机械系统设计第4章_执行系统设计

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1、第四章第四章 执行系统设计执行系统设计 第一节第一节 执行系统的组成、功能及分类执行系统的组成、功能及分类 执行系统（也叫工作机械或工作装置）是机械系统主要的组成部分，执行系统（也叫工作机械或工作装置）是机械系统主要的组成部分，是是机械系统中直接完成预期功能的部分机械系统中直接完成预期功能的部分。它直接和作业对象。它直接和作业对象物料接触，对机物料接触，对机械系统的作业质量起到关键作用。械系统的作业质量起到关键作用。一、执行系统的组成一、执行系统的组成执行系统是由执行系统是由执行构件执行构件和和执行机构执行机构组成。组成。 有些执行构件携带作业对象完成一定有些执行构件携带作业对象完成一定的动作

2、，如筛子携带物料作往复变速运动；的动作，如筛子携带物料作往复变速运动；有些执行构件对作业对象完成一定的动作，有些执行构件对作业对象完成一定的动作，如颚板完成对作业对象的挤压。如颚板完成对作业对象的挤压。 执行构件是执行机构中的一个或几个执行构件是执行机构中的一个或几个构件，构件，是是执行系统中直接完成功能的零部执行系统中直接完成功能的零部件件。在颚式破碎机中动颚和静颚就是执行。在颚式破碎机中动颚和静颚就是执行构件。构件。 执行机构则是执行机构则是带动执行构件运动所需要的机构带动执行构件运动所需要的机构。如振动筛中的筛子就是。如振动筛中的筛子就是执行构件，它的运动需要由双曲柄机构和曲柄滑块机构组

3、成的执行机构来带执行构件，它的运动需要由双曲柄机构和曲柄滑块机构组成的执行机构来带动。动。 二、执行系统的功能二、执行系统的功能 执行系统的作用是执行系统的作用是传递或变换传递或变换运动和动力运动和动力，把传动系统传来的运，把传动系统传来的运动或动力进行变换后传递给执行构动或动力进行变换后传递给执行构件，满足其要求。件，满足其要求。 最常见的执行机构有：最常见的执行机构有：变移动或变移动或摆动为转动摆动为转动，如内燃机、缝纫机；，如内燃机、缝纫机；变变移动为摆动移动为摆动，如自卸汽车；，如自卸汽车；变连续转变连续转动为间歇移动动为间歇移动，如气门机构；，如气门机构；变转动变转动为移动或摆动为移

4、动或摆动，如振动筛、颚式破碎，如振动筛、颚式破碎机；机；变摆动为移动变摆动为移动，如手压水泵。，如手压水泵。 执行系统的功能是多种多样的，归纳起来有：执行系统的功能是多种多样的，归纳起来有：夹持夹持、搬运搬运、输送输送、分度分度与转位与转位、检测检测、实现运动形式或运动规律的变换实现运动形式或运动规律的变换、完成工艺性复杂的动作完成工艺性复杂的动作等。等。 在加工或搬运工件时，夹持动作是不可在加工或搬运工件时，夹持动作是不可缺少的。如在自动换刀数据加工中心，利用缺少的。如在自动换刀数据加工中心，利用机械手从刀库中抓取并夹持刀具，实现自动机械手从刀库中抓取并夹持刀具，实现自动换刀。在各种搬运设备

5、中，也要抓取并夹持换刀。在各种搬运设备中，也要抓取并夹持各种物品。各种物品。（一）夹持（一）夹持夹持动作常用夹持器来完成，夹持器又叫机械手。夹持动作常用夹持器来完成，夹持器又叫机械手。 夹持功能可分解为：夹持功能可分解为：抓取抓取、夹持夹持和和放开放开三个过程。三个过程。1、弹簧杠杆式夹持器（见图、弹簧杠杆式夹持器（见图P74图图4-1） 常用的夹持器有：常用的夹持器有： 它由弹簧它由弹簧4、回转轴、挡块、回转轴、挡块2、手指、手指3等构件等构件组成。弹簧组成。弹簧4使手指使手指3闭合，挡块闭合，挡块2使手指保持初使手指保持初始间隙。它实现抓取、夹持和放开三个动作的过始间隙。它实现抓取、夹持和

6、放开三个动作的过程如下：程如下： 夹持动作：夹持器继续向下运动，手指伸入夹持动作：夹持器继续向下运动，手指伸入工件后，在弹簧工件后，在弹簧4作用下，手指闭合，夹持工件。作用下，手指闭合，夹持工件。 抓取动作：夹持器向下运动，手指碰上工件抓取动作：夹持器向下运动，手指碰上工件1后，在工件对手指反力的作用下，压缩弹簧后，在工件对手指反力的作用下，压缩弹簧4，使手指使手指3张开，完成抓取动作。张开，完成抓取动作。 弹簧杠杆夹持器的特点：弹簧杠杆夹持器的特点：抓取力受弹簧限抓取力受弹簧限制制，常用来，常用来抓取小零件抓取小零件，如螺钉、销轴等。，如螺钉、销轴等。 放开动作：这种夹持器不能单独放开工件，

7、放开动作：这种夹持器不能单独放开工件，要由其它装置夹持工件后，夹持器向上运动，在要由其它装置夹持工件后，夹持器向上运动，在工件反作用力下，手指打开，才能将工件卸下。工件反作用力下，手指打开，才能将工件卸下。2、斜楔杠杆式夹持器（见、斜楔杠杆式夹持器（见P75图图4-2） 通过斜楔通过斜楔3在凸轮机构或曲柄滑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。完成抓取、夹持和放下三个动作。 放开动作：斜楔放开动作：斜楔3向上运动，两滚向上运动，两滚子的间隙变小，拉簧子的间隙变小，拉簧1使手指使手指4、5张开，张开，放开工件放开工件5。

8、抓取动作：斜楔抓取动作：斜楔3向下运动，两滚向下运动，两滚子的间隙加大，使拉簧子的间隙加大，使拉簧1伸长，手指伸长，手指4抓住工件抓住工件5。 夹持动作：斜楔夹持动作：斜楔3继续向下运动，继续向下运动，手指手指4对工件对工件5的夹持力加大。的夹持力加大。 斜楔杠杆式夹持器的特点：斜楔杠杆式夹持器的特点：夹持夹持力决定于斜楔力决定于斜楔3与滚子与滚子2之间的作用力之间的作用力，这个作用力大于弹簧力，可夹持较大这个作用力大于弹簧力，可夹持较大的工件。的工件。 将斜楔和滚轮组成的运动副改成了齿条和扇形齿轮组成的运动副将斜楔和滚轮组成的运动副改成了齿条和扇形齿轮组成的运动副, ,斜楔杠斜楔杠杆夹持器就

9、变成了齿条式夹持器。齿条上下移动，带动扇形齿轮运动，通过杆夹持器就变成了齿条式夹持器。齿条上下移动，带动扇形齿轮运动，通过手指完成抓取、夹持和放开功能。手指完成抓取、夹持和放开功能。3、液压连杆传动夹持器（见、液压连杆传动夹持器（见P75图图4-3） 抓取动作：活塞抓取动作：活塞4向下运动，通过活向下运动，通过活塞杆塞杆4及连杆及连杆5使手指使手指2绕固定销轴转动，绕固定销轴转动，抓取工件抓取工件1。 放开动作：活塞放开动作：活塞4向上运动，通过活塞向上运动，通过活塞杆及连杆杆及连杆5使手指绕固定销轴反向转动，放使手指绕固定销轴反向转动，放开工件开工件1。 夹持动作：活塞夹持动作：活塞4继续向

10、下运动，使继续向下运动，使手指手指2以较大的力夹持工件以较大的力夹持工件1。 液压连杆传动夹持器靠液压力夹持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，工件，与上面夹持器相比较，夹持力较夹持力较大，可夹持较大的工件大，可夹持较大的工件。手指的形状也。手指的形状也适合夹持大型圆截面的工件适合夹持大型圆截面的工件。 4、液压电气控制夹持器（见、液压电气控制夹持器（见P75图图4-4） 夹持动作：转臂继续向内摆动，夹持动作：转臂继续向内摆动，手指手指1以较大的力夹持工件。以较大的力夹持工件。 手指手指1固连在平行四边形机构的固连在平行四边形机构的连杆上，转臂连杆上，转臂2在液压油缸带动下

11、摆在液压油缸带动下摆动，从而带动手指动，从而带动手指1运动。运动。 抓取动作：转臂向内摆动，手指抓取动作：转臂向内摆动，手指1向着工件平动，完成抓取动作。向着工件平动，完成抓取动作。 液压电气夹持器采用了平行四边形机构，液压电气夹持器采用了平行四边形机构，手指手指1作平动，作平动，可夹持方形或棱形工件可夹持方形或棱形工件。 放开动作：转臂向外摆动，手指放开动作：转臂向外摆动，手指1远离工件平动，完成放开动作。远离工件平动，完成放开动作。 由上述由上述4种夹持器可以看出，完成相同的种夹持器可以看出，完成相同的“抓取抓取夹持夹持放开放开”功能功能 ，所采用的夹持器的结构却不同。采用哪一种夹持器，决