机械设计实用机构原理（机械设计六大常用机构）

机械设计实用机构原理（机械设计六大常用机构）槽轮组合运动副棘轮组合运动副传动类构件：选型主要考虑运动方式，方向负载，定位精度等两个构件直接接触且相对活动连接称为运动副。常见的运动副有滑轨滑块组合，丝杠螺帽组合，轴承轴套组合，皮带轮组合，齿轮组合，链轮链条组合，凸轮组合，棘轮组合，槽轮组合等；凸轮组合运动副

我们平时常见的工厂所有的机器都是有多个不同功能的机构相互连接配合，而实现特定的功能动作的，所以下面先跟大家介绍几个基本的概念。

机构彼此相对运动的单元体称为构件。构件可以是一个单独制造的零件，也可以是由若干零件联接的组合体。构件依其功能分为机架、主动件、联运件和从动件。常用的构件有铸钢机架，铝合金型材，角座等支架类构件；螺丝，键销，曲柄，连杆等连接类构件；齿轮，齿条，链轮，链条，导轨，滑块，丝杠，轴承座等传动类构件。

支架类构件：选型主要考虑外形尺寸，承重负载，材质，安装方式等

连接类构件：选型主要考虑功能方式，连接强度，疲劳极限等

传动类构件：选型主要考虑运动方式，方向负载，定位精度等

两个构件直接接触且相对活动连接称为运动副。常见的运动副有滑轨滑块组合，丝杠螺帽组合，轴承轴套组合，皮带轮组合，齿轮组合，链轮链条组合，凸轮组合，棘轮组合，槽轮组合等；

凸轮组合运动副

棘轮组合运动副

槽轮组合运动副

其他组合运动副

两个以上的构件通过运动副联接而成的系统称为运动链机构。机构按照组成原理去设计的原则是在满足工作要求的条件下，机构越简单越好，即运动副数和构件数越少越好，合理的机构设计是机器平稳运行的基础。常见的机构有连杆机构，齿轮机构，凸轮机构，棘轮机构，槽轮机构，移载机构等。

下面分别详细介绍一下常见的几种机构设计：

1.连杆机构：又称低副机构，指由若干（两个以上）相对运动的构件用低副（转动副或移动副）联接组成的机构。主要优势在于从动件容易获得不同的运动规律（改变连杆尺寸即可），而缺点在于构件较多时累积误差大，运动精度和效率低，且不适合高速运转。平面连杆机构中，当曲柄和连杆共线时的位置称为死点位置，发生死点的条件是机构中往复运动构件主动，曲柄从动。常见的应用有折叠伞，缝纫机踏板，汽车换向机构，锁紧夹具（死点）等。

连杆机构常见应用

2.齿轮机构：是一种由主从动齿轮及转轴等组成的高副机构，在现代机械中应用最广泛的传动机构之一，它可以用来传递空间任意两轴之间的运动和动力，可以实现变换运动方向或者速度的功能。齿构件按照齿形分类主要有直齿，斜齿，人字齿等，按照功能分类主要有圆齿轮，直齿条，锥齿轮等。它的优势在于适用的传动范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等特点；而缺点是制造工艺复杂、精度不高的齿轮传动噪声和振动冲击大；不适宜中心距大的传动等。它的常见应用有齿轮变速机构，主轴传动机构，行星轮机构等。

齿轮机构常见应用

3.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，广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。凸轮从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓线或凹槽的形状，凸轮可将连续的旋转运动转化为往复的直线运动，可以实现复杂的运动规律。当从动件的位移、速度和加速度必须严格地按照预定规律变化，尤其当原动件作连续运动而从动件必须作间歇运动时，则以采用凸轮机构最为简便。凸轮机构的优势在于结构简单、紧凑、设计方便（适当的凸轮轮廓就能使从动杆得到任意预定的运动规律）；而缺点主要是接触压力大容易磨损，而且运动行程有限。它的常见应用有绕线机构，装夹机构，换档机构等。

凸轮机构常见应用

4.棘轮机构：由棘轮和棘爪组成的一种间歇运动机构，主要作用是将连续转动或往复运动转换成间歇步进运动。棘轮轮齿通常用单向齿，棘爪铰接于摇杆上，当摇杆逆时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮齿以推动棘轮同向转动；当摇杆顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮上滑过，棘轮停止转动。为了确保棘轮不反转，常在固定构件上加装止逆棘爪。棘轮机构的优势在于结构简单，制造方便，容易实现易调的小角度间歇转动功能，而缺点在于啮合产生冲击，噪声和磨损导致传动平稳性差，以及工作频率不能过高。它的常见应用有各种机床中间歇进给工作台，千斤顶，自行车，手动绞车等。

棘轮机构基本模式

牛头刨床间歇进给机构

5.槽轮机构：是由装有圆柱销的主动拨盘、槽轮和机架组成的单向间歇运动机构，又称马耳他机构，它常被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的周期性转动。它的工作原理：拨盘1以等角速度ω1作连续回转，当拨盘上的圆销A未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧被拨盘1的外凹锁止弧卡住，故槽轮不动。下图所示为圆销A刚进入槽轮径向槽时的位置，此时锁止弧也刚被松开。此后，槽轮受圆销A的驱使而转动。而圆销A在另一边离开径向槽时，锁止弧又被卡住，槽轮又静止不动。直至圆销A再次进入槽轮的另一个径向槽时，又重复上述运动。槽轮机构的优势在于结构简单，外形尺寸小，机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位；而缺点主要是行程固定不可调，且传动时尚存在柔性冲击，只能用于低速场合。它的常见应用有电影放映机构，机床换刀转位机构，多工位间歇转动工作台等。

槽轮机构基本模式

电影放映拨片机构

车床换刀转位机构

6.移载机构：是通过上述部分机构组合连接而形成的一种复合机构，能实现产品的定位，抓取，转移等功能，它包含多个主从动件（气缸，电机，夹爪等），以及机架辅助连接件等。移载机构主要分为两大类，即多轴抓取搬运移栽机构和输送带运输移栽机构。他们广泛应用在各种非标自动化设备的设计中。

单轴移载机构

同步带输送机构