常⽤机构的运动仿真
⼀名资深机构设计师的话：
机构设计是机械设计中的灵魂，⼀种独特、新颖的机构设计体现了设计者的智慧与创新的精神。谁掌握、了解的机构越多，在研发设计新产品时就越主动，越有办法。
但是，熟练的掌握各种机构的设计并⾮易事，并⾮⼀⽇之功。它⼜是⼀种“隐性知识”，不是刚刚毕业就可以掌握的知识。需要⽇积⽉累，不断从实践、⽣活中学习，结合理论不断的总结，才能逐步地掌握。
但对于那些刚刚从事机械设计的⼈，才⾛上机械设计岗位的⼈，是否有⼀条稍微快捷的办法呢？我想尝试下⾯所述的⽅法：利⽤三维软件的运动仿真技术，把在实践中⽤到的、见到的以及在书本上学到的，常⽤的机构，绘制成三维模型仿真运动，让那些枯燥的平⾯图形变成实物⼀样的机构模型，并让他“动”起来，像看动画⽚⼀样。轻松地、在较短的时间⾥了解各种机构的运动原理，并⼤⼤地加深印象和记忆，⽤这样的办法来“缩短”掌握机构的时间。在⽼师的帮助下，⾸先完成了下⾯⼏个常⽤机构的仿真运动并作了简单的说明，⽅法是否可⾏？等候读者的消息。
20个常⽤机构的运动仿真案例
1、风扇摇头机构
图1是风扇摇头机构的原理模型。该机构把电机的转动转变成扇叶的摆动。红⾊的曲柄与蜗轮固接，蓝⾊杆为机架，绿⾊的连架杆与蜗杆（电机轴）固接。电机带扇叶转动，蜗杆驱动蜗轮旋转，蜗轮带动曲柄作平⾯运动，⽽完成风扇的摇头（摆动）运动。机构中使⽤了蜗轮蜗杆传动，⽬的是降低扇叶的摆动速度、模拟⾃然风。 图 1 风扇摇头机构
2、⽤摆动扇形齿轮实现间接送料机构
水润滑轴承图2 是⼀个曲柄摇杆机构。绿⾊的可调曲柄可作整周旋转。并驱动扇形齿轮（摇杆）摆动，扇形齿轮⼜使蓝⾊⼩齿轮正反转动，若⼩齿轮与电磁离合器或超越离合器结合可完成间歇转动，可完成间断送料。
图 2 摆动扇形齿轮机构
3、量筒开盖落料机构
图3 ⽤于电⼦秤⾃动计量的设备上，绿⾊的量筒挂在电⼦秤上（图中未显⽰），当充填的物料达到设定的要求时，秤重传感器发出信号，通过电磁阀接通单作⽤⽓缸，活塞杆伸出推动摇杆转动，打开量筒盖，物料下落；⽓缸复位，红⾊的配重块⾃动关盖。
碳海绵图 3 开盖落料机构
4、犁⽖伸缩机构异形注塑模板
图4 为⼀犁地机构⽰意图。黄⾊的车轮缘上铰接多个红⾊的犁⽖，犁⽖的另⼀端与绿⾊的连杆相铰接，
连杆⼜与深蓝⾊的圆环相铰接，圆环与浅蓝⾊的偏⼼圆盘铰接，偏⼼圆盘与车轴固接；偏⼼圆盘中⼼位置应在车轴垂直下⽅。当轮转动时圆环绕固定的偏⼼圆盘转动，并带动犁⽖伸缩完成犁地的动作。该机构原理也可⽤于包装⽣产线步进送料机构。
图5 为⽜头刨床的运动原理模型。可实现由转动到往复的直线运动过程。主动件是⼀个浅红⾊的短曲柄，曲柄铰接⼀个蓝⾊的滑块，滑块与蓝⾊的转动导杆相配合，滑块可以在转动导杆的导槽中滑动。转动导杆的另⼀端也铰接⼀个滑块，并与黄⾊的摆动的导杆相配合，摆动导杆的下端与机架铰接，上端与棕⾊连杆铰接，棕⾊连杆可带动粉红⾊的滑块(刨头)作往复直线运动。刨头向左运动为⼯作状态，向右为退出状态。此机构⼯作状态近似匀速平稳运动并具有快速退出功能。
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图 5 转动导杆与摆动导杆串接机构
6、⽤正反转销驱动摆杆机构
图5所⽰的机构，可使输⼊的转动转换成往复摆动。主动红⾊⼩锥齿轮与两个⼤锥齿轮同时啮合，使两个⼤齿轮转向相反。在两个⼤齿轮的内端⾯各固接⼀个圆柱销，两个圆柱销交替与蓝⾊的摆动导杆槽配合，使摆杆往复摆动。若在⼀个圆柱销脱离摆杆的瞬间，⽤锁⽌机构或电磁离合器可使摆杆间歇。
7、翻转机构
图5翻转机构可将主动导杆的直线移动转换成零件夹持器的180度的翻转。红⾊直动导杆前端铰接⼀绿⾊的零件夹持器，夹持器的下部与灰⾊摆杆铰接，摆杆的上端与机架铰接。当导杆移动到设定的长度时，夹持器可把零件翻转180度。该机构可⽤于印刷及包装⽣产线上。
图7 翻转机构
8、⽤双偏⼼轮驱动导杆机构
图6机构是驱动轴带动两个与之固接的偏⼼盘（分别为红⾊与蓝⾊），轴转动带动两个黄⾊连杆，连杆⽤转动副与偏⼼圆盘连接。连杆的另⼀端分别于带有圆弧槽的导杆铰接，圆弧槽的导杆上端⼜与⼀个灰⾊摇杆铰接，摇杆的上端与机架铰接。黄⾊导杆⼀端铰接⼀个弧形滑块，圆弧导杆的往复摆动驱动导杆作往复直线运动。
图8 双偏⼼轮驱动导杆机构
9、切膜（纸）机构
该机构⽤于⾃动包装机上，对使⽤塑料薄膜打包的物品进⾏最后热合封接及剪断。该机构可使上下两个绿⾊的⼑杆同时向相反的⽅向运动，携带热合及切断⼑反复完成闭合、分开的运动，从⽽不间断地完成打包剪断⼯作。使⽤两个相同的齿轮驱动两个粉⾊的转盘（导杆），两个转盘⼤⼩相等转动⽅向相反。转盘上各有⼀个相同的滑槽，滑槽内装有红⾊的滑块。每个滑块的外端与上下⼑杆的灰⾊转轴相连接并组成转动副，滑块的⾥端装有凸轮辊⼦轴承，该轴承与黄⾊侧板上的椭圆形槽形凸轮配合组成滑动副。圆盘转动时，并在滑块及红⾊直线导轨的的作⽤下，驱动上下导杆沿着椭圆形的轨迹运动，并且使热合切断⼑在中间对称⾯接合，完成热合及剪断动作。
图9 切膜机构
飞行棋棋盘
10、翻转压板与楔夹紧机构
图10时⽤于加⼯零件的⼯装夹具。展⽰了⼀种快速的加紧零件的⽅法。被加⼯黄⾊零件⽤销钉定位后，先前推动灰⾊的⼿柄就可完成对加⼯零件的加紧，其⽅法快速、简单。仿真运动已清楚地表⽰出，这⾥不再论述了。
11、⽓钻⾏星机构
草甘膦母液图11是把⽓动叶⽚泵与⾏星轮系传动的组合机构。压缩⽓体推动叶⽚泵转⼦旋转，带动中⼼齿轮旋转，中⼼齿轮与三个均布的绿⾊⾏星轮啮合，⾏星轮⼜带动红⾊转臂旋转，转臂上装有钻卡头（未⽰出）卡上钻头即可钻孔了。
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