第5章 执行系统设计.pptxVIP

第5章 执行系统设计5.1执行系统的功能及基本要求5.2执行系统的组成与分类5.3常用的典型执行系统5 .4 执行系统设计 执行系统是直接用来完成各种工艺动作或生产过程的系统。执行系统要根据控制指令，将动力系统提供的能量和动力，通过传动系统的传动，直接完成系统预定的工作任务。执行系统的方案设计是机电一体化系统总体方案设计中极其重要又极富有创造性的环节，直接影响机电系统的性能、结构、尺寸、重量及使用效果等。本章介绍执行系统的功能、执行机构性能特点和执行系统运动的协调设计等问题。5.1 执行系统的功能及基本要求执行系统的任务就是实现机电一体化系统(或产品)的目的，对于机电产品，其功能主要体现在以下方面: 1)作用于外界、完成预定的操作过程。 2)作用于机器内部，完成某种控制动作。 通常对执行机构提出如下基本要求:1)实现一定的运动。这些运动一般应具备轨迹形状、速度大小、行程长短、起止点位置和运动方向等要素。对这些运动的轨迹、起点与终点应有一定的精度要求，对运动的启动、停止和轨迹跟踪应有一定的灵敏度要求。2)传递必要的动力。执行机构应具备一定的强度和刚度，能传递一定的力或力矩。3)保证系统具有良好的动态品质。由于是在受力状态和高速运转下保证运动轨迹和定位精度，因此对执行机构的静刚度、动刚度、热变形和摩擦特性应有严格要求。减小质量、减小转动惯量、提高传动刚性、提高固有振动频率、减小摩擦和传动间隙等都是改善动态品质的途径。5.2 执行系统的组成与分类5. 2. 1执行系统的组成执行系统主要由执行机构与执行构件组成，执行机构驱动执行构件作用于工作对象。(1) 执行构件执行构件是执行系统中直接完成工作任务的零部件，它往往是执行机构中的一个构件，其动作由执行机构带动;或者是与工作对象直接接触并携带它完成一定的动作(如夹持、搬运、转位等)，或是在工作对象上完成一定的动作(如喷涂、洗刷和锻压等)。 (2)执行机构执行机构是位于动力元件和传动系统之后的机械装置，它一方面要作用于执行构件，另一方面要在一定的约束下实现所需的运动。其作用是把传动系统传递的运动形式或者动力进行必要的变换，以满足执行构件的运动要求。常见的运动变换形式是将转动变换为直线移动或摆动，或将直线运动或摆动变换成转动，还可以变换成不同形式的连续运动或间歇运动。5.2.2 执行系统的分类及特点（一）按对运动和动力的要求分类按对运动和动力的要求不同执行系统可以分为：动作型、动力型和动作-动力型。1、动作型 要求执行系统能实现精确的动作，各构件受力较小，如缝纫机、糖果包装机、印刷机等。对这类执行系统的精度要求较高，对执行构件的运动参数：位移、速度、加速度有较精确的要求。但对各构件的强度和刚度无特殊要求。2、动力型 要求执行系统能克服生产阻力做一定的功，对执行构件的运动参数没有严格要求，如压力机、冲床、推土机、挖掘机、碎石机等，对系统中的各构件有严格的强度和刚度要求，而对各构件的精度没有过高要求。3、动作-动力型既要求执行系统能实现预期精度的动作，又要克服较大的生产阻力。如滚齿机、插齿机等一些机械加工设备，对执行构件既有强度和刚度的要求，又有精度方面的要求。 （二）按执行机构的数目和相互联系分类执行系统可分成3类：单一型、相互独立型和相互联系型。1、单一型：执行系统中只有一个执行机构。如搅拌机、碎石机、皮带运输机等。2、相互独立型： 执行系统中有多个执行机构，但它们之间相互独立，没有相互联系。如起重机的起吊机构和行走机构，大型龙门铣床的刀具转动和移动机构等。3、相互联系型： 执行系统中有多个执行机构，它们之间相互联系和制约。如印刷机、包装机、缝纫机、纺织机、谷物联合收割机、四工位专用机床等，这些执行系统较复杂，设计时要考虑各执行机构的相互配合问题。5.3 常用的典型执行系统 下面分析几种完成夹持、搬运、输送、分度与转位、检测和施力等功能的常见典型执行系统。 (1)夹持器用于加工或搬运工件，直接夹持工件的执行构件称为“手指”，下面给出几种常见的夹持机构。图5-1是弹簧杠杆式夹持器，图5-2是斜楔杠杆式夹持器由上述4种夹持器可以看出，完成相同的“抓取—夹持—放开”功能 ，所采用的夹持器的结构却不同。采用哪一种夹持器，决定于被夹持物料的重量以及对自动化程度要求的高低。当被夹持物的形状不同时，应配置不同的“手指”。(2)搬运装置把工件从一个位置送到另一个位置，而运动轨迹不限定，常见于自动化生产线和自动机之中。图5 -5为车门启闭装置。当车门处于关闭位置时，汽缸充气推动活塞2右移，使摆杆3绕A点转动，带动滑块6在滑道5内移动，将车门4推到开启位置。车门关闭时位置在BB，这是初始位置；车门开启时位置在B1B1，这是最终位置。用摆杆摇块机构（1-2-3-5）和摆杆滑块机构（3-4-6-5）组合，