第三章机械产品的功能原理的实现预案.ppt

第三章 机械产品的功能原理的实现 ——机械运动系统的方案设计 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。机构一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。 (2)矩形轨迹生成的控制机构 由于上述轨迹生成机构，己把矩形的上下和前后运动分开，由ψ和φ两个转角独立控制，因此控制机构就变得简单。在目前情况下用凸轮机构特别方便，如：控制上下的凸轮机构，只要在凸轮摆动时，当需要送布牙作上升运动时，在凸轮上作一段上升曲线其余部分均用圆弧即可。当凸轮反转时上升曲线就变成下降曲线。 比较难设计的是送布牙的前后运动控制、因为前后运动的送布量要无级可调，要达到这个要求，控制凸轮必须与主轴直接相联。送布与后退的时间和大小由主轴控制，然后通过一调节机构，它只改变送进量的大小，即改变传递给轨迹发生机构的ψ角。 凸轮机构如图4-16a所示，为一等宽摆动凸轮机构，凸轮上有相对应的两个大小圆弧R及r，摆杆上槽宽L恰等于R十r。在图示位置，凸轮转动时摆杆不动、这两圆弧的对应角δ就是送布牙作上、下运动的时间，两圆弧间用直线相联，凸轮的转角为180°-δ ，这时摆杆摆动ε角，这就是输给轨迹发生机构控制送布牙的送布大小。 (3)送布量的调节机构 调节机构的任务是将摆杆BB’的送布输出信息ε，改变成大小可调的送布多少的参数ψ 。调节机构的种类很多。如图4-17所示的四连杆机构，如改变曲柄的长度r就可改变摆杆的摆角。当曲柄的长度为“0’时．摆杆的摆角也为“0”，其缺点是调节曲柄的长度不方便。 工作原理： 当导轨CD放在水平位置时时(图中粗实线)，凸轮转动控制摆杆摆动时，C点摆动轨迹a一a。与导轨直线相近．这时摆杆BB’绕B点摆动； 当导轨CD摆动成倾斜时(图中双点划线)，摆杆BB’ 摆动时，就迫使滑块沿导轨滑动．铰链中心C也随着移动，带动摆杆作上、下移动，摆杆摆动中心B也随着上下移动。摆杆中心B与以O为转动中心，这样B点的上下移动就转变成到导杆OB的摆角ψ ，大小是受导轨CD的倾斜角控制。 4、机械运动系统的方案设计 机构选择完后，就要根据功能分解的原理将这些机构组合在—起，完成送布的分功能，这就称为送行机构的运动方案设计。从上可知，分功能的分解方法不同，每个部分所选择机构的不同．得到的机械运动方案也就不同。设计者应该在这众多的方案中选择—个最优的方案，本例的机械运动方案的方框图如图4—18a所示，图4—18b为其机构示意图。 常见的用于运动速度或力的大小变换的传动机构主要有以下几种： 1)通过啮合方式进行传动(例如；齿轮、蜗轮蜗杆、链传动、同步齿形带等)。其中．齿轮传动可以在平行轴或交错轴间实现准确的定传动比传动，适用功率和速度范围广，结构紧凑，传动效率高，工作可靠，寿命长，互换性好，因而得到广泛应用。 2)通过摩擦方式进行传动(例如：摩擦轮传动、摩擦式无级变速器、带传动、滑轮传动等)。这类机构结构简单，维修方便，成本低廉，由于带具有柔软性、吸收振动的特性．且有缓冲和安全保护的作用特性使带传动适用于两轴中心距较大的传动。 3)利用楔块原理进行传动(例如：螺旋传动、偏心轮传动等)。螺旋传动主要由螺杆、螺母、机架组成。螺旋传动的优点是增力效果大，可用较小的转矩得到较大的轴向力．结构简单，传动精度高，平稳无噪声等。 4)利用流体作用原理进行传动(例如：液压、气动传动等)。液体可以看作是一种不可压缩物体。因而液压传动能传动较大的力，经常用于传动比不需十分精确但载荷很大的情况下．但液压传动速度较慢，例如液压千斤顶、液压挖掘机的推杆等。而气动传动机构一般用于传递较小的力，但作用速度快。 3．运动形式或传力方式的变换 原动机的输出较为常见的运动形式是匀速转动，而工作机的输出要求是多种多样的，因此进行运动形式的变换是传动机构的一个很重要的任务。机械传动机构中常见的运动形式主要有：转动、平动、摆动等。常见的用运动形式的变换机构主要有：凸轮机构、螺旋机构、连杆机构、齿轮机构、挠性体机构、摩擦轮机构、流体机构等。它们能将转动变换成移动，或 反之。出于运动形式的变化，机构的传力方式也就随之改变。 二、执行机构 带动工作头进行工作并使之获得工作力或力矩的机构称为执行机构，如挖掘机中推动铲斗运动的多杆机构，使起重机吊钩