4第四章执行系讲义统设计
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吉林大学机械系统设计实例--第4章执行系统设计
工作循环图是确定各执行机构运动 参数及运动起讫时间的依据。绘制工 作循环图时，必须考虑各执行机构能 按作业要求进行协调配合，不发生运 动失调。
（四）运动分析及强度、刚度计算
1、运动分析
运动分析的目的是求出执行系统中各构件 的位移、速度、加速度，必要时还应确定执行 构件上给定点的轨迹。机构运动分析常用的方 法有图解法和解析法 。 2、强度和刚度计算 为了保证执行系统工作时安全、可靠和准 确实现规定的功能，应对执行系统中的构件作 必要的强度和刚度计算。动态分析。
右 图 为 XHK5140 自 动 换 刀 数控镗铣床主轴部件。
（2）、以轴向载荷为主、 采用滚动轴承的主轴部件
属于这一类的主要是钻 床类主轴部件 。如摇臂钻床 主轴部件，由于主轴受的轴 向力较大，径向载荷较小， 且主轴的旋转精度要求不高， 因此轴向支承用推力球轴承， 径向支承用向心深沟球轴承 且不必预紧。如图3—14。
多关节机械手
四自由度电动 机械手
15自由度6足机器兽 6自由度 机器人
三、工程机械执行机构
1. 挖掘机工作装置：动臂、斗杆、挖掘斗（液 压缸驱动） 2. 装载机的工作装置：动臂、摇臂、连杆、铲 斗（液压缸驱动） 3. 推土机工作装置：顶推架、铲刀（液压缸驱 动） 4. 汽车起重机工作装置：起升机构（液压马达、 卷筒），伸缩臂（液压缸），变幅液压缸
主轴的轴端结构应保证夹具或刀具安装可 靠、定位准确、连接刚度高、装卸方便和能 传递足够的转矩。由于夹具和刀具已标准化， 因此，通用机床主轴端部的形状和尺寸也已 标准化。如图3—17。
二、机械手
1. 机械手的组成与分类
机械手是在机械化、自动化生产过程 中发展起来的一种新型装置，是一种典型 的执行系统。常用于数控机床等自动化机 床的自动换刀和工件装卸；在装配作业中 的元件装配、零部件的组装；在危险场合 下工作，如危险品及有害物的搬运、宇宙 和海洋的开发、军事工程和生物医学方面 的试验研究。
第四章执行系统设计ppt课件
转板具有的不同的偏转角度，使两者加以分离和分选。如有必要，还可以将
不合格品继续分选为可修复产品和废品，这个过程可以采用P79图4-15所示的 偏转板分选装置。
（六）施力
前面讲述的执行机构，主要功 能是实现一定的运动或动作。还有 许多执行机构以给作业对象施力或 力矩为主要功能。这些以施力为主 要目的的执行机构，其各构件所承 受的载荷较大。如前面列举的颚式 破碎机、冲床、重物起吊与搬运设 备，都要求执行系统是具有施力的 功能。对以施力为主要功能的执行 机构，要通过机构设计产生较明显 的增力效果。
4、液压电气控制夹持器（见P75图4-4）
手指1固连在平行四边形机构的 连杆上，转臂2在液压油缸带动下摆 动，从而带动手指1运动。
抓取动作：转臂向内摆动，手指 1向着工件平动，完成抓取动作。
夹持动作：转臂继续向内摆动， 手指1以较大的力夹持工件。
放开动作：转臂向外摆动，手指 1远离工件平动，完成放开动作。
抓取动作：活塞4向下运动，通过活 塞杆4及连杆5使手指2绕固定销轴转动， 抓取工件1。
夹持动作：活塞4继续向下运动，使 手指2以较大的力夹持工件1。
放开动作：活塞4向上运动，通过活塞 杆及连杆5使手指绕固定销轴反向转动，放 开工件1。
液压连杆传动夹持器靠液压力夹持 工件，与上面夹持器相比较，夹持力较 大，可夹持较大的工件。手指的形状也 适合夹持大型圆截面的工件。
通过斜楔3在凸轮机构或曲柄滑 块机构带动下作上下往复直线运动来 完成抓取、夹持和放下三个动作。
抓取动作：斜楔3向下运动，两滚 子的间隙加大，使拉簧1伸长，手指4 抓住工件5。
夹持动作：斜楔3继续向下运动， 手指4对工件5的夹持力加大。
放开动作：斜楔3向上运动，两滚 子的间隙变小，拉簧1使手指4、5张开， 放开工件5。
不合格品继续分选为可修复产品和废品，这个过程可以采用P79图4-15所示的 偏转板分选装置。
（六）施力
前面讲述的执行机构，主要功 能是实现一定的运动或动作。还有 许多执行机构以给作业对象施力或 力矩为主要功能。这些以施力为主 要目的的执行机构，其各构件所承 受的载荷较大。如前面列举的颚式 破碎机、冲床、重物起吊与搬运设 备，都要求执行系统是具有施力的 功能。对以施力为主要功能的执行 机构，要通过机构设计产生较明显 的增力效果。
4、液压电气控制夹持器（见P75图4-4）
手指1固连在平行四边形机构的 连杆上，转臂2在液压油缸带动下摆 动，从而带动手指1运动。
抓取动作：转臂向内摆动，手指 1向着工件平动，完成抓取动作。
夹持动作：转臂继续向内摆动， 手指1以较大的力夹持工件。
放开动作：转臂向外摆动，手指 1远离工件平动，完成放开动作。
抓取动作：活塞4向下运动，通过活 塞杆4及连杆5使手指2绕固定销轴转动， 抓取工件1。
夹持动作：活塞4继续向下运动，使 手指2以较大的力夹持工件1。
放开动作：活塞4向上运动，通过活塞 杆及连杆5使手指绕固定销轴反向转动，放 开工件1。
液压连杆传动夹持器靠液压力夹持 工件，与上面夹持器相比较，夹持力较 大，可夹持较大的工件。手指的形状也 适合夹持大型圆截面的工件。
通过斜楔3在凸轮机构或曲柄滑 块机构带动下作上下往复直线运动来 完成抓取、夹持和放下三个动作。
抓取动作：斜楔3向下运动，两滚 子的间隙加大，使拉簧1伸长，手指4 抓住工件5。
夹持动作：斜楔3继续向下运动， 手指4对工件5的夹持力加大。
放开动作：斜楔3向上运动，两滚 子的间隙变小，拉簧1使手指4、5张开， 放开工件5。
机械执行系统的总体方案设计
机械执行系统的总体方案设计1. 引言机械执行系统是指在工业自动化中承担执行机构的系统，通常由驱动、控制和传感器等组成，负责完成各种动力传递、运动控制和力学部件的执行任务。
本文将介绍机械执行系统的总体方案设计，包括系统的功能需求、结构设计、传动系统设计和执行机构选型等。
2. 功能需求机械执行系统的功能需求主要包括以下几个方面：2.1 运动控制机械执行系统需要能够实现各种类型的运动控制，包括直线运动、旋转运动、连续运动等。
具体的运动要求根据实际应用场景确定。
2.2 动力传递机械执行系统需要能够将动力从驱动装置传递到执行机构，同时能够根据需要实现力的放大或减小。
2.3 位置检测机械执行系统需要能够准确地检测执行机构的位置，以便进行闭环控制。
3. 结构设计机械执行系统的结构设计是指确定系统中各个组成部分的布局和连接方式。
结构设计需要考虑以下几个方面：3.1 系统模块划分根据功能需求，将机械执行系统划分为不同的模块，例如运动控制模块、动力传递模块、传感器模块等。
3.2 模块间连接方式确定各个模块之间的连接方式，包括电气连接和机械连接。
电气连接可以采用线缆连接或者无线连接，机械连接可以采用螺栓连接或者弹性连接等。
3.3 模块布局根据系统的布局要求和工作空间限制，确定各个模块的布局位置，以便达到最佳的工作效果。
4. 传动系统设计机械执行系统的传动系统设计是指确定动力传递的方式和传动装置的选型，需要考虑以下几个方面：4.1 传动方式根据实际需求确定传动方式，常见的传动方式包括齿轮传动、皮带传动和链条传动等。
4.2 传动装置选型根据传动方式和功率需求，选择合适的传动装置，例如减速器、电机等。
4.3 传动系统优化对传动系统进行优化设计，包括减少传动损失、提高传动效率等，以提高系统的性能。
5. 执行机构选型执行机构是机械执行系统中最重要的组成部分，选型需要考虑以下几个因素：5.1 载荷要求根据实际应用场景确定执行机构的载荷要求，包括最大承载能力、工作速度等。
第四章--执行系统设计1.
整齐、压紧的纸张 驱动力
信息（是否整齐、压紧）
打孔机
打孔的纸张 能力损耗 信息（是否打好孔）
加载能量 能量转换为
信息
力和位移
增力
纸张
装卡纸张
对纸张打孔
打好孔的纸张 能耗
信息
• 如图所示，某物料流系统设计时，要把工件从A工 位送至B工位，请提出你自己的设计方案。
• 注意：1)工件输送过程中姿态要求保持不变；
• （六）增力机构 • （七）行程增大机构
§4—3 执行系统的设计
• 一、执行系统的设计要求 • 设计执行系统时，通常要满足下列的要
求： • (一)实现预期精度的运动或动作 • (二)有足够的强度、刚度 • (三)各执行机构间动作要协调配合 • 当设计相互联系型执行系统时，需绘制
工作循环图。
• (四)结构合理、造型美观、便于制造与安装 • (五)工作安全可靠，有足够的使用寿命 • 此外，由于执行机构通常都是外露的，因
• （四)运动分析及强度、刚度计算
• 1.运动分析
• 运动分析的目的是求出执行系统中各构 件的位移、速度和加速度，必要时还应 确定执行构件上给定点的轨迹。
• 常用的分析方法有图解法和解析法。
• 2.强度和刚度计算
• 需求得各构件所受的外力、惯性力及惯 性力偶矩、运动副的支反力和应加于原 动件(或从动件)上的平衡力或平衡力矩， 然后在分析其失效形式的基础上建立相 应的强度和刚度条件。
• 除此以外也常采用以齿轮齿条或螺旋机构 驱动“手指”夹持工件的夹持器。
• (二)搬运
• 搬运是指能把工件从一个位置移送到另一 个位置，但并不限定移送路线的动作。
• (三)输送 • 输送是指将工件按给定的路线，从
机械系统设计执行系统设计
P77图4-7是一个间歇式的直线 输送装置。气缸4的活塞是主动件， 它作往复直线运动。当活塞向左运 动时，推动棘爪压缩弹簧向左移动， 棘爪拨动棘轮逆时针转动，与棘轮 装在一根轴上的链条输送装置的链 轮，就带动链条1运动，从而实现 装在链条上的装配输送带的运动。 当活塞向右运动时，棘爪在弹簧作 用下回位，棘轮不转，装配输送带 静止。这样就可实现装配输送带的 间歇运动。
P76图4-5所示的车门开启机 构，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，可实现车门 的两个位置。原动件为活塞2， 它作往复运动；车门装在连杆4 上，它随连杆4作平面运动。活 塞2伸缩到两个极限位置，车门 就会从初始位置运动到最终位置。
（五）检测 检测的目的是通过对工件的尺寸、形状及性能进行测量，分出合格及不 合格的工件，或者分出不同质量的工件。
要完成检测的功能，执行机构应能实现如下一些动作： （1）使工件顺序到达检测部位，并使工件“浮动”； （2）用检测探头对工件进行检测； （3）把合格件和不合格件分开。
P78图4-12是垫圈内径的自动检 测装置。被检测的垫圈沿一条倾斜 的轨道5连续送进，直到被止动臂8 的止动挡销挡住而停止，这时最前 面的垫圈就处于检测位置。凸轮轴1 上有两个盘型凸轮，左端凸轮可使 止动臂8摆动，止动臂8下摆时，止 动挡销离开垫圈7，使垫圈处于“浮 动”位置。这就完成了检测的第一 个动作。
工作台转动角度 定位栓6已从分度盘1 的槽中取出 气缸4通过棘爪3使 棘轮2转动 工作台定位 气缸5使定位栓6 伸入分度盘1的 槽中 松开工作台 气缸5使定位栓6 从分度盘1 的槽中退出
P77图4-10是凸轮机构带动的回转工作台。
第4章 控制系统设计
4.2 控制系统的优化设计
（二）优化设计原理——单纯形法
常见的优化方法有黄金分割 法、单纯形法以及随机射线法， 其中单纯形法以其概念清晰、实 现便利等优良性能广泛为人们所 采用。所谓单纯形是指变量空间 内最简单的规则形体。单纯形法 的寻优原理可以用右图表示：
4.2 控制系统的优化设计
（三）目标函数的选取
【Closed-Loop Bode】—在弹出的图形窗口中显示闭环系统伯德图。
【Compensator Bode】—在弹出的图形窗口中显示环节C的伯德图。 【Open-Loop Nyquist】—在弹出的图形窗口中显示开环奈奎斯特图。
【Other Loop Responses】—选择所希望的各类显示曲线。
4.2 控制系统的优化设计
步骤3 ：MATLAB下优化的主程序 global kp; global ki; global i; i=1; result=fminsearch('*optm',[1 1]) % [1,1]是初值
步骤4 ：仿真运行 在MATLAB命令窗口键入主程序名enter
The end!
4.1 SISO Design Tool——举例
设单位负反馈系统被控对象的传递函数为
G( s) 60s 30 s 3 9s 2 17 s 10
应用 SISO Design Tool 设计调节器 Gc (s) ， 使系统的性能指标为 ts 1.0s ， p 10% 。
4.2 控制系统的优化设计
例：对象传递函数 G ( s) es 10 s 1 采用PI调节器，性能指标函数采用ITSE，即 J ，试确定调节器参数kp,ki。 步骤1.建立仿真模型
1
ts
第三节执行系统设计-PPT精选
机械系统设计
第四章 执行系统设计
第三节 执行系统设计
• 设计时应采取的措施： 1）慎用原理误差大的近似机构； 2）适度提高零部件的制造和装配精度； 3）提高设计尺寸精度，控制运动副的间隙； 4）采用耐磨材料或控制热处理硬度，提高耐磨性 ； 5）考虑合理的润滑方式，减少磨损。
2020/2/10
机械系统设计
2020/2/10
后停
后停
进
90°
进
前进 前停
前停
退
停 退 后停
后停
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机械系统设计
第四章 执行系统设计
第三节 执行系统设计
铆钉机圆周式工作循环图
2020/2/10
主轴 转向
主
主
断
滑 停
切 顶杆 刀
滑
退模
后
脱
停
90°
块
前 停
退进 前进
后 送料 块
前进 停
进
退
机械系统设计
第四章 执行系统设计
第三节 执行系统设计
2020/2/10
机械系统设计
第四章 执行系Biblioteka 设计第三节 执行系统设计• 2.冷镦铆钉机的执行机构类型选择
• 1）校直：一组挤压滚轮上下对压 -- 借用进料的拉力
• 2）送料： 曲轴的连续旋转 ----- 间歇旋转
20、19、18 偏心凸轮摆杆机构
18、17、16 双摇杆机构
15、22
棘轮间歇机构
（四）运动分析
• 1.目的 求出各构件指定点的位移、速度、和加速度。 • 2.方法
解析法：大型计算机，精确。 图解法；手工作图，精度低、效率低。 • 3.精度分析 • 影响系统精度的因素： 1）机构的原理误差； 2）机构的装配和制造误差； 3）受力和热变形，引起的尺寸变化； 2020/2/10 4）因磨损导致运动副间隙增大。
第三节执行系统设计-PPT精选
二、执行系统的设计步骤（有挂图）
机械系统设计
第四章 执行系统设计
第三节 执行系统设计
(一)拟定运动方案
• 1.分析系统要实现的工作任务 • 1）将盘料校直； • 2）将校直的料通过进料口a送入切断口b； • 3）将料切断并送入成型工位c; • 4）在成型工位c将料镦压成铆钉； • 5）将铆钉从镦模中顶出来。
• 3.绘制步骤 • 1）确定各执行构件的作用和动作过程。 • 2）确定动作的先后次序，起、停时间和运动范围
。 • 3）选择一个与各执行构件均有关的定标件。
2020/2/21
机械系统设计
第四章 执行系统设计
第三节 执行系统设计
铆钉机直线式工作循环图
主滑块3
送料
停
切料和转送
脱模 主 轴 1转 角
退
送料
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机械系统设计
Байду номын сангаас
第四章 执行系统设计
第三节 执行系统设计
• 2.确定工艺原理、执行构件及运动形式
• 实现同一任务，可以选用不同的工艺原理；工艺原理
不同，执行构件的形状不同、运动形式不同、执行机 构也不同。
• 1)校直 挤压原理 一组挤压轮
旋转运动
拉伸原理 拉力机械手 直线运动
敲打原理 击打锤(或模) 往复移动
后停
后停
进
90°
进
前进 前停
前停
退
停 退 后停
后停
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机械系统设计
第四章 执行系统设计
第三节 执行系统设计
铆钉机圆周式工作循环图
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主轴 转向
主
主
断
4R执行系统课件
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。21.7.2121.7.2 113:15:2813:15 :28July 21, 2021
14、谁要是自己还没有发展培养和教 育好， 他就不 能发展 培养和 教育别 人。202 1年7月 21日星 期三下 午1时1 5分28 秒13:15:2821.7. 21
5、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Thursday, June 17, 2021June 21Thursday, June 17, 20216/17/2021
也可以理解成检查和希望是两码事。IBM的前 CEO郭士纳说过：“或许我所见过的在执行方面 犯下的最大的错误，就是把希望和检查混为一 谈。太多的管理者并不知道，人们只会做你检 查的事情，而不会去做你希望的事情。”
R3第三方检查
2、检查的另一个目的是为了纠偏，通过 定时的节点检查，就可以了解与沟通执 行过程中存在的问题，把问题解决在过 程，而不是事后的处罚，处罚不是目的， 保证结果的最终实现，不让错误发生才 是执行的目的。
总结
● 从上面的这个流程系统中我们可以 看到，企业4R执行力系统的核心是一套 法制执行系统，而不是一套能人系统。 任何一件事情，只要用R1结果定义，R2 自我责任承诺，R3第三方检查，R4奖惩 这四个R管起来，就可以保证这件事进入 执行状态，获得我们想要的结果。
关于4R执行系统的一些核心价 值观
业化的第一步 谁对结果负责，谁想办法 结果的对象是客户。结果的入口是客户
【优质】执行系统方案设计的过程和内容⑶执行机构型式设计实现同一种运动PPT资料
（2）压片过程的执行机构
•各执行机构组成框图
执行机构组合方案示意图
51
（3）各执行机构的运动协调
粉料成型压片机的运动循环图
52
（4）运动协调机构的设计
粉料成型压片机的传动示意图
53
本章教学要求
明确基本机构的类型及运动特点。 了解机构系统的组合方式 了解机械总体方案设计的一般过程 了解机械执行系统方案设计的一般过程
6
§3 机构的组合
由于现代机械工程对机械运动形式、运动规律和动 力性能等方面要求的多样化和复杂化，以及各种单一的 基本机构性能的局限性，仅采用某种基本机构往往不能 很好地满足设计要求。
为满足设计要求，需要将各种基本机构进行适当的 组合。
机构的组合是发展新机构的重要途径之一。
返回
一、机构的组合方式
运动循环图种类： 圆形工作循环图
❖执行机构的型式设计 直线工作循环图
直角坐标工作循环图 执行系统方案设计的过程和内容 要求：明确基本机构的类型及运动特点。 ⑷ 执行系统的协调设计 机械总体方案设计的内容 其特征是基础机构为二自由度机构，附加机构为单自由度机构。 （1）压片过程的工艺流程 （2）压片过程的执行机构 机械总体方案设计的内容
机构的串联组合 机构的并联组合 机构的叠联组合 机构的封闭组合
8
1.机构的串联组合
❖基本概念 ❖分类 ❖组合示例
9
❖基本概念
将若干个单自由度的 基本机构，前一个基本机 构的输出构件和后一个基 本机构的输入构件固接。
B
6E
A C
5
D
10
❖分类
11
❖Ι型串联组合：
Ⅰ
Ⅱ
12
❖组合示例
执行系统设计ppt课件
4）凸轮常用材料及其强度计算： 对材料的要求： 因凸轮在变应力下工作，且往往伴有冲击。因此凸轮的材
料应有较好的抗疲劳强度、抗冲击韧性和抗磨损能力。
常用材料： 碳钢：45、60、65
中低碳碳合合金金钢钢：：1 4C C r r 0 5 、 、 2 4C B r 、 0 0 、 4 1C M r 5 2 n N B i、 3 、 3 2 C C r 8 M r 0 M O n A M oL
———例 题———
例：卧式冷镦铆钉机的机构选型和运动循环图的绘制。 1）根据生产任务拟订工艺过程及相应的运动方案： 2）确定执行机构的运动参数： 3）选择机构类型、绘制冷
镦机的运动简图： • 镦压机构： • 进料机构： • 切断和送料机构： • 脱模机构：
绘制运动循环图：
4.运动分析： 目的：计算指定点的位置、速度、加速度、确定指定点的 运动轨迹等。为动力分析打基础。 方法：解析法、图解法
同样注意多种方案比较、择优，同时要综合考虑与相关另 部件的协调。
3.绘制工作循环图
按机械预期的功能和选定的工艺过程，把各机构的动作 顺序及时间用图形表示出来。这种表示各机构的动作顺序及 时间的图形称工作循环图。
首先要弄清各执行机构的动作过程及运动或动作的先后顺 序、起止时间和运动范围。其次选一个定标构件。
如螺纹的加工原理方案：
2.合理选择执行机构类型，拟订机构组合方案
原则： 1）满足运动要求的前提下，尽可能缩短运动链、以减少机
构和零部件数，从而提高机械效率，降低成本； 2）应优先选用机构简单、工作可靠、便于制造和效率高的
机构； 3）执行系统中同时有几个执行机构时，为减少功率损失，
应把效率较高的机构放在传递功率大的地方；若执行机 构间协调性要求较高，则他们之间的连接应选用传动比 准确的机构。
相关主题
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一.执行系统的设计要求 1.实现预期精度的运动或动作 2.有足够的强度、刚度 3.各执行构件间动作要协调配合 4.结构合理、便于制造安装、造型美观 5.工作安全可靠，有足够的使用寿命。 6.在特殊介质（如潮湿、腐蚀、高温等）工作的零件有防锈、 防腐、耐高温的要求。
二.执行系统的设计步骤
1.拟订运动方案 注意多种方案比较、择优
5.动力学分析及承载能力计算：
举例：多功能液体软包装机执行系统设计分析
多功能液体包装机 结构设计
灌装中心
49 15k6 32H7
68H8 1 8fH99 32H7 15k6 1 5fH78
牵引机构
A
2 0fH99
2 0Hf
9 9
2 6Hf
9 9
8 8
8mH
2 0fH99
2
B
易加工，改变构件的尺寸或输出点的位置可获 得不同的运动规律和运动轨迹。但实现从动件任意运动 规律的灵活性差，惯性力难以平衡，动载、噪音、振动 较大。
因此，连杆不适用高速场合。
2.凸轮机构 凸轮机构可实现任意复杂的运动规律，机构简单、紧凑，设
计方便。但因是高副机构，比压较大、易磨损、高速时动力学 特性变差。故凸轮机构不宜在高速重载条件下工作。 凸轮设计时应考虑的问题：
4）凸轮常用材料及其强度计算： 对材料的要求： 因凸轮在变应力下工作，且往往伴有冲击。因此凸轮的材
料应有较好的抗疲劳强度、抗冲击韧性和抗磨损能力。
常用材料： 碳钢：45、60、65
中低碳碳合合金金钢钢：：1 4C C r 0 5 r 、 、 2 4C B r 0 0 、 、 1 4C M 5 r 2 n N B i、 3 、 3 2 C C 8 rM r 0 M O n A M oL
不同的机构来完成。因此，必须了解机构的运动特性和动力 特性，同时对机械的外廓尺寸、重量、结构限制、动力特性、 传动精度、生产率、制造难易、工作环境和经济性等进行分 析、比较，根据实际需要选择或设计出最佳方案。
二.常用执行机构的主要性能和特点 1.连杆机构 特点：连杆机构是低副机构，各运动副为面接触，因此压强小、
———例 题———
例：卧式冷镦铆钉机的机构选型和运动循环图的绘制。 1）根据生产任务拟订工艺过程及相应的运动方案： 2）确定执行机构的运动参数： 3）选择机构类型、绘制冷
镦机的运动简图： • 镦压机构： • 进料机构： • 切断和送料机构： • 脱模机构：
绘制运动循环图：
4.运动分析： 目的：计算指定点的位置、速度、加速度、确定指定点的 运动轨迹等。为动力分析打基础。 方法：解析法、图解法
1）从动件的运动规律： 等速运动、等加等减速运动、余弦加速度，除这三种运动
规律外，还有正弦加速度、高次曲线运动规律等。实际中应用 中通常改进。
设计时考虑： amax、vmax F=mv
2）凸轮轮廓曲线的最小曲率半径：不宜过小
3）压力角与基圆半径：
r，但轮廓尺寸增 之大 ， r，反
滚子从动件凸轮压力角及其许用压力角见P87表4-6。
4第四章执行系统设计
精品
第一节 执行系统的组成、功能及分类
执行系统是直接完成系统预期工作任务的部分，因此也称 工作机或工作装置。
一.执行系统的组成 执行系统由执行构件和与之相连的执行机构组成。
二.执行系统的功能
执行机构的作用是传递和 变换运动和动力。
变 运动形式变化
换
运 动
运动节拍变化
连续断续 连续连续
强度计算：接触强度计算 3.间歇运动机构
常见间歇运动机构见P88表4-7 4.直线运动机构 常见直线运动机构见P91表4-8 5.差动机构 可实现运动的分解和合成。
常见差动机构见P95表4-9
6.增力机构 常见增力机构见P97表4-10 7.行程增大机构 常见行程增大机构见P98表4-11
第三节 执行系统设计
如螺纹的加工原理方案：
2.合理选择执行机构类型，拟订机构组合方案
原则： 1）满足运动要求的前提下，尽可能缩短运动链、以减少机
构和零部件数，从而提高机械效率，降低成本； 2）应优先选用机构简单、工作可靠、便于制造和效率高的
机构； 3）执行系统中同时有几个执行机构时，为减少功率损失，
应把效率较高的机构放在传递功率大的地方；若执行机 构间协调性要求较高，则他们之间的连接应选用传动比 准确的机构。
回转回转 回转摆动 回转单向直线 回转直线往复 回转特殊轨迹 摆动摆动 摆动单向直线 摆动直线往复 直线单向直线 直线直线往复 直线往复直线往复
常见执行系统的功能： 1.夹持
液压缸
手指 工件
活塞杆 连杆
转臂
手指
液压缸
2.搬运 指将工件从一个位置移送到另一个位置。
3.输送 输送是将工件按给定的路线从一个位置运到下一个位置。
执行系统要完成各种工艺复杂的动作，此种情况，执行 系统需有多个执行机构和执行构件组成。
如图4-16糖果扭结包装机的执行系统：
三.执行系统的分类 见P80表4-1
四.执行构件的运动形式 见P81表4-2
第二节 机构选型及常用执行 机构的主要性能特点
一.机构选型 机构的类型很多，满足同一运动要求的机构，也可一用
同样注意多种方案比较、择优，同时要综合考虑与相关 另部件的协调。
3.绘制工作循环图
按机械预期的功能和选定的工艺过程，把各机构的动作 顺序及时间用图形表示出来。这种表示各机构的动作顺序及 时间的图形称工作循环图。
首先要弄清各执行机构的动作过程及运动或动作的先后顺 序、起止时间和运动范围。其次选一个定标构件。
19
1 8Hf 87
1 6Hf 87
竖封机构
A A
A
47 32 2 4fH 78
B
B
A
29
30
横封机构
1 4fH78 1 4fH78
4-螺栓M8*20 GB5783-86
14 15
26Hf87 10k6
计量机构
1 0 0Hh 99 1 5Hh 99
10
0Hd
4.分度与转位
5.检测 如图4-12为检测垫圈内径的装置。
如图4-14所示，检测螺钉长度和剔除过长螺钉的装置。
6.施力
有的机械要执行系统实现一定的运动或动作，如前所示。 而还有些机械要求执行系统对工作对象施加力或力矩以达到 完成任务的目的。有的机械系统还要执行系统具备多种功能 要求，如插齿机。 7.完成工艺复杂动作
二.执行系统的设计步骤
1.拟订运动方案 注意多种方案比较、择优
5.动力学分析及承载能力计算：
举例：多功能液体软包装机执行系统设计分析
多功能液体包装机 结构设计
灌装中心
49 15k6 32H7
68H8 1 8fH99 32H7 15k6 1 5fH78
牵引机构
A
2 0fH99
2 0Hf
9 9
2 6Hf
9 9
8 8
8mH
2 0fH99
2
B
易加工，改变构件的尺寸或输出点的位置可获 得不同的运动规律和运动轨迹。但实现从动件任意运动 规律的灵活性差，惯性力难以平衡，动载、噪音、振动 较大。
因此，连杆不适用高速场合。
2.凸轮机构 凸轮机构可实现任意复杂的运动规律，机构简单、紧凑，设
计方便。但因是高副机构，比压较大、易磨损、高速时动力学 特性变差。故凸轮机构不宜在高速重载条件下工作。 凸轮设计时应考虑的问题：
4）凸轮常用材料及其强度计算： 对材料的要求： 因凸轮在变应力下工作，且往往伴有冲击。因此凸轮的材
料应有较好的抗疲劳强度、抗冲击韧性和抗磨损能力。
常用材料： 碳钢：45、60、65
中低碳碳合合金金钢钢：：1 4C C r 0 5 r 、 、 2 4C B r 0 0 、 、 1 4C M 5 r 2 n N B i、 3 、 3 2 C C 8 rM r 0 M O n A M oL
不同的机构来完成。因此，必须了解机构的运动特性和动力 特性，同时对机械的外廓尺寸、重量、结构限制、动力特性、 传动精度、生产率、制造难易、工作环境和经济性等进行分 析、比较，根据实际需要选择或设计出最佳方案。
二.常用执行机构的主要性能和特点 1.连杆机构 特点：连杆机构是低副机构，各运动副为面接触，因此压强小、
———例 题———
例：卧式冷镦铆钉机的机构选型和运动循环图的绘制。 1）根据生产任务拟订工艺过程及相应的运动方案： 2）确定执行机构的运动参数： 3）选择机构类型、绘制冷
镦机的运动简图： • 镦压机构： • 进料机构： • 切断和送料机构： • 脱模机构：
绘制运动循环图：
4.运动分析： 目的：计算指定点的位置、速度、加速度、确定指定点的 运动轨迹等。为动力分析打基础。 方法：解析法、图解法
1）从动件的运动规律： 等速运动、等加等减速运动、余弦加速度，除这三种运动
规律外，还有正弦加速度、高次曲线运动规律等。实际中应用 中通常改进。
设计时考虑： amax、vmax F=mv
2）凸轮轮廓曲线的最小曲率半径：不宜过小
3）压力角与基圆半径：
r，但轮廓尺寸增 之大 ， r，反
滚子从动件凸轮压力角及其许用压力角见P87表4-6。
4第四章执行系统设计
精品
第一节 执行系统的组成、功能及分类
执行系统是直接完成系统预期工作任务的部分，因此也称 工作机或工作装置。
一.执行系统的组成 执行系统由执行构件和与之相连的执行机构组成。
二.执行系统的功能
执行机构的作用是传递和 变换运动和动力。
变 运动形式变化
换
运 动
运动节拍变化
连续断续 连续连续
强度计算：接触强度计算 3.间歇运动机构
常见间歇运动机构见P88表4-7 4.直线运动机构 常见直线运动机构见P91表4-8 5.差动机构 可实现运动的分解和合成。
常见差动机构见P95表4-9
6.增力机构 常见增力机构见P97表4-10 7.行程增大机构 常见行程增大机构见P98表4-11
第三节 执行系统设计
如螺纹的加工原理方案：
2.合理选择执行机构类型，拟订机构组合方案
原则： 1）满足运动要求的前提下，尽可能缩短运动链、以减少机
构和零部件数，从而提高机械效率，降低成本； 2）应优先选用机构简单、工作可靠、便于制造和效率高的
机构； 3）执行系统中同时有几个执行机构时，为减少功率损失，
应把效率较高的机构放在传递功率大的地方；若执行机 构间协调性要求较高，则他们之间的连接应选用传动比 准确的机构。
回转回转 回转摆动 回转单向直线 回转直线往复 回转特殊轨迹 摆动摆动 摆动单向直线 摆动直线往复 直线单向直线 直线直线往复 直线往复直线往复
常见执行系统的功能： 1.夹持
液压缸
手指 工件
活塞杆 连杆
转臂
手指
液压缸
2.搬运 指将工件从一个位置移送到另一个位置。
3.输送 输送是将工件按给定的路线从一个位置运到下一个位置。
执行系统要完成各种工艺复杂的动作，此种情况，执行 系统需有多个执行机构和执行构件组成。
如图4-16糖果扭结包装机的执行系统：
三.执行系统的分类 见P80表4-1
四.执行构件的运动形式 见P81表4-2
第二节 机构选型及常用执行 机构的主要性能特点
一.机构选型 机构的类型很多，满足同一运动要求的机构，也可一用
同样注意多种方案比较、择优，同时要综合考虑与相关 另部件的协调。
3.绘制工作循环图
按机械预期的功能和选定的工艺过程，把各机构的动作 顺序及时间用图形表示出来。这种表示各机构的动作顺序及 时间的图形称工作循环图。
首先要弄清各执行机构的动作过程及运动或动作的先后顺 序、起止时间和运动范围。其次选一个定标构件。
19
1 8Hf 87
1 6Hf 87
竖封机构
A A
A
47 32 2 4fH 78
B
B
A
29
30
横封机构
1 4fH78 1 4fH78
4-螺栓M8*20 GB5783-86
14 15
26Hf87 10k6
计量机构
1 0 0Hh 99 1 5Hh 99
10
0Hd
4.分度与转位
5.检测 如图4-12为检测垫圈内径的装置。
如图4-14所示，检测螺钉长度和剔除过长螺钉的装置。
6.施力
有的机械要执行系统实现一定的运动或动作，如前所示。 而还有些机械要求执行系统对工作对象施加力或力矩以达到 完成任务的目的。有的机械系统还要执行系统具备多种功能 要求，如插齿机。 7.完成工艺复杂动作