機構說明
1.
機構的組成元件
圖1 搖動運動機構
圖1的搖動運動機構包含下列元件:動力輸入源汽缸A、搖動臂B、凸輪C、凸輪從動件D、小齒輪E、齒條F、導滾子G、螺旋彈簧H。
2.
機構的運動方式
當汽缸A滑動時,推動齒條作往直線往復運動,帶動小齒輪,由於小齒輪與凸輪為同軸心(CE軸),因此凸輪也會隨著小齒輪轉動,進而帶動設於搖動臂上的凸輪從動件,並使搖動臂以點X為支點做上下搖擺之運動,且設一螺旋彈簧於搖動臂上。
小齒輪與凸輪和搖動臂可視為旋轉運動,所以分別產生角速度﹑,此機構之凸輪為偏心凸輪,當凸輪軸以等速旋轉時,其作動件做簡諧運動,行程(S)為偏心距()之兩倍。而小齒輪與齒條接觸點的速度與汽缸之進給速度相同,利用剛體運動學可得知:
(1)小齒輪與齒條接觸點之速度
(2)CE軸之角速度為
(3)凸輪從動件上下之行程
(4)待測點Y之速度為
二、機構運用
圖2 四輪轉向車之轉向機構
如圖2所示,日本大發(Diahatsu)汽車公司所設計之一款四輪轉向車,其前輪之轉向機構係採用齒條與小齒輪連桿型,而後輪之轉向機構係採用盤型凸輪,由前輪轉向機構之小齒輪所延伸之傳動軸連結至後輪轉向機構之盤行凸輪,與盤形凸輪相接合的是凸輪從動滾子,此凸輪從動滾子係由從動件支架(如同搖臂)所固定。
轉向機構之內部如圖3所示,此型車輛轉向機構由連接於前輪轉向機構之傳
動軸所驅動,當傳動軸轉動,小齒輪和盤型凸輪也同時轉動,而凸輪從動滾
子也隨之移動,進而推動搖臂產生左右橫移,並驅動轉向肘節臂使兩後輪轉
向。
圖3轉向機構之內部結構
三、此機構的優點
1. 藉由凸輪運動可以使機構任意變速。
2. 汽缸之空壓迴路中增設速度控制器加以調整,可以得到即回或與其相反
的動作。
四、此機構的缺點
1.
由於凸輪的不平衡,在運轉過程中會引起整個機構的震動,甚而影響整個機構的壽命。
2.
汽缸進給齒條之運動大而搖臂作動之角度小,相較之下機械效率較低。
五、改良式機構
根據上述的缺點,可藉由改變此機構凸輪從動件之位置,將其與支點位置縮短,除了可以使搖動臂之動作角度增大外,還可以使凸輪從動件與凸輪在接觸時更平穩,進而增加整體機構的壽命。
此機構為任意變速搖動機構,最主要影響搖動臂的速度是凸輪的輪廓形狀和
尺寸,會隨著凸輪的不同產生不同的速度,因此選擇適當的凸輪會影響此
機構在運動時的順暢度,此外凸輪的起始位置也會影響搖動臂之速度圖。


