【产品结构设计】产品结构设计-章4

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4-2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。
如图4-16所示，曲柄滑块机构将来自曲柄1的连续转动转换为滑块3的直线往复运动。反过 来，若滑块3作为原动件，曲柄滑块机构可用于将直线移动转化为曲柄1的转动。
如图4-17所示的曲柄摇杆机构，来自曲柄1的转动通过机构转换为摇块3的摆动及杆2的伸缩。 若以杆2的伸缩作源驱动，则可获得杆1的转动和摇块3的摆动。
在具体产品设计应用实践中，应根据具体情况灵活运用基本机 构原理。下面介绍几个具体应用实例。
பைடு நூலகம்
图4-18的汽车车门启闭机构本质为一曲柄滑块机构，但是曲柄用气缸作为转动的动力源， 车门相当于曲柄滑块机构中的连杆。气缸推动与活塞杆铰接的角形摆杆3绕固定销轴A转 动，滑块C在滑到内移动，作为连杆的车门作平面运动，由关闭位置到开启位置。
图4-26的汽车刮水雨 刷装置，为座六杆双 机构1-2-3-4-5-6构成 的六连杆机构带动由 6-7-8-9组成的四连杆 机构运动。两个刮水 板摆杆分别与B0、F处 的轴固连。主动件2回 转时通过杆3、4使杆6 摆动，通过杆7、8使 右边的刮水板同步摆 动。
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415为另外两个 凸轮在机械设 备上的应用实 例。
二、连杆机构
往复运动的常用连杆机构主要有曲柄滑块机 构、曲柄摇块机构 和曲柄摇杆机构，分别可实现往复直线运动 和摆动。
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。
图4-22的自动送料机构采用标准曲柄滑块机构实现。
图4-23缝纫机的脚 踏机构就是典型的 曲柄摇杆机构应用 实例，踏板摇摆驱 动曲柄杆转动，再 通过固连于曲柄杆 上的皮带轮驱动缝 纫机运动。
图4-24的插齿 机传动系统采 用曲柄摇杆机 构实现插齿刀 的往复直线运 动。
图4-25所示机械式气压测量表采用串接在一起的曲柄滑块机构和曲柄摇块机构构成多杆复 合机构实现测量压力功能。
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。
图4-19为一种新型曲 柄滑块往复活塞式车 用空压机。该机无连 杆，用以短圆柱形滑 块将曲柄与活塞相 连，滑块随曲轴旋 转，同时在活塞上的 圆筒形导轨上滑动， 迫使活塞作往复运动。
图4-20的手摇唧筒 机构采用的机构属 于曲柄滑块机构的 变种，是将滑块作 为机架，也称之为 曲柄滑块导杆机构。
图4-21载重汽车的自卸结构为曲柄摇块机构的反作用，以连杆（液压缸）为驱动源，曲柄 （车厢）为执行构件。
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。
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。
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。
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。