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与其有 代表性的特性作为肇始(凡是以出产工艺

更新时间: 2019-09-06

  第八章 机构的选型和组合使用 根基要求: 1. 领会机构选型的根基学问; 2. 领会活动轮回图和组合机构使用的根基概念; 3. 领会机构的组合体例和所得响应组合机构的类型、阐发及设想方式 4. 领会组合机构阐发和设想的根基思。 讲授内容: 1 研究机构选型和组合使用的目标和内容 2 机构的组合体例和响应组合机构的阐发取设想 3 机构的选型 4 机械施行机构的协调设想和活动轮回图 沉点难点: 本章沉点是机械施行机构的协调设想和活动轮回图。机构的组合是成长新机构的主要 路子之一。进修的难点正在于控制机构组合的体例和特点,以及组合机构的根基道理和设想思 ,以便正在进行机械系统方案设想时,可以或许按照机械工艺动做的分歧特点,选择分歧类型的 组合机构或操纵恰当的组合体例创制新机构。 §8-1 研究机构选型和组合使用的目标和内容 一、 研究的目标 因为出产对各类机械的要求千变万化,工做道理各殊,因此其工艺过程所需的动做往 往不只一个,不是零丁一个机构所能实现的,而必需使用几个机构恰当组合起来才能完成。 因为可以或许变化转速大小的传动机构和可以或许转换输入件取输出件所需活动型式的施行 机构往往有良多种,他们各有优错误谬误,故该当按照现实环境选用此中最好的一种。 因而,设想机械时,便会碰到机构的选型和组合使用问题。 二、 机构选型和组合使用的内容 机械零件设想的内容和步调是: 1. 按照出产使命拟定机械的工做道理,再进行工艺动做阐发,定出其活动方案,从而 便确定了所需的施行构件的数目和活动。 2. 合理选择可以或许实现各施行构件所需活动的机构。 3. 按照工艺过程各个动做的要求,编制机械的活动轮回图来确定各施行构件动做的协 调关系。及布局设想计较,绘制拆卸图和零件工做图。 4. 进行全体安插,完成各个机构的活动设想和动力设想,绘制组合起来的机构系统的 活动简图。 5. 进行零、部件的动力计较、强度设想 §8-2 机构的组合体例和组合机构的阐发取设想 正在工程现实中,对于比力复杂的活动变换,单一的根基机构往往因为其本身所固有的 局限性而无法满脚多方面的要求。由此,人们把若干种根基机构用必然体例毗连起来成为组 合机构,以便获得单个根基机构所不克不及有的活动机能。机构的组合是成长新机构的主要路子 之一。 组合机构 由串联体例组合所构成的机构系统,其阐发和分析的方式均比力简单。 组合机构的定义:指的是用一种机构去束缚和影响另一个多度机构所构成的封锁 式机构系统,或者是由几种根基机构无机联系、互相协和谐共同所构成的机构系统。 正在组合机构中: 度大于 1 的差动机构称为组合机构的根本机构; 度为 1 的根基机构称为组合机构的附加机构。 使用:多用于来实现一些特殊的活动轨迹或获得特殊的活动纪律,普遍地使用于纺织、 印刷和轻工业等出产部分。 机构的组合体例有多种。正在机构组合系统中,单个的根基机构称为组合系统的子机构。 常见的机构组合体例次要有以下几种。 一、 串联式组合 正在机构组合系统中,若前一级子机构的输出构件即为后一级子机构的输入构件,则这 种组合体例称为串联式组合。如图(a)所示的机构就是这种组合体例的一个例子,可用图 (b)所示的框图来暗示。 (a) (b) 二、并联式组合 正在机构组合系统中,若几个子机构共用统一个输入构件,而它们的输出活动又同时输 入给一个多度的子机构,从而构成一个度为 1 的机构系统,则这种组合体例称为并 联式组合。 图示的双色胶版印刷机中的接纸机构就 是这种组合体例的一个实例,并可用图示框 图暗示。左图所示的双色胶版印刷机中的接 纸机构就是这种组合体例的一个实例。图 中,凸轮 1 , 1’ 为一个构件,当其动弹 时,同时带动四杆机构 ABCD(子机构 1 ) 和四杆机构 GHKM (子机构 2 )活动,而这两个四杆机构的输出活动又同时传给五杆机 构 DEFNM (子机构 3 ),从而使其连杆 9 上的 P 点描画出一条工做所要求的活动轨迹。 左图所示为这种组合体例的框图。 三、 反馈式组合 正在机构组合系统中,若其多度子机构的一个输入活动是通过单度子机构从该 多度子机构的输出构件回授的,则这种组合体例称为反馈式组合。 图示的细密滚齿机中的分度校正机构就是这种组合体例的一个实例。 上图所示的细密滚齿机中的分度校正机构就是这种组合体例的一个实例。图中,蜗杆 1 除了可绕本身的轴线动弹外,还能够沿轴线 的蜗 杆蜗轮机构(子机构 1 );凸轮 2 ′ 和推杆 3 构成度为 1 的挪动滚子从动件盘形凸 轮机构(子机构 2 )。此中,蜗杆 1 为自动件,凸轮 2 ′和 蜗轮 2 为一构件。蜗杆 1 的 一个输入活动(沿轴线标的目的的挪动)就是通过凸轮机构从蜗轮 2 回授的。 四、复合式组合机构 组合系统中,若由一个或几个串联的根基机构去封锁一个具有两个或多个度的基 本机构,则这种组合体例称为复合式组合。 图示的凸轮-连杆组合机构就是这种组 合体例的一个实例。正在这种组合体例中,各基 本机构无机毗连,互相依存,它取串联式组合 和并联式组合既具有配合之处,又有分歧之 处。上图所示的凸轮— 连杆机构,就是这种 组合体例的一个例子。图中,构件 1 , 4 , 5 构成度为 1 的凸轮机构(子机构 1 ), 构件 1 , 2 , 3 , 4 , 5 构成度为 2 的五杆机构(子机构 2 )。当构件 1 为自动件时, C 点的活动是构件 1 和构件 4 活动 的合成。取串联式组合比拟,其不异之处正在于子机构 1 和子机构 2 的构成关系也是 串联 关系,分歧的是, 子机构 2 输入活动并不完满是子机构 I 的输出活动;取并联式组合相 比,其不异之处正在于 C 点的输出活动也是两个输入活动的合成,分歧的是,这两个输入运 动一个来自子机构 1 ,而另一个来自自动件。 ? 凸轮-连杆组合机构 组合机构的类型多种多样,正在此着沉引见几种常用组合机构的特点和功能。 凸轮-连杆组合机构多是由度为 2 的连杆机构(做为根本机构)和度为 1 的凸轮机构(做为附加机构)组合而成。操纵这类组合机构能够比力容易地精确实现 从动件的多种复杂的活动轨迹或活动纪律,因而正在工程现实中获得普遍使用。 ? 实现复杂活动轨迹的凸轮-连杆组合机构 图示为平板印刷机上的吸纸机构的简图。该机构由度为 2 的五杆机构和两个 度为 1 的摆动从动件凸轮机构所构成。 ? 实现复杂活动纪律的凸轮-连杆组合机构 图示为一种布局简单的能实现复杂活动纪律的凸轮-连杆组合机构。其根本机构 为度为 2 的五杆机构(由构件 1,2,3,4,5 构成),其附加机构为槽凸轮机构。 只需恰当地设想凸轮的轮廓曲线 按照预定的复杂纪律活动。 从例子可看出:将凸轮机构和连杆机构恰当加以组合而构成的凸轮-连杆组合机构, 既阐扬了两种根基机构的特长, 又降服了它们各自的局限性。这是凸轮-连杆组合机构 正在工程现实中获得日益普遍使用的缘由之一。 ? 齿轮-连杆组合机构 轮-连杆组合机构是由定传动比的齿轮机构和变传动比的连杆机构组合而成。近年来, 这类组合机构正在工程现实中使用日渐普遍,这不只是因为其活动特征多种多样,还由于构成 它的齿轮和连杆便于加工、精度易和运转靠得住。 ? 实现复杂活动轨迹的齿轮-连杆组合机构 这类组合机构多是由度为 2 的连杆机构做为根本机构,度为 1 的齿轮机构做 为附加机构组合而成。操纵这类组合机构的连杆曲线,可便利地实现工做要求的预定轨迹。 图示为工程现实中常用来实现复杂活动轨迹的一种齿轮-连杆组合机构。 该机构是由定轴轮系 1,4,5 和度为 2 的五杆机构构成 1,2,3,4,5 经复合式 组合而成。当改变两轮的传动比、相对相位角和各杆长度时,连杆上 M 点即可描画出分歧 的轨迹。 ? 实现复杂活动纪律的齿轮-连杆组合机构 这类组合机构多是以度为 2 的差 动轮系为根本机构,以度为 1 的连杆机 构为附加机构组合而成的。此中最具特色的 是用曲柄摇杆机构来封锁度为 2 的差动 轮系而构成的齿轮-连杆组合机构。图示为这 类组合机构的几种根基型式。图(a)为两轮式 齿轮-连杆组合机构。 §8-3 机构的选型 所谓机构的选型,是操纵发散思维的方式,将前人创制发现的各类机构按照活动特征或 动做功能进行分类,然后按照设想对象中施行构件所需要的活动特征或动做功能进行搜刮、 选择、比力和评价,选出施行机构的合适形式。 机构选型的方式: 1. 按照施行构件所需的活动特征进行机构选型——这种方式是从具有不异活动特征的 机构中,按照施行构件所需的活动特征进行搜索。当有多种机构均可满脚所需要求时,则可 按照上节所述准绳,对初选的机构形式进行阐发和比力,从当选择出较优的机构。 持续转 动 来去运 动 间歇运 动 预定轨迹 特殊活动 要求 定传动比匀 速 变传动比匀 速 非匀速 来去挪动 来去摆动 间歇动弹 间歇摆动 间歇挪动 曲线轨迹 曲线轨迹 换向 超越 过载 …… 表 常见活动特征及其对应机构 平行四杆机构、双万向联轴节机构、齿轮机构、轮系、谐波 传动机构、摆线针轮机构、摩擦轮传动机构、挠性传动机构 等 轴向滑移圆柱齿轮机构、夹杂轮系变速机构、摩擦传动机构、 无级变速机构、挠性无级变速机构等 双曲柄机构、动弹导杆机构、单万向连轴节机构、非圆齿轮 机构、某些组合机构等 曲柄滑块机构、挪动导杆机构、正弦机构、挪动从动件凸轮 机构、齿轮齿条机构、楔块机构、螺旋机构、气动、液压机 构等 曲柄摇杆机构、双摇杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机构、 空间连杆机构、摆动从动件凸轮机构、某些组合机构等 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇活动机 构、某些组合机构等 特殊形式的连杆机构、摆动从动件凸轮机构、齿轮-连杆组 合机构、操纵连杆曲线圆弧段或曲线段构成的多杆机构等 棘齿条机构、摩擦传动机构、从动件做间歇来去活动的凸轮 机构、反凸轮机构、气动、液压机构、挪动杆有停歇的斜面 机构等 连杆近似曲线机构、八杆切确曲线机构、某些组合机构等 操纵连杆曲线实现预定轨迹的多杆机构、凸轮-连杆组合机 构、轮系取连杆组合机构等 双向式棘轮机构、定轴轮系(三星轮换向机构)等 齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构等 带传动机构、摩擦传动机构等 …… 操纵这种方式进行机构选型,便利、曲不雅。设想者只需按照给定工艺动做的活动特征, 从相关手册中查阅响应的机构即可,故利用遍及。 2. 按照动做功能分化取组合道理进行机构选型 任何一个复杂的施行机构都能够认为是由一些根基机构构成的,这些根基机构具有下图 所示的进行活动变换和传送动力的根基功能。 正在按照出产工艺和利用要求进行施行机构设想时,可起首认实研究它需实现的总体 功能。一般环境下,总体功能能够分化成若干分功能。如许的分化可用下式表达: U=(Ui) i=1,2,…,m 即总体功能 U 是由若干个分功能 Ui 构成的。而每一个分功能又能够用分歧的机构来 实现,即 Tj=(ti1,ti2,…,tin) j=1,2,…,n 式中,Tj 为可以或许完成该分功能的机构的调集;Tij 为对应于一个能完成分功能 Ui 的机构;n 为能实现该分功能的机构数目。若用 Ui 定义行,Tj 定义列,tij 为元素形成矩 阵,则可得如下的功能-手艺矩阵: 因为可以或许实现各分功能的机构数目并不相等,因而,凡是将能实现某一分功能的最多 机构数定为 n,少于 n 的分功能的元素项 tij 用零暗示。 因为总体功能是由若干个分功能构成的,因而,只需正在矩阵的每一行任找一个元 素,把各行中找出的机构组合起来,就构成一个能实现总体功能的方案。故正在确定了各 分功能挨次的前提下方案总数为 N=nm 获得各类方案后,先剔除一些较着不成立的、不合适要求的方案,然后按照上节所述的准绳, 筛选出一些较合理的方案,以供进一步评价。这种方式有益于操纵计较机存储、阐发和选择, 具有广漠前景。 一、 施行构件的活动形式 1、扭转活动:持续扭转活动,间歇扭转活动,来去摆动。 2、曲线活动:来去挪动,间歇来去挪动,单向间歇曲线、曲线活动:施行构件上某一点做特定的曲线、刚体扶引活动:一般指非连架杆的施行构件的刚体扶引活动。 5、特殊功能活动:如微动、弥补、 换向等。 二、 机构选型的根基要求 1、满脚工艺动做及其活动纪律的要求。 高副机构、低副机构、留意束缚正在机构中的感化、 恰当设置调整环节。 2、机构的活动链要短 。 3、机构的传力机能要好。 传动角(压力角)、防止自锁 、惯性力均衡。 4、动力源的选择应有益于简化机构和改善活动质量 。 电机(交换电机、曲流电机、伺服电机、步进电机、交换变频电机)、内燃机、液压马 达、气动马达。 三、 可以或许实现施行机构所需活动的机构 1. 定速比动弹变换机构 2. 持续动弹变换为来去挪动或摆动机构 3. 持续动弹变换为周期变速动弹机构 4. 持续动弹变换为步进活动机构 5. 持续动弹变换为轨迹活动机构 6. 活动的合成取分化机构 §8-4 施行机构的协调设想和活动轮回图 一、施行系统协调设想的准绳 当按照出产工艺要求确定了机械的工做道理和各施行机构的活动纪律、并确定了各 施行机构的型式及驱动体例后,还必需将各施行机构同一于一个全体,构成一个完整的 施行系统,使这些机构以必然的次序协调工做,互相共同,以完成机械预定的功能和生 产过程。这方面的工做称为施行系统的协调设想。 施行系统协调设想的准绳 满脚各施行机构动做先后的挨次性要求 施行系统中各施行机构的动做过程和先后挨次,必需合适工艺过程所提出的要求, 以确保系统中各施行机构最终完成的动做及物质、能量、消息传送的总体结果能满脚设 计要求。 满脚各施行机构动做正在时间上的同步性要求 为了各施行机构的动做不只可以或许以必然的先后挨次进行,并且整个系统可以或许周 而复始地轮回协调工做,必需使各施行机构的活动轮回时间间隔不异,或按工艺要求成 必然的倍数关系。 满脚各施行机构正在空间安插上的协调性要求 各施行机构的空间应协调分歧,对于无限制的施行系统,必需进行各施行 机构正在空间上的协调设想,以正在活动过程中各施行机构间及机构取间不发 生。 满脚各施行机构操做上的协同性要求 当两个或两个以上的施行机构同时感化于统一对象完成统一施行动做时,各施行机 构之间的活动必需协调分歧。 各施行机构的动做放置要有益于提高劳动出产率 为了提超出跨越产率,应尽量缩短施行系统的工做轮回周期。凡是有两种法子,一是 尽量缩短各施行机构工做行程和空回行程的时间;二是正在前一个施行机构回程竣事之 前,后一个即起头工做行程,即正在不发生的前提下,充实操纵两个施行机构的空间 裕量。 各施行机构的安插要有益于系统的能量协和谐效率的提高 当系统中包含多个低速大功率施行机构时,宜采用多个活动链并行的连接体例; 当系统中有几个功率不大,效率均很高的施行机构时,采用串联体例比力适宜。 二、施行机构活动协调设想 施行机构的结构: 1、施行构件的安插 出格要考虑到节制此施行构件活动的施行机构的安拆能否便利 2、施行机构的安插 1)取施行构件的连接能否便利; 2)施行机构原动件安插的能否得当; 6. 尽可能接近施行构件; 7. 使各施行机构原动件尽可能集中安插正在一根轴或少数几根轴上; 8. 各原动件应连结等速或定速比。 三、 施行机构活动协调设想应满脚的要求 1、各施行机构动做的挨次性; 2、各施行构件的动做正在时间上同步; 3、空间的同步性; 4、系统各施行构件对操做对象的操做具有单一性或协同性; 5、二施行构件的动做之间应连结时间上的间隔,以避免动做跟尾处发生; 四、 施行机构活动协调设想的阐发计较 1、各施行机构活动轮回时间同步化计较 1) 确定最大工做轮回周期 Tmax; 2) 确定机械最小工做轮回周期 Tmin; 3) 确定合理的机构系统的工做轮回周期 T; 4) 确定各机构分派轴的转速和工做行程的起始角。 2、各施行机构活动轮回空间同步化计较 合理确定各施行机构的活动错位角,避免空间上的。 五、 机械活动轮回图 用来描述各施行构件活动间彼此协调共同的图称为机械的活动轮回图。 因为机械正在从轴或分派轴动弹一周或若干周内完成一个活动轮回,故活动轮回图常以 从轴或分派轴的转角为坐标来编制。凡是拔取机械中某一次要的施行构件为参考件,取其有 代表性的特征做为起始(凡是以出产工艺的起始点做为活动轮回的起始点),由此 来确定其他施行构件的活动相对于该次要施行构件活动的先后次序和共同关系。 形式 绘制方式 特点 曲线式 将机械正在一个活动轮回中各执 绘制方式简单,能清晰暗示一个活动 行构件各行程区段的起止时间 轮回中各施行构件活动的挨次和时间 和先后挨次,按比例绘制正在曲 关系;曲不雅性差,不克不及显示各施行构 线坐标轴上 件的活动纪律 活动轮回 图的形式 圆周式 以极坐标系原点为圆心做若干 能比力曲不雅地看出各施行机构自动件 齐心圆,每个圆环代表一个执 正在从轴或分派轴上的相位;当施行机 行构件,由各响应圆环引径向 曲线暗示各施行构件分歧活动 构多时,齐心圆环太多纷歧目了然, 无法显示各构件的活动纪律 形态的起始和终止 用横坐标暗示机械从轴或分派 不只能清晰地暗示各施行构件动做的 曲角坐标 轴转角,纵坐标暗示各施行构 先后挨次,并且能暗示各施行构件正在 式 件的角位移或线位移,各区段 各区段的活动纪律 之间用曲线相连 各施行构件的动做彼此协调、慎密共同,使机械成功实现预期的工艺动做 活动轮回 为进一步设想各施行机构的活动尺寸供给了主要根据 图的功能 为机械系统的安拆调试供给了根据 例题 绘制冷霜从动灌拆机的活动轮回图 四个根基活动: 1.输送带的持续活动 2.轮盘的间歇动弹 3.顶杆的来去活动 4.定量泵活塞的来去活动 曲线式: 圆周式: 曲角坐标式: