连杆机构凸轮机构

常见的回转直线运动转换的机构常见的回转直线运动转换的机构摘要：实际的机器当中，往往需要用到回转运动与直线运动之间的相互转换，本文介绍了能实现此功能的几种常见机构，分别是曲柄滑块机构、凸轮机构、齿轮齿条机构和滚珠丝杠机构，并说明了各自的特点及在实际中的应用。

关键词：回转运动；直线运动；机构1 曲柄连杆机构1.1 曲柄滑块机构定义在普通四杆机构中，四个构件之间都是通过转动副连接，这样可以实现曲线与曲线运动之间的转换。

而曲柄滑块机构是保存曲柄杆、中间杆和固定杆，将另一根杆退化为滑块，使滑块与中间连杆用转动副连接，滑块与固定杆用移动副连接，这样就可以实现曲柄端的回转运动与滑块端的直线运动相互转化。

1.2 曲柄滑块机构的特点及应用1.2.1 优点①低副连接，运动副单位面积受力小，便于润滑，磨损小；②对于长距离的控制也可以实现；③构件之间的运动靠几何封闭来维系，比力封闭的可靠。

1.2.2 缺点①结构设计较复杂，且对制造安装的敏感性大；②高速时将引起很大的振动和动载荷。

1.2.3 应用曲柄滑块机构在机械中的应用很广泛，例如，内燃机通过活塞往复运动将内能转换为曲柄转动的机械能；压力机结构中通过曲柄的连续转动，经连杆带动滑块实现加压作用；牛头刨床主运动机构中，导杆绕一点摆动，带动滑枕做往复运动，实现刨削；抽水机结构中，摇动手柄时，在连杆的支承下，活塞杆在筒内做上下运动，以到达抽水目的。

另外，工程中的搓丝机、自动送料装置及自卸翻斗装置等机械中都用到曲柄滑块机构。

2 凸轮机构2.1 凸轮机构的组成和特点凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个局部组成，其中凸轮是主动件，从动件的运动规律由凸轮的轮廓决定。

凸轮是具有曲线轮廓或沟槽的构件，假设从动件是移动构件，那么这样的凸轮机构便能实现回转运动、直线运动的转换。

凸轮机构特点是：①可以用于对从动件任意运动规律要求的场合；②可以高速启动，动作准确可靠，结构简单紧凑；③凸轮和从动件以点或线接触，单位面积上压力高，难以保持良好的润滑，易磨损；④凸轮形状复杂，加工维修较困难。

凸轮机构的功能原理
凸轮机构是一种通过凸轮与滑块或连杆配合运动的机构，主要用来转换旋转运动为直线运动或改变直线运动的速度和方向。

其功能原理如下：
1. 转换旋转运动为直线运动：凸轮的外形通常为椭圆、正圆或其他特殊形状，在转动过程中，滑块或连杆会受到凸轮的形状限制，从而产生直线运动。

通过凸轮的不同形状，可以实现不同的直线运动形式，如往复、往返或连续直线运动。

2. 改变直线运动的速度和方向：凸轮机构通过改变凸轮的曲线形状或调整滑块或连杆的位置，可以改变滑块或连杆的速度和方向。

例如，当滑块和凸轮的中心距离发生变化时，滑块的速度也会相应发生变化；当调整凸轮表面的形状时，滑块或连杆的运动方向也会发生改变。

凸轮机构的工作原理主要涉及到凸轮与滑块（或连杆）的几何关系以及力的传递机制。

通过设计合理的凸轮形状和机构参数，可以实现凸轮机构的各种功能，广泛应用于机械加工、自动化设备、发动机和运动机构等领域。

机械原理机构
机械原理机构是机械设备中起到传递和转换动力的组成部分。

它由各种机械元件按照一定的方式组合而成，可实现物体的运动和力的传递等功能。

机械原理机构的设计需要考虑机械元件的尺寸、形状、材料等因素，以确保机构的稳定性、合理性和可靠性。

在机械原理机构的设计中，需要了解机械元件的运动和力学原理。

例如，常见的机械原理机构有齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。

这些机构根据其特定的设计原理，可以实现不同的功能和运动方式。

齿轮传动是一种常见的机械原理机构，它由多个齿轮组成，通过齿轮之间的啮合来传递动力和运动。

在设计齿轮传动时，需要考虑齿轮的齿数、模数、压力角等参数，以确保传动的平稳和高效。

连杆机构是利用连杆的运动实现力的传递和转换的机械原理机构。

它由杆件和连接件组成，通过杆件的运动来实现力的传递和转换。

在设计连杆机构时，需要考虑连杆的长度、角度等参数，以确保机构的运动平稳和力的传递可靠。

凸轮机构是利用凸轮的运动实现力的传递和运动的机械原理机构。

它由凸轮、从动件和驱动件组成，通过凸轮的运动来驱动从动件的运动。

在设计凸轮机构时，需要考虑凸轮的轮廓、凸轮轴的转动方式等参数，以确保机构的运动轨迹准确和从动件的运动稳定。

除了以上三种常见的机械原理机构，还有许多其他类型的机构，如滑块机构、曲柄机构等。

每种机构都有其特定的设计原理和应用领域，可以根据具体的需求选择合适的机构进行设计和应用。

在机械工程设计中，机械原理机构是非常重要的组成部分，它的设计和选择直接关系到机械设备的性能和使用效果。

因此，对于机械工程师来说，掌握和理解机械原理机构的原理和设计方法是非常重要的。

旗开得胜1七．特殊机械机构11.凸轮机构 12.连杆机构 113.曲柄机构 134. 滑杆机构 195. 棘轮机构216.间歇运动机构 26八． 电学常识 301.电的发展 30九． 编程常识 31七．特殊机械机构1.凸轮机构凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。

高副机构是指在机械工程中机构的两构件通过点或线的接触而构成的运动副。

低副机构是指机械工程中机构的两构件通过面的接触而构成的运动副。

凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，它一般为主动件，作等速回转运动。

从动件一般为长杆型，作为传递动力和实现预定的运动规律的构件。

从动件一般作连续或间歇性的往复直线运动或摆动，从动件直线运动或者摆动的最大距离叫做行程。

12分类凸轮机构在应用时衍生各种各样的状态。

凸轮机构可以根据不同的方式分类，分别介绍如下：（1）按照凸轮形状不同分类，可以分为盘形凸轮，移动凸轮和圆柱凸轮三种，如下图所示。

图15.11 凸轮形状不同盘形凸轮中凸轮形状像盘子一样的凸轮机构，是凸轮机构中是最基本的形式。

盘形凸轮结构简单，应用最为广泛，凸轮一般作匀速圆周运动（等速回转运动）。

移动凸轮中凸轮形状可能是个“山”形或者斜面形，凸轮相对机架做直线移动。

圆柱凸轮中凸轮形状为圆柱形，这种凸轮机构属于空间凸轮机构，凸轮绕自己中心轴作圆周转动。

（2）按从动件形状不同可以将凸轮机构分为尖顶从动件，滚子从动件和平底从动件。

下面我们依次介绍：尖顶从动件是最基本从动件的形式，从动件与凸轮接触的部分为尖顶形状。

如下图分别为尖顶从动件盘形凸轮，尖顶从动件圆柱凸轮，尖顶从动件移动凸轮。

尖顶从动件能够与任意复杂的能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。

但尖端处摩擦较大，极易磨损，所以尖顶从动件只能用在传力不大的低速机构。

34图15.12 尖顶从动件凸轮机构滚子从动件是将从动件与凸轮接触的顶端变为滚轮，将滑动摩擦变为滚动摩擦，如下图所示，依次为滚子从动件盘形凸轮，滚子从动件移动凸轮，滚子从动件圆柱凸轮。

连杆机构和凸轮机构分析和设计1.连杆机构连杆机构是若干刚性构件用低副连接而成的机构，故又称为低副机构。

连杆机构分为平面连杆机构和空间连杆机构两大类，本文主要讨论平面连杆机构，而平面连杆机构中结构最简单、应用最广泛的是四杆机构。

1.1平面四杆机构的基本类型全部运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是四杆机构的最基本型式。

在此机构中，固定不动的构件AD称为机架；与机架相连接的杆件AB、CD称为连架杆，其中能作整周回转运动的连架杆（AB）称为曲柄，只能在一定范围内作往复摆动的连架杆（CD）称为摇杆；机构中作平面运动的构件BC称为连杆。

铰链四杆机构根据其两连架杆的不同运动情况，又可分为：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

1.2平面四杆机构有曲柄的条件铰链四杆机构有曲柄的条件为：1）最短杆和最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和；2）最短杆连架杆或机架。

当最短杆为连架杆时，该铰链四杆机构成为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，成为双曲柄机构；当最短杆不为连架杆或机架（即最短杆为连杆）时，铰链四杆机构中无曲柄，此时称为双摇杆机构。

1.3压力角和传动角1）压力角铰链四杆机构中，如果不考虑构件的惯性力和铰链中的摩檫力，则原动件AB通过连杆BC作用到从动件CD上的力F将沿BC方向，该力的作用线与受力点C的绝对速度v c所夹的锐角δ称为压力角。

为使机构传动灵活，效率高，要求F t越大越好，即要求压力角δ越小越好。

2）传动角压力角的余角称为传动角，由上面分析可知，传动角θ愈大（压力角δ愈小）对传动愈有利。

所以，为了保证所设计的机构具有良好的传动性能，通常应使最小传动角θmin大于等于40°，在传递力矩较大的情况下，应使θmin大于等于50°。

（当传动角θ=0°时机构所处的位置为死点位置，也就是从动件与连杆共线的位置。

）2.凸轮机构及其设计凸轮机构是含有凸轮的一种高副机构。

凸轮是一个具有曲面轮廓的构件，一般多为原动件（有时为机架）；当凸轮为原动件时，通常作等速连续转动或移动，而从动件则按预期输出特性要求作连续或间歇的往复摆动、移动或平面复杂运动。

机械机构分类
机械机构是由各种机械零件按照一定的连接方式组合而成的系统。

机械机构的分类可以根据其结构、运动特性和用途等多个方面进行。

以下是一些基本的机械机构分类：
按照结构分类：
连杆机构：包括曲柄滑块机构、滑块机构等，其中曲柄滑块机构是最基本的机械机构之一。

齿轮机构：包括齿轮传动、齿条齿轮传动等，常用于实现旋转运动和传递动力。

凸轮机构：利用凸轮的轮廓来控制运动，常用于机床上的自动工作。

摆线机构：使用摆线副实现特定的运动轨迹，用于转换连续运动为间断运动。

并杆机构：多个杆件相互平行或呈并列关系的机构，如平行四边形机构、钳形机构等。

按照运动特性分类：
平动机构：所有零件都只有平动，如曲柄滑块机构。

回转机构：所有零件都只有回转，如齿轮传动。

回转平动机构：部分零件有回转，部分零件有平动，如摆线机构。

按照用途分类：
传动机构：用于传递动力和运动，如齿轮传动、皮带传动。

变速机构：用于改变运动速度，如齿轮箱。

定位机构：用于定位零件的相对位置，如滑块导向机构。

复合机构：由多个基本机构组合而成，实现多种功能，如汽车变速器。

按照运动副的类型分类：
旋转副：实现零件的回转运动。

平移副：实现零件的平动运动。

螺旋副：实现零件的螺旋运动，如螺旋副螺旋。

摆动副：实现零件的摆动运动。