【正文】 它構(gòu)件的運動時間都以此基準(zhǔn)來表示。 （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。例如電梯門在電梯不到位，門不能開。 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。 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。 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。 ◆ 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。 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) 。 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。鉗工就是這樣加工螺紋的。在車床上套絲就可以這樣進(jìn)行。如車床上螺紋的加工工藝過程。不同的工藝原理，對執(zhí)行系統(tǒng)就有不同的運動方案。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。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。 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 。 （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。 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。 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。 （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。 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 。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。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。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。 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 。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。 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。 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。 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)。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。2 — 大齒輪 H — 行星架 。 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 。 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。 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。 （ 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。 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)具有唯一的動力源，或有唯一的運動輸入構(gòu)件，最后利用基礎(chǔ)機構(gòu)中可動構(gòu)件輸出運動。把支撐其它機構(gòu)的機構(gòu)稱為 基礎(chǔ)機構(gòu) ，安裝在基礎(chǔ)機構(gòu)可動構(gòu)件上面的機構(gòu)稱為 附加機構(gòu) 。 (c) II型并聯(lián)組合 (d) III型并聯(lián)組合 AOB繞 O點擺動 , KF上下平動 ,用左右兩半共同承擔(dān)載荷 KF,左右兩半均可看成一個四桿機構(gòu)和一個曲柄滑塊機構(gòu)串聯(lián)在一起 . ※ 同類機構(gòu)可以并聯(lián)組合，不同類機構(gòu)也可以并聯(lián)組合 并聯(lián)組合中的分路機構(gòu)可以是同類機構(gòu)，也可以是不同類機構(gòu)，這為并聯(lián)組合的設(shè)計提供了廣泛的應(yīng)用前景。在進(jìn)行機構(gòu)的串聯(lián)組合時應(yīng)力求運動鏈最短。機構(gòu)組合只是基本機構(gòu)的延伸 ,是幾個運動的簡單疊加 ,機構(gòu)組合中基本機構(gòu)均具有相對獨立性 . 現(xiàn)有的 “ 組合機構(gòu) ” 的定義內(nèi)涵不明確 ,鄒慧君教授給出一個定義 :組合機構(gòu)是由兩個或兩個以上基本運動鏈融合而成 ,具有一定結(jié)構(gòu)特點的特殊機構(gòu) .組合機構(gòu)的構(gòu)成要素 — 基本運動鏈?zhǔn)窍嗷ト诤?,有機聯(lián)接 ,成為一個有機融合體 . 機構(gòu)串聯(lián)式組合 ① I型串聯(lián) （構(gòu)件固接式串聯(lián)） 一、 機構(gòu)組合 將兩個或兩個以上單一機構(gòu)順序連接 ,前置機構(gòu)的輸出運動是其后續(xù)機構(gòu)的輸入運動 .根據(jù)被傳接構(gòu)件的不同又分為兩種形式 . 又叫一般串聯(lián)組合 , 后一機構(gòu)串聯(lián)在前一機構(gòu)的與機架相連的構(gòu)件上 . 若干自由度為 1的機構(gòu) ,前一個機構(gòu)的輸出構(gòu)件與另一個機構(gòu)的輸入構(gòu)件連起來 . 例 : 1 2 3 4 5 6 6 1236:雙曲柄機構(gòu) 3456:曲柄滑塊機構(gòu) 與下面單一的曲柄滑塊機構(gòu)比較 ,兩種情況中滑塊 5的運動規(guī)律是不一樣的 . 前置機構(gòu) 后置機構(gòu) ② II型串聯(lián) （軌跡點串聯(lián)） 機構(gòu) 1 機構(gòu) 2 又叫特殊串聯(lián)組合 ,后一機構(gòu)串接在前一機構(gòu)不與機架相連的浮動構(gòu)件上 . 浮動運動構(gòu)件 輸入構(gòu)件 在前一基本機構(gòu)中浮動的構(gòu)件上找一點 M,與后一基本機構(gòu)串聯(lián) . 1 2 3 A 5 4 D C B M M點通過軌跡上直線段時，從動導(dǎo)桿 5作較長時間的停歇。 基本機構(gòu)是基礎(chǔ) ， 課本 P82～ P100講述了常用機構(gòu)的基本特點， 可供自學(xué) 。對基本機構(gòu)變異的方法有： 機構(gòu)倒置 （用不同的構(gòu)件作機架）、 改變運動副形狀 、 改變某些構(gòu)件的結(jié)構(gòu) 。 基本機構(gòu)有 ：連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、間歇機構(gòu)等，它們的運動特性各不相同。 其中第二個問題就是機構(gòu)選型問題。選擇機構(gòu)形式時， 首先考慮選擇基本機構(gòu) 。 對動作型、動力型、動作 動力型執(zhí)行機構(gòu)各有什么要求？ 舉例說明何為單一型、相互獨立性、相互聯(lián)系性的執(zhí)行系統(tǒng)。 P81表 42列出了執(zhí)行構(gòu)件常見運動形式及主要運動參數(shù)。歸納起來：平面運動和空間運動； 移動和轉(zhuǎn)動；連續(xù)運動和間歇運動 等。 相互聯(lián)系型： 四、執(zhí)行構(gòu)件的運動形式 對執(zhí)行構(gòu)件運動形式的要求，取決于執(zhí)行系統(tǒng)要完成的工作任務(wù)。 相互獨立型： 執(zhí)行系統(tǒng)中有多個執(zhí)行機構(gòu)，它們之間相互聯(lián)系和制約。 單一型： 執(zhí)行系統(tǒng)中只有一個執(zhí)行機構(gòu)。 （二）按執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)目和相互聯(lián)系分類 執(zhí)行系統(tǒng)中有多個執(zhí)行機構(gòu)，但它們之間相互獨立，沒有相互聯(lián)系。 動力型 要求執(zhí)行系統(tǒng)能克服生產(chǎn)阻力做一定的功，對執(zhí)行構(gòu)件的運動參數(shù)沒有嚴(yán)格要求，如壓力機、沖床、推土機、挖掘機、碎石機等，對系統(tǒng)中的各構(gòu)件有嚴(yán)格的強度和剛度要求，而對各構(gòu)件的精度沒有過高要求。 動作型 既要求執(zhí)行系統(tǒng)能實現(xiàn)預(yù)期精度的動作，又要克服較大的生產(chǎn)阻力。但對各構(gòu)件的強度和剛度無特殊要求。 糖塊 糖紙 1 2 要求執(zhí)行系統(tǒng)能實現(xiàn)精確的動作，各構(gòu)件受力較小，如縫紉機、糖果包裝機、印刷機等。 工步 Ⅳ ：從兩端將包裝紙擰緊。 曲柄搖桿機構(gòu)和棘輪機構(gòu)的組合，在刨床中也有應(yīng)用 ,可將曲柄的連續(xù)轉(zhuǎn)動，變?yōu)榧喌拈g歇轉(zhuǎn)動，棘輪可帶動絲杠做間歇轉(zhuǎn)動，通過螺旋機構(gòu)使刨床工作臺間歇移動。勻速運動可能是轉(zhuǎn)動或平動，非勻速運動可能是轉(zhuǎn)動、擺動或平動。 在牛頭刨床中應(yīng)用的擺動導(dǎo)桿機構(gòu)，它可將曲柄的勻速運動改變?yōu)榕俚兜挠屑被靥匦缘姆莿蛩龠\動。凸輪 1給推桿 2輸入 X方向位移，凸輪 1′給推桿 3輸入 Y方向的位移，只要合理決定凸輪 1′的輪廓，滑塊的 M點就可實現(xiàn)預(yù)定的軌跡。 則增力比： Q 6 5 4 3 2 1 A B E C D L2 L1 F P D Q P Fn α α 由桿 3的 C點受力可得： PL2 = FL1 有些執(zhí)行機構(gòu)要求同時具有多種功能，如插齒機上帶動插刀的執(zhí)行系統(tǒng)，要同時具有施力和分度兩項功能；搬運重物的機械，要同時具有搬運和施力兩項功能。 對于圖示的沖床機構(gòu)，作沖床的執(zhí)行機構(gòu)的受力分析，由 D點受力可得： Q 6 5 4 3 2 1 A B E C D L1 L2 F P D Q P Fn α α Q=Pcosα 12c o sLQλ αFL?? 當(dāng) E、 C、 D三點接近共線時，即沖床達(dá)到下死點時完成沖壓動作。如前面列舉的顎式破碎機、沖床、重物起吊與搬運設(shè)備，都要求執(zhí)行系統(tǒng)是具有施力的功能。還有許多執(zhí)行機構(gòu) 以給作業(yè)對象施力或力矩為主要功能 。如有必要，還可以將不合格品繼續(xù)分選為可修復(fù)產(chǎn)品和廢品，這個過程可以采用 P79圖 415所示的偏轉(zhuǎn)板分選裝置。 調(diào)整檢測桿位置，讓 成品箱中的 螺釘再一次通過檢測裝置，就可檢測出過短的螺釘，不過這時碰到檢測桿 2的是 合格品 ，不接觸檢測桿的是 不合格品 。長度不過長的螺釘不會碰到檢測桿 2，偏轉(zhuǎn)板 9不動作，在黑線位置將其送入成品箱。 螺釘以頭部支承放在導(dǎo)軌 4里，依靠導(dǎo)軌 4上方的驅(qū)動皮帶 5與螺釘頭表面間的摩擦力實現(xiàn)螺釘?shù)乃瓦M(jìn)。控制系統(tǒng)把工件送入廢品槽中。 墊圈 內(nèi)孔尺寸合格，壓桿 2位于圖 413a)位置，微動開關(guān) 3的探頭插入壓桿的環(huán)形槽中，微動開關(guān) 3斷開，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)，壓桿離開后， 墊圈 被送入合格品槽中。當(dāng)止動擋銷離開墊圈時，推桿下擺，帶動有測頭的壓桿 4向下運動，完成檢測動作。這就完成了檢測的第一個動作。被檢測的墊圈沿一條傾斜的軌道 5連續(xù)送進(jìn)，直到被止動臂 8的止動擋銷擋住而停止，這時最前面的墊圈就處于檢測位置。 （五）檢測 （ 2）用檢測探頭對工件進(jìn)行檢測； 要完成檢測的功能，執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)能實現(xiàn)如下一些動作： （ 1）使工件順序到達(dá)檢測部位，并使工件“浮動”； （ 3）把合格件和不合格件分開。定位裝置的精度和可靠性直接影響執(zhí)行系統(tǒng)的質(zhì)量。 定位 ： 見圖 c） 拉桿向右運動 ， 驅(qū)動盤順時針轉(zhuǎn)動 ，分度盤在定位栓作用下不動 ， 直到圖 a)位置 。 開始分度轉(zhuǎn)位 ： 見圖 a ） 定位栓 1伸入分度盤凹槽進(jìn)行定位，并將驅(qū)動銷壓出分度盤孔，將分度盤與驅(qū)動板分開。 凸輪機構(gòu)帶動的回轉(zhuǎn)工作臺工作過程如下： 定位栓 1從分度盤凹槽里退開 ， 彈簧將驅(qū)動銷 2壓入分度盤的孔中 ， 分度盤 3和驅(qū)動板 4周向固定 。分度盤 3通過驅(qū)動銷 2與驅(qū)動板 4周向固定。 機構(gòu)中采用的是圓柱凸輪機構(gòu)（圖中未畫出），凸輪轉(zhuǎn)動使推桿作擺動。棘輪 分度盤 1和工作臺裝在同