机械优化设计第4章.doc

教案首页 课程名称 机械设计学 任课教师 李玉柱 第四章 机械功能原理的实现 计划学时 3 教学目的和要求： 使学生了解机构能实现的动作功能； 使学生掌握传动机构、执行机构、工作头的定义、功能等； 使学生学会按机械动作功能原理要求作机械运动系统的方案设计。 重点： 机构能实现的动作功能；传动机构、执行机构、工作头。 难点： 按机械动作功能原理要求作机械运动系统的方案设计。 思考题： 增力机构，为何要在近于死点的位置工作？并能利用图4-10证明之。 第四章 机械功能原理的实现 ——机械运动系统的方案设计 主要内容： 重点和难点：机构能实现的动作功能；传动机构和执行机构。 由于课时限制，仅讲本章的重点和难点，即本章的第一节和第二节。目的是使学生了解机构能实现的动作，知道常用的传动机构和执行机构，会用一些常用的机构解决一些生产实际中的问题。 第一节 机构能实现的动作功能 一、机构能实现哪些动作功能 机械产品的动作功能要通过一系列的机构和电气电子装置去具体实现．为了完成某一项机械动作功能可能只需要一个简单的机构，也可能需要一个复杂的机构或一些基本机构的组合来完成。随着机械技术的发展，机构的含义也在不断扩展，例如液体、气体也能直接参与机械运动的变换．挠性体等也在机械传动中起着重要作用。机构的范畴不再停留在过去纯刚性体的意义上了。机构—般能实现下列各种动作功能。 1．利用机构实现运动形式或运动规律变换的动作功能 在绝大多数的机械中原动机的运动形式为转动，而机构的输出运动是多种多样的。利用机构可以进行构件运动形式的变换，例如； 1)匀速运动(平动、转动)与非匀速运动(平动、转动或摆动）的变换。 2)连续转动与间歇式的转动或摆动的变换。 3）实现预期的运动轨迹运动。 2. 利用机构实现开关、联锁和检测等的动作功能 开关、联锁和检测是自动机中的重要内容。检测机构可以检查最后的成品也可以检测中间工序．以自动校正与规定标准间的差异。控制联锁机构的用途则是在机器工作过程中发现控制和检测机构所不能排除的缺陷时停止或限制机器的工作。例如： 1)用来实现运动离合或开停。 2)用来换向、超越和反向止动。 3)用来实现联锁、过载保护、安全制动。 4)实现锁止、定位、夹压等。 5)实现测量、放大、比较、显示、记录、运算等。 3. 利用机构实现程序控制或手动控制的功能 程序控制或自动控制是自动机械中不可缺少的—部分，控制的方法很多，用机构来控制的方法就有： 1)利用时间的序列进行控制 例如图4—1是一种凸轮程序装置．它由一系列的微动开关和凸轮组成。凸轮轴由同步电动机驱动．凸轮旋转一周，对应着工件的整个加工循环，在整个加工循环中，某个微动开关需要触动几次．对应这个微功开关的凸轮上就制出几个凸起处，以实现对该开关的几次触动。这种程序控制装置精确度高，它可以在任意—个所需要的位置上触动微动开关。但是一旦凸轮制成，则整套程序就不能改变了。如果将凸轮改成鼓轮，在鼓轮上加工出许多个T形槽用于固定触点撞块．撞块的作用相当于凸轮程序控制器中凸轮上的凸起部分．这样随着要求的程序不同便可以调整了。在更换产品或更换程序时能迅速适应新的要求。音乐盒能演奏出音乐来也是利用了这种机构。但也应该指出，在利用机构程序控制实现精确复杂的运动轨迹方面还是不如利用计算机数字程控技术来得方便。例如数控切割机、数控焊接机等，其走刀运动轨迹可以非常复杂，而如果用纯机械式机构来实现则必定结构非常庞大．可调整性差。 2)利用动作的序列进行控制 例如图4—2是—种利用电磁阀控制液压缸进行工作的顺序操作过程。图中以液压缸2和5的行程位置为依据来实现相应的顺序动作，工作中当按下启动电钮，电磁阀1YA吸合．液压缸2向右移动。液压缸5因相应的控制电磁阀断开不进油而维持不动．当液压缸2挡块压下行程开关4时电磁阀3YA吸合．液压缸2停止运动液压缸2停止运动，缸5开始前进，当缸5挡块压下行程开关7时，电磁阀2YA吸合，缸5停止运动，缸2开始返回．当缸2的挡块压下行程开关3时，电磁阀4YA吸合，缸2的返回运动停止，缸5开始返回、当缸5的挡块压下行程开关6时，缸5的返回运动也停止。完成一个工作循环、利用这种顺序动作进行控制对需要变更液压缸的动作行程和动作顺序来说比较方便，因此在机床液压系统中得到了广泛应用，特别适合于顺序动作的位置、动作循环经常要求改变的场合。 3)利用运动的变化等进行控制 例如图4-3是汽车发动机的离心调速器，由曲轴通过齿轮驱动的调速器轴11上、固装有带径向槽的主动盘l