復(fù)雜運動。 齒輪 連桿組合機構(gòu) （ 1）實現(xiàn)復(fù)雜運動軌跡 連桿機構(gòu) (F=2)— 基礎(chǔ)機構(gòu) 齒輪機構(gòu) (F=1)— 附加機構(gòu) 利用連桿曲線實現(xiàn)預(yù)定的軌跡。 基礎(chǔ)機構(gòu)：五桿機構(gòu) (F=2) 附加機構(gòu)：定軸輪系 (F=1) 例 1： 可以改變參數(shù)實現(xiàn) M點復(fù)雜運動軌跡 .見下頁 . 實現(xiàn) M點的復(fù)雜軌跡。 改變各桿長度 改變齒輪的相位角 改變齒輪傳動比 M 例 2：振擺式軋鋼機軋輥驅(qū)動裝置 調(diào)節(jié)兩曲柄 AB和 DE的相位角，方便地改變 M點的軌跡。 基礎(chǔ)機構(gòu)：五桿機構(gòu) ABCDE (F=2) 附加機構(gòu)：定軸輪系 (F=1) 連桿機構(gòu) (F=1)— 附加機構(gòu) （ 2）實現(xiàn)復(fù)雜運動規(guī)律 差動輪系 (齒輪 5+齒輪 1+行星架 AB) (F=2)— 基礎(chǔ)機構(gòu) 改變桿長和 Z Z2′， ω5可獲得不同的運動規(guī)律 。 行星架 AB的運動 ω1為輸入，齒輪 5轉(zhuǎn)速 ω5為輸出 其中差動輪系為基礎(chǔ)機構(gòu) ,四桿機構(gòu)為附加機構(gòu) .即用四桿機構(gòu)將差動輪系的兩個自由度約束去掉一個 ,從而形成自由度為 1的機構(gòu)系統(tǒng) . 凸輪 齒輪組合機構(gòu) 差動輪系 (F=2)+凸輪機構(gòu) (F=1) 1 — 小齒輪 。2 — 大齒輪 H — 行星架 。 3 、 4 — 凸輪機構(gòu) 行星架 H的運動為輸入，小齒輪1的轉(zhuǎn)動為輸出。合理設(shè)計凸輪廓線，可使小齒輪 1具有特定的運動規(guī)律。 其中差動輪系為基礎(chǔ)機構(gòu) ,凸輪機構(gòu)為附加機構(gòu) .即用凸輪機構(gòu)將差動輪系的兩個自由度約束去掉一個 ,從而形成自由度為 1的機構(gòu)系統(tǒng) . 思考題： 對鉸鏈四桿機構(gòu)通過： ①改變構(gòu)件長度和以不同構(gòu)件做機架； ②改變運動副類型； ③以連桿的不同點輸出運動； ④改變構(gòu)件的數(shù)目； ⑤把平面機構(gòu)變成空間機構(gòu)， 構(gòu)型新機構(gòu)。 舉例說明應(yīng)用機構(gòu)組合和組合機構(gòu)的方法構(gòu)型新機構(gòu)。 設(shè)計的執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)滿足下面 5個要求： 第三節(jié) 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計 一、執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計要求 （一）能實現(xiàn)有一定精度的運動和動作 為使執(zhí)行系統(tǒng)能完成一定的功能，執(zhí)行構(gòu)件不僅要完成一定的運動和動 作，而且對運動和動作要有一定的精度要求。 P77圖 49和圖 410所示的回轉(zhuǎn)工作臺，執(zhí)行構(gòu)件 — 分度盤應(yīng)在需要時能轉(zhuǎn)過一個精確的角度，并在此位置還能準(zhǔn)確的定位。 如轉(zhuǎn)動的角度精度和定位精度不高，用回轉(zhuǎn)工作臺加工零件時，零件的精度就不會高。 當(dāng)然也不能盲目的提高精度，這樣做會導(dǎo)致成本提高，增加制作和安裝的難度。 應(yīng) 根據(jù)實際的需要，在設(shè)計時為執(zhí)行系統(tǒng)規(guī)定合適的精度 。如要設(shè)計一個轉(zhuǎn)臺式 裝配機械 的工作臺，它應(yīng)具有 “ 轉(zhuǎn)動一個角度后，在該位置定位、停留一段時間 ” 的功能，這種執(zhí)行系統(tǒng)，與前面所說的進(jìn)行機械加工的回轉(zhuǎn)工作臺相比，轉(zhuǎn)動角度的精度和定位精度，可以適當(dāng)降低。 執(zhí)行系統(tǒng)中每一個零件都應(yīng)有足夠的強度和剛度，尤其是對動力型執(zhí)行系統(tǒng)，零件的強度和剛度更應(yīng)當(dāng)引起重視。 執(zhí)行系統(tǒng)中的關(guān)鍵零部件，如發(fā)生強度和剛度問題，會造成嚴(yán)重的后果 。 （二）各零件應(yīng)有足夠的強度和剛度 零件因 強度不足 造成損壞，輕則使生產(chǎn)中斷，重則會造成設(shè)備或人身事故。零件因 剛度不足 發(fā)生過大的彈性變形，會直接影響機械系統(tǒng)的精度，或使機械系統(tǒng)不能正常工作。以車床上的絲桿為例，如果發(fā)生過大的扭轉(zhuǎn)彈性變形，就會使絲桿上的螺距 P發(fā)生變化，從而使加工出的工件的螺距有較大的制造誤差，影響了加工精度。若絲桿發(fā)生較大的彎曲變形，在軸承處產(chǎn)生過大的偏轉(zhuǎn)角 φ，就會影響軸承正常工作。 不同的執(zhí)行系統(tǒng)，對強度和剛度要求不同。對動力型執(zhí)行系統(tǒng)，如具有夾持和搬運等功能的執(zhí)行系統(tǒng)，各構(gòu)件應(yīng)充分考慮強度和剛度要求。但 對動作型的執(zhí)行系統(tǒng) ，如糖果包裝機，印刷機等的執(zhí)行系統(tǒng)，由于受力較小，對強度和剛度考慮較少， 零件的尺寸往往由結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝要求決定。 相互聯(lián)系型的執(zhí)行系統(tǒng) 有多個執(zhí)行機構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件 ， 每個執(zhí)行構(gòu)件有相應(yīng)的動作 ， 這些動作應(yīng)協(xié)調(diào)配合 ， 不能發(fā)生相互碰撞和干涉 ， 也不能發(fā)生工序倒置的現(xiàn)象 。 以糖果包裝機為例 ， 有 4個執(zhí)行機構(gòu)和 4個執(zhí)行構(gòu)件 ， 它們必須協(xié)調(diào)配合 ， 按 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 工步相繼動作 ， 才能完成糖果包裝的功能 。 （三）各執(zhí)行機構(gòu)間動作應(yīng)協(xié)調(diào)配合 設(shè)計相互聯(lián)系型的執(zhí)行系統(tǒng)時， 應(yīng)繪制工作循環(huán)圖 ，將各執(zhí)行構(gòu)件運動的先后順序、起止時間、運動范圍等都畫在工作循環(huán)圖上，按照工作循環(huán)圖設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)，可避免犯錯誤。 比如在設(shè)計四工位專用機床時，對于 3個執(zhí)行構(gòu)件（刀具、回轉(zhuǎn)工作臺和主軸箱），為使其協(xié)調(diào)工作，設(shè)計時畫出了運動循環(huán)圖。 在滿足精度、強度和剛度的前提下，設(shè)計時應(yīng)充分 注意執(zhí)行系統(tǒng)零部件的結(jié)構(gòu)工藝性 ，以便于制造和安裝，降低制造成本。 （四）結(jié)構(gòu)合理，造型美觀，便于制造和安裝 零部件的結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)從材料選擇，毛坯選擇及整個制造和安裝過程入手，達(dá)到以最少的加工費用，制造出合格產(chǎn)品的目的。 工作安全可靠，就是在規(guī)定的使用期間內(nèi)，在一定的工作環(huán)境和條件下，各執(zhí)行系統(tǒng)能正常工作，不出故障，并要做到使用安全，維護(hù)管理方便。 足夠的使用壽命是指執(zhí)行系統(tǒng)要能在一定的使用期限安全可靠的工作。 （五）工作安全可靠，有足夠的使用壽命 執(zhí)行系統(tǒng)的壽命，決定于組成執(zhí)行系統(tǒng)各零部件的壽命，其中關(guān)鍵零部件的壽命起到主要作用。設(shè)計時應(yīng)以關(guān)鍵零部件的壽命作為執(zhí)行系統(tǒng)的壽命，次要零件在壽命期間里如果失效，可以用更換次要零件的方法，恢復(fù)執(zhí)行系統(tǒng)的功能。 確定零部件和執(zhí)行系統(tǒng)的外形時， 造型美觀也是設(shè)計者追求的目標(biāo)之一 。 除上面一些基本要求外，還 有一些次要和特殊要求 。如隨工作環(huán)境的不同，有防銹防腐、耐高溫或耐低溫的要求，當(dāng)執(zhí)行系統(tǒng)外露時，為不傷害操作者，還應(yīng)有安全保護(hù)要求。 設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度和設(shè)計者的經(jīng)驗采取不同的設(shè)計步驟。執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計， 大致要經(jīng)過如下一些步驟 ： 二、執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計步驟 （一）擬定運動方案 以加工外螺紋為例 ，可以采用切削法和碾壓法，這兩種方法執(zhí)行構(gòu)件的運動方案就不相同。 在擬定運動方案之前，首先要確定執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)功能的工藝原理。不同的工藝原理，對執(zhí)行系統(tǒng)就有不同的運動方案。 如用切削法加工螺桿上的外螺紋，可以有下面 3個方案： 方案 1：讓執(zhí)行構(gòu)件 1帶著工件旋轉(zhuǎn)，讓執(zhí)行構(gòu)件 2帶著刀具軸向移動，同時刀具還應(yīng)能沿徑向進(jìn)刀。如車床上螺紋的加工工藝過程。 方案 2：讓執(zhí)行構(gòu)件 1帶著工件旋轉(zhuǎn)，讓執(zhí)行構(gòu)件 2帶著扳牙軸向移動。在車床上套絲就可以這樣進(jìn)行。 2 1 1 1 1 2 方案 3：讓工件不動，讓扳牙既轉(zhuǎn)動又軸向移動。鉗工就是這樣加工螺紋的。 當(dāng)有幾個執(zhí)行系統(tǒng)的運動方案時，應(yīng)對這些方案進(jìn)行分析和比較，要聽取各方面的意見，反復(fù)修改和完善方案，最后確定一個最合理的方案。 2 1 執(zhí)行系統(tǒng)的運動方案確定后，就應(yīng)選擇可實現(xiàn)這個運動方案的機構(gòu)類型以及組合方法。 （二）合理選擇執(zhí)行機構(gòu)的類型，擬定機構(gòu)組合方案。 選擇機構(gòu)類型時，要考慮多方面的因素，但主要因素有兩條： （ 1）在滿足運動要求的前提下， 盡量選擇運動鏈較短的機構(gòu)， 使構(gòu)件和運動副的數(shù)目減少，從而提高傳動效率、傳動精度、工作可靠性、降低成本； （ 2） 應(yīng)選用結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，便于制造和效率較高的機構(gòu) 。 選擇機構(gòu)類型時，應(yīng)注意以下兩種情況： ◆ 執(zhí)行系統(tǒng)的功能和工作條件對執(zhí)行機構(gòu)有什么要求 . 結(jié)合這兩種情況，就可選擇出合適的機構(gòu)類型。 ◆ 實現(xiàn)規(guī)定的運動方案，可選用哪些機構(gòu)，這些機構(gòu)有什么特點； 凸輪機構(gòu) ：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，變換運動靈活，容易實現(xiàn)對從動件運動規(guī)律的要求；缺點是從動件移動量不能太大，不宜受較大的載荷，不適在高速下工作。 例如 :實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動變成往復(fù)直線運動：可選用凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)、齒輪 齒條機構(gòu)以及螺旋機構(gòu)，這時首先應(yīng)搞清這些機構(gòu)的特點。 齒輪 齒條機構(gòu) ：承載能力大，傳動效率高，容易實現(xiàn)等速運動規(guī)律，運動精度較高，但要實現(xiàn)往復(fù)直線運動，在齒輪上要加反轉(zhuǎn)裝置。 連桿機構(gòu) ：與凸輪機構(gòu)相比，承載能力較大，但要實現(xiàn)對從動件運動規(guī)律的要求較困難，構(gòu)件及運動副數(shù)目較多。 螺旋機構(gòu) ：傳動平穩(wěn)，輸出力較大，可在較大行程里實現(xiàn)往復(fù)運動，返程可自鎖，但傳動效率較低 ,往返也要有反轉(zhuǎn)裝置 . 在選擇具體用哪個機構(gòu)時，要分析機構(gòu)的工作條件和對位移的要求。比如要求移動必須按某一規(guī)律進(jìn)行，就不宜選用連桿機構(gòu)；如要求 移動必須按某一規(guī)律進(jìn)行 的同時還要傳遞較大的力，就不宜選用凸輪機構(gòu)。 當(dāng)執(zhí)行系統(tǒng)里有多個執(zhí)行機構(gòu)時，就應(yīng) 注意機構(gòu)組合的問題 ，這時應(yīng)注意下面 3個問題： （ 2）要求幾個執(zhí)行機構(gòu)協(xié)調(diào)配合工作時，這幾個執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)當(dāng)用可實現(xiàn)準(zhǔn)確傳動比的傳動鏈聯(lián)接。 （ 1）把傳動效率較高的機構(gòu)安排在傳動功率較大的位置 ,以提高總體效率 . （ 3）為保證安全，在關(guān)鍵部位要設(shè)置互鎖安全裝置。例如電梯門在電梯不到位，門不能開。 對有多個執(zhí)行機構(gòu)協(xié)同工作的執(zhí)行系統(tǒng)，繪制工作循環(huán)圖，對設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)非常重要。 （三）繪制工作循環(huán)圖 工作循環(huán)圖 是表示執(zhí)行系統(tǒng)中各執(zhí)行構(gòu)件的動作和時間關(guān)系的圖形。 （ 1）各執(zhí)行構(gòu)件在完成工作任務(wù)時的運動和動作； 繪制工作循環(huán)圖之前，要搞清楚以下幾個問題： （ 3）必要時要給出各執(zhí)行構(gòu)件的位移、速度和加速度。 （ 2）各執(zhí)行構(gòu)件運動和動作的先后順序、起止時間和運動范圍； 繪制工作循環(huán)圖時，應(yīng)選擇一個 定標(biāo)構(gòu)件 ，以這個構(gòu)件的運動為基準(zhǔn)，其它構(gòu)件的運動時間都以此基準(zhǔn)來表示。通常 以機器的主軸或分配軸作定標(biāo)構(gòu)件 ，這是因為一方面這些軸和機器中所有的軸都有聯(lián)系，另一方面這些軸轉(zhuǎn)的整轉(zhuǎn)數(shù)往往就是一個工作循環(huán)。 周期性循環(huán)的機器如包裝機械、輕工自動機、自動機床等，這一類機械中各個執(zhí)行構(gòu)件，每經(jīng)過一定的時間間隔，它們的位移、速度和加速度就會重復(fù)一次，完成一個運動循環(huán)。在生產(chǎn)中大部分機械都屬于這類具有固定運動循環(huán)的機器。 機器的運動循環(huán) 機器的運動循環(huán) 是指機器完成其功能所需要的總時間，常用字母 T表示。 機器