连续转动到往复摆动的运动变换与实现机构

. . 3连续转动到王复摆动的运动变换与实现机构 及其的工作机构部分是往复摆动的例子也是比较多的。实现连续转动到往复摆动的运动变换机构主要有曲柄摇杆机构、曲柄摇块机构、摆动从动件凸轮机构等。图2-27为简图，对其进行机构设计后，可得到多种执行机构。特别是图2-28所示鄂式破碎机是一个曲柄摇杆机构，运动由电动机传给带轮5，带动与带轮固联在一起的偏心轴2绕回转中心A旋转，偏心轴2带动鄂3运动。由于在鄂3与机架1之间装有肘板4，从而使动鄂作复杂的摆动，不断挫挤矿石，完成碎矿工作。 鄂式破碎机是一个由机架1、主动件偏心轴2、从动件鄂3和肘板4组成的曲柄摇杆机构，当曲柄2为主动件时，曲柄2转一周，可使摇杆3往复摇动1次，即将原动机输出的来连续转动变成了工作机的往复摆动。鄂式破碎机简图如2-29所示。 4连续转动到往复直线移动的运动变换与实现机构 有很多机器都是以电动机作动力源的，二电动机输出的运动形式是连续的转动，当执行机构要求作直线运动时，这就需要将转动变成直线运动。如图2-30所示，实现连续转动到往复直线移动的运动变换机构有曲柄滑块机构、正弦机构、凸轮机构、代或链传动机构、齿轮条传动机构、螺旋传动机构以及一些机构的组合。 （1） 螺旋传动机构 如图2-30g所示螺旋传动由螺杆和螺母组成，螺杆置于螺母中。当转动螺杆时，螺杆上的螺旋沿着螺母的螺旋槽运动，从而将旋转运动变换为直线运动，同时传递运动及动力。螺旋传动按其用途可分为三类： 1） 传力螺旋。传力螺旋以传递动力为主，通常的紧固螺钉、螺母属于这一种。它要求用较小的转矩螺旋（或螺母），从而使螺母（或螺旋）产生轴向运动和较大的轴向力，这个轴向力可以把两个物体牢固地连接在一起，也可以用来做各种施力的工作，如图2-31所示的千斤顶和压力机都是传力螺旋。 2） 传导螺旋。传导螺旋以传递运动为主，要求具有较高的运动精度，如机床刀架或工作台的进给机构。 3） 调整螺旋。调整螺旋用以调整移动构件和固定零部件间的相对位置，如车床尾座螺旋、螺旋测微器等。 （2） 齿轮齿条传动机构 齿轮齿条机构由齿轮与齿条组成，当齿轮为主动件时，它可以将旋转运动变为直线运动，如台式钻床钻头的轴向进给机构。 （3） 凸轮机构 凸轮机构由凸轮、从动件和支持整个机构的机架三个主要部分组成。一班凸轮作匀速回转运动，通过它特定的形状轮廓与从动件相接触，使从动件实现某种预定规律的运动。图2-33所示为自动上料凸轮机构。当具有凹槽的凸轮1转动时，通过槽中滚子3使从动件2往复运动，凸轮转一圈，从动件推动一个工件4到工作位置。 （4） 曲柄滑块机构 曲柄滑块机构由曲柄、连杆、滑块以及机架组成。当曲柄为主动件作匀速运动时，可通过连杆，使滑块作往复的直线运动。由于曲柄滑块机构结构简单、制造方便、滑块行程准确，因此，它在生产中得到广泛的应用。如图2-34所示的搓丝机曲柄滑块机构就是这种机构应用的实例之一。 5． 直线移动转换为直线移动的运动变换与实现机构 直线移动转换为直线移动的机构大多采用液压机构，用在送料、夹紧等装置中。各类液压阀芯、电磁阀芯机构也采用了直线移动到直线移动的运动变换，斜面机构、具有两个移动副的连杆机构、移动凸轮机构、直线电动机等有时也可以应用于此。最常用的直线运动变换机构如图2-35所示。 6 直线移动转换为定轴转动或往复摆动的运动变换与实现机构 直线移动转换为定轴转动的最典型机构就是内燃机中的曲柄滑块机构。而以齿条. . 为主动件的齿轮齿条机构也能实现这种运动变换。直线移动转换为往复摆动的机构主要用在开关机构或微调机构中，如图2-36所示。 能实现各种运动变换的机构种类很多，本节只介绍了一些常见的机构，一些新机构往往是在一些基本机构的基础上进行了演化与变异，进而完成机械创新的目标。 2.2.3 机、电、液机构组合的运动与控制 随着科学技术的飞速发展，机械的构成也发生了很大的变化。现在机械已不再是纯机械系统，集机、电、液一体化得产品越来越普及，机、光、电、液、传感器与微机控制的智能化机械显示出强大的生命力。因此，简要了解有关机、电、液机构组合运动形态对设计更加先进的产品有很大的帮助。 1. 机、液机构组合的运动形态 机、液机构组合主要是液压缸系统系统与两岸机构系统的组合，可满足执行机构的位置、行程、摆角、速度及复杂运动规律等多方面的工作要求，在机械、冶金、矿山、建筑、轻工、交通运输、国防等领域得到广泛的应用。 （1） 机、液机构组合的基本型 机、液机构组合中，液压缸一班是主动件，并驱动各种连杆机构完成预定的动作。其基本型有图2-37a所示的单出杆固定刚、图2-37b所示双出杆固定刚以及图2-37c所示的百度刚三种。单出杆固定刚提供绝对移动，常用在夹紧、定位于送料装置中，双出杆固定刚常用在机床工作台的往复移动装置中，摆动缸在工程机械、交通运输机械等许多领域中都有广泛的应用。 （2） 机、液机构组合常见的运动形式 由于液压传动可以容易地实现顺序动作、转向动作、速度调节、压力调节与压力保持等多种复杂的工作，而且容易实现自动控制，所以机、液一体化正在迅速发展。 1） 固定液压缸式机构。单出杆固定缸可直接应用于夹紧、送料、进给等工作，实现移动到的运动变换，也可和来能干机构组合，上极限移动到摆动的运动变换。 单触感固定缸和连杆机构组合的应用实例很多。一般情况下，单出杆固定缸驱动连杆机构中的移动构件。图2-38a为驱动机器人工作示意图，图2-38b为驱动机械手加持机构示意图。图2-39所示的液压挖掘机有三个液压缸共同完成铲斗的挖掘动作，控制三个液压缸的不同位置，可完成不同的挖掘任务。 2） 摆动液压缸式机构。摆动液压缸式机构与连杆机构的组合中，活塞相对于缸体的移动转换为从动构件的摆动和缸体本身的摆动。控制活塞的相对移动速度和液压缸中的压力，可达到控制机械运动和动力的目的。图2-40a中，机器人的摆动缸驱动手臂绕A点作旋转运动，控制手臂的仰俯。图2-40b所示飞机起落架中，摆动缸驱动连杆机构ABCD中的AB杆，从而实现起落架的收起的放下的工作要求。有些机械中，可设置多个摆动缸驱动多个摆臂，完成复杂的运动。 （3） 机、液机构的控制系统 机、液机构中，通常是液压元件为动力元件和控制元件，其控制方法有手动、机动和微机控制。 1） 手动控制。手动控制主要指利用换向阀和流量阀的手工操作，实现机械位置与速度的控制。 2） 机动控制。机械的往复运动使用机动控制换向阀更为方便，而用手工控制流量阀来达到调速的目的，可提高工作效率。 3） 微机控制。由于液压阀芯的动作可由电磁力来完成，以通电与断电的方式控制阀芯的动作，给实施微机控制提供了很大的方便。不同阀的顺序动作可用延时软件或硬件来实现。 2.电磁机构 . . 电磁机构可用于开关机构、电磁振动机构等电动机械中，如电动按摩器、电动理发器、电动剃须刀中，都广泛又能应用了电磁机构。其工作原理是利用电磁效应产生的磁力来完成机械运动。图2-41a所示机构为电磁开关。电磁铁4通电后，吸合杆5接通电路开关6.断电后，吸合杆5在返位弹簧7作用下，脱离电磁跌，电路断开。 反电磁机构利用机械运动的切割力线作用产生信号，对电信号进行处理后可判断机械振动位移大小和频率。反电磁机构多用于磁电式位移或速度传感器中。 电磁机构的运动形态变换为电→磁→机械运动。 2.2.4 机械运动与控制 机械的运动形态由机械的组成形式和机械的控制方式所决定。如鼓风机之类的机械仅需单向转动，并没有调速要求。车床主轴的转动不但有调速要求，还有正、反转的要求，其转向的改变是靠改变电动机的转向来实现的。还有的机械运动位置是通过限位开光和各类传感器来控制电动机转向而实现的。液压传动则通过换向阀或调速阀改变其运动形态。特别是现代机械，其机械运动形态的改变与控制方法的关系更为密切。本节内容主要介绍机械运动与控制形式的基本知识。 1. 机械运动的换向与控制 要求不断改变机械运动方向的机械很多，如各种车辆的前进与后退、旋转机械的正传与反转等。 （1） 旋转运动的转向与控制 旋转运动的转向是工程中常见的运动变换，很多机器都有正传、反转或正向转过某一角度再反向转过某一角度的要求。旋转运动的换向方式主要有如下几种： 1） 改变电动机转向。改变电动机转向使机械换向是一种最常用的简单易行的换向方法。 2） 限位开光换向。限位开光换向是最常用的控制换向方法。限位开光的种类很多，有机械式开关、光电式开关、磁开关等。对于液压传动，通过限位开关控制电磁换向阀线圈的通电与断电，改变液流的方向而达到旋转液压缸换向的目的。利用机动换向阀也可达到换向的目的。 3） 介轮换向。在齿轮传动中常用介轮换向，汽车上的前进与倒退运动就是利用变速箱中的介轮来实现的。图2-42是采用介轮换向示意图。图2-42a中，齿轮齿合路线是齿轮1、2、3、4，有两个介轮参与齿合，轮1，轮4同向运动。图2-42b中，齿合路线是齿轮1、3、4，有一个介轮参与齿合，轮1、轮4反向运转。 4） 棘轮转向。利用改变棘爪的方向地阿东棘轮转向在牛头刨床的寄给系统中有广泛的应用。图2-43为棘轮转向示意图。图2-43a中，棘爪带动棘轮逆时针方向旋转。图2-43b中，棘爪带动棘轮顺时针方向旋转。 5） 摩擦轮转向。图2-44中，控制摩擦轮A、B在轴上的滑动位置，利用摩擦轮A与C、B与C的交替接触，实现C轮的正反转，完成螺旋D的往复移动。该机构广泛应用在摩擦压力机上。 （2） 直线移动的转向与控制 要求往复直线移动的机械种类很多，内燃机、压缩机的活塞运动，刨床、插床的刀具运动，推到电动大门的启闭运动，机床工作台的运动等均需要往复的直线移动。直线移动的转向方法主要有以下几种： 1） 改变电动机转向来实现往复的直线移动。利用直线电动机可直接完成直线移动，其转向控制方法同转动电动机。图2-45a为推拉式电动大门开启闭合示意图。电动机正反转，经齿轮驱动固定在大门上的齿条，使大门往复移动。图2-45b