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第四章 执行系统设计 第一节 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，是机械系统中直接完成预期功能的部分它直接和作业对象物料接触，对机械系统的作业质量起到关键作用一、执行系统的组成执行系统是由执行构件和执行机构组成 有些执行构件携带作业对象完成一定的动作，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，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构件，是执行系统中直接完成功能的零部件在颚式破碎机中动颚和静颚就是执行构件 执行机构则是带动执行构件运动所需要的机构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成的执行机构来带动 二、执行系统的功能 执行系统的作用是传递或变换运动和动力，把传动系统传来的运动或动力进行变换后传递给执行构件，满足其要求 最常见的执行机构有：变移动或摆动为转动，如内燃机、缝纫机；变移动为摆动，如自卸汽车；变连续转动为间歇移动，如气门机构；变转动为移动或摆动，如振动筛、颚式破碎机；变摆动为移动，如手压水泵 执行系统的功能是多种多样的，归纳起来有：夹持、搬运、输送、分度与转位、检测、实现运动形式或运动规律的变换、完成工艺性复杂的动作等。

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中，也要抓取并夹持各种物品一）夹持夹持动作常用夹持器来完成，夹持器又叫机械手 夹持功能可分解为：抓取、夹持和放开三个过程1、弹弹簧杠杆式夹夹持器（见图见图 P74图图4-1） 常用的夹持器有： 它由弹弹簧4、回转轴转轴 、挡块挡块 2、手指3等构件组组成弹弹簧4使手指3闭闭合，挡块挡块 2使手指保持初始间间隙它实现实现 抓取、夹夹持和放开三个动动作的过过程如下： 夹持动作：夹持器继续向下运动，手指伸入工件后，在弹簧4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1后，在工件对手指反力的作用下，压缩弹簧4，使手指3张开，完成抓取动作 弹簧杠杆夹持器的特点：抓取力受弹簧限制，常用来抓取小零件，如螺钉、销轴等 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P75图4-2） 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。

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 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 斜楔杠杆式夹持器的特点：夹持力决定于斜楔3与滚子2之间的作用力，这个作用力大于弹簧力，可夹持较大的工件 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,斜楔杠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3、液压连杆传动夹持器（见P75图4-3） 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 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 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 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 4、液压电气控制夹持器（见P75图4-4） 夹持动作：转臂继续向内摆动，手指1以较大的力夹持工件 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 液压电气夹持器采用了平行四边形机构，手指1作平动，可夹持方形或棱形工件 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 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”二）搬运 搬运是把一个工件从一个位置移动到另一个位置，对搬运路线没有明确要求工件的初始位置工件的最终位置（对路线没要求） 搬运工件时，工件的初始位置和最终位置明确，可以用一个机构来实现上述两个位置，同时整个过程对搬运路线没有明确要求 与输送功能有相似之处和不同之处 P76图图4-5所示的车门车门 开启机构，车门车门 关闭时闭时 位置在BB，这这是初始位置；车门车门 开启时时位置在B1B1，这这是最终终位置用摆摆杆摇块摇块 机构（1-2-3-5）和摆摆杆滑块块机构（3-4-6-5）组组合，可实实现车门现车门 的两个位置原动动件为为活塞2，它作往复运动动；车门车门 装在连连杆4上，它随连连杆4作平面运动动活塞2伸缩缩到两个极限位置，车门车门 就会从初始位置运动动到最终终位置。

用齿轮齿轮 -齿齿条机构和正弦机构组组合，来实现实现 a）、b）两个位置齿齿条在活塞带动带动 下往复直线线运动动，与齿齿条相啮啮合的齿轮齿轮 作往复180的摆摆动动；摇摇杆8与齿轮齿轮 固连连，可摆动摆动180，正弦机构的框架9作往复直线线运动动，框架上有吸头头10，吸住工件从位置a）移动动到位置b） 位置b）是工件的最终终位置位置a）是工件的初始位置 输送是按给定的路线将工件从一个位置移动到另一个位置工作过程可表示为：（三）输送工件的初始位置工件的最终位置（路线确定） 连续输送：各种型式的皮带运输机、链条运输机、螺旋运输机都可实现连续直线或连续环形输送，将其组合，也可实现连续空间输送这些输送方式常用来输送颗粒状物料矿砂、煤、谷物等，也可输送其它物料，如食品、水果等按照输送路线的不同，可分为直线输送，环形输送，空间输送按照输送的方式不同，可分为连续输送和间歇输送 间歇输送：常用在生产线上，它要求工件在某一位置静止一段时间，以便对其进行工艺操作 P77图图4-7是一个间间歇式的直线线输输送装置气缸4的活塞是主动动件，它作往复直线线运动动当活塞向左运动时动时 ，推动动棘爪压缩弹压缩弹 簧向左移动动，棘爪拨动拨动 棘轮轮逆时针转时针转动动，与棘轮轮装在一根轴轴上的链链条输输送装置的链轮链轮 ，就带动链带动链 条1运动动，从而实现实现 装在链链条上的装配输输送带带的运动动。

当活塞向右运动动时时，棘爪在弹弹簧作用下回位，棘轮轮不转转，装配输输送带带静止这样这样就可实现实现 装配输输送带带的间间歇运动动 工件1被振动动式贮贮料斗送到直线线振动动器中，然后进进入导轨导轨 3，通过过曲柄摇摇杆机构使摇摇杆4往复摆动摆动 ，与曲柄摇摇杆机构相连连的是摇摇杆滑块块机构，可使滑块块即棘爪2往复移动动，实现实现工件的间间歇移动动四）分度与转位 在铣床上加工齿轮时用分度头分度，在数控机床上加工较复杂的曲面时，用回转工作台分度；转塔车床的刀架能转位换刀，转台式装配机械的工作台以及四工位专用机床的工作台等都能够实现转位 分度与转位相同点：使工件转动一个角度不同点：分度对转动的角度要求较精确，转位对转动角度要求不太严使工件转下一个角度分度与转位过程要完成下面一些技术动作：使工件转动一个角度；对工件进行定位；松开工件； P77图图4-9是用棘轮轮机构带动带动的回转转工作台棘轮轮2、分度盘盘1和工作台装在同一个立轴轴上；有两个气缸4和5；气缸4通过过棘爪3推动动棘轮轮2每次转过转过 若干个齿齿（转过转过 的齿齿数可以改变变）；气缸5使定位栓6深入分度盘盘1的槽中进进行定位，也可以使定位栓6从分度盘盘1的槽中取出，使分度盘盘松动动。

松开工作台气缸5使定位栓6从分度盘1的槽中退出 工作台定位气缸5使定位栓6伸入分度盘1的槽中 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转动回转工作台的工作过程如下：P77图图4-10是凸轮轮机构带动带动 的回转转工作台 机构中采用的是圆圆柱凸轮轮机构（图图中未画出），凸轮转动轮转动 使推杆作摆动摆动 凸轮轮每转转一圈，与推杆通过铰链铰过铰链铰 接的连连杆5，便可以带动带动驱动驱动 板4的手柄有间间歇的往复摆动摆动 一次分度盘盘3通过驱动销过驱动销 2与驱动驱动 板4周向固定气缸带动带动 定位栓1作往复运动动，可完成3个动动作：驱动销驱动销 2压压入驱动驱动 板4的槽中，使分度盘盘3与驱动盘驱动盘 4分离；定位栓1伸入分度盘盘3的凹槽中，对对分度盘盘3定位；定位栓1退出时时，弹弹簧使驱动销驱动销 2复位，分度盘盘3与驱动驱动 板又周向固定 凸轮机构带动的回转工作台工作过程如下： 定位栓1从分度盘盘凹槽里退开，弹弹簧将驱动销驱动销 2压压入分度盘盘的孔中，分度盘盘3和驱动驱动 板4周向固定连连杆5开始向左运动动，分度盘盘与驱动驱动 板一起开始逆时针转动时针转动 ，分度开始。

开始分度转位：见图a ） 定位栓1伸入分度盘凹槽进行定位，并将驱动销压出分度盘孔，将分度盘与驱动板分开分度转位结束：见图b ） 驱动板4带动分度盘3转了一个角度后，连杆5停止运动，驱动板4、分度盘3也停止转动定位：见图c） 拉杆向右运动动，驱动盘顺时针转动驱动盘顺时针转动，分度盘盘在定位栓作用下不动动，直到图图a)位置返回：见图见图 d ） 定位装置对分度和转位机构来说是必不可少的，它使分度和转位构件在转动一定角度后，能停留在所要求的位置上不动，当对工件进行操作时，工件的位置不受外界的影响而偏移定位装置的精度和可靠性直接影响执行系统的质量 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五）检测（2）用检测探头对工件进行检测； 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”；（3）把合格件和不合格件分开 P78图图4-12是垫垫圈内径的自动检动检测测装置被检测检测 的垫垫圈沿一条倾倾斜的轨轨道5连续连续 送进进，直到被止动动臂8的止动挡销挡动挡销挡 住而停止，这时这时 最前面的垫垫圈就处处于检测检测 位置。

凸轮轴轮轴1上有两个盘盘型凸轮轮，左端凸轮轮可使止动动臂8摆动摆动 ，止动动臂8下摆时摆时 ，止动挡销动挡销 离开垫圈7，使垫垫圈处处于“浮动动”位置这这就完成了检测检测 的第一个动动作 凸轮轴轮轴 1上另一个盘盘型凸轮轮可实现实现 其推杆摆动摆动 当止动挡销动挡销 离开垫垫圈时时，推杆下摆摆，带动带动 有测头测头 的压压杆4向下运动动，完成检测动检测动 作 检测装置中采用的测头是一个圆锥形零件，垫垫圈内孔尺寸决定了带测头的压杆2的位置垫垫圈内孔尺寸合格，压杆2位于图4-13a)位置，微动开关3的探头插入压杆的环形槽中，微动开关3断开，发出信号给控制系统，压杆离开后，垫垫圈被送入合格品槽中如垫垫圈内孔尺寸太小，压杆行程小，走到图4-13b)的位置，如垫垫圈内孔尺寸太大，压杆行程大，走到图4-13c)的位置，在这两个位置微动开关3的探头都不能插入压杆3的槽中，微动开关3闭合控制系统把工件送入废品槽中这样就完成了检测和分开合格品和不合格品的工作 螺钉钉以头头部支承放在导轨导轨 4里，依靠导轨导轨 4上方的驱动驱动 皮带带5与螺钉钉头头表面间间的摩擦力实现实现 螺钉钉的送进进导轨导轨 4下方有可绕销轴绕销轴 3转动转动 的检检测测杆2，过长过长 的螺钉钉可使检测检测 杆2摆摆动动，这时这时 微动动开关1发发出指令，气缸6推动动偏转转板转动转动 到红线红线 位置，将其送入废废品箱。

长长度不过长过长 的螺钉钉不会碰到检测检测 杆2，偏转转板9不动动作，在黑线线位置将其送入成品箱 导轨下设置两套检测装置，先检测出长的，令其掉入废品箱，不。