1、常用機構的運動仿真一名資深機構設計師的話：機構設計是機械設計中的靈魂，一種獨特、新穎的機構設計體現了設計者的智慧與創新的精神。誰掌握、了解的機構越多，在研發設計新產品時就越主動，越有辦法。但是，熟練的掌握各種機構的設計并非易事， 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，結合理論不斷的總結，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，繪制成三維模型仿真運動，讓那些枯燥的

2、平面圖形變成實物一樣的機構模型，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”掌握機構的時間。在老師的幫助下，首先完成了下面幾個常用機構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。word.20 個常用機構的運動仿真案例1、風扇搖頭機構圖 1 是風扇搖頭機構的原理模型。 該機構把電機的轉動轉變成扇葉的擺動。 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。電機帶扇葉轉動，蝸桿驅動蝸輪旋轉，蝸輪帶動曲柄作平面運動，而完成風扇的搖頭（擺動）運動。機構中使用了蝸輪蝸桿傳動，目的是降低扇

3、葉的擺動速度、模擬自然風。圖 1 風扇搖頭機構2、用擺動扇形齒輪實現間接送料機構圖 2 是一個曲柄搖桿機構。綠色的可調曲柄可作整周旋轉。并驅動扇形齒輪（搖桿）擺動，扇形齒輪又使藍色小齒輪正反轉動，若小齒輪與電磁離合器或超越離合器結合可完成間歇轉動，可完成間斷送料。圖 2 擺動扇形齒輪機構3、量筒開蓋落料機構圖 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word.設定的要求時，秤重傳感器發出信號，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4、犁爪伸縮機構圖 4 為一犁地機

4、構示意圖。黃色的車輪緣上鉸接多個紅色的犁爪，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相鉸接，圓環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。當輪轉動時圓環繞固定的偏心圓盤轉動，并帶動犁爪伸縮完成犁地的動作。該機構原理也可用于包裝生產線步進送料機構。圖 4 犁爪伸縮機構5、轉動導桿與擺動導桿串接機構圖 5 為牛頭刨床的運動原理模型。可實現由轉動到往復的直線運動過程。主動件是一個淺紅色的短word.曲柄，曲柄鉸接一個藍色的滑塊，滑塊與藍色的轉動導桿相配合，滑塊可以在轉動導桿的導槽中滑動。轉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

5、桿的下端與機架鉸接，上端與棕色連桿鉸接，棕色連桿可帶動粉紅色的滑塊 (刨頭 )作往復直線運動。刨頭向左運動為工作狀態，向右為退出狀態。此機構工作狀態近似勻速平穩運動并具有快速退出功能。圖5 轉動導桿與擺動導桿串接機構6、用正反轉銷驅動擺桿機構圖 5 所示的機構，可使輸入的轉動轉換成往復擺動。主動紅色小錐齒輪與兩個大錐齒輪同時嚙合，使兩個大齒輪轉向相反。在兩個大齒輪的內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，用鎖止機構或電磁離合器可使擺桿間歇。圖6 正反轉銷驅動擺桿機構7、翻轉機構圖 5 翻轉機構可將主動導桿的直線移動轉換成零件夾

6、持器的180 度的翻轉。紅色直動導桿前端鉸接一綠色的零件夾持器，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word.度時，夾持器可把零件翻轉180度。該機構可用于印刷及包裝生產線上。圖7 翻轉機構8、用雙偏心輪驅動導桿機構圖 6 機構是驅動軸帶動兩個與之固接的偏心盤（分別為紅色與藍色） ，軸轉動帶動兩個黃色連桿，連桿用轉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動導桿作往復直線運動。圖8 雙偏心輪驅動導桿機構9、切膜（紙）機構該機構用于自動

7、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。該機構可使上下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word.完成打包剪斷工作。使用兩個相同的齒輪驅動兩個粉色的轉盤（導桿），兩個轉盤大小相等轉動方向相反。轉盤上各有一個相同的滑槽，滑槽內裝有紅色的滑塊。每個滑塊的外端與上下刀桿的灰色轉軸相連接并組成轉動副，滑塊的里端裝有凸輪輥子軸承，該軸承與黃色側板上的橢圓形槽形凸輪配合組成滑動副。圓盤轉動時，并在滑塊及紅色直線導軌的的作用下，驅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10、

8、翻轉壓板與楔夾緊機構圖 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 翻轉壓板與楔加緊夾具11、氣鉆行星機構圖 11 是把氣動葉片泵與行星輪系傳動的組合機構。 壓縮氣體推動葉片泵轉子旋轉， 帶動中心齒輪旋轉，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臂旋轉， 轉臂上裝有鉆卡頭 （未示出）word.卡上鉆頭即可鉆孔了。圖 11 氣鉆與行星齒輪機構12、切紙（膜）調速機構為了使切刀切紙時的瞬時速度與送紙速度一致（同步），當改

9、變送至速度或改變切紙長度時應調節切刀轉速。圖12 就是一種調節機構。馬達驅動棕色的大同步帶輪勻速轉動，與其同軸黃色的轉動導桿也同步轉動。輸出鏈輪（粉紅色）用鏈條與切刀連接（圖中未示出），鏈輪轉速變化時，切刀的轉速也隨之改變。鏈輪又與一個裝有凸輪棍子軸承的黃色圓盤固結，棍子軸承可在轉動導桿的直槽中滑動。轉動的導桿通過棍子軸承帶動圓盤與鏈輪轉動。由于鏈輪轉旋轉軸與轉動導桿的旋轉軸不同軸是偏心的，構成了一個旋轉導桿機構。 導桿做勻速轉動而鏈輪是非勻速轉動。轉動棕色的手柄， 可調節偏心距的大小，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 切紙速度調節機構13、對開螺母機構圖 13

10、是普通車床采用的對開螺母機構， 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。用手柄轉動灰色轉盤時，由于轉盤上有兩個對稱布置的凸輪槽，凸輪槽又word.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14、用于沖壓床的雙曲柄機構紅色齒輪轉動時，通過其上的固定轉軸帶動黃色的連桿旋轉，連桿又帶動藍色的曲柄旋轉，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

11、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），該機構是一個雙曲柄機構。圖 14 雙曲柄機構15、方形軌跡機構圖 15 機構可用于包裝生產線上，實現間接輸送包裝物。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 )。當兩個灰色轉臂旋轉時，行星齒輪與固定的內齒輪嚙合，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word.程。圖 15 方形軌跡機構16、用凸輪調節錐齒輪周轉輪系輸出軸轉速機構該機構可實現輸出軸的復雜運轉。用一個綠色的凸輪控制灰色的行星錐齒輪的公轉，使輸出軸由勻速轉動變成非勻速轉

12、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在輸出軸上；兩個紅色的齒輪大小一樣。行星直齒輪鉸接在藍色轉臂的一端。藍色的小直齒輪與凸輪同固結在一個軸上，小直齒輪與大直齒輪嚙合。主動錐齒輪轉動時輸出軸上的大直齒輪帶動小直齒輪轉動，從而使凸輪轉動，凸輪又使轉臂轉動帶動行星錐齒輪繞輸入軸線轉動（公轉）成為行星輪，它的自轉與公轉使輸出軸的轉速改變；輸出軸速的改變又影響凸輪的轉速，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速。圖16 用凸輪調節圓錐齒輪的輸出軸轉速機構17、用凸輪調節輸出軸轉速機構圖 17 與圖 16 所示的機構類似，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速。這里不再重復論述。word.圖17 用凸輪調節輸出軸的轉速18、手動夾爪機構轉動紅色的手柄時，螺桿驅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；小軸的兩端兩側紅色滑塊上的孔配合，驅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。此機構還可自動定心。圖 18 手動夾爪機構19、凸輪夾緊機構圖 19 是一個簡單易行的夾緊機構。轉動手柄，黃色凸輪隨之轉動，凸輪驅動三個灰色的搖臂將紅色的零件夾緊。三個搖臂裝有可調節的螺桿， 用于調節夾緊力的大小； 凸輪有