機(jī)械原理_第十二章其他常用機(jī)構(gòu)課件

1、第十二章第十二章 其他常用機(jī)構(gòu)其他常用機(jī)構(gòu)12-1 棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)12-2 槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)12-3 擒縱輪機(jī)構(gòu)擒縱輪機(jī)構(gòu)12-4 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)12-5 不完全齒輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)* *12-6 非圓柱齒輪機(jī)構(gòu)非圓柱齒輪機(jī)構(gòu)12-7 螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)12-8 萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)12-9 組合機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu) 是由搖桿、棘爪、棘輪、止動(dòng)爪等組成。12-1 棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)1棘輪機(jī)構(gòu)的組成及工作特點(diǎn)（1）機(jī)構(gòu)組成棘輪機(jī)構(gòu)（2）工作特點(diǎn) 可實(shí)現(xiàn)單向間歇運(yùn)動(dòng)、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)動(dòng)可靠、棘輪轉(zhuǎn)角可調(diào)。但沖擊和噪聲大、運(yùn)動(dòng)精度低，適用于低速輕載的場(chǎng)合。棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)節(jié)方

2、法：改變主動(dòng)搖桿擺角的大小加裝一棘輪罩以遮蓋部分棘齒2棘輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用（1）棘輪機(jī)構(gòu)的類型1）齒嚙式棘輪機(jī)構(gòu)外接式內(nèi)接式棘條鉤頭式直推式翻轉(zhuǎn)式提轉(zhuǎn)式普遍棘輪機(jī)構(gòu)雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)可變向棘輪機(jī)構(gòu)2）摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)外接摩擦式內(nèi)接摩擦式滾子內(nèi)接摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)(2/3)（2）棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用例12-1 牛頭刨床工作臺(tái)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)(3/3)3棘輪設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 是由主動(dòng)撥盤、從動(dòng)槽輪和機(jī)架等組成。12-2 槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)1槽輪機(jī)構(gòu)的組成及工作特點(diǎn)（1）機(jī)構(gòu)組成（2）工作特點(diǎn)槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)可將主動(dòng)撥盤的等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)椴圯啎r(shí)動(dòng)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形尺寸小、機(jī)械效率高，

3、以及能較平穩(wěn)、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位等優(yōu)點(diǎn)，但存在柔性沖擊的缺點(diǎn)，故常用于速度不太高的場(chǎng)合。2槽輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用（1）槽輪機(jī)構(gòu)的類型偏置外槽輪機(jī)構(gòu)偏置內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)曲線外槽輪機(jī)構(gòu)曲線內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)外槽輪機(jī)構(gòu)內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)槽條機(jī)構(gòu)不等臂多銷槽輪機(jī)構(gòu)球面槽輪機(jī)構(gòu)曲線式槽輪機(jī)構(gòu)偏置式槽輪機(jī)構(gòu)普通型特殊型（2）槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用例12-2 蜂窩煤制機(jī)模盤轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)例12-3 電影膠片抓片機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)(2/5) 是指當(dāng)主動(dòng)撥盤回轉(zhuǎn)一周時(shí)，槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 td 與主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)一周的總時(shí)間t之比，3普通槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)及特性（1）普通槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)1）外槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)以k表示。即ktd/t 21/(2）=

4、(22)/(2）(2/z)/(2)1/21/z (a) 由于k 0，故槽數(shù)z3。 又因k 0.5。槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)(4/5)l槽輪機(jī)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；l當(dāng)圓銷開(kāi)始進(jìn)入和離開(kāi)徑向槽時(shí)，此兩瞬時(shí)有柔性沖擊， 且隨槽數(shù) z 的減少而增大；l在機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高時(shí)，或槽輪軸承慣性較大的情況下， 就顯得更為突出。l內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)與外槽輪機(jī)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(shí)，角加速度值迅速下降并趨 于零。槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)(5/5)（2）普通槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性12-3 擒縱輪機(jī)構(gòu)擒縱輪機(jī)構(gòu)1擒縱輪機(jī)構(gòu)的組成及工作原理（1）機(jī)構(gòu)的組成 由擒縱輪、擒

5、縱叉、游絲擺輪及機(jī)架組成。（2）工作原理 擒縱輪受發(fā)條驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)受擒縱叉上的左右卡瓦阻擋而停止，并通過(guò)游絲擺輪系統(tǒng)控制動(dòng)停時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)周期性單向間歇運(yùn)動(dòng)。 游絲擺動(dòng)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(bǔ)充是通過(guò)擒縱輪齒頂斜面與卡瓦的短暫接觸傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 因游絲擺輪系統(tǒng)振動(dòng)頻率固定，故可用于計(jì)量時(shí)間，常用于鐘表中。2擒縱輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用（1）有固有振動(dòng)系統(tǒng)型擒縱輪機(jī)構(gòu)擒縱輪機(jī)構(gòu)有以下兩大類：如機(jī)械手表中的擒縱輪機(jī)構(gòu)。（2）無(wú)固有振動(dòng)系統(tǒng)型擒縱輪機(jī)構(gòu)此種擒縱輪僅由擒縱輪和擒縱叉組成。擒縱輪機(jī)構(gòu)擒縱輪機(jī)構(gòu)(2/3) 擒縱叉往復(fù)振動(dòng)的周期與擒縱叉轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（為常數(shù)）的平

6、方成正比。與擒縱輪給擒縱叉的轉(zhuǎn)矩大小（基本穩(wěn)定）的平方根成反比。 故此機(jī)構(gòu)能使擒縱輪作平均轉(zhuǎn)速基本恒定的間歇運(yùn)動(dòng)。 這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，價(jià)格低，但振動(dòng)周期不很穩(wěn)定，故主要用于計(jì)時(shí)精度要求不高、工作時(shí)間較短的場(chǎng)合。擒縱輪機(jī)構(gòu)擒縱輪機(jī)構(gòu)(3/3)12-4 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)的工作原理及特點(diǎn) 由主動(dòng)輪和從動(dòng)盤組成，主動(dòng)凸輪作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)其凸輪廓線推動(dòng)從動(dòng)盤作預(yù)期的間歇分度運(yùn)動(dòng)。（2）工作特點(diǎn) 動(dòng)載荷小，無(wú)剛性和柔性沖擊，適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)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(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用（1）圓柱凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

7、 常取單頭螺桿凸輪，z26。從動(dòng)盤按正弦加速度規(guī)律設(shè)計(jì)，可控制中心距消除間隙，承載能力高，間歇頻率為1200次/min，分度精度為30。 常取凸輪槽數(shù)為1，柱銷數(shù)一般取z26，在輕載下間歇頻率為1500次/分。（2）蝸桿凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（3）共軛凸輪式間歇機(jī)構(gòu)動(dòng)力特性好，分度精度高，成本較低。凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2/2)12-5 不完全齒輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)的工作原理及特點(diǎn)（1）工作原理 由一個(gè)或一部分齒的主動(dòng)輪與按動(dòng)停時(shí)間要求而作出的從動(dòng)輪相嚙合，使從動(dòng)輪作間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（2）工作特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，工作可靠，動(dòng)停時(shí)間比可在較大范圍內(nèi)變化，但在從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)始末

8、有剛性沖擊，適合于低速、輕載的場(chǎng)合。2機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用（1）不完全齒輪機(jī)構(gòu)的類型（2）不完全齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 為了改善剛性沖擊的缺點(diǎn)，可在主從動(dòng)輪上加一對(duì)瞬心線附加桿。不完全齒輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)(2/2) 即橢圓齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i21是主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)角1的函數(shù)，且與橢圓齒輪的偏心率e有關(guān)。* *12-6 非圓柱齒輪機(jī)構(gòu)非圓柱齒輪機(jī)構(gòu)i212/1r1/r2（1e2)/(1 e22 ecos1）（2）非圓齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用非圓齒輪機(jī)構(gòu)在機(jī)床、自動(dòng)機(jī)、儀器及解算裝置中均有應(yīng)用。非圓齒輪機(jī)構(gòu)是一種變傳動(dòng)比的齒輪機(jī)構(gòu)。（1）橢圓齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比1）利用橢圓齒輪帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng) 2）利用橢圓齒輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)

9、位槽輪機(jī)構(gòu)縮短運(yùn)動(dòng)時(shí)間，增加停歇時(shí)間。 效率較低，特別是具有自鎖性的螺旋機(jī)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(jī)構(gòu)導(dǎo)程角，可獲得機(jī)構(gòu)的自鎖性。12-7 螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)1螺旋機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)（1）螺旋機(jī)構(gòu)的組成 通常它是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。但當(dāng)導(dǎo)程角大于當(dāng)量摩擦角時(shí)，它還可以將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。螺旋機(jī)構(gòu)是由螺桿、螺母和機(jī)架組成。（2）螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：主要缺點(diǎn)： 因此，螺旋機(jī)構(gòu)常用于起重機(jī)、壓力機(jī)以及功率不大的進(jìn)給系統(tǒng)和微調(diào)裝置中。2螺旋機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)過(guò) 時(shí)，螺母沿其軸向移動(dòng)的距離為s l /(2)其中l(wèi)為螺旋的導(dǎo)程， mm；（1）微動(dòng)螺旋

10、機(jī)構(gòu) 設(shè)螺旋機(jī)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(guò)時(shí)，螺母2的位移s 為螺桿螺母A段螺紋B段螺紋機(jī)架123s(lAlB) /(2） 因lA、lB 相差很小時(shí)，位移s可能很小，故這種螺旋機(jī)構(gòu)稱為微動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)。螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)( (2/4) )動(dòng) 畫(huà) 如用于調(diào)節(jié)鏜刀進(jìn)刀量的螺旋機(jī)構(gòu)。此種機(jī)構(gòu)常用于測(cè)微計(jì)、分度機(jī)構(gòu)及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中。（2）復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu) 如果螺旋機(jī)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(jī)構(gòu)稱為復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)。s(lAlB) /(2）則此種螺旋機(jī)構(gòu)常用于車輛的連接。123AB螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)( (3/

11、4) )動(dòng) 畫(huà)3螺旋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 螺旋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)應(yīng)選擇不同的幾何參數(shù)。 若要求螺旋機(jī)構(gòu)具有自鎖性或具有較大的減速比（微動(dòng)）時(shí)，宜選用單頭螺旋，宜選用較小的導(dǎo)程及導(dǎo)程角，但效率較低。 若要求傳遞大的功率或快速運(yùn)動(dòng)的螺旋機(jī)構(gòu)時(shí)，宜采用具有較大導(dǎo)程角的多頭螺旋。螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)( (4/4) ) 但角速度比卻不恒等于1，而是隨時(shí)間變化的。12-8 萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)1機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn)（1）機(jī)構(gòu)的組成 單萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)是指末端各有一叉的主、從動(dòng)軸和中間“十”字構(gòu)件鉸接而成的。（2）工作特點(diǎn)為變角傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩軸的平均傳動(dòng)

12、比為1；2機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性 單萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動(dòng)軸以1等速回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)軸的2變化范圍為1cos 21/cos其變化幅度與兩軸夾角有關(guān)，一般30。3機(jī)構(gòu)的恒等速條件雙萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)的主、從動(dòng)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)。123O3O1主動(dòng)軸1中間軸 2 從動(dòng)軸3動(dòng) 畫(huà)動(dòng) 畫(huà)萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)( (2/2)12-9 組合機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)1組合機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)（1）組合機(jī)構(gòu)的概念 由于現(xiàn)代機(jī)械工程對(duì)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)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(jī)構(gòu)性能的局限性，使得僅采用某種基本機(jī)構(gòu)往往不能很好地滿足設(shè)計(jì)要求。因而常把幾個(gè)基本機(jī)構(gòu)組合起來(lái)加以應(yīng)用，這就構(gòu)成了所謂的組合機(jī)構(gòu)。 組合機(jī)構(gòu)并不是幾個(gè)基本機(jī)構(gòu)的一般串聯(lián)，而往往是一種封閉式的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 而封閉機(jī)式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則是利用一個(gè)機(jī)構(gòu)去約束或封閉另一個(gè) 多自由度機(jī)構(gòu)，使其不僅具有確定的運(yùn)動(dòng)， 而且可使從動(dòng)件具有更為多樣化的運(yùn)動(dòng)形式或運(yùn)動(dòng)規(guī)律。現(xiàn)比較兩個(gè)例子來(lái)看什么是組合機(jī)構(gòu)。（2）組合機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 組合機(jī)構(gòu)不僅能滿足多種設(shè)計(jì)要求， 因此，組合機(jī)構(gòu)越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用。 甚至能產(chǎn)生基本機(jī)構(gòu)所不具有的運(yùn)轉(zhuǎn)特性和運(yùn)動(dòng)形式，以及更為多樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 而且能綜合