31個機械傳動結構動畫,這才是機械工程師的語言

法律顧問：趙建英律師

好久沒有分享結構類動畫了，作為直觀學機械的重頭戲，今天分享來自越南的設計師Nguyen Duc Thang使用軟體Inventor繪製的有關拾取、螺旋傳動等的機械結構，小編整理了大約有31個結構的設計，很多結構大家一眼看上去可能感覺比較簡單，但是作為一個思路，也許對理解一些結構傳動或者擴展設計思路有幫助呢。。。

1、90°拾放機構1

輸入端是藍色軸，綠色圓盤凸輪固定在該軸上。

盤形凸輪通過紫色從動件控制黃色滑杆的上下運動。藍色杆通過橙色桶形凸輪控制黃色滑杆的旋轉。藍色曲線使發條盒凸輪不動，而黃色滑動杆，上下移動。

2、90°拾放機構2

輸入端是藍色軸，綠色圓盤凸輪固定在該軸上。盤形凸輪通過紫色從動件控制黃色滑杆的上下運動。

藍色杆通過橙色筒形凸輪控制黃色滑杆的旋轉。藍色曲線保持桶形凸輪不動，而黃色滑杆上下移動。紅色連杆的平行四邊形機構在旋轉時保持綠色握杆方向不變。

3、矩形齒輪1

作為輸入端，黃色齒輪有規律的轉動，藍色彈簧保持齒輪接觸。橙色、黃色和藍色的曲線是固定點相對於矩形齒輪（粉紅色）的軌跡。

透明部分代表焊接操作中的工件。與漸開線齒廓相比，圓形齒廓能夠實現更平滑的嚙合。仿真顯示，位於黃色齒輪軸上的點跟蹤最期望的曲線（橙色），該曲線與矩形齒輪的滾動曲線等距。沿黃色曲線的跟蹤速度（由位於黃色齒輪滾動周期上的點跟蹤）是規則的。其他點就不那麼規律了。為了使黃色曲線(具有規則的跟蹤速度)呈矩形，粉色齒輪必須不同於矩形形狀。

4、矩形齒輪2

作為輸入端，黃色齒輪有規律的轉動。紅色彈簧保持齒輪接觸。橙色，黃色，綠色和藍色的曲線是固定點相對於矩形齒輪（粉紅色）的軌跡。

透明部分代表焊接操作中的工件。與漸開線齒廓相比，圓形齒廓能夠實現更平滑的嚙合。模擬顯示，位於黃色齒輪軸上的點描繪了最期望的曲線(橙色)，與矩形齒輪的滾動曲線等距。

沿黃色曲線的跟蹤速度（由位於黃色齒輪滾動周期上的點跟蹤）是規則的，其他點就不那麼規律了。為了使黃色曲線(具有規則的跟蹤速度)呈矩形，粉色齒輪必須不同於矩形形狀。

5、手動攪拌器

通過外力按下或者鬆開綠色螺杆，它會通過彈簧的彈力實現上下運動，以攪拌紅色碗中的物料。

6、含空間曲柄滑塊機構的壓力機1

7、含空間曲柄滑塊機構的壓力機2

粉紅色垂直軸作為輸入端，黃色滑塊沿垂直方向移動作為輸出端。這個機構有個缺點，是按壓力不沿著輸入軸軸線。

8、螺旋機構1

該機構由2個活動連杆和3個螺紋接頭組成。

在藍色曲柄的1轉中：

螺母的位移s=h3(h1-h2)/(h3-h2)

螺母的旋轉φ= (h1-h2)/(h3-h2)轉

h1：藍色螺釘和底座的螺紋接頭的螺距。

h2：藍色螺釘和綠色螺母的螺紋接頭的螺距。

h3：綠色螺母和底座的螺紋接頭的螺距。

對於左旋螺紋，h1、h2、h3帶有負號，反之亦然。對於這種情況，h1=2，h2=3，h3= 4，因此s=-4φ=-1。所需的s和φ值可以通過組合適當的h1、h2、h3和螺紋方向來獲得。

9、螺旋機構2

該機構由2個活動連杆、2個螺旋接頭和1個旋轉接頭組成。

藍色曲柄1轉：

螺母位移s=-h2h3/(h3-h2)

螺母旋轉φ=-h2/(h3-h2)轉。

h2：藍色螺釘和綠色螺母的螺紋接頭的螺距。

h3：綠色螺母和底座的螺紋接頭的螺距。

對於左旋螺紋，h2、h3帶有負號，反之亦然。對於這種情況，h2=3，h3=4，因此s= -12，φ=-3。所需的s和φ值可以通過組合適當的h2、h3和螺紋方向來獲得。

10、螺旋機構3

該機構由2個活動連杆、2個螺紋接頭和1個稜形接頭組成。

藍色曲柄1轉：螺母的位移s=h1-h2。h1：藍色螺釘和底座的螺紋接頭的螺距。h2：藍色螺釘和綠色螺母的螺紋接頭的螺距。對於左旋螺紋，h1、h2帶有負號，反之亦然。對於這種情況，h1= -2，h2=3，因此s= -5。所需的s值可以通過組合適當的h1、h2和螺紋方向來獲得。

11、螺旋機構4

灰色螺絲作為輸入端，輸出端則是粉紅色的螺母滑塊，與基座具有稜柱形接頭。

螺母滑動器螺紋的導程為L1= 1.0mm（右手）。

固定螺母螺紋的導程L2=1.25mm（右手）。

S =L2– L1=1.25-1.0= 0.25mm

S是輸入螺杆旋轉1圈時輸出螺母滑塊的線性位移。通過選擇適當的方法可以減小這種差異。

輸入和輸出的線性位移之間的關係：

L2/S=1.25/0.25 =5

為了使機制能夠組裝：

1）使前部螺紋尺寸小於後部螺紋尺寸。

2）使旋鈕可拆卸。

12、螺母-螺釘差動機構1

橙色螺絲上的螺絲釘是M5x0.8（右手）。綠色旋鈕上的外螺紋是M8x1.25（右手）。旋鈕旋轉1圈時，橙色螺釘移動1.25- 0.8 = 0.45mm。通過選擇合適的導線，可以減少這種差異。

13、螺母-螺釘差動機構2

黃色旋鈕作為輸入端，與底座呈螺旋形連接。淡紫色螺絲是輸出端，與底座呈稜柱形連接。

螺釘的導程為L1=1.0mm（右手）。

旋鈕上的外螺紋導程為L2= 1.25 mm（右手）。

S =L2-L1= 1.25-1.0= 0.25mm

S是旋鈕旋轉1圈時輸出螺釘的線性位移。通過選擇適當的方法可以減小這種差異。

輸入和輸出的線性位移之間的關係：

L2/S= 1.25/0.25=5

14、螺母-螺釘差動機構3

橙色螺絲上的螺紋是M5x0.8（右手），粉紅螺母上的外螺紋是M8x1.25（右手），綠色旋鈕上的外螺紋是M14x1.5（右手），棕色銷用於防止粉紅色螺母旋轉。

轉動橙色螺絲進行粗略調整：橙色螺絲每旋轉1圈移動0.8毫米。

轉動綠色旋鈕進行微調：橙色螺釘移動1.5-1.25= 0.25毫米，旋鈕旋轉1圈。通過選擇合適的線索，可以減少這種差異。

15、螺母-螺釘和杆機構1

16、螺母-螺釘和杆機構2

17、螺母-螺釘和杆機構3

18、螺母-螺釘和杆機構4

19、螺母-螺釘和杆機構5

20、螺母-螺釘和杆機構6

21、螺母-螺釘和杆機構7

22、螺母-螺釘和杆機構8

23、螺母-螺釘和杆機構9

24、螺母-螺釘和杆機構10

25、螺旋螺母機構減速器1

輸入端為有螺旋運動的灰色旋鈕(螺旋螺母)。輸出端為固定曲柄的橙色螺絲。

TR =φ1/φ2= -L2/（L3-L2）

TR：輸入與輸出之間的傳動比

φ1：輸入角位移

φ2：輸出的角位移

L2：橙色輸出螺絲和輸入旋鈕（螺母）的螺絲接頭的導程。

L3：旋鈕（螺釘）和底座（螺母）的螺釘連接的導程。

L2、L3在左旋螺紋的情況下帶有負號，反之亦然。

如果差異（L3-L2）小，TR可能會很大。因此，該機構有利於角位置的微調。這裡L2=3，並且L3=2.7，因此TR=10。動圖顯示旋鈕旋轉180°時。輸出曲柄轉動18°。

運動分析:

當輸入旋鈕轉動時，由於其外部螺旋接頭(接頭A)，它也軸向移動。為了獲得可能的軸向運動（無自鎖），接頭A的螺旋角不得太大。當輸入旋鈕軸向移動時，由於其內部螺旋接頭(接頭B)，它使輸出軸轉動。為了使這種轉動成為可能(無自鎖)，接頭B的螺旋角不能太小。對於該機構，接頭B的螺旋角為1.82°，太小，所以這個機構因為自鎖作用而不能工作。為了避免自鎖，螺旋角應選擇在中間值，大約45度。

26、螺旋螺母機構減速器2

輸入端是有螺旋運動的灰色旋鈕(螺旋螺母)。輸出端是固定曲柄的橙色螺絲。

TR =φ1/φ2= -L2/（L3-L2）

TR：輸入與輸出之間的傳動比

φ1：輸入角位移

φ2：輸出的角位移

L2：橙色輸出螺絲和輸入旋鈕（螺母）的螺絲接頭的導程。

L2= P2*W2

P2：是旋鈕外螺紋的螺距。

W2：是旋鈕外螺紋的起始數。

L3：旋鈕(螺釘)和底座(螺母)的螺紋接頭的導程。

L3= P3*W3

P3：是旋鈕內螺紋的螺距。

W3：是旋鈕內螺紋的起始編號。

L2、L3在左旋螺紋的情況下帶有負號，反之亦然。

如果差異（L3-L2）小，TR可能會很大。因此，該機構有利於角位置的微調。

這裡L2= P2*W2= 3*38 =114，L3= P3*W3= 2.7*40 = 108

所以TR = -114/(108-114) =19

視頻顯示旋鈕轉動60°時，輸出曲柄轉動3.16°

運動分析:

當輸入旋鈕轉動時，由於其外部螺旋接頭(接頭A)，它也軸向移動。為了使軸向運動成為可能(無自鎖)，接頭A的螺旋角不得太大(小於60度)。當輸入旋鈕軸向移動時，由於其內部螺旋接頭(接頭B)，它使輸出軸轉動。為了使這種轉動成為可能(無自鎖)，接頭B的螺旋角不能太小(超過30度)。所以在這裡，螺旋角選擇在中間值，大約45度。因為螺旋接頭不是自鎖的，所以需要用於輸出的制動裝置(未示出)。這種機構的缺點是旋鈕的線性位移太大。

27、螺旋螺母機構減速器3

輸入端為綠色旋鈕（螺釘），可旋轉。輸出端是僅可旋轉的橙色螺絲。粉色螺母無法旋轉，因為兩個粉色的銷釘在底孔中滑動。 粉色螺母與綠色旋鈕一起軸向移動。

綠色圓螺紋是單頭右手螺紋，其導程L1=3mm。

橙色螺紋為多頭左旋螺紋，其導程為L2=P2* W2=2.5 * 36=90mm。P2是螺距，W2是起始編號。

綠色輸入旋鈕旋轉一周，粉色螺母移動3毫米，橙色輸出螺杆旋轉360*3/90 = 12度。傳動比為30。

如果不優選多頭螺紋，則可以使用螺旋槽的桶形凸輪進行替換。粉紅色螺母的偏心部分有助於在綠色旋鈕和粉紅色螺母之間形成閉合的旋轉接頭。

28、螺旋槽圓柱凸輪減速器

輸入端是綠色旋鈕，帶有外部和內部螺旋凹槽。輸出端是橙色軸，藍色針固定在該軸上，藍色針與綠色旋鈕的內部螺旋凹槽合併，輸出只能旋轉。固定的紅色銷釘（固定在綠色旋鈕的軸承上）與綠色旋鈕的外部螺旋槽合在一起。通過這種布置，該機構可以被認為是螺母差動機構。

TR=φ1/φ2=-L2/（L3-L2）

TR：輸入與輸出之間的傳動比

φ1：輸入角位移

φ2：輸出的角位移

L2：橙色輸出螺絲和輸入旋鈕（螺母）的螺紋接頭的導程。

L3：旋鈕（螺釘）和底座（螺母）的螺紋接頭的導程。

在左旋螺紋的情況下，L2、L3帶有負號，反之亦然。如果差異（L3-L2）小，TR可能會很大。

這裡L2=25，而L3=30，所以TR=5。動圖顯示，當綠色旋鈕旋轉1圈時，橙色軸旋轉72度。

29、塗料攪拌器振動機構1

紅色曲柄為輸入端。淡紫色連接器、棕色軸和米色支架固定在一起。灰黃色球面軸承固定在淡紫色連接器上。輸入曲柄的偏心部分有一個帶球面軸承的圓柱接頭。旋轉兩個相反的螺紋針的綠色螺釘，以夾緊或釋放塗料容器。搖動是線性和角度振蕩的組合。

30、塗料攪拌器振動機構2

輸入端為紅色斜曲柄。淡紫色連接器、棕色軸和米色支架固定在一起。灰色滑塊與淡紫色連接器有平面連接。灰色滑塊樞接在輸入曲柄的傾斜部分上。轉動兩個相反螺紋手的綠色螺絲，以夾緊或鬆開塗料容器。搖動是一種角振蕩。

31、塗料攪拌器振動機構3

紅色斜曲柄為輸入端。淡紫色連接器、棕色軸和米色支架固定在一起。棕色軸與淡紫色連接器有旋轉接頭。斜曲柄與淡紫色連接器有旋轉接頭。曲柄、棕色軸和連接器創造了一個球形機構，所有的旋轉軸是並行的。旋轉兩個相反的螺紋針的綠色螺釘，以夾緊或釋放塗料容器。搖動是角振蕩。

End

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