往复运动机构与间歇运动机构

第四章、往复、间歇运动机构设计4.1概述4.2往复运动机构4.3间歇运动机构4.1、概述

一、往复运动机构往复运动从形式上有往复直线运动、往复摆动、往复曲线运动和往复复杂运动等几种，其中往复直线运动和往复百度最常见，应用也最广。按机构结构特征命名，实现往复运动的常用机构有凸轮机构、曲柄滑块机构、曲柄摇杆机构等。利用电磁原理也可实现往复移动和摆动，在现代电子产品特别是数字控制产品中，使用电磁原理的机构可实现精密的运动控制，图4-1为计算机硬盘结构，其寻道机构的运动控制就是利用电磁原理实现的。往复曲线运动通常由连杆机构实现，主要用于有特殊执行动作要求的连续循环工作机械，如缝纫机的缝纫引线动作、织布机的编织动作等。图4-2为两种实现往复曲线运动的连杆机构，可用于实现缝纫机引线运动的执行机构等。二、间歇运动间歇运动时机构或机械设备，产品随时间的推移顺次规律地执行运动和静止，按一定的工作节拍循环作业或完成工序步骤。图4-3为裹包机执行的工序动作分解图，这些工序需要一定的时间，很难实现连续运动完成，因此多按间隙运动方式工作。设计中，将复杂工作分解工序后，需结合各工序的完成时间和顺序安排空间布置，如图4-4所示，进而采用合适的间歇运动机构实现设计。实现间歇运动的常见机构主要包括槽轮机构，棘轮机构，圆柱凸轮机构、欠齿轮机构、连杆机构和各种组合机构等，可分别实现旋转间歇运动、直线间歇运动、间歇曲线运动及复杂间歇运动等。4.2、往复运动机构

一、凸轮机构基本的凸轮机构由凸轮和从动杆件组成，凸轮轮缘与从动件紧密接触，凸轮为主动构件，凸轮旋转驱动从动件作往复直线运动，如图4-5所示，杆件上的弹簧是用于保持杆件与凸轮接触作用的。凸轮机构的种类很多，有不同的性质和特点，使用于不同情况。图4-6为在基本凸轮结构基础上，从动杆接触端头的常用变化形式。凸轮的形式变化对凸轮机构的功能、性质影响很大如图4-7所示。其中，可调凸轮是在圆柱滚筒表面用螺钉安装一些形成凸轮曲线的零件，调整、更换这些零件即可达到调整凸轮运动的目的；移动凸轮用的主动件运动为移动；反凸轮是将凸轮曲线制作在从动构件上。在凸轮机构高速运转时，从动件可能存在很大的惯性力，利用施加于从动部件上的弹簧弹力无法确保凸轮和从动件不脱离接触。在凸轮上开设沟槽，将从动件端部夹在凸轮沟槽内，可避免上述现象发生，使凸轮机构准确、稳定、可靠地工作，这种形式的凸轮机构称为确动凸轮机构。圆柱凸轮、圆锥凸轮、球面凸轮、盘形槽凸轮、反凸轮等都属于确动凸轮。将凸轮机构从动构件解除导向限制，自由端用活动铰链连接固定，从动件可实现往复摆动，如图4-8所示。图4-9所示的凸轮机构属于一类特殊的凸轮机构，称为圆柱分度凸轮机构，其输出为间歇转动，运动准确、可靠，可实现高速、精确分度定位。利用凸轮机构可由简单的转动、移动获得复杂的往复移动、往复摆动和间歇运动，从动构件的运动规律取决于凸轮曲线形式。凸轮的应用很广，以下列举几个实例。图4-10为发动机气门启闭的实例，凸轮旋转推动从动杆件往复移动，杆件再通过摇臂压迫气阀开启，气阀的关闭靠弹簧作用。气阀的开启、关闭时间决定凸轮的轮廓曲线。图4-11为机床床头箱变速的操作机构。两组多联齿轮在变速时各只有一个进入传动链作用，共有六种组合，圆柱凸轮上有两组曲线对应控制两组齿轮，在曲线的不同位置组合对应六种齿轮组合状态，圆柱凸轮与控制手柄相连，旋转手柄转到不同的位置则对应某一速度档位。图4-12为自动车床刀架进给的机械控制机构。图4-13为包装机上纸盒折叠成形机构应用凸轮的例子。图4-14、图4-15为另外两个凸轮在机械设备上的应用实例。二、连调杆机构往复运效动的常姐用连杆魄机构主等要有曲柄滑趋块机构、曲柄摇块机构和曲柄摇漠杆机构，分别锤可实现见往复直鼻线运动轮和摆动蛾。如图4之-16笛所示，籍曲柄滑揭块机构凯将来自腔曲柄1施的连续营转动转信换为滑闲块3的坝直线往滴复运动纵。反过来，若薄滑块3换作为原跪动件，岔曲柄滑她块机构泻可用于甚将直线匆移动转两化为曲咏柄1的矿转动。如图4-律17所示庸的曲柄摇画杆机构，仙来自曲柄辛1的转动田通过机构抄转换为摇助块3的摆凯动及杆2驻的伸缩。若以杆角2的伸狠缩作源晕驱动，叹则可获贡得杆1忧的转动蜓和摇块骄3的摆罚动。在具体俱产品设蚊计应用宴实践中贷，应根到据具体脂情况灵饼活运用崖基本机构原理。骨下面介绍肥几个具体驾应用实例车。图4-澡18的峡汽车车姥门启闭悲机构本茫质为一鲜曲柄滑额块机构极，但是虎曲柄用陶气缸作啄为转动方的动力斯源，车门相当极于曲柄滑疏块机构中及的连杆。胶气缸推动展与活塞杆轿铰接的角齿形摆杆3啦绕固定销赤轴A转动，滑笑块C在隙滑到内肠移动，者作为连幸杆的车歇门作平砖面运动拴，由关级闭位置眠到开启份位置。图4-说19为赌一种新劲型曲柄滑块木往复活尊塞式车用空压杏机。该责机无连杆，用以缎短圆柱形博滑块将曲柄民与活塞相连，滑增块随曲累轴旋转，同斩时在活李塞上的圆筒形导敲轨上滑动胶，迫使活塞赵作往复运偏动。图4-物20的淋手摇唧搏筒机构采用酷的机构属于曲柄滑爹块机构的变种，是逃将滑块作为机架，魂也称之为曲柄滑块蜡导杆机构石。图4-饶21载挺重汽车党的自卸凭结构为桨曲柄摇员块机构牛的反作机用，以迫连杆（腐液压缸桑）为驱规动源，耀曲柄（车厢）鄙为执行构反件。图4-锤22的乞自动送总料机构伏采用标碗准曲柄香滑块机算构实现摊。图4-2荡3缝纫机公的脚踏机构就赏是典型的曲柄摇杆肌机构应用实例，洪踏板摇笨摆驱动曲柄杆地转动，再通过固抖连于曲搜柄杆上的皮撑带轮驱呆动缝纫机运动川。图4-2粱4的插齿机传动系敢统采用曲柄摇史杆机构实现发插齿刀的往复直肺线运动。图4-岸25所汗示机械贩式气压抵测量表肉采用串膏接在一丽起的曲惨柄滑块锻机构和索曲柄摇意块机构坛构成多幻玉杆复合机构实酷现测量压寨力功能。图4-2戏6的汽车夫刮水雨刷装置，麻为座六杆哭双机构1-暗2-3-棍4-5-积6构成的六连跃杆机构升带动由6-7-哲8-9组未成的四连雅杆机构运动扶。两个刮霞水板摆杆胡分别与重B0、皮F处的轴固惹连。主特动件2坚回转时通蛮过杆3重、4使锡杆6摆动，通薯过杆7、吉8使右边的肯刮水板辽同步摆动。图4-2袜7的缝纫倘机针杆导引装置厚采用一个窜复杂的七杆齐机构，该答机构从原理召上属于0坟自由度机捉构。这稀个机构能够工稻作的前航提是，铰链C视的运动聪轨迹曲线与直租线导路恨间的偏差应在刻移动杆朝运动副间隙范煎围内。三、其赴他往复耍运动机怎构很多产燃品上采用齿轮齿床条传动机构昏。用齿轮座主动长件，则齿条相来对于齿轮作蛮直线运动，齿冰条长度有限，齿鹿条的运动为往轰复运动；反之皇，齿条作主岁动件，则齿轮作俩摆动，如炎图4-屿28所示。如图4亏-29府所示，兔在这种气动机饱械手结构中，下佳面的两洲个气缸往复运扶动，通根过齿条带动齿物轮，使趁机械手整体摆动粘；上面的晒汽缸伸缩驱挨动机械手傻指摆动，档完成夹夹、放动作。4.3、旨间歇运动酬机构按运动方箱式划分，顺常用间歇稿运动可分当为间歇直线依运动和间歇转动两种。间歇转动碗获得比较声方便，槽泼轮机构棘背轮机构、哑圆柱分度场凸轮机构等都可限以可靠地稍实现间歇眨转动，甚昌至还可以涂使用步进拣电机等通过合黎理的控厦制方式着实现。直接能够抬实现间歇何直线运动鬼的机构几乔乎没有，概因此通常击通过一定的传动动方式将间投歇转动转丘换为直线圾间歇运动智。如直线熄式自动生产线，钞通常由槽贯轮机构带蜡动链轮，佳利用链传湿动，在链祥条上获得直线间围歇运动。一、槽非轮机构槽轮机构湿也称马耳兰他机构，仿是分度、全转位步进轰、间歇传揉动中应用最普遍由的一种机冬构，特别厚是在分工淡序进行作拉业的自动往机、自动生产摧线中广落泛采用饥槽轮机符构作为瘦运动的猛基础传粱动机构靠。如图4狮-30盘所示，奋槽轮机构由塔槽轮和鸡驱动轮组成。惠槽轮机惩构可实现将连续施运动转换粘为间歇旋转虚运动，转阳臂脱离轮槽茧的行程越长，间她歇的时职间比例越大；槽尝轮上开槽者越多，间歇挣频率越高创，在圆周次内实现纷分度位置越多缠。图4-3升0所示的详外槽轮是另槽轮机构鲁的最简单泥和基本形萍式。图4-备31为盒内槽轮齿的结构，默其工作欢原理与外槽监轮相似错。外槽轮主臣要用于转柜速较高、虑间歇短及咳机构负荷朵比较重的爹场合。内槽轮竞机构运蜓动内冲生击小、瓣动力性栗能好，写适于要粮求运转初平稳的场合。特比殊槽轮主跌要用于对驳转、停时怀间比例有隶特殊要求楚及不等速间歇转宣动等场合劳。图4-裁32为惊一种球病面槽轮享，其转钓动与间演歇时间挑相等。图4-帆33、谦图4-间34所迫示的两际种多销间外槽轮蔑动停比品为1。转臂脱离羞槽轮期间岗，槽轮处于班停止状态时，也佩是自由析状态。对于定位量精度要求策较高或存在律扰动载荷烈的场合，望需考虑抽槽轮的定位问柏题。图县4-3玻5为两种配滨合槽轮膨使用的常用定位慨机构。下面介绍际一些槽轮剪在实践中朵的应用实膨例。图4-3拿6为槽轮炭在齿轮磨致床上的应电用，槽轮家机构用于需磨齿分度颈运动。分像度时，泛电机1怖7的转邻动经齿彻轮16咳、15冷和蜗杆盟2、蜗代轮3使如凸轮5转犹动，抬揪起滚子溪6和杠漆杆8，车将定位俩齿块9产从分度晒盘10禾中拔出才。滚子6追在凸轮廉5表面狡滑动，自凸轮5哀上的拔愤销4带德动槽轮志12回优转，经交换齿苍轮及齿赚轮13搂、14所和分度冻盘10轻，使工羡件11菌转过一闸个齿。独凸轮5转码过18弯0度后迷，槽轮到转过1恨/6转浊，定位牲齿块9岩在弹簧添7作用判下重新插入袖分度盘屈10的她定位槽只中。至筐此，完枣成一个需齿的分朗度。图4-啦37为深一种采两用槽轮机构违的重型著回转台睡。动力由谋驱动轴赔1经蜗云杆5同时善传递给镇蜗轮2娘及15，两赠蜗轮分别印带动驱动臂1嗓4与凸轮惊3，凸轮3经急过滚子圈4控制躁定位锁栓6壮，当6脱浇开工作台时习，驱动挡臂带动驱动销1活3使槽轮烛分度经齿轮传山动工作台辉转位。图4-3煮8为录音悦磁带盒自芦动包装机可中使用的李内槽轮步堵进输送机出构。动力强传给曲柄朝5，带动薯内槽轮4，经弯齿轮3使宪回转盘2拾作间歇回触转。二、棘淋轮机构棘轮机旺构有棘雁轮和棘瓣爪组成艳，如图蝇4-3摆9。棘轮机构背结构简单库、加工制虎造方便、浆工作可靠婶、应用很信广。为防止棘飞轮逆转扇，棘爪甜上安装宰有弹簧歇，常见五棘轮机照构有外啮合、内啮合两种。当棘轮针作为主昨动件时佣，棘轮险机构为饥单向转杏动机构抚。通常挡棘轮机构由棘爪有驱动，棘靠轮实现单宗向间歇转辉动。图4-4砍0为棘轮机构的常府见驱动方式湾。图4-扣41为饼几种较谣特殊的隐棘爪形裹式。图4-4萌2为棘轮舍机构用于射吹砂自动覆线浇铸和输色送装置厕的实例。工象作时，薄气缸使带有崖棘爪8考的摆杆10摆动佛一定角度证，棘爪推之动棘轮胞9及与之固连做的输送膀辊11转过一锈定角度你，输送带完担成一次诱步进。图4-4咱3为一棘轮驱动同的回转工作台沈，适于从下向上拉的装配操纵所，工作速度达示每小时2400营次。图4-4宣4为一种适合于加柏工、组装等间作业自动机或生佛产线的启动淋棘轮步进传送机恒构。其中，气冻缸通过齿条凉、齿轮驱动棘轮协机构间歇运动偿，棘轮再场将眯运动传给同轴球链轮，从千而使固于链条上枕的工件存放架登进行间歇直线冈移动。图4-爪45为腊另一种常见于轻且工、包装自动覆生产线蹲的直线转险位机构后。其中，补气缸为表驱动源，棘森轮4上有摩擦止回肤装置，链轮系斩统有尼雕龙张紧滚轮白。三、针拼轮机构针轮机块构由针顿轮和星穷轮组成字，如图锁4-4馅6所示年。沿圆宜周装有枪针销的销称为针挠轮，具窃有摆线株齿廓的此称为星湿轮。一让般情况滔下，针稼轮是机六构的主陕动件，天作等速聪连续转促动，星站轮作间完歇运动。针轮机构贡有内啮合犬型和外啮合缴型之分，家常见外啮合斤型针轮的事种类如图4倾-46所镇示。针轮机构烂运转平稳肺、可靠，芝在很多涉碑及瓶、灌难类自动生投产线上使用针轮垒机构实现兽转位，如浸啤酒、饮饺料罐装机旺和筒、罐子类贴标机等。图4-4睁7为使用星轮实现宇转位的筒形蛙容器加盖机构凑。图4-4组8为一利用星轮欣的分度工作装禁置的送料机构垫。四、不德完全齿淘轮机构不完全理齿轮机某构也称最欠齿轮引机构，刷由一对在特殊设毕计、加尽工的齿轮组成励，如图毕4-4岩9所示或。不完全厚齿轮机黄构分为谣内啮合甩和外啮锤合两种纽奉类型。侵图4-劣49所谈示的外啮合经机构，做主动轮勺转一周库，从动育轮反向纺转90过度后停谦歇，即昂传动轮一周锻有四次停窑歇；图中们的内啮合晃型机构，认主动轮上洪有两个齿，主室动齿转速半周，贫从动轮烛同向转蹲45度摔，即传隔动轮每腐周有八敢次停歇。不完全齿烘轮机构上设置缓冲愉装置可改变其首斩、末齿虫啮合时的传动点性，使其啮合能逐嚷渐加速和逐渐减炭速，特莫别是在传动速华度高或传动平稳嫌性要求权较高时，图代4-5等0为两谁种常用的魔缓冲装席置。图4-抽51所猫示结构厦为采用不疯完全齿象轮机构驱动的厘间歇回转工作台陆，结构过简单，但木精度不及高