机械产品的功能原理的实现 ——机械运动系统的方案设计
第一节 机构能实现的动作功能
一、机构能实现哪些动作功能
机械产品的动作功能要通过一系列的机构和电气电子装置去 具体实现。机构一般能实现下列各种动作功能：
1．利用机构实现运动形式或运动规律变换的动作功能
在绝大多数的机械中原动机的运动形式为转动，而机构的输 出运动是多种多样的。利用机构可以进行构件运动形式的变换， 例如；
用在磁悬浮的高速列车上。电视机最初出现时．当时
电视频道少．显象管屏幕也小，因而广泛使用安全可
靠、操作方便、经济性好的机械式频道变换开关，但
当电视机屏幕的不断增大，频道的增多，经济性好的
机械式频道变换开关，愈来愈感到操作的不便而被遥
控开关所取代。但是也应看到电子技术的发展虽然能
控制许多复杂的自动化机器和设备，但其本身的结构
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2)利用动作的序列进行控制 例如图4—2是一种利用电磁阀控制液压缸进行工作 的顺序操作过程。
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3)利用运动的变化等进行 控制 例如图4-3是汽车发动机的 离心调速器。
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二、选择机构来实现功能原理的原则和范围
上面叙述了机构所能实现的动作功能，实际上。这些 功能也完全可以用电气或电子的原则来实现。但是在 什么情况下选用机构来完成这些功能呢?当然首先是 要完成设计时提出的功能目标。还要考虑到工作可靠， 运行安全，操作方便，制造和运行的经济性等等。其 中前两条是必须满足的，后两条则在有条件的情况下， 尽可能的满足。
也日趋复杂，因而引起可靠性、安全性的下降。例如
飞机上的自动导航仪，可以自动按给走路线飞行，而
不需驾驶员动手，但是为了保证绝对安全可靠，这种
飞机上还是安装了结构简单、工作安全可靠的手动控
制装置。
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第二节 传动机构和执行机构
一切机器都包含有四个部分：动力源、传动机 构、执行机构和控制部分。
一、传动机构
4) 实现锁止、定位、夹压等。
5) 实现测量、放大、比较、显示、记录、运算等。
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举例1 制动机构：
制动装置的基本要求是：工作可靠，操作方便，制动乎 稳且时间短，结构简单，尺寸小，重量轻，磨损小．散 热性好。
用电动机起停和换向时，常采用反接法制动。它具有 操作方便、制动时间短等优点。但，反接时的制动电流 大，传动系统受的惯性冲击力也较大。故它只适用于制 动不频繁、传动系统惯性较小或电动机功率较小的系统。
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举例3 斜楔杠杆式夹持 器。
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3.利用机构实现程序控制或手动控制的功能 程序控制或手动控制是自动机械中不可缺少的一部分，控制
的方法很多，用机构来控制的方法就有； 1)利用时间的序列进行控制 例如图4-1是一种凸轮程序装
置。它由一系列的微动开关和凸轮组成。凸轮轴由同步电动机 驱动。凸轮旋转一周， 对应着工件的整个加工 循环。
1)匀速运动(平动、转动)与非匀速运动(平动转动或摆动)的变换
2)连续转动与间歇式的转动或摆动的变换。
3）实现预期的运动轨迹。
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简谐运动:
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图为从动轴又转又移的蜗轮连杆机 构。图中5为蜗轮箱体，蜗杆4和轴1 以滑键连接，蜗轮3与杆2铰接。当 轴1转动时，从动蜗轮3又转又移。 印刷机色辊的运动即用此机构实现。
根据目前科学技术的条件，下列几方面的动作功能， 一般较宜用机构来实现。
1．实现功率性的机械运动形式或规律的变换 功能
鼠笼型异步电动机+变速机构
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2．实现固定轨迹或简单可调的轨迹功能
例如各种自动机上的上、下料，加工、检测等工序需 要的运动轨迹，均可全部用机构来完成。对于复杂轨 迹，采用电子或电气来控制，但其轨迹功作部分还必 须使用机构，如机器人的手臂、手腕、手爪、计算机 绘图仪的绘图笔的动作等。
开关、联锁和检测是自动机中的重要内容。
检测机构可以检查最后的成品也可以检测中间工序，以 自动校正与规定标准间的差异。
控制联锁机构的用途则是在机器工作过程中发现控制和 检测机构所不能排除的缺陷时停止或限制机器的工作。例 如：
1）用来实现运动离合或开停。
2）用来换向、超越和反向止动。
3）用来实现联锁、过载保护、安全制动
用离合器进行起停或换向时，必须在传动链中安装制 动装置。制动器和离合器的操纵机构必须互锁。当离合 器脱开时，制动器应制动，接通离合器前。制动器必须 可靠地放松，以免损坏传动件或造成过大的功率损失。
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图示的曲柄压力机只有一个 执行机构，即曲柄滑块机构， 电机9通过齿轮副8、7及离 合器6带动曲轴4旋转，再通 过连杆3使滑块2在机身10的 导轨中作往复运动，操纵杆 1使离合器接合或脱开，控 制曲柄滑块机构的运动或停 止。制动器5与离合器6的动 作要协调配合：工作前，制 动器先放松，离合器后接合； 停车前，离合器先脱开，制 动器后接合。
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举例2 过载保护装置： 常用的安全保护装置有以下几种： 1．销钉安全联轴器
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2．钢珠安全离合器
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3．摩擦式安全离合器 图示为单圆锥形擦安全离合器。摩擦面由内圆锥摩擦盘1和 外圆锥面摩擦盘2组成。在弹簧3作用下使两个锥面压紧，由 此产生酌摩擦力矩即为该离台器允许的输出转矩。螺母5用 来调整压紧力。
传动机构（系统）是将原动机的运动和动力传给执 行机构的中间装置，其类型主要有机械传动、流体 动力传动、电力和磁力传动等。原动机与执行机构 间组成传动联系的一系列传动件称为传动链，所有 传动链以及它们之间的相互联系组成传动机构（系 统）。
3．在特定条件下能优质地实现开关、联锁和检测等功 能
如电灯开关．一般是用机械式的，但也有触模式、光 电式的开关，都能安全可靠地完成开关任务，至于操 作方便和经济性只能在特定条件下作具体的分析。
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4．实现简单的固定程序或可变程序的控制功能
例如目前很少采用直线电动机来实现直线运动，但由
于超导的发现，磁悬浮技术的成熟，直线电动机将使
曲柄滑块机构
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非匀速转动机构
非匀速转动机构包括双曲柄机构、非圆齿轮机 构、曲柄导杆及组合机构等。
由于双曲柄机构和偏置 曲柄滑块机构均有急回 特性，二者并用加强了 急回效果，使筛子在运 动时有较大的加速度。
对于创床用的旋转导 杆机构、单万向联轴节 机构和反平行四边机构 等均属于非匀速 转动机构。
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2．利用机构实现开关、联锁和检测等的动作功能