常用機構(gòu)的運動仿真20個例程

1、常用機構(gòu)的運動仿真一名資深機構(gòu)設計師的話：機構(gòu)設計是機械設計中的靈魂，一種獨特、新穎的機構(gòu)設計體現(xiàn)了設計者的智慧與創(chuàng)新的精神。誰掌握、了解的機構(gòu)越多，在研發(fā)設計新產(chǎn)品時就越主動，越有辦法。但是，熟練的掌握各種機構(gòu)的設計并非易事，并非一日之功。它又是一種“隱性知識”，不是剛剛畢業(yè)就可以掌握的知識。需要日積月累，不斷從實踐、生活中學習，結(jié)合理論不斷的總結(jié)，才能逐步地掌握。但對于那些剛剛從事機械設計的人，才走上機械設計崗位的人，是否有一條稍微快捷的辦法呢？我想嘗試下面所述的方法：利用三維軟件的運動仿真技術，把在實踐中用到的、見到的以及在書本上學到的，常用的機構(gòu)，繪制成三維模型仿真運動，讓那些枯燥的平

2、面圖形變成實物一樣的機構(gòu)模型，并讓他“動”起來，像看動畫片一樣。輕松地、在較短的時間里了解各種機構(gòu)的運動原理，并大大地加深印象和記憶，用這樣的辦法來“縮短”掌握機構(gòu)的時間。在老師的幫助下，首先完成了下面幾個常用機構(gòu)的仿真運動并作了簡單的說明，方法是否可行？等候讀者的消息。20個常用機構(gòu)的運動仿真案例1、風扇搖頭機構(gòu)圖1是風扇搖頭機構(gòu)的原理模型。該機構(gòu)把電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變成扇葉的擺動。紅色的曲柄與蝸輪固接，藍色桿為機架，綠色的連架桿與蝸桿（電機軸）固接。電機帶扇葉轉(zhuǎn)動，蝸桿驅(qū)動蝸輪旋轉(zhuǎn)，蝸輪帶動曲柄作平面運動，而完成風扇的搖頭（擺動）運動。機構(gòu)中使用了蝸輪蝸桿傳動，目的是降低扇葉的擺動速度、模擬自然

3、風。圖 1 風扇搖頭機構(gòu)2、用擺動扇形齒輪實現(xiàn)間接送料機構(gòu)圖2 是一個曲柄搖桿機構(gòu)。綠色的可調(diào)曲柄可作整周旋轉(zhuǎn)。并驅(qū)動扇形齒輪（搖桿）擺動，扇形齒輪又使藍色小齒輪正反轉(zhuǎn)動，若小齒輪與電磁離合器或超越離合器結(jié)合可完成間歇轉(zhuǎn)動，可完成間斷送料。圖 2 擺動扇形齒輪機構(gòu)3、量筒開蓋落料機構(gòu)圖3 用于電子秤自動計量的設備上，綠色的量筒掛在電子秤上（圖中未顯示），當充填的物料達到設定的要求時，秤重傳感器發(fā)出信號，通過電磁閥接通單作用氣缸，活塞桿伸出推動搖桿轉(zhuǎn)動，打開量筒蓋，物料下落；氣缸復位，紅色的配重塊自動關蓋。圖 3 開蓋落料機構(gòu)4、犁爪伸縮機構(gòu)圖4 為一犁地機構(gòu)示意圖。黃色的車輪緣上鉸接多個紅色的

4、犁爪，犁爪的另一端與綠色的連桿相鉸接，連桿又與深藍色的圓環(huán)相鉸接，圓環(huán)與淺藍色的偏心圓盤鉸接，偏心圓盤與車軸固接；偏心圓盤中心位置應在車軸垂直下方。當輪轉(zhuǎn)動時圓環(huán)繞固定的偏心圓盤轉(zhuǎn)動，并帶動犁爪伸縮完成犁地的動作。該機構(gòu)原理也可用于包裝生產(chǎn)線步進送料機構(gòu)。圖 4 犁爪伸縮機構(gòu)5、轉(zhuǎn)動導桿與擺動導桿串接機構(gòu)圖5 為牛頭刨床的運動原理模型?？蓪崿F(xiàn)由轉(zhuǎn)動到往復的直線運動過程。主動件是一個淺紅色的短曲柄，曲柄鉸接一個藍色的滑塊，滑塊與藍色的轉(zhuǎn)動導桿相配合，滑塊可以在轉(zhuǎn)動導桿的導槽中滑動。轉(zhuǎn)動導桿的另一端也鉸接一個滑塊，并與黃色的擺動的導桿相配合，擺動導桿的下端與機架鉸接，上端與棕色連桿鉸接，棕色連桿可

5、帶動粉紅色的滑塊(刨頭)作往復直線運動。刨頭向左運動為工作狀態(tài)，向右為退出狀態(tài)。此機構(gòu)工作狀態(tài)近似勻速平穩(wěn)運動并具有快速退出功能。圖 5 轉(zhuǎn)動導桿與擺動導桿串接機構(gòu)6、用正反轉(zhuǎn)銷驅(qū)動擺桿機構(gòu)圖5所示的機構(gòu)，可使輸入的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成往復擺動。主動紅色小錐齒輪與兩個大錐齒輪同時嚙合，使兩個大齒輪轉(zhuǎn)向相反。在兩個大齒輪的內(nèi)端面各固接一個圓柱銷，兩個圓柱銷交替與藍色的擺動導桿槽配合，使擺桿往復擺動。若在一個圓柱銷脫離擺桿的瞬間，用鎖止機構(gòu)或電磁離合器可使擺桿間歇。圖 6 正反轉(zhuǎn)銷驅(qū)動擺桿機構(gòu)7、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)圖5翻轉(zhuǎn)機構(gòu)可將主動導桿的直線移動轉(zhuǎn)換成零件夾持器的180度的翻轉(zhuǎn)。紅色直動導桿前端鉸接一綠色的零件夾持

6、器，夾持器的下部與灰色擺桿鉸接，擺桿的上端與機架鉸接。當導桿移動到設定的長度時，夾持器可把零件翻轉(zhuǎn)180度。該機構(gòu)可用于印刷及包裝生產(chǎn)線上。圖 7 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)8、用雙偏心輪驅(qū)動導桿機構(gòu)圖6機構(gòu)是驅(qū)動軸帶動兩個與之固接的偏心盤（分別為紅色與藍色），軸轉(zhuǎn)動帶動兩個黃色連桿，連桿用轉(zhuǎn)動副與偏心圓盤連接。連桿的另一端分別于帶有圓弧槽的導桿鉸接，圓弧槽的導桿上端又與一個灰色搖桿鉸接，搖桿的上端與機架鉸接。黃色導桿一端鉸接一個弧形滑塊，圓弧導桿的往復擺動驅(qū)動導桿作往復直線運動。圖 8 雙偏心輪驅(qū)動導桿機構(gòu)9、切膜（紙）機構(gòu)該機構(gòu)用于自動包裝機上，對使用塑料薄膜打包的物品進行最后熱合封接及剪斷。該機構(gòu)可使上下

7、兩個綠色的刀桿同時向相反的方向運動，攜帶熱合及切斷刀反復完成閉合、分開的運動，從而不間斷地完成打包剪斷工作。使用兩個相同的齒輪驅(qū)動兩個粉色的轉(zhuǎn)盤（導桿），兩個轉(zhuǎn)盤大小相等轉(zhuǎn)動方向相反。轉(zhuǎn)盤上各有一個相同的滑槽，滑槽內(nèi)裝有紅色的滑塊。每個滑塊的外端與上下刀桿的灰色轉(zhuǎn)軸相連接并組成轉(zhuǎn)動副，滑塊的里端裝有凸輪輥子軸承，該軸承與黃色側(cè)板上的橢圓形槽形凸輪配合組成滑動副。圓盤轉(zhuǎn)動時，并在滑塊及紅色直線導軌的的作用下，驅(qū)動上下導桿沿著橢圓形的軌跡運動，并且使熱合切斷刀在中間對稱面接合，完成熱合及剪斷動作。圖 9 切膜機構(gòu)10、翻轉(zhuǎn)壓板與楔夾緊機構(gòu)圖10時用于加工零件的工裝夾具。展示了一種快速的加緊零件的方

8、法。被加工黃色零件用銷釘定位后，先前推動灰色的手柄就可完成對加工零件的加緊，其方法快速、簡單。仿真運動已清楚地表示出，這里不再論述了。圖 10 翻轉(zhuǎn)壓板與楔加緊夾具11、氣鉆行星機構(gòu)圖11是把氣動葉片泵與行星輪系傳動的組合機構(gòu)。壓縮氣體推動葉片泵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，帶動中心齒輪旋轉(zhuǎn)，中心齒輪與三個均布的綠色行星輪嚙合，行星輪又帶動紅色轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)臂上裝有鉆卡頭（未示出）卡上鉆頭即可鉆孔了。圖 11 氣鉆與行星齒輪機構(gòu)12、切紙（膜）調(diào)速機構(gòu)為了使切刀切紙時的瞬時速度與送紙速度一致（同步），當改變送至速度或改變切紙長度時應調(diào)節(jié)切刀轉(zhuǎn)速。圖12就是一種調(diào)節(jié)機構(gòu)。馬達驅(qū)動棕色的大同步帶輪勻速轉(zhuǎn)動，與其同軸黃色

9、的轉(zhuǎn)動導桿也同步轉(zhuǎn)動。輸出鏈輪（粉紅色）用鏈條與切刀連接（圖中未示出），鏈輪轉(zhuǎn)速變化時，切刀的轉(zhuǎn)速也隨之改變。鏈輪又與一個裝有凸輪棍子軸承的黃色圓盤固結(jié)，棍子軸承可在轉(zhuǎn)動導桿的直槽中滑動。轉(zhuǎn)動的導桿通過棍子軸承帶動圓盤與鏈輪轉(zhuǎn)動。由于鏈輪轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動導桿的旋轉(zhuǎn)軸不同軸是偏心的，構(gòu)成了一個旋轉(zhuǎn)導桿機構(gòu)。導桿做勻速轉(zhuǎn)動而鏈輪是非勻速轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動棕色的手柄，可調(diào)節(jié)偏心距的大小，通過試切或計算總可以解決切紙速度與送紙速度同步的位置。圖 12 切紙速度調(diào)節(jié)機構(gòu)13、對開螺母機構(gòu)圖13是普通車床采用的對開螺母機構(gòu)，它用燕尾槽組裝在溜板箱中；利用兩個半螺母與車床絲杠的開合，完成切削螺紋的工作。用手柄轉(zhuǎn)動灰色

10、轉(zhuǎn)盤時，由于轉(zhuǎn)盤上有兩個對稱布置的凸輪槽，凸輪槽又與兩個銷軸配合，銷軸撥動紅綠兩色的螺母安裝座上，使其安裝座開合并帶動紅色的兩個半螺母開合。螺母閉合時與車床絲桿接通，帶動溜板箱沿車床導軌移動完成螺紋的制作。圖 13 對開螺母機構(gòu)14、用于沖壓床的雙曲柄機構(gòu)紅色齒輪轉(zhuǎn)動時，通過其上的固定轉(zhuǎn)軸帶動黃色的連桿旋轉(zhuǎn)，連桿又帶動藍色的曲柄旋轉(zhuǎn)，粉紅色的連桿一端與曲柄上的滑塊鉸接，另一端與黃色滑塊連接，黃色滑塊的上下運動，可完成沖壓工作。紅色齒輪活套在綠色的大軸上；藍色的曲柄也鉸接在大軸的端面上。大軸中心到曲柄的鉸接點的距離最短且固定（為機架），該機構(gòu)是一個雙曲柄機構(gòu)。圖 14 雙曲柄機構(gòu)15、方形軌跡機

11、構(gòu)圖15機構(gòu)可用于包裝生產(chǎn)線上，實現(xiàn)間接輸送包裝物。它利用兩個完全相同行星輪系，在行星輪上安裝的藍色連桿(用來移動包裝物)。當兩個灰色轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)時，行星齒輪與固定的內(nèi)齒輪嚙合，其連桿近似走出一個方形軌跡；連桿上伸出的兩臂帶著一個包裝物前移，隨后撤離包裝物，完成一次間歇輸料過程。圖 15 方形軌跡機構(gòu)16、用凸輪調(diào)節(jié)錐齒輪周轉(zhuǎn)輪系輸出軸轉(zhuǎn)速機構(gòu)該機構(gòu)可實現(xiàn)輸出軸的復雜運轉(zhuǎn)。用一個綠色的凸輪控制灰色的行星錐齒輪的公轉(zhuǎn)，使輸出軸由勻速轉(zhuǎn)動變成非勻速轉(zhuǎn)動。右端紅色的錐齒輪是主動齒輪，通過行星齒輪與另一個紅色的從動錐齒輪嚙合，從動錐齒輪與一個黃色的直齒輪同固結(jié)在輸出軸上；兩個紅色的齒輪大小一樣。行星直齒輪

12、鉸接在藍色轉(zhuǎn)臂的一端。藍色的小直齒輪與凸輪同固結(jié)在一個軸上，小直齒輪與大直齒輪嚙合。主動錐齒輪轉(zhuǎn)動時輸出軸上的大直齒輪帶動小直齒輪轉(zhuǎn)動，從而使凸輪轉(zhuǎn)動，凸輪又使轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動帶動行星錐齒輪繞輸入軸線轉(zhuǎn)動（公轉(zhuǎn)）成為行星輪，它的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)使輸出軸的轉(zhuǎn)速改變；輸出軸速的改變又影響凸輪的轉(zhuǎn)速，從而使輸出軸得到復雜的運動。通過改變凸輪的輪廓尺寸就可改變輸出軸的轉(zhuǎn)速。圖 16 用凸輪調(diào)節(jié)圓錐齒輪的輸出軸轉(zhuǎn)速機構(gòu)17、用凸輪調(diào)節(jié)輸出軸轉(zhuǎn)速機構(gòu)圖17與圖16所示的機構(gòu)類似，只不過全部是直齒輪，也可以通過改變凸輪的形狀來改變輸出軸的轉(zhuǎn)速。這里不再重復論述。圖 17 用凸輪調(diào)節(jié)輸出軸的轉(zhuǎn)速18、手動夾爪機構(gòu)轉(zhuǎn)動紅色的手柄時，螺桿驅(qū)動黃色的螺母作直線移動，橫向布置的深藍色小軸也隨螺母一起移動；小軸的兩端兩側(cè)紅色滑塊上的孔配合，驅(qū)動滑塊沿兩個斜向布置的小軸移動，若在滑塊安裝夾爪，可以同時夾住或撐開需爪夾的零件或物品。此機構(gòu)還可自動定心。圖 18 手動夾爪機構(gòu)19、凸輪夾緊機構(gòu)圖19 是一個簡單易行的夾緊機構(gòu)。轉(zhuǎn)動手柄，黃色凸輪隨之轉(zhuǎn)動，凸輪驅(qū)