【正文】 76。 ~130176。 ，轉角 225176。 。 行程 起始 終止 行程轉角 前進 130176。 160176。 30176。 前停 160176。 205176。 45176。 后退 205176。 235176。 30176。 后停 235176。 130176。 255176。 頂桿 10間歇往復擺動，有 “ 前進 前停 后退 后停 ” 的 4個行程。 退 塊 滑 主 進 塊 滑 主 30176。 60176。 90176。 120176。 150176。 210176。 240176。 300176。 330176。 360176。 0176。 270176。 180176。 料 停 送 切 斷 刀 后 停 前 進 前 停 退 225176。 退 進 前 停 脫 模 頂 桿 后 停 160176。 130176。 205176。 235176。 176。176。機械系統(tǒng)圓形工作循環(huán)圖 退 塊 滑 主 進 塊 滑 主 料 切 停 送 斷 刀 后 停 前 進 前 停 退 退 進 前 停 脫 模 頂 桿 后 停 0176。 30176。 60176。 90176。 120176。 150176。 210176。 240176。 300176。 330176。 360176。 225176。 160176。 130176。 200176。 235176。 后停 退 前停 進 后停 脫 模 后停 退 前停 前進 后停 切斷和送 料 停 進料 停 進 料 進 退 主滑塊 3 30176。 0176。 90176。 180176。 270176。 360176。 φ 曲軸 1轉角 機械系統(tǒng)直線式工作循環(huán)圖 (2)由工作循環(huán)圖可以看出下面 3個信息： ① 各執(zhí)行構件作什么運動，各運動有哪些行程，各行程的起止時間（以定標件曲軸的轉角表示）。 ② 各執(zhí)行構件的動作應協(xié)調配合關系， 不能發(fā)生運動失調和干涉現(xiàn)象 。 各執(zhí)行構件的動作協(xié)調表現(xiàn)在下面 4個方面： ※ 料進到冷鐓位置 c，切斷刀 6退出工作區(qū)后，主滑塊 3才能進入工作區(qū)； ※ 料進到適當位置后，切斷刀 6才能將料切斷，并進而把料送到鐓壓位置c； ※ 頂桿 10將鉚釘推出并后退出鉚釘位置，切刀 6才能將料送到冷鐓位置 c。 ※ 主滑塊 3未能完成冷鐓工作時，頂料桿 10不能推鉚釘。冷鐓工作完成后，頂料桿 10才能將鉚釘推出； 前一個執(zhí)行構件的動作尚未結束，后一個構件的動作提前緩慢開始，但這要以動作不失調，不產(chǎn)生干涉為先決條件。 冷鐓機上，切斷和送料機構采用移動凸輪機構，切斷刀 6在 “ 前進（ 45176。 ） 前停（ 45176。 ） 后退（ 30176。 ） 后停（ 240176。 ） ” 4個行程中前進是推程，受力較大，由工作循環(huán)圖可看出，切斷角從 180176。 角開始前進，此時進料輥 11和 11′還在轉動，切斷刀 6提前了： 210176。 180176。 = 30176。 開始運動，使推程角加大到 45176。 ，從而減小了切刀的加速度和沖擊，對設計凸輪機構有利。同時由于切刀開始運動時，距料 ab的位置較遠，不會產(chǎn)生干涉，當料進到位置后，切斷刀 6剛好運動到 ab位置，完成切斷工作。 ③ 為減小間歇運動的執(zhí)行構件起停時的加速度和沖擊，所采取的措施是 : 例 2: 根據(jù)各機構運動時既不干涉、而機器完成一個產(chǎn)品所需的時間又最短的原則， 已知自動打印機的生產(chǎn)率為 4500件 /班， 試繪制其運動循環(huán)圖。 自動打印機有兩個執(zhí)行機構：打印機構和送料機構，選擇 打印機構的執(zhí)行構件 打印頭作為定標構件 ，以它的運動位置（轉角或位移）作為確定各個執(zhí)行構件的運動先后次序的基準，首先繪制打印頭的運動循環(huán)圖。 首先確定執(zhí)行機構的運動循環(huán)時間 Tp 已知自動打印機的生產(chǎn)率為 4500件 /班，即 Q=4500/8 60= 由于實際生產(chǎn)率總低于理論生產(chǎn)率，為了滿足每班打印 4500件的總功能要求，所以取 Q=10r/min，即自動打印機的分配軸轉速 n分 為： n分 =10r/min。 分配軸轉一周即完成一個產(chǎn)品的打印，所需要的時間為： 111= m in 610pTsn??分1kt1okt1dt1ot1pT1 1 1 1 1p k ok d oT t t t t? ? ? ?1 1 1 1360 k ok d o? ? ? ? ? ? ? ?根據(jù)打印工藝要求，打印頭的運動循環(huán)由以下四段組成： 確定組成執(zhí)行構件運動循環(huán)的各個區(qū)段 ：打印頭的 前進 運動時間； ：打印頭在產(chǎn)品上 停留 的時間； ：打印頭 退回 運動時間； ：打印頭 停歇 時間。 為： 相應的分配軸轉角為： 因此，打印頭的運動循環(huán) =6s 根據(jù)打印頭的運動規(guī)律要求，分別取打印頭前進和退回運動的時間為 : 1 ?1110 . 2= 3 6 0 3 6 0 1 26okokptT? ? ? ? ?1 3ots?1113= 3 6 0 3 6 0 1 8 06oo ptT? ? ? ? ? 確定打印頭 各個區(qū)段運動的時間和轉角 為了保證打印質量，打印頭在產(chǎn)品上停留的時間為 : 相應的分配轉角為： 為了保證送料機構有充分時間來裝料、送料，取 相應的分配轉角為： 1 ? 1 ?， 和 相應的分配轉角為： 1111 . 5= 3 6 0 3 6 0 9 06kkptT? ? ? ? ?1111 . 3= 3 6 0 3 6 0 7 86ddptT? ? ? ? ?初步繪制執(zhí)行機構的執(zhí)行構件的運動循環(huán)圖 根據(jù)計算結果，繪制 打印頭 的 直角坐標式 運動循環(huán)圖： Tp1 tk1 tok1 td1 to1 t Tp2 tk2 td2 to2 t 同樣可以畫出 送料機構的執(zhí)行構件 送料推頭的運動循環(huán)圖 。 分別是送料推頭的前進運動、退回運動和停歇時間。 、 、 2kt 2dt 2ot圖中 根據(jù)加工工藝要求初步擬定的執(zhí)行構件運動規(guī)律設計出的執(zhí)行機構，往往由于整體布局和結構方面的原因，或者由于加工工藝方面的原因，在實際使用中要進行必要的修改。 完成執(zhí)行機構設計后 對初步繪制的運動循環(huán)圖進行修改 例如為了滿足壓力角、傳動角等條件，構件的尺寸必須進行調整修改；當零部件加工裝配有困難時，必須對執(zhí)行機構進行修改。 這樣執(zhí)行機構所實現(xiàn)的運動規(guī)律與原先設想的就不完全相同，因此必須根據(jù)執(zhí)行構件的實際運動規(guī)律對運動循環(huán)圖進行修改。 各執(zhí)行機構的協(xié)調設計又稱為同步化設計，最后畫出機器的工作循環(huán)圖。 進行各執(zhí)行機構的協(xié)調設計 以打印機的起點為設計基準，把打印頭和送料推頭的運動循環(huán)圖按照 同一時間比例 （或者分配軸的轉角比例）組合起來就可得到自動打印機的機器工作循環(huán)圖。 但當把這兩個執(zhí)行構件的運動循環(huán)圖結合起來時 可能出現(xiàn)兩種情況 ： 一種是打印頭從開始打印，到打到工件并在它的上面停留一段時間再退回到原處等待送料。完成一個循環(huán)后，送料機構才開始送料、退回、停歇。這樣組成的機器運動循環(huán)就是機器的 最大運動循環(huán) ： m a x 1 2ppT T T??1 Tp1 Tm ax Tp2 2 t Tmin= Tp1= Tp2 兩執(zhí)行機構一個工作完成后另一個才能開始工作， 不會產(chǎn)生任何干涉 ，但這種運動循環(huán)圖不經(jīng)濟，機器的運動循環(huán)時間中許多時間是空等的，生產(chǎn)效率太低。 如當送料機構剛好把產(chǎn)品送到打印工位時，打印頭正好壓在產(chǎn)品上，即如圖所示，當點 1和點 2在時間上重合，這樣兩個執(zhí)行機構的運動循環(huán)完全重合，可以使機器獲得 最小的運動循環(huán) ： 1 2 t Tmin= Tp1= Tp2 由于實際執(zhí)行機構的尺寸誤差、運動副之間存在間隙等原因，不可避免地存在著運動規(guī)律誤差。誤差的結果勢必會影響產(chǎn)品的加工質量和機器的正常工作。 例如，當打印頭達到工件時，工件還沒有到達工位，正在移動，于是印在工件上的圖像就會模糊不清，影響打印質量。 這種循環(huán)圖在時間和順序上能基本上滿足設計要求，但這僅僅是一種臨界狀態(tài)，實際上 點 1和點 2不可能精確重合 。 Tmin= Tp1= Tp2 1 2 t 1 T 2 t △ t 為了確保打印機能夠正常工作，應該使得點 2超前點 1△ t時間，即相應的分配軸轉角也應根據(jù)實際情況超前 △ φ，通常可取 △ φ≥5176。 ～ 10176。 。 經(jīng)過修改后就可以得到比較合理的機器工作循環(huán)周期 T，既滿足機器生產(chǎn)率的要求，又符合產(chǎn)品加工過程的實際，并且能夠保證機器正常可靠地運轉。 按照自動打印機工作原理，經(jīng)過時間同步化以后，便可得到時間上合理的機器工作循環(huán)圖。 π/2 π 0 △ φ 打印機構 送料機構 2π 運動分析的目的是確定執(zhí)行系統(tǒng)中各構件上指定點的位移、速度和加速度，有時還要確定指定點上的軌跡。 （四）運動分析 機械運動分析可以采用圖解法和解析法，圖解法和解析法的特點和應用范圍在 《 機械原理 》 課上已經(jīng)講解過了。 對執(zhí)行系統(tǒng)進行運動分析，對實現(xiàn)執(zhí)行系統(tǒng)的功能非常重要。執(zhí)行系統(tǒng)的運動分析是進行機械動力學分析及機械系統(tǒng)工藝質量分析的基礎。 對動作型機械系統(tǒng)，由于運動精度要求較高，在進行運動分析時，應考慮結構誤差的影響，即要進行機構的 精度分析與計算 。 ④ 磨損引起的運動副間隙加大造成的誤差。 影響機構精度的主要因素有： ① 機構的原理誤差； ② 構件的制造和裝配誤差； ③ 構件的彈性變形和熱變形造成的誤差； ② 適當提高各零件的制造和安裝精度； 要提高機構的精度就應從下面的 4個方面入手： ① 盡量選用精確機構，慎用近似機構； ③ 合理控制各構件的彈性變形量和熱變形量，必要時要進行剛度和熱變形量的計算； ④ 合理控制運動副的間隙，具體作法有選擇合適的精度和配合，選擇合適的摩擦副材料和熱處理方法，加強潤滑與密封。 （五）動力學分析與承載能力計算 對動力型執(zhí)行機構，進行動力學分析與承載能力計算，可以保證執(zhí)行系統(tǒng)的安全性，保證能可靠和準確地實現(xiàn)功能和性能指標。承載能力計算的內容包括：強度、剛度、穩(wěn)定性、耐磨性、振動性等計算。在高溫工作的零件還應包括熱疲勞強度和蠕變計算。 對于動作型的執(zhí)行機構，由于受載較小，可不進行動力學分析與承載能力計算。 零件上的載荷確定后，要分析零件的失效運動形式，針對可能出現(xiàn)的各種失效形式制定出設計準則，從而建立相應的強度條件。 在進行承載能力計算之前，需要對機構認真的進行受力分析，求出機構中各零件所受的各種載荷。 如果執(zhí)行系統(tǒng)強度較大，或慣性參量較大，構件除受外載荷作用外，還要受較大的慣性載荷作用，慣性載荷過大，對零件的強度和剛度不利。 慣性載荷包括： 慣性力 慣性力矩 ddvFmdt?ddωMJdt? 為減少慣性載荷，采用減小零件慣性參數(shù) 質量或轉動慣量的方法，但同時由于零件尺寸的減小，而使其剛度降低，零件會發(fā)生較大的彈性變形，從而引起機構產(chǎn)生動態(tài)誤差，降低機械系統(tǒng)的精度，甚至會使系統(tǒng)產(chǎn)生彈性變形，影響系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。 運動副間隙過大，不僅會降低執(zhí)行系統(tǒng)的精度，而且在運轉過程中，會產(chǎn)生沖擊、振動和噪聲，也會引起動載荷，同時會降低傳動效率。 進行動力學分析應學習 機械系統(tǒng)動力學 有關方面的知識。 因此對高速運轉的執(zhí)行系統(tǒng)進行動力分析時，要考慮零件的彈性變形和運動副間隙的影響。 思考題： 指出鉚釘冷鐓機各執(zhí)行構件主滑塊 進料輥 1切刀 頂桿 四個構件的運動形式。其運動可分為那些行程，各行程的起訖時間、從而說明：各執(zhí)行構建的動作協(xié)調關系如何？為減少間歇運動構件起停時的加速度和沖擊，采取了什么措施？ 以自動打印機為例說明，什么是執(zhí)行機構運動循環(huán)圖，如何保證各執(zhí)行機構協(xié)調工作。