直线机

使用连杆棒实现旋转运动与直进运动的转换,

发布时间:2023/12/14 14:53:35   
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11-2机构应用 使用连杆棒实现旋转运动与直进运动的转换,构建出直线往复运动

应用要点: 曲柄结构中的臂杆是一个只做旋转运动的手臂,其前端的插销与连杆棒末端的孔对接。就可以实现旋转运动向直进运动的形式转换。

1、 使用连杆棒连接产生的动力输出

  图中所示,是利用连杆棒实现曲柄机构与直进导块机构间的连接,并实现运动形式,运动方向的转换,以及输出动力的传递过程。

曲柄结构中的臂杆做单一的旋转运动,同时它也是整个连接系统的动力输入端。臂杆与连杆棒连接,将旋转动力通过连杆棒的传递传输出去。在连杆棒的另一端连接的是直进运动机构。因为连杆棒的长度是固定的,直进机构的运动方向也是固定的,所以在运动中,直进导块与曲柄机构间的距离就会随着曲柄臂杆的旋转而不断的发生改变。因此,形成了直进导块机构的直线往复运动形式。连杆棒的动力输入端追随着曲柄臂做圆周运动。而在另一端,动力输出端则追随着直进导块机构,进行直线往复运动。

2、 曲柄机构驱动下的连续摆动运动

  如图,这是一个曲柄机构与齿条和小齿轮机构相连接的联动系统。利用球形连杆棒将曲柄臂的动力输出端与齿条构件相连接。再借助齿条和小齿轮机构的动力输出特性,牵引旋转桌做持续的往复旋转运动。

齿轮与旋转桌是同一旋转轴上的构件,所以由齿条驱动小齿轮旋转,带动旋转桌的转动。在曲柄的旋转运动转换成齿条的直线往复运动过程中,在两个方向的运动行程末端都会产生一个运动平缓的减速过程。当速度减为0时,机构再向相反的方向运动。这样就避免了机构在运动惯性和方向方面突然变化的过程,也就避免了这种变化所带来的振动、震荡等因素、现象的影响。即使是在曲柄的高速运转过程中,旋转桌仍然可以非常平稳的做连续往复的摆动运动。

整个系统的运动方式可以理解为: 曲柄机构在连杆棒的带动下,将旋转运动转换成直线往复运动,再由齿条与小齿轮机构将齿条的直线往复运动转换成小齿轮的连续往复摆动。因为小齿轮与旋转桌同轴驱动,所以最终旋转桌在曲柄的带动下,做连续的往复摆动运动。

总结: 

  连杆棒通过主动驱动机构的插销与从动机构插销相连接,实现两种机构间的运动连接和动力传输。连杆棒所要承受的力量主要来自于主动驱动插销和从动驱动插销,这两点所形成直线方向上的力量。

  所以,在利用曲柄驱动齿条与小齿轮的机构中,曲柄臂对齿条的驱动力量因为方向的不同,并不能全部作用在齿条上面。除了一部分主要力量用来驱动齿条做水平方向直线运动外,还会产生垂直方向的横向力量(推力)。为了能够让机构承受并抵消这部分推压的横向力量,就要将齿条运行在一个很稳定的直进导块机构当中。



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