第十二章 其他常用機構(gòu)

1、第十二章 其他常用機構(gòu),§12-1 棘輪機構(gòu),§12-2 槽輪機構(gòu),§12-3 擒縱輪機構(gòu),§12-4 凸輪式間歇運動機構(gòu),§12-5 不完全齒輪機構(gòu),*§12-6 非圓柱齒輪機構(gòu),§12-7 螺旋機構(gòu),§12-8 萬向鉸鏈機構(gòu),§12-9 組合機構(gòu),§12-10 含有某些特殊元器件的機構(gòu),是由搖桿

2、、棘爪、棘輪、止動爪等組成。,§12-1 棘輪機構(gòu),1．棘輪機構(gòu)的組成及工作特點：,（1）機構(gòu)組成,棘輪機構(gòu),（2）工作特點,可實現(xiàn)單向間歇運動、機構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠、棘輪轉(zhuǎn)角可調(diào)。,但沖擊和噪聲大、運動精度低，適用于低速輕載的場合。,棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)節(jié)方法：,,,,改變主動搖桿擺角的大小,加裝一棘輪罩以遮蓋部分棘齒,2．棘輪機構(gòu)的類型及應(yīng)用,（1）棘輪機構(gòu)的類型,1）齒嚙式棘輪機構(gòu),2）摩擦式棘輪機構(gòu),,棘輪

3、機構(gòu)(2/3),,,,（2）棘輪機構(gòu)的應(yīng)用,例12-1 牛頭刨床工作臺的進給機構(gòu),,棘輪機構(gòu)(3/3),,,,3．棘輪設(shè)計的要點：,是由主動撥盤、從動槽輪和機架等組成。,§12-2 槽輪機構(gòu),1．槽輪機構(gòu)的組成及工作特點：,（1）機構(gòu)組成,（2）工作特點,槽輪機構(gòu),,槽輪機構(gòu)可將主動撥盤的等速回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)椴圯啎r動時停的間歇運動，并具有結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小、機械效率高，以及能較平穩(wěn)、間歇地進行轉(zhuǎn)位等優(yōu)點，但存在

4、柔性沖擊的缺點，故常用于速度不太高的場合。,,,,2．槽輪機構(gòu)的類型及應(yīng)用,（1）槽輪機構(gòu)的類型,（2）槽輪機構(gòu)的應(yīng)用,例12-2 蜂窩煤制機模盤轉(zhuǎn)位機構(gòu),例12-3 電影膠片抓片機構(gòu),,槽輪機構(gòu)(2/5),,,,是指當(dāng)主動撥盤回轉(zhuǎn)一周時，槽輪的運動時間 td 與主動撥盤轉(zhuǎn)一周的總時間t之比，,3．普通槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)及特性,（1）普通槽輪機構(gòu)的運動系數(shù),1）外槽輪機構(gòu),槽輪機構(gòu)的運動系數(shù),以k表示。,＝2α1/(2π）,= (π

5、－2φ2)/(2π）,＝[π－(2π/z)]/(2π),＝1/2－1/z (a),由于k > 0，故槽數(shù)z≥3。,又因k < 0.5，故此種單銷槽輪機構(gòu)的槽輪運動時間總是小于其靜止時間。,具有 n 個均布圓銷的槽輪機構(gòu)的運動系數(shù) k 為,k＝ n (1/2－1/z ),,槽輪機構(gòu)(3/5),,,,因k≤1，則有 n ≤2z/(z-2),由此可知，槽數(shù)與圓銷數(shù)間的關(guān)系為,z

6、＝3，n＝1～6；z＝4，n＝1～4；z＝5、6，n＝1～3；z≥7，n＝1～2。,2）內(nèi)槽輪機構(gòu),其單銷內(nèi)槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)為,k＝ 2α1/(2π) ＝(π＋2φ2)/(2π) ＝ (π＋2π/z)/(2π）,＝1/2＋1/z,故 k > 0.5。,,槽輪機構(gòu)(4/5),,,,槽輪機構(gòu)的角速度及角加速度的最大值隨槽輪數(shù) z 的增多 而減少；,當(dāng)圓銷開始進入和離開徑向槽時，此兩瞬時有柔性沖擊， 且隨

7、槽數(shù) z 的減少而增大；,在機構(gòu)運轉(zhuǎn)速度較高時，或槽輪軸承慣性較大的情況下， 就顯得更為突出。,內(nèi)槽輪機構(gòu)與外槽輪機構(gòu)一樣，有加速度突變，且其值與 外槽輪者相等，但當(dāng)| |→0 時，角加速度值迅速下降并趨 于零。,,槽輪機構(gòu)(5/5),,,,（2）普通槽輪機構(gòu)的運動特性,§12-3 擒縱輪機構(gòu),1．擒縱輪機構(gòu)的組成及工作原理,（1）機構(gòu)的組成,由擒縱輪、擒縱叉、游絲擺輪及機架組成。,（2）工作原理,擒縱輪受發(fā)

8、條驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，同時受擒縱叉上的左右卡瓦阻擋而停止，并通過游絲擺輪系統(tǒng)控制動停時間，從而實現(xiàn)周期性單向間歇運動。,游絲擺動系統(tǒng)是由游絲、擺輪及圓銷、擒縱叉及叉頭釘?shù)冉M成。,其能量的補充是通過擒縱輪齒頂斜面與卡瓦的短暫接觸傳動來實現(xiàn)的。,,,,因游絲擺輪系統(tǒng)振動頻率固定，故可用于計量時間，常用于鐘表中。,2．擒縱輪機構(gòu)的類型及應(yīng)用,（1）有固有振動系統(tǒng)型擒縱輪機構(gòu),擒縱輪機構(gòu)有以下兩大類：,如機械手表中的擒縱輪機構(gòu)。,（2）無固有振動系統(tǒng)

9、型擒縱輪機構(gòu),此種擒縱輪僅由擒縱輪和擒縱叉組成。,,擒縱輪機構(gòu)(2/3),,,,擒縱叉往復(fù)振動的周期與擒縱叉轉(zhuǎn)動慣量（為常數(shù)）的平方成正比。與擒縱輪給擒縱叉的轉(zhuǎn)矩大?。ɑ痉€(wěn)定）的平方根成反比。,故此機構(gòu)能使擒縱輪作平均轉(zhuǎn)速基本恒定的間歇運動。,這種機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，價格低，但振動周期不很穩(wěn)定，故主要用于計時精度要求不高、工作時間較短的場合。,,擒縱輪機構(gòu)(3/3),,,,§12-4 凸輪式間歇運動機構(gòu),1．

10、機構(gòu)的工作原理及特點,由主動輪和從動盤組成，主動凸輪作連續(xù)轉(zhuǎn)動，通過其凸輪廓線推動從動盤作預(yù)期的間歇分度運動。,（2）工作特點,動載荷小，無剛性和柔性沖擊，適合高速運轉(zhuǎn)，無需定位裝置，定位精度高，結(jié)構(gòu)緊湊；,但加工成本高，裝配與調(diào)整的要求,,,,（1）工作原理,嚴(yán)格。,2．機構(gòu)的類型及應(yīng)用,（1）圓柱凸輪式間歇運動機構(gòu),常取單頭螺桿凸輪，z2≥6。從動盤按正弦加速度規(guī)律設(shè)計，可控制中心距消除間隙，承載能力高，間歇頻率為1200次/

11、min，分度精度為30″。,常取凸輪槽數(shù)為1，柱銷數(shù)一般取z2≥6，在輕載下間歇頻率為1500次/分。,（2）蝸桿凸輪式間歇運動機構(gòu),（3）共軛凸輪式間歇機構(gòu),動力特性好，分度精度高，成本較低。,,凸輪式間歇運動機構(gòu)(2/2),,,,§12-5 不完全齒輪機構(gòu),1．機構(gòu)的工作原理及特點,（1）工作原理,由一個或一部分齒的主動輪與按動停時間要求而作出的從動輪相嚙合，使從動輪作間歇回轉(zhuǎn)運動。,,,,（2）工作特點,結(jié)構(gòu)簡

12、單，制造容易，工作可靠，動停時間比可在較大范圍內(nèi)變化，但在從動輪的運動始末有剛性沖擊，適合于低速、輕載的場合。,2．機構(gòu)的類型及應(yīng)用,（1）不完全齒輪機構(gòu)的類型,（2）不完全齒輪機構(gòu)的應(yīng)用,為了改善剛性沖擊的缺點，可在主從動輪上加一對瞬心線附加桿。,,不完全齒輪機構(gòu)(2/2),,,,即橢圓齒輪機構(gòu)的傳動比i21是主動輪1轉(zhuǎn)角φ1的函數(shù)，且與橢圓齒輪的偏心率εe有關(guān)。,*§12-6 非圓柱齒輪機構(gòu),i21＝ω2/ω1

13、＝r1/r2＝（1－εe2)/(1＋ εe2－2 εecosφ1）,（2）非圓齒輪機構(gòu)的應(yīng)用,非圓齒輪機構(gòu)在機床、自動機、儀器及解算裝置中均有應(yīng)用。,,,,非圓齒輪機構(gòu)是一種變傳動比的齒輪機構(gòu)。,（1）橢圓齒輪機構(gòu)的傳動比,1）利用橢圓齒輪帶動曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)急回運動,2）利用橢圓齒輪帶動轉(zhuǎn)位槽輪機構(gòu)縮短運動時間，增加停歇時間。,效率較低，特別是具有自鎖性的螺旋機構(gòu)效率低 于50％。,能獲得很大的減速比和力的增益；選擇合適的螺旋機

14、構(gòu)導(dǎo)程角，可獲得機構(gòu)的自鎖性。,§12-7 螺旋機構(gòu),1．螺旋機構(gòu)的組成及特點,（1）螺旋機構(gòu)的組成,通常它是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。但當(dāng)導(dǎo)程角大于當(dāng)量摩擦角時，它還可以將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。,螺旋機構(gòu)是由螺桿、螺母和機架組成。,（2）螺旋機構(gòu)的特點,主要優(yōu)點：,主要缺點：,因此，螺旋機構(gòu)常用于起重機、壓力機以及功率不大的進給系統(tǒng)和微調(diào)裝置中。,,,,2．螺旋機構(gòu)的運動分析,當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)過φ 時，螺母沿其軸向移動的距離

15、為,s ＝ lφ /(2π),其中l(wèi)為螺旋的導(dǎo)程， mm；,（1）微動螺旋機構(gòu),,設(shè)螺旋機構(gòu)中A、B段的螺旋導(dǎo)程分別為lA、lB , 且兩端螺旋的旋向相同（即同為左旋或右旋），,則當(dāng)螺桿1轉(zhuǎn)過φ時，螺母2的位移s 為,s＝(lA－lB)φ /(2π）,因lA、lB 相差很小時，位移s可能很小，故這種螺旋機構(gòu)稱為微動螺旋機構(gòu)。,螺旋機構(gòu)(2/4),,,,動 畫,如用于調(diào)節(jié)鏜刀進刀量的螺旋機構(gòu)。,此種機構(gòu)常用于測微計、分度機構(gòu)及調(diào)

16、節(jié)機構(gòu)中。,（2）復(fù)式螺旋機構(gòu),如果螺旋機構(gòu)的兩段螺旋導(dǎo)程分別為lA、lB，且兩端螺旋的旋向相反。,這種螺旋機構(gòu)稱為復(fù)式螺旋機構(gòu)。,此種螺旋機構(gòu)常用于車輛的連接。,,螺旋機構(gòu)(3/4),,,,動 畫,3．螺旋機構(gòu)的設(shè)計要點,螺旋機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵是選擇確定合適的螺旋導(dǎo)程角、導(dǎo)程及頭數(shù)等參數(shù)。,根據(jù)不同的工作要求，螺旋機構(gòu)應(yīng)選擇不同的幾何參數(shù)。,若要求螺旋機構(gòu)具有自鎖性或具有較大的減速比（微動）時，宜選用單頭螺旋，宜選用較小的導(dǎo)程及

17、導(dǎo)程角，但效率較低。,若要求傳遞大的功率或快速運動的螺旋機構(gòu)時，宜采用具有較大導(dǎo)程角的多頭螺旋。,,螺旋機構(gòu)(4/4),,,,但角速度比卻不恒等于1，而是隨時間變化的。,§12-8 萬向鉸鏈機構(gòu),1．機構(gòu)的組成及特點,（1）機構(gòu)的組成,單萬向鉸鏈機構(gòu)是指末端各有一叉的主、從動軸和中間“十”字構(gòu)件鉸接而成的。,（2）工作特點,為變角傳動機構(gòu)，兩軸的平均傳動比為1；,2．機構(gòu)的運動特性,單萬向鉸鏈機構(gòu)，當(dāng)主動軸Ⅰ以ω1等

18、速回轉(zhuǎn)時，從動軸Ⅱ的ω2變化范圍為,ω1cosα ≤ω2≤ω1/cosα,其變化幅度與兩軸夾角α有關(guān)，一般α≤30°。,,,,3．機構(gòu)的恒等速條件,雙萬向鉸鏈機構(gòu)的主、從動軸的角速度恒等的條件為,軸1、3和中間軸2應(yīng)位于同一平面內(nèi)；,軸1、3的軸線與中間軸2的軸線之間的夾角相等；,中間軸的兩端的叉面應(yīng)位于同一平面內(nèi)。,中間軸 2,,動 畫動 畫,,,,萬向鉸鏈機構(gòu)(2/2),§12-9 組合機構(gòu)

19、,1．組合機構(gòu)及其特點,（1）組合機構(gòu)的概念,由于現(xiàn)代機械工程對機械的運動形式、運動規(guī)律和動力性能等方面要求的多樣化和復(fù)雜性，以及前述各種基本機構(gòu)性能的局限性，使得僅采用某種基本機構(gòu)往往不能很好地滿足設(shè)計要求。,因而常把幾個基本機構(gòu)組合起來加以應(yīng)用，這就構(gòu)成了所謂的組合機構(gòu)。,組合機構(gòu)并不是幾個基本機構(gòu)的一般串聯(lián)，而往往是一種封閉式的傳動機構(gòu)。,而封閉機式傳動機構(gòu)則是利用一個機構(gòu)去約束或封閉另一個 多自由度機構(gòu)，使其不僅具有確

20、定的運動，,而且可使從動件具有更為多樣化的運動形式或運動規(guī)律。,,,,現(xiàn)比較兩個例子來看什么是組合機構(gòu)。,（2）組合機構(gòu)的特點,組合機構(gòu)不僅能滿足多種設(shè)計要求，,因此，組合機構(gòu)越來越得到廣泛應(yīng)用。,甚至能產(chǎn)生基本機構(gòu)所不具有的運轉(zhuǎn)特性和運動形式，以及更為多樣的運動規(guī)律。,而且能綜合應(yīng)用和發(fā)揮各種基本機構(gòu)的特點，,,,,,組合機構(gòu)(2/3),，可實現(xiàn)多種預(yù)定的運動規(guī)律及軌跡。,，可實現(xiàn)有任意停歇或復(fù)雜運動規(guī)律的間歇運動和特殊