机构应用１４－１　使用摩擦滑动单元装置构建双行程运动机构

应用要点：　摩擦滑动机构类似于直进导块机构的结构和功能。直进导块机构中，滑块与导轨之间只有很小的摩擦力，在机构运动设计中甚至可以忽略不计。而摩擦滑动机构则恰恰是利用滑动块与导向面之间的摩擦力作用，来构建多行程的复合式机构运动装置。

１、　摩擦跟随移动

如图所示，这是一个由气压缸直进运动驱动的摩擦滑动机构。机构中的摩擦滑动块在一个区间制动块构件的区间间隙间来回移动。当气压缸向前伸展推送摩擦滑动机构时，摩擦滑动块与摩擦滑动轴之间由于摩擦力作用，保持相对静止，一起同步在驱动力作用下向前移动。当行至区间制动块左侧边缘时，由于边界阻挡作用，导制摩擦滑动块停止移动。气压缸则继续向前推送，导制摩擦滑动轴的继续前进移动，这样，就构成了摩擦滑动块（静止状态）与摩擦滑动轴（前进状态）之间的相对运动。也就是说，摩擦滑动块在摩擦滑动轴上的相对位置发生了移动和改变。

　　同样，在气压缸收缩状态下，摩擦滑动轴与摩擦滑动块在无阻碍的情况下，保持同步向右移动。当行至区间制动块的右侧边缘时，摩擦滑动块被阻挡，停止移动，摩擦滑动轴继续右移，此时，摩擦滑动块在摩擦滑动轴上产生相对运动过程。

　　如果机构中的气压缸做往复运动的话，摩擦滑动块就会在前进与后退的进程中分别产生出两个动作运动过程，前进→停止，和后退→停止。也就是说在这样的机构驱动过程中，摩擦滑动块产生了２种（复数）动作形态的动力输出过程。

　　像这样，滑动块利用摩擦力作用来连接滑动轴一起产生联动运动的机构，就称为摩擦滑动单元机构或单元装置。机构中的滑动块可以称为摩擦滑块或摩擦滑动块，以区别导块机构中的滑块构件。机构中，用于连接摩擦滑块运动方向的摩擦构件称为“摩擦滑动轴”。因为在摩擦运动的连接中，摩擦滑块与摩擦滑动轴间的相对运动形式，不仅仅局限在滑块在轴向上的移动，也包括滑块在轴向横截面上的旋转转动等移动形式。所以，没有像直进导块机构那样，将导块的移动平台称为导轨，而称其为摩擦滑动轴。

２、　旋转型摩擦滑动单元装置

如图，摩擦滑动单元中的滑动块是由滑动臂杆来代替，滑动臂杆一端套在滑动轴上，通过与滑动轴之间的摩擦力产生跟随转动或相对偏转运动。Ｂ臂杆是和摩擦滑动轴连成一体的联动装置。同时Ｂ臂杆又是其肘节机构的组成部分。当驱动肘节机构运动时，Ｂ臂杆带动摩擦滑动轴旋转，在摩擦力作用下，Ａ臂杆跟随旋转，当到达止块１位置时，因阻挡而导制摩擦滑动臂杆停止转动。

在肘节机构力量旋转推动下，机构克服摩擦力的阻碍作用，摩擦滑动轴继续向前旋转，进而使摩擦滑动臂杆与摩擦滑动轴之间发生相对角度的偏转移动。与摩擦滑动轴一样，在此时Ｂ臂杆与滑动轴同步继续旋转。

　　在摩擦滑动臂杆的返回进程中，滑动臂杆受到摩擦滑动轴的摩擦力作用而被固定，产生联动运动。当触碰到止块２时，摩擦滑动臂杆停止转动，摩擦滑动轴继续向前转动，通过这样的机构运动过程，就可以使摩擦滑动臂杆在往复的运动进程中产生２个不同时段的不同运动状态。

总结：

　　摩擦力大小与正向压力（支持力）成正比，也就是说，摩擦力与垂直于摩擦平面的作用力成正比例关系，　即　Ｆ＝μＦＮ，其中Ｆ代表滑动摩擦力，ＦＮ代表垂直方向上的作用力大小，μ代表滑动摩擦力系数，由此推导出其它形式的公式格式为　μ＝Ｆ／ＦＮ　。通过以上这两个公式就可以了解正向作用力，摩擦力，摩擦系数三者之间的平衡关系是固定的。

　　那么，当我们想要增加机构间的摩擦力大小时，就可以通过加大正向作用力的方法来提高摩擦力的大小，即摩擦力系数不变，Ｆ＝μＦＮ，ＦＮ变大，Ｆ变大。也可以通过提高机构间摩擦平面的粗糙程度即摩擦力系数（μ）来提高摩擦力的力量大小，即　Ｆ＝μＦＮ，ＦＮ不变，μ变大则Ｆ变大。

机构摩擦平面的材质选择可以适当调节摩擦系数的大小。这个设计过程只能在机构构建以前便确定下来，一旦机构构建完成，摩擦力系数μ便不可再改变了。也就是说，如果想要调节摩擦力的话，就只能通过调节正向作用力的大小来实现了。

上图机构中，是通过螺母调节压力弹簧的形变程度，以此来增加作用在摩擦平面上的正向作用力，从而提高摩擦滑动轴上的运动摩擦力。

　　此图的摩擦滑动机构，是在摩擦滑动块构件上安装臂杆机构，利用臂杆端点与摩擦滑动轴相接触的方式来提高机构间的正向压力。正向压力的大小由拉力弹簧的形变作用力决定。

图中所示的摩擦滑动机构，是在不改变机构形态以及相互作用力大小的条件下，将摩擦力平面的接触面调整为尼龙材质，用板弹簧来增加材质间的贴合力度，以此来提高摩擦滑动块与摩擦滑动轴之间的摩擦力力量。

　　上图所示为使用肘节机构来增加弹簧的拉力力量，再通过反向器机构作用在摩擦滑动轴上面，作为机构的正向压力，从而提高机构间的摩擦力力量。通过肘节机构的力量放大作用，可以使弹簧的有效拉力在放大数倍力量的情况下作用在摩擦滑动轴上，使机构产生有效的摩擦力效果，而不必一定要使用与摩擦力对等的拉力力量。