第二章 机械系统设计1概论

第二节 执行机构的设计
➢连杆机构作执行机构 ➢凸轮机构作执行机构
➢其它一些执行机构
连杆机构作执行机构
连杆机构是由一些杆状构件通过运动副联接所组成 的机构。其特点是：结构简单、易于加工和保证加工精 度，且由于杆件数目的不同、运动幅类型、主动杆件的 选择和输出点位置不同，可获得各种不同的运动规律和 运动关系。
1-刚轮；2-柔轮；3-波发生器H
谐波齿轮传动
刚轮有内齿圈，柔轮有外齿圈，其齿形为渐开线或三角形， 周节相同而齿数不同，刚轮的齿数比柔轮的齿数多几个齿。柔 轮是薄圆筒形，由于波形发生器的长径比柔轮内径略大，故装 配在一起时就将柔轮撑成椭圆形。工程上常用的波形发生器有 两个触头的即双波发生器，也有三个触头的。具有双波发生器 的谐波减速器，其刚轮和柔轮的齿数之差为2。其椭圆长轴的两 端柔轮与刚轮的牙齿相啮合，在短轴方向的牙齿完全分离。当 波形发生器逆时针转一圈时，两轮相对位移为两个齿距。当刚 轮固定时，则柔轮的回转方向与波形发生器的回转方向相反。
同步带的结构如图2所示。它由强力层1、带齿2和带背3 组成。带轮结构如图形有梯形齿形3所示，带轮齿形有梯形齿 形和圆弧齿形。国内有同步带传动部件的GB 11616-1989、 GB11362-1989等国家标准，专门生产厂家生产供选用。
双片薄齿轮周向拉簧错齿调整
1-短柱；2-弹簧；3、4-薄片齿轮。
可调拉簧式
1、2-齿轮；3-凸耳；4-弹簧；5、6-螺母；7-螺钉。
垫片错齿调整 1、2-薄片齿轮；3-宽齿轮；4-垫片。
轴向压簧错齿调整
1、2-薄片齿轮；3-宽齿轮；4-调整螺母； 5-弹簧。
挠性传动机构
优点：中间挠性体具有柔软性、有吸收振动、缓冲和安 全作用，适于中心距较大的传动。
高、工作方法可靠、寿命长、互换性好。
它分为：定轴齿轮传动、周转轮系齿轮传动、渐开线少齿差行星齿轮
传动、摆线针齿轮传动、谐波齿轮传动。
iH，4
iH ,2
z2 z1
3-等角速输出机构；
4-输出轴。
减小齿数差，可增大传动比，但应在安装 条件和连续传动的条件允许时，且多采用短齿齿 轮或变位齿轮。它的优点是传动比大，一级减速 比可达135 ，二级可达10000以上，结构简单、 体积小、重量轻、效率高。缺点是等角速输出机 构的结构复杂、受力情况不好。
谐波齿轮传动
iH ,2
z1
z2 z2
刚轮固定
iH ,1
z1
z1 z2
柔轮固定
这种传动的优点是 传动比大，单级传动比 i=60~500,二级传动可达 2 ×105 ，同时啮合的 齿数多，承载能力大、 运动误差小、无冲击、 齿的磨损均匀、机械效 率高、空程小、结构简 单、体积小、质量轻、 密封性好。适于反向传 动。缺点是柔轮加工困 难，材料要求高，启动 力矩大，传动比小于35 时不宜采用。
除滚珠丝杠副、齿轮副等传动部件之外，机电一体化系 统中还大量使用同步齿形带、钢带、链条、钢丝绳及尼龙绳 等挠性传动部件。
(1)同步带传动 同步带传动是综合了普通带传动和链轮链条传动优点的
一种新型传动：它在带的工作面及带轮外周上均制有啮合齿， 通过带齿与轮齿作啮合传动。为保证带和带轮作无滑动的同 步传动，其齿形带采用了承载后无弹性变形的高强力材料， 以保证带的节距不变。故它具有传动比准确、传动效率高 （可达0.98）、能吸振、噪音低、传动平稳、能高速传动、 维护保养方便等优点，故使用范围较广。其主要缺点是安装 精度要求高、中心距要求严格，具有一定的蠕动性。
摆线针齿轮传动
在少齿差行星齿轮传动中。当行星轮2采用摆线 齿廓曲线齿轮，中心齿轮采用圆柱形针齿时，就成 为摆线针轮行星传动。它的齿数差恒为1 。这种传 动具有结构紧凑、体积小、重量轻、传动比大、传 动平稳、具有较大的过载能力、耐冲击性能好，机 械效率高及使用寿命长等优点。缺点是加工复杂。 这种传动已标准化，分单级和双级两种，可按需选 用。
四杆机构的基本形式及演变
设计四杆机构的注意事项： 1、曲柄存在条件 2、急回特性和行程速比系数 3、压力角和传动角 4、死点位置
k
1800 1800
1 2
1800 K 1
K 1
凸轮机构作执行机构
主要由凸轮、从动件和机架组成。凸轮和从动件之 间通过弹簧、重力或几何形状密封等方法保持接触。
谐波齿轮传动
谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大（几十~几百）、传 动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效 率高等一系列优点。故在工业机器人、航空、火箭等机电一体 化系统中得到广泛的应用。 谐波齿轮传动的工作原理
谐波齿轮传动与少齿差行星齿轮传动十分相似。它是依靠 柔性齿轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递动力和 运动的。因此它与一般齿轮传动具有本质上的差别：谐波齿轮 传动由波形发生器3 (H）和刚轮l 、柔轮2 组成。波形发生器 为主动件，刚轮或柔轮为从动件。
其特点：以直接接触传递运动和动力，能够准确地 实现任意复杂的运动，且结构简单、紧凑、工作可靠。
设计凸轮注意事项： １、凸轮的轮廓曲线 ２、压力角和基圆半径 ３、凸轮的强度和耐磨性
第三节 传动机构的设计
➢齿轮传动 ➢挠性传动机构 ➢螺旋传动机构 ➢其它类型的传动机构 ➢无极变速传动
齿轮传动
优点：传动比精确、适用功率和速度范围广、结构紧凑、传动效率
同步齿形带在打印机字车送进系统中的应用实例。
图2-42为同步齿形带在打印机字车送进系统 中的应用实例。
打印机中同步带传动系统 1—驱动轮；2—驱动轴；3—从动轮；4一伺服电动机；5—电动机齿轮；6—字车；
7—色带驱动手柄；8—销；9—连接环；10—字车驱动同步带；11—支架； 12—带张力调节螺杆；13——色带驱动带；14——压带轮；15—色带;16-色带驱动轴;17-导杆
1-刚轮；2-柔轮；3-波发生器H
齿轮传动间隙的调整方法：
１、圆柱齿轮传动 （１）偏心套（轴）调整法； （２）轴向垫片调整法； （３）双片薄齿轮错齿调整法（周向弹 簧式、可调拉簧式） ２、斜齿轮传动
偏心套（轴）调整法
1-偏心套；2-电动机；3-减速箱；4、5-减速齿轮。
圆柱齿轮轴向垫片调整
1、2-齿轮；3-垫片；4-电动机。