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1、常见的回转、直线运动转换的机构摘要：实际的机器当中，往往需要用到回转运动与直线运动之间的相互转换，本 文介绍了能实现此功能的几种常见机构，分别是曲柄滑块机构、 凸轮机构、 齿轮 齿条机构和滚珠丝杠机构，并说明了各自的特点及在实际中的应用。关键字：回转运动直线运动机构1. 曲柄连杆机构1.1 曲柄滑块机构定义在普通四杆机构中， 四个构件之间都是通过转动副连接，这样可以实现曲线与曲线运动之间的转换。 而曲柄滑块机构是保留曲柄杆、 中间杆和固定杆（机架） ，将另一根杆退化为滑块， 使滑块与中间连杆用转动副连接，滑块与固定杆用移动副连接，这样就可以实现曲柄端的回转运动与滑块端的直线运动相互转化。1.2
2、 曲柄滑块机构的特点及应用1.2.1 优点（1）低副连接，运动副单位面积受力小，便于润滑，磨损小；（2）对于长距离的控制也可以实现；（3）构件之间的运动靠几何封闭来维系，比力封闭的可靠。1.2.2 缺点(1) 结构设计较复杂，且对制造安装的敏感性大；(2) 高速时将引起很大的振动和动载荷。1.2.3 应用曲柄滑块机构在机械中的应用很广泛，例如内燃机通过活塞往复运动将内能转换为曲柄转动的机械能； 压力机结构中通过曲柄的连续转动，经连杆带动滑块实现加压作用；牛头刨床主运动机构中， 导杆绕一点摆动，带动滑枕做往复运动，实现刨削；抽水机结构中，摇动手柄时，在连杆的支承下，活塞杆在筒（固定滑块）内做上下
3、运动，以达到抽水目的。另外工程中的搓丝机、自动送料装置及自卸翻斗装置等等机械中都用到曲柄滑块机构。2.凸轮机构2.1 凸轮机构的组成和特点 凸轮机构是由凸轮、 从动件和机架三个部分组成， 其中凸轮是主动件， 从动 件的运动规律由凸轮的轮廓决定。凸轮是具有曲线轮廓或沟槽的构件，若从动件 是移动构件，那么这样的凸轮机构便能实现回转运动、直线运动的转换。 凸轮机构特点是： （1） 可以用于对从动件任意运动规律要求的场合；（2） 可以高速启动，动作准确可靠，结构简单紧凑； （3） 凸轮和从动件以点或线接触， 单位面积上压力高， 难以保持良好的润 滑，易磨损； （4） 凸轮形状复杂，加工维修较困难。2.
4、2 凸轮机构的分类及应用凸轮机构根据各构件相对运动的位置，可分为平面凸轮机构和空间凸轮机构两大类，根据从动件的运动形式， 凸轮机构可分为移动从动凸轮机构和摆动从动凸轮机构两大类，根据凸轮形状，凸轮机构可分为盘形凸轮机构、 柱体凸轮机构、椎体凸轮机构和球体凸轮机构。凸轮机构主从动件接触形式有尖顶、滚子、平底三种，如果要改善主从动件受力形式可以采用偏置结构。内燃机的配气机构就是凸轮机构应用的典型实例，当凸轮转动时， 依靠凸轮的轮廓，可以迫使从动件气阀杆向下移动打开气门（借助弹簧作用力关闭），这样就可以按预定时间打开或关闭气门，以完成内燃机的配气动作。 另外，车辆走行部的制动控制元件、 纺织机械中大
5、量使用凸轮机构，总之，在一个往复运动系统中，凸轮是最好的应用（在很多要求较高往复运动中，替代曲柄滑块机构，因为可以实现设计中需要的速度变化） 。3.齿轮齿条机构与滚珠丝杠机构目前，机床制造中， 齿轮齿条传动是使用较为广泛的一种传动形式，他能实 现齿轮的回转运动与齿条的直线运动间的转化，这种形式的传动有很多优点， 特 别是在很多大型机床上，利用这种形式的传动，很方便的就得到高速直线运动， 而且根据车床的各方面的不同我们可以制作出各种材质的齿条，使得刚度和机械 效率大大提高。 但是在很多时候也存在着各种各样的缺点，因为这种传动形式的 平稳性是依赖齿条和齿轮精度，如果精度不够高， 机床在加工其他零件
6、时， 就会 有一定的误差。 所以如果想要消除这类零件的误差，或使其在机床中运转噪音减 少，就要不断提高对齿条和齿轮的精度要求，并在材质上增加耐磨性和耐热性。 所以，在一些精度要求比较高的场合，我们常常选用滚珠丝杠机构。 滚珠丝杠采用滚珠螺旋传动，是一种直线与曲线运动相互转换的理想机构， 主要由滚珠、螺杆、螺母及滚珠循环装置组成，其工作原理是：在螺杆和螺母的 螺纹滚道中装一定数量的滚珠， 当螺杆与螺母作回转运动时， 滚珠在螺纹滚到内 滚动，并通过滚珠循环装置的通道构成封闭循环，从而实现螺杆与螺母间的滚动 摩擦。滚珠丝杠传动摩擦阻力小、传动效率高、运动平稳、动作灵敏，但结构复 杂，外形尺寸较大，对
7、制造技术要求高，因此成本也高。目前主要应用于精密传 动的数控机床以及自动控制装置、升降机构、精密测量仪器等等。 丝杠传动具有速比大、行走慢、传动质量高、结构复杂等特点，而齿轮齿条 传动速比小、行走快、传动质量差、结构简单。在长距离重负载直线运动上，丝 杠有可能强度不够，就会导致机子出现震动、抖动等情况，严重的，会导致丝杠 弯曲、变形、甚至断裂等等；而齿条就不会有这样的情况，齿条可以长距离无限 接长并且高速运转而不影响齿条精度 （当然这个跟装配、床身本身精度都有关系） ， 但在短距离直线运动中，丝杠的精度明显要比齿条高得多。参考文献：1 于贺宪 .平面四杆机构的工作特性及设计J.黑龙江科技信息，2009,(8) 2 贺炜 .我国凸轮机构研究的回顾与展望J.机械工程学报，2005,(6) 3 肖正义 . 滚珠丝杠副的发展趋势J. 制造技术与机床, 2000, (4) 4 梅荣娣 .机械常识 M. 北京：机械工业出版社，2011.4
