往復運動機構與間歇運動機構

第四章、往復、間歇運動機構設計4.1概述4.2往復運動機構4.3間歇運動機構4.1、概述

一、往復運動機構往復運動從形式上有往復直線運動、往復擺動、往復曲線運動和往復復雜運動等幾種，其中往復直線運動和往復百度最常見，應用也最廣。按機構結構特征命名，實現(xiàn)往復運動的常用機構有凸輪機構、曲柄滑塊機構、曲柄搖桿機構等。利用電磁原理也可實現(xiàn)往復移動和擺動，在現(xiàn)代電子產(chǎn)品特別是數(shù)字控制產(chǎn)品中，使用電磁原理的機構可實現(xiàn)精密的運動控制，圖4-1為計算機硬盤結構，其尋道機構的運動控制就是利用電磁原理實現(xiàn)的。往復曲線運動通常由連桿機構實現(xiàn)，主要用于有特殊執(zhí)行動作要求的連續(xù)循環(huán)工作機械，如縫紉機的縫紉引線動作、織布機的編織動作等。圖4-2為兩種實現(xiàn)往復曲線運動的連桿機構，可用于實現(xiàn)縫紉機引線運動的執(zhí)行機構等。二、間歇運動間歇運動時機構或機械設備，產(chǎn)品隨時間的推移順次規(guī)律地執(zhí)行運動和靜止，按一定的工作節(jié)拍循環(huán)作業(yè)或完成工序步驟。圖4-3為裹包機執(zhí)行的工序動作分解圖，這些工序需要一定的時間，很難實現(xiàn)連續(xù)運動完成，因此多按間隙運動方式工作。設計中，將復雜工作分解工序后，需結合各工序的完成時間和順序安排空間布置，如圖4-4所示，進而采用合適的間歇運動機構實現(xiàn)設計。實現(xiàn)間歇運動的常見機構主要包括槽輪機構，棘輪機構，圓柱凸輪機構、欠齒輪機構、連桿機構和各種組合機構等，可分別實現(xiàn)旋轉間歇運動、直線間歇運動、間歇曲線運動及復雜間歇運動等。4.2、往復運動機構

一、凸輪機構基本的凸輪機構由凸輪和從動桿件組成，凸輪輪緣與從動件緊密接觸，凸輪為主動構件，凸輪旋轉驅動從動件作往復直線運動，如圖4-5所示，桿件上的彈簧是用于保持桿件與凸輪接觸作用的。凸輪機構的種類很多，有不同的性質和特點，使用于不同情況。圖4-6為在基本凸輪結構基礎上，從動桿接觸端頭的常用變化形式。凸輪的形式變化對凸輪機構的功能、性質影響很大如圖4-7所示。其中，可調凸輪是在圓柱滾筒表面用螺釘安裝一些形成凸輪曲線的零件，調整、更換這些零件即可達到調整凸輪運動的目的；移動凸輪用的主動件運動為移動；反凸輪是將凸輪曲線制作在從動構件上。在凸輪機構高速運轉時，從動件可能存在很大的慣性力，利用施加于從動部件上的彈簧彈力無法確保凸輪和從動件不脫離接觸。在凸輪上開設溝槽，將從動件端部夾在凸輪溝槽內，可避免上述現(xiàn)象發(fā)生，使凸輪機構準確、穩(wěn)定、可靠地工作，這種形式的凸輪機構稱為確動凸輪機構。圓柱凸輪、圓錐凸輪、球面凸輪、盤形槽凸輪、反凸輪等都屬于確動凸輪。將凸輪機構從動構件解除導向限制，自由端用活動鉸鏈連接固定，從動件可實現(xiàn)往復擺動，如圖4-8所示。圖4-9所示的凸輪機構屬于一類特殊的凸輪機構，稱為圓柱分度凸輪機構，其輸出為間歇轉動，運動準確、可靠，可實現(xiàn)高速、精確分度定位。利用凸輪機構可由簡單的轉動、移動獲得復雜的往復移動、往復擺動和間歇運動，從動構件的運動規(guī)律取決于凸輪曲線形式。凸輪的應用很廣，以下列舉幾個實例。圖4-10為發(fā)動機氣門啟閉的實例，凸輪旋轉推動從動桿件往復移動，桿件再通過搖臂壓迫氣閥開啟，氣閥的關閉靠彈簧作用。氣閥的開啟、關閉時間決定凸輪的輪廓曲線。圖4-11為機床床頭箱變速的操作機構。兩組多聯(lián)齒輪在變速時各只有一個進入傳動鏈作用，共有六種組合，圓柱凸輪上有兩組曲線對應控制兩組齒輪，在曲線的不同位置組合對應六種齒輪組合狀態(tài)，圓柱凸輪與控制手柄相連，旋轉手柄轉到不同的位置則對應某一速度檔位。圖4-12為自動車床刀架進給的機械控制機構。圖4-13為包裝機上紙盒折疊成形機構應用凸輪的例子。圖4-14、圖4-15為另外兩個凸輪在機械設備上的應用實例。二、連調桿機構往復運效動的常姐用連桿魄機構主等要有曲柄滑趨塊機構、曲柄搖塊機構和曲柄搖漠桿機構，分別錘可實現(xiàn)見往復直鼻線運動輪和擺動蛾。如圖4之-16笛所示，籍曲柄滑揭塊機構凱將來自腔曲柄1施的連續(xù)營轉動轉信換為滑閑塊3的壩直線往滴復運動縱。反過來，若薄滑塊3換作為原跪動件，岔曲柄滑她塊機構瀉可用于甚將直線匆移動轉兩化為曲詠柄1的礦轉動。如圖4-律17所示庸的曲柄搖畫桿機構，仙來自曲柄辛1的轉動田通過機構抄轉換為搖助塊3的擺凱動及桿2駐的伸縮。若以桿角2的伸狠縮作源暈驅動，嘆則可獲貢得桿1憂的轉動蜓和搖塊驕3的擺罰動。在具體俱產(chǎn)品設蚊計應用宴實踐中貸，應根到據(jù)具體脂情況靈餅活運用崖基本機構原理。骨下面介紹肥幾個具體駕應用實例車。圖4-澡18的峽汽車車姥門啟閉悲機構本茫質為一鮮曲柄滑額塊機構極，但是虎曲柄用陶氣缸作啄為轉動方的動力斯源，車門相當極于曲柄滑疏塊機構中及的連桿。膠氣缸推動展與活塞桿轎鉸接的角齒形擺桿3啦繞固定銷赤軸A轉動，滑笑塊C在隙滑到內腸移動，者作為連幸桿的車歇門作平磚面運動拴，由關級閉位置眠到開啟份位置。圖4-說19為賭一種新勁型曲柄滑塊木往復活尊塞式車用空壓杏機。該責機無連桿，用以緞短圓柱形博滑塊將曲柄民與活塞相連，滑增塊隨曲累軸旋轉，同斬時在活李塞上的圓筒形導敲軌上滑動膠，迫使活塞趙作往復運偏動。圖4-物20的淋手搖唧搏筒機構采用酷的機構屬于曲柄滑爹塊機構的變種，是逃將滑塊作為機架，魂也稱之為曲柄滑塊蠟導桿機構石。圖4-饒21載挺重汽車黨的自卸憑結構為槳曲柄搖員塊機構牛的反作機用，以迫連桿（腐液壓缸桑）為驅規(guī)動源，耀曲柄（車廂）鄙為執(zhí)行構反件。圖4-錘22的乞自動送總料機構伏采用標碗準曲柄香滑塊機算構實現(xiàn)攤。圖4-2蕩3縫紉機公的腳踏機構就賞是典型的曲柄搖桿肌機構應用實例，洪踏板搖笨擺驅動曲柄桿地轉動，再通過固抖連于曲搜柄桿上的皮撐帶輪驅呆動縫紉機運動川。圖4-2粱4的插齒機傳動系敢統(tǒng)采用曲柄搖史桿機構實現(xiàn)發(fā)插齒刀的往復直肺線運動。圖4-岸25所汗示機械販式氣壓抵測量表肉采用串膏接在一麗起的曲慘柄滑塊鍛機構和索曲柄搖意塊機構壇構成多幻玉桿復合機構實酷現(xiàn)測量壓寨力功能。圖4-2戲6的汽車夫刮水雨刷裝置，麻為座六桿哭雙機構1-暗2-3-棍4-5-積6構成的六連躍桿機構升帶動由6-7-哲8-9組未成的四連雅桿機構運動扶。兩個刮霞水板擺桿胡分別與重B0、皮F處的軸固惹連。主特動件2堅回轉時通蠻過桿3重、4使錫桿6擺動，通薯過桿7、吉8使右邊的肯刮水板遼同步擺動。圖4-2襪7的縫紉倘機針桿導引裝置厚采用一個竄復雜的七桿齊機構，該答機構從原理召上屬于0墳自由度機捉構。這稀個機構能夠工稻作的前航提是，鉸鏈C視的運動聰軌跡曲線與直租線導路恨間的偏差應在刻移動桿朝運動副間隙范煎圍內。三、其赴他往復耍運動機怎構很多產(chǎn)燃品上采用齒輪齒床條傳動機構昏。用齒輪座主動長件，則齒條相來對于齒輪作蠻直線運動，齒冰條長度有限，齒鹿條的運動為往轟復運動；反之皇，齒條作主歲動件，則齒輪作倆擺動，如炎圖4-嶼28所示。如圖4虧-29府所示，兔在這種氣動機飽械手結構中，下佳面的兩洲個氣缸往復運扶動，通根過齒條帶動齒物輪，使趁機械手整體擺動粘；上面的曬汽缸伸縮驅挨動機械手傻指擺動，檔完成夾夾、放動作。4.3、旨間歇運動酬機構按運動方箱式劃分，順常用間歇稿運動可分當為間歇直線依運動和間歇轉動兩種。間歇轉動碗獲得比較聲方便，槽潑輪機構棘背輪機構、啞圓柱分度場凸輪機構等都可限以可靠地稍實現(xiàn)間歇眨轉動，甚昌至還可以涂使用步進揀電機等通過合黎理的控廈制方式著實現(xiàn)。直接能夠抬實現(xiàn)間歇何直線運動鬼的機構幾喬乎沒有，概因此通常擊通過一定的傳動動方式將間投歇轉動轉丘換為直線圾間歇運動智。如直線熄式自動生產(chǎn)線，鈔通常由槽貫輪機構帶蠟動鏈輪，佳利用鏈傳濕動，在鏈祥條上獲得直線間圍歇運動。一、槽非輪機構槽輪機構濕也稱馬耳蘭他機構，仿是分度、全轉位步進轟、間歇傳揉動中應用最普遍由的一種機冬構，特別厚是在分工淡序進行作拉業(yè)的自動往機、自動生產(chǎn)摧線中廣落泛采用饑槽輪機符構作為瘦運動的猛基礎傳粱動機構靠。如圖4獅-30盤所示，奮槽輪機構由塔槽輪和雞驅動輪組成?；莶圯啓C懲構可實現(xiàn)將連續(xù)施運動轉換粘為間歇旋轉虛運動，轉陽臂脫離輪槽繭的行程越長，間她歇的時職間比例越大；槽嘗輪上開槽者越多，間歇掙頻率越高創(chuàng)，在圓周次內實現(xiàn)紛分度位置越多纏。圖4-3升0所示的詳外槽輪是另槽輪機構魯?shù)淖詈唵文嗪突拘纹际?。圖4-備31為盒內槽輪齒的結構，默其工作歡原理與外槽監(jiān)輪相似錯。外槽輪主臣要用于轉柜速較高、慮間歇短及咳機構負荷朵比較重的爹場合。內槽輪競機構運蜓動內沖生擊小、瓣動力性栗能好，寫適于要糧求運轉初平穩(wěn)的場合。特比殊槽輪主跌要用于對駁轉、停時懷間比例有隸特殊要求楚及不等速間歇轉宣動等場合勞。圖4-裁32為驚一種球病面槽輪享，其轉釣動與間演歇時間挑相等。圖4-帆33、謙圖4-間34所迫示的兩際種多銷間外槽輪蔑動停比品為1。轉臂脫離羞槽輪期間崗，槽輪處于班停止狀態(tài)時，也佩是自由析狀態(tài)。對于定位量精度要求策較高或存在律擾動載荷烈的場合，望需考慮抽槽輪的定位問柏題。圖縣4-3玻5為兩種配濱合槽輪膨使用的常用定位慨機構。下面介紹際一些槽輪剪在實踐中朵的應用實膨例。圖4-3拿6為槽輪炭在齒輪磨致床上的應電用，槽輪家機構用于需磨齒分度頸運動。分像度時，泛電機1怖7的轉鄰動經(jīng)齒徹輪16咳、15冷和蝸桿盟2、蝸代輪3使如凸輪5轉猶動，抬揪起滾子溪6和杠漆桿8，車將定位倆齒塊9產(chǎn)從分度曬盤10禾中拔出才。滾子6追在凸輪廉5表面狡滑動，自凸輪5哀上的拔憤銷4帶德動槽輪志12回優(yōu)轉，經(jīng)交換齒蒼輪及齒賺輪13摟、14所和分度凍盤10輕，使工羨件11菌轉過一閘個齒。獨凸輪5轉碼過18彎0度后迷，槽輪到轉過1恨/6轉濁，定位牲齒塊9巖在彈簧添7作用判下重新插入袖分度盤屈10的她定位槽只中。至筐此，完棗成一個需齒的分朗度。圖4-啦37為深一種采兩用槽輪機構違的重型著回轉臺睡。動力由謀驅動軸賠1經(jīng)蝸云桿5同時善傳遞給鎮(zhèn)蝸輪2娘及15，兩贈蝸輪分別印帶動驅動臂1嗓4與凸輪驚3，凸輪3經(jīng)急過滾子圈4控制躁定位鎖栓6壯，當6脫澆開工作臺時習，驅動擋臂帶動驅動銷1活3使槽輪燭分度經(jīng)齒輪傳山動工作臺輝轉位。圖4-3煮8為錄音悅磁帶盒自蘆動包裝機可中使用的李內槽輪步堵進輸送機出構。動力強傳給曲柄朝5，帶動薯內槽輪4，經(jīng)彎齒輪3使憲回轉盤2拾作間歇回觸轉。二、棘淋輪機構棘輪機旺構有棘雁輪和棘瓣爪組成艷，如圖蠅4-3擺9。棘輪機構背結構簡單庫、加工制虎造方便、漿工作可靠嬸、應用很信廣。為防止棘飛輪逆轉扇，棘爪甜上安裝宰有彈簧歇，常見五棘輪機照構有外嚙合、內嚙合兩種。當棘輪針作為主昨動件時傭，棘輪險機構為饑單向轉杏動機構撫。通常擋棘輪機構由棘爪有驅動，棘靠輪實現(xiàn)單宗向間歇轉輝動。圖4-4砍0為棘輪機構的常府見驅動方式灣。圖4-扣41為餅幾種較謠特殊的隱棘爪形裹式。圖4-4萌2為棘輪舍機構用于射吹砂自動覆線澆鑄和輸色送裝置廁的實例。工象作時，薄氣缸使帶有崖棘爪8考的擺桿10擺動佛一定角度證，棘爪推之動棘輪胞9及與之固連做的輸送膀輥11轉過一銹定角度你，輸送帶完擔成一次誘步進。圖4-4咱3為一棘輪驅動同的回轉工作臺沈，適于從下向上拉的裝配操縱所，工作速度達示每小時2400營次。圖4-4宣4為一種適合于加柏工、組裝等間作業(yè)自動機或生佛產(chǎn)線的啟動淋棘輪步進傳送機恒構。其中，氣凍缸通過齒條涼、齒輪驅動棘輪協(xié)機構間歇運動償，棘輪再場將瞇運動傳給同軸球鏈輪，從千而使固于鏈條上枕的工件存放架登進行間歇直線岡移動。圖4-爪45為臘另一種常見于輕且工、包裝自動覆生產(chǎn)線蹲的直線轉險位機構后。其中，補氣缸為表驅動源，棘森輪4上有摩擦止回膚裝置，鏈輪系斬統(tǒng)有尼雕龍張緊滾輪白。三、針拼輪機構針輪機塊構由針頓輪和星窮輪組成字，如圖鎖4-4餡6所示年。沿圓宜周裝有槍針銷的銷稱為針撓輪，具竊有擺線株齒廓的此稱為星濕輪。一讓般情況滔下，針稼輪是機六構的主陜動件，天作等速聰連續(xù)轉促動，星站輪作間完歇運動。針輪機構貢有內嚙合犬型和外嚙合繳型之分，家常見外嚙合斤型針輪的事種類如圖4傾-46所鎮(zhèn)示。針輪機構爛運轉平穩(wěn)肺、可靠，芝在很多涉碑及瓶、灌難類自動生投產(chǎn)線上使用針輪壘機構實現(xiàn)獸轉位，如浸啤酒、飲餃料罐裝機旺和筒、罐子類貼標機等。圖4-4睜7為使用星輪實現(xiàn)宇轉位的筒形蛙容器加蓋機構湊。圖4-4組8為一利用星輪欣的分度工作裝禁置的送料機構墊。四、不德完全齒淘輪機構不完全理齒輪機某構也稱最欠齒輪引機構，刷由一對在特殊設畢計、加盡工的齒輪組成勵，如圖畢4-4巖9所示或。不完全厚齒輪機黃構分為謠內嚙合甩和外嚙錘合兩種紐奉類型。侵圖4-劣49所談示的外嚙合經(jīng)機構，做主動輪勺轉一周庫，從動育輪反向紡轉90過度后停謙歇，即昂傳動輪一周鍛有四次停窯歇；圖中們的內嚙合晃型機構，認主動輪上洪有兩個齒，主室動齒轉速半周，貧從動輪燭同向轉蹲45度摔，即傳隔動輪每腐周有八敢次停歇。不完全齒烘輪機構上設置緩沖愉裝置可改變其首斬、末齒蟲嚙合時的傳動點性，使其嚙合能逐嚷漸加速和逐漸減炭速，特莫別是在傳動速華度高或傳動平穩(wěn)嫌性要求權較高時，圖代4-5等0為兩誰種常用的魔緩沖裝席置。圖4-抽51所貓示結構廈為采用不瘋完全齒象輪機構驅動的厘間歇回轉工作臺陸，結構過簡單，但木精度不及高