第十二章 其他常用機構

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

2、、棘爪、棘輪、止動爪等組成。,§12-1 棘輪機構,1．棘輪機構的組成及工作特點：,（1）機構組成,棘輪機構,（2）工作特點,可實現(xiàn)單向間歇運動、機構簡單、制造方便、運動可靠、棘輪轉角可調。,但沖擊和噪聲大、運動精度低，適用于低速輕載的場合。,棘輪轉角大小的調節(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．棘輪機構的類型及應用,（1）棘輪機構的類型,1）齒嚙式棘輪機構,2）摩擦式棘輪機構,,棘輪

3、機構(2/3),,,,（2）棘輪機構的應用,例12-1 牛頭刨床工作臺的進給機構,,棘輪機構(3/3),,,,3．棘輪設計的要點：,是由主動撥盤、從動槽輪和機架等組成。,§12-2 槽輪機構,1．槽輪機構的組成及工作特點：,（1）機構組成,（2）工作特點,槽輪機構,,槽輪機構可將主動撥盤的等速回轉運動轉變?yōu)椴圯啎r動時停的間歇運動，并具有結構簡單、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．槽輪機構的類型及應用,（1）槽輪機構的類型,（2）槽輪機構的應用,例12-2 蜂窩煤制機模盤轉位機構,例12-3 電影膠片抓片機構,,槽輪機構(2/5),,,,是指當主動撥盤回轉一周時，槽輪的運動時間 td 與主動撥盤轉一周的總時間t之比，,3．普通槽輪機構的運動系數(shù)及特性,（1）普通槽輪機構的運動系數(shù),1）外槽輪機構,槽輪機構的運動系數(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的運動系數(shù) k 為,k＝ n (1/2－1/z ),,槽輪機構(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）內槽輪機構,其單銷內槽輪機構的運動系數(shù)為,k＝ 2α1/(2π) ＝(π＋2φ2)/(2π) ＝ (π＋2π/z)/(2π）,＝1/2＋1/z,故 k > 0.5。,,槽輪機構(4/5),,,,槽輪機構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；,在機構運轉速度較高時，或槽輪軸承慣性較大的情況下， 就顯得更為突出。,內槽輪機構與外槽輪機構一樣，有加速度突變，且其值與 外槽輪者相等，但當| |→0 時，角加速度值迅速下降并趨 于零。,,槽輪機構(5/5),,,,（2）普通槽輪機構的運動特性,§12-3 擒縱輪機構,1．擒縱輪機構的組成及工作原理,（1）機構的組成,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、條驅動而轉動，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．擒縱輪機構的類型及應用,（1）有固有振動系統(tǒng)型擒縱輪機構,擒縱輪機構有以下兩大類：,如機械手表中的擒縱輪機構。,（2）無固有振動系統(tǒng)

9、型擒縱輪機構,此種擒縱輪僅由擒縱輪和擒縱叉組成。,,擒縱輪機構(2/3),,,,擒縱叉往復振動的周期與擒縱叉轉動慣量（為常數(shù)）的平方成正比。與擒縱輪給擒縱叉的轉矩大?。ɑ痉€(wěn)定）的平方根成反比。,故此機構能使擒縱輪作平均轉速基本恒定的間歇運動。,這種機構結構簡單，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(3/3),,,,§12-4 凸輪式間歇運動機構,1．

10、機構的工作原理及特點,由主動輪和從動盤組成，主動凸輪作連續(xù)轉動，通過其凸輪廓線推動從動盤作預期的間歇分度運動。,（2）工作特點,動載荷小，無剛性和柔性沖擊，適合高速運轉，無需定位裝置，定位精度高，結構緊湊；,但加工成本高，裝配與調整的要求,,,,（1）工作原理,嚴格。,2．機構的類型及應用,（1）圓柱凸輪式間歇運動機構,常取單頭螺桿凸輪，z2≥6。從動盤按正弦加速度規(guī)律設計，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,（3）共軛凸輪式間歇機構,動力特性好，分度精度高，成本較低。,,凸輪式間歇運動機構(2/2),,,,§12-5 不完全齒輪機構,1．機構的工作原理及特點,（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運動。,,,,（2）工作特點,結構簡

12、單，制造容易，工作可靠，動停時間比可在較大范圍內變化，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．機構的類型及應用,（1）不完全齒輪機構的類型,（2）不完全齒輪機構的應用,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(2/2),,,,即橢圓齒輪機構的傳動比i21是主動輪1轉角φ1的函數(shù)，且與橢圓齒輪的偏心率εe有關。,*§12-6 非圓柱齒輪機構,i21＝ω2/ω1

13、＝r1/r2＝（1－εe2)/(1＋ εe2－2 εecosφ1）,（2）非圓齒輪機構的應用,非圓齒輪機構在機床、自動機、儀器及解算裝置中均有應用。,,,,非圓齒輪機構是一種變傳動比的齒輪機構。,（1）橢圓齒輪機構的傳動比,1）利用橢圓齒輪帶動曲柄滑塊機構實現(xiàn)急回運動,2）利用橢圓齒輪帶動轉位槽輪機構縮短運動時間，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、構導程角，可獲得機構的自鎖性。,§12-7 螺旋機構,1．螺旋機構的組成及特點,（1）螺旋機構的組成,通常它是將旋轉運動轉換為直線運動。但當導程角大于當量摩擦角時，它還可以將直線運動轉換為旋轉運動。,螺旋機構是由螺桿、螺母和機架組成。,（2）螺旋機構的特點,主要優(yōu)點：,主要缺點：,因此，螺旋機構常用于起重機、壓力機以及功率不大的進給系統(tǒng)和微調裝置中。,,,,2．螺旋機構的運動分析,當螺桿轉過φ 時，螺母沿其軸向移動的距離

15、為,s ＝ lφ /(2π),其中l(wèi)為螺旋的導程， mm；,（1）微動螺旋機構,,設螺旋機構中A、B段的螺旋導程分別為lA、lB , 且兩端螺旋的旋向相同（即同為左旋或右旋），,則當螺桿1轉過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，故這種螺旋機構稱為微動螺旋機構。,螺旋機構(2/4),,,,動 畫,如用于調節(jié)鏜刀進刀量的螺旋機構。,此種機構常用于測微計、分度機構及調

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

17、導程角，但效率較低。,若要求傳遞大的功率或快速運動的螺旋機構時，宜采用具有較大導程角的多頭螺旋。,,螺旋機構(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,1．機構的組成及特點,（1）機構的組成,單萬向鉸鏈機構是指末端各有一叉的主、從動軸和中間“十”字構件鉸接而成的。,（2）工作特點,為變角傳動機構，兩軸的平均傳動比為1；,2．機構的運動特性,單萬向鉸鏈機構，當主動軸Ⅰ以ω1等

18、速回轉時，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，一般α≤30°。,,,,3．機構的恒等速條件,雙萬向鉸鏈機構的主、從動軸的角速度恒等的條件為,軸1、3和中間軸2應位于同一平面內；,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位于同一平面內。,中間軸 2,,動 畫動 畫,,,,萬向鉸鏈機構(2/2),§12-9 組合機構

19、,1．組合機構及其特點,（1）組合機構的概念,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雜性，以及前述各種基本機構性能的局限性，使得僅采用某種基本機構往往不能很好地滿足設計要求。,因而常把幾個基本機構組合起來加以應用，這就構成了所謂的組合機構。,組合機構并不是幾個基本機構的一般串聯(lián)，而往往是一種封閉式的傳動機構。,而封閉機式傳動機構則是利用一個機構去約束或封閉另一個 多自由度機構，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。,（2）組合機構的特點,組合機構不僅能滿足多種設計要求，,因此，組合機構越來越得到廣泛應用。,甚至能產(chǎn)生基本機構所不具有的運轉特性和運動形式，以及更為多樣的運動規(guī)律。,而且能綜合應用和發(fā)揮各種基本機構的特點，,,,,,組合機構(2/3),，可實現(xiàn)多種預定的運動規(guī)律及軌跡。,，可實現(xiàn)有任意停歇或復雜運動規(guī)律的間歇運動和特殊