其他常用機構(gòu)及其設(shè)計

其他常用機構(gòu)及其設(shè)計湘潭大學(xué)專用第一頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用車床的走刀運動螺旋機構(gòu)螺旋機構(gòu)將絲杠的等速回轉(zhuǎn)變換成為刀架溜板的等速直線移動。后輪的驅(qū)動軸總是相對于發(fā)動機輸出軸上下擺動。第二頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用第十二章其他常用機構(gòu)及其設(shè)計§12－1棘輪機構(gòu)§12－2槽輪機構(gòu)§12－3擒縱輪機構(gòu)§12－4凸輪式間隙運動機構(gòu)§12－5不完全齒機構(gòu)§12－6非圓齒輪機構(gòu)§12－7螺旋機構(gòu)§12－8萬向鉸鏈機構(gòu)§12－9組合機構(gòu)第三頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用一、棘輪機構(gòu)的組成及其工作原理組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動爪?！?2－1棘輪機構(gòu)工作原理：擺桿往復(fù)擺動，棘爪推動棘輪間歇轉(zhuǎn)動。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)。缺點：工作時有較大的沖擊和噪音，運動精度較差。適用于速度較低和載荷不大的場合。棘輪類型按工作方式有：按輪齒分布有：按轉(zhuǎn)角是否可調(diào):固定轉(zhuǎn)角、可調(diào)轉(zhuǎn)角調(diào)桿長擺角、加滑動罩輪齒棘輪、摩擦棘輪演示模型外緣、內(nèi)緣、端面棘輪機構(gòu)。單向、雙向運動棘輪機構(gòu)。二、棘輪機構(gòu)的類型與應(yīng)用按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào):按工作原理分有:單動式、雙動式棘輪機構(gòu)。第四頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用雙動棘輪機構(gòu)第五頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用AB’B棘輪可雙向運動第六頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用可調(diào)轉(zhuǎn)角的棘輪牛頭刨床進(jìn)給調(diào)整機構(gòu)通過調(diào)整桿長來調(diào)擺角023451φ調(diào)滑動罩023451φφ第七頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用21摩擦棘輪超越離合器13243132第八頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用運動特點：輪齒式棘輪工作時噪音大且轉(zhuǎn)角為步進(jìn)可調(diào)，但運動準(zhǔn)確。而摩擦棘輪正好相反。應(yīng)用：在各類機床中實現(xiàn)進(jìn)給、轉(zhuǎn)位、或分度。實例：止動器、牛頭刨床、沖床轉(zhuǎn)位、超越離合器（單車飛輪）。沖頭沖壓工位卸料工位裝料工位間歇轉(zhuǎn)動ABCD第九頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用dao1Ao2Σ=90°LprpnptF三、設(shè)計要點要求在工作時，棘爪在Pn和F的作用下，能自動滑入棘輪齒槽。Pnsinα∵F=Pnf

代入得：tgα>f∴

α>φ當(dāng)f=0.2時，φ＝11°30’

通常取α＝20°αFtFr正壓力－Pn摩擦力－F條件是兩者對O’的力矩要滿足如下條件：Mpn>MF將兩個力分解成切向和徑向分量M=tgφ齒偏角ααFcosα>LL第十頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用棘輪幾何尺寸計算公式模數(shù)m

1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10頂圓直徑da

da=mz

與齒輪不同齒間距pP=πm齒高h(yuǎn)h=0.75m齒頂弦長aa=m棘爪工作面長度a1

a1=(0.5~0.7)a齒偏角αα＝20°棘輪寬bb=(1~4)m棘爪斜高h(yuǎn)1

、齒斜高h(yuǎn)’

h1=h’

≈h/cosα棘輪齒根圓角半徑rf

rf=1.5mm棘爪尖端圓角半徑r1

r1=2mm棘爪長度L

一般取

L=2pa1Lp60°~80°hadaαo1o2齒數(shù)z12~25棘輪參數(shù)計算公式或取值h’h1rfr1齒槽角第十一頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用ω1ω2§12－2槽輪機構(gòu)（馬爾它機構(gòu)）一、槽輪機構(gòu)的組成及其工作特點作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn)變換為間歇轉(zhuǎn)動。組成：帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪。撥盤和槽輪上都有鎖止?。翰圯喩系陌紙A弧、撥盤上的凸圓弧，起鎖定作用。特點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、機械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。因槽輪運動過程中角速度有變化，不適合高速運動場合。o1工作過程：撥盤連續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)兩鎖止弧接觸時，槽輪靜止；反之槽輪運動。o2鎖止弧槽輪撥盤圓銷第十二頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用二、槽輪機構(gòu)的類型與應(yīng)用球面槽輪機構(gòu)應(yīng)用實例：

電影放映機、自動攝影機、六角車床轉(zhuǎn)塔。外嚙合槽輪機構(gòu)內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)類型軸線平行軸線相交放映機的反應(yīng)用外嚙合槽輪機構(gòu)內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)ω12φω2球面槽輪機構(gòu)第十三頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用六槽內(nèi)槽輪撥盤六角車床轉(zhuǎn)塔圓銷車螺紋41裝牙膏筒2車帽口6卸牙膏筒5切尾3空閑第十四頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用三、槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)及運動特性1.運動系數(shù)撥盤等速回轉(zhuǎn)，在一個運動循環(huán)內(nèi)，總的運動時間為：

t＝2π/ω1定義：

k=td/t

為運動系數(shù)，即：

k=td/t為減少沖擊，進(jìn)入或退出嚙合時，槽中心線與撥銷中心連線成90°角。故有：2α12φ2td＝2α1/ω1槽輪的運動時間為：=2α1/2π90°90°2α1=π－2φ2=π－(2π/z)=2π(z-2)/2z代入上式ω1ω2第十五頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用將2α1代入得：

∵k>0可知：當(dāng)只有一個圓銷時，k=1/2-1/z如果想得到k≥0.5的槽輪機構(gòu)，則可在撥盤上多裝幾個圓銷，設(shè)裝有n個均勻分布的圓銷，則撥盤轉(zhuǎn)一圈，槽輪被撥動n次。故運動系數(shù)是單圓柱銷的n倍，即:

k=n(1/2-1/z)∵k≤1∴槽輪的槽數(shù)z≥3得：n≤2z/(z-2)提問：whyk≤1？

事實上，當(dāng)k=1時，槽輪機構(gòu)已經(jīng)不具備間歇運動特性了。k=1/2-1/z≥71~20.36~1槽數(shù)z圓銷數(shù)n運動系數(shù)k

31~61/6~141~40.25~1

5、61~30.3~1即槽輪的運動時間總是小于其靜止時間。<0.5第十六頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用當(dāng)z=4及n=2時2.運動特性槽輪的運動是靠圓銷的撥動來實現(xiàn)的，在一個運動循環(huán)內(nèi)，槽輪經(jīng)歷了從靜止→運動→靜止的過程，因此，槽輪的角速度是變化的，從而具有角加速度，以下將分析槽輪運動的變化規(guī)律。(1)外嚙合槽輪機構(gòu)圖示槽輪在運動的任一瞬時，設(shè)撥盤位置角用α來表示，槽輪位置角用φ表示。并規(guī)定和在圓銷進(jìn)入?yún)^(qū)為正，在圓銷離開區(qū)為負(fù)，變化區(qū)間為：－α1≤α≤α1在△ABO1和△ABO2中有如下關(guān)系：R－φ2≤φ≤φ2ω1ω2o1

O2ABφαL令λ＝R/L，并代入上式得：α1-α1說明此時槽輪的運動時間和靜止時間相等。k=n(1/2－1/z)=0.5φ2-φ2第十七頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用分別對時間求一階導(dǎo)數(shù)、和二階導(dǎo)數(shù)，得：上式說明，當(dāng)撥盤以等角速度運動時，槽輪隨位置的變化而變化。因為λ隨槽數(shù)z的不同而變化，因此，不僅隨機構(gòu)位置變化，而且隨槽數(shù)變化。令i21=ω2/ω1(傳動比),kα=α2/ω21

得：將上述i21、kα隨α的變化繪制成曲線，稱為槽輪機構(gòu)的運動特性曲線。dα/dt=ω1,dω1/dt=0第十八頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用kα=α2/ω21i21槽輪運動的前半段，槽輪的角速度ω2是增加的，角加速度α2>0運動特性曲線z=3z=3z=4z=6z=4z=6分析：槽輪運動的ωmax、amax隨z的增多而減小。圓銷進(jìn)入或退出徑向槽時，角速度有突變，故存在柔性沖擊。Z愈少，沖擊愈大。α后半段正好相反。第十九頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用四槽內(nèi)槽輪的角速度和角加速度變化曲線z=4(2)內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)用同樣方法可求得內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)的運動曲線如圖所示。分析：圓銷進(jìn)入或退出徑向槽時，與外槽輪一樣，角速度有突變，且值相等。但隨著轉(zhuǎn)角增大，角加速度值迅速下降并趨于零；然后負(fù)角加速度又逐漸增大到開始時的數(shù)值，而不象外槽輪那樣有兩個峰值?？梢?，內(nèi)槽輪機構(gòu)的動力性能比外槽輪機構(gòu)要好得多。第二十頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用1四、槽輪機構(gòu)的幾何尺寸計算圓銷半徑r

由受力大小確定r≈R/6中心距L

由安裝空間確定回轉(zhuǎn)半徑R

R=Lsinφ=Lsin(π/z)槽頂半徑s

s=Lcosφ=Lcos(π/z)槽深h

h≥s-(L-R-r)撥盤軸徑d1

d1≤2(L-s)槽輪軸徑d2

d2≤2(L-R-r)參數(shù)計算公式或依據(jù)槽數(shù)z

由工作要求確定圓銷數(shù)nRsd1d2rhLr0槽頂側(cè)壁厚b

b=3~5mm經(jīng)驗確定b鎖止弧半徑r0

r0=R-r-b第二十一頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用§12－3擒縱輪機構(gòu)一、擒縱輪機構(gòu)的組成及其工作原理組成：擒縱輪、擒縱叉、游絲擺輪。工作原理：擒縱輪受發(fā)條力矩的驅(qū)動，游絲擺輪系統(tǒng)往復(fù)擺動，帶動擒縱叉往復(fù)擺動，卡住或釋放擒縱輪，并使它間歇轉(zhuǎn)動。46121‘33’78546121‘33’78546121‘33’78546121‘33’785第二十二頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用二、擒縱輪輪機構(gòu)的類型與應(yīng)用固有振動系統(tǒng)型擒縱輪輪機構(gòu)無固有振動系統(tǒng)型擒縱輪輪機構(gòu)1342124346121‘33’785----計時精度高，用于鐘表。----結(jié)構(gòu)簡單、成本低、計時精度不高，用于自動記錄儀、時間繼電器、計數(shù)器、定時器、測速器、照相機快門和自拍器等。第二十三頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用§12－4凸輪式間歇運動機構(gòu)

1.工作原理及特點圓柱凸輪連續(xù)回轉(zhuǎn)，推動均布有柱銷的從動圓盤間歇轉(zhuǎn)動。特點：從動圓盤的運動規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀。優(yōu)點：可通過選擇適當(dāng)?shù)倪\動規(guī)律來減小動載荷、避免沖擊、適應(yīng)高速運轉(zhuǎn)的要求。定位精確、且結(jié)構(gòu)緊湊。缺點：凸輪加工較復(fù)雜、安裝調(diào)整要求嚴(yán)格。2.類型及應(yīng)用類型：圓柱凸輪間歇運動機構(gòu)、蝸桿凸輪間歇運動機構(gòu)第二十四頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用R2圓柱凸輪間歇運動機構(gòu)蝸桿凸輪間歇運動機構(gòu)牙膏灌漿機灌漿封口應(yīng)用：

適用于高速、高精度的分度轉(zhuǎn)位機械制瓶機、紙煙、包裝機、拉鏈嵌齒、高速沖床、多色印刷機等機械。第二十五頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用§12－5不完全齒輪機構(gòu)1.工作原理及特點工作原理：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據(jù)運動時間和停歇時間的要求在從動輪上做出與主動輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當(dāng)兩輪齒進(jìn)入嚙合時，與齒輪傳動一樣，無齒部分由鎖止弧定位使從動輪靜止。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、從動輪運動時間和靜止時間的比例可在較大范圍內(nèi)變化。2.類型及應(yīng)用類型：外嚙合不完全齒輪機構(gòu)、內(nèi)嚙合不完全齒輪機構(gòu)應(yīng)用：適用于一些具有特殊運動要求的專用機械中。如乒乓球拍周緣銑削加工機床、蜂窩煤餅壓制機等。缺點：從動輪在開始進(jìn)入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊，故一般只用于低速、輕載場合。其它常用機構(gòu)第二十六頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用外嚙合不完全齒輪機構(gòu)內(nèi)嚙合不完全齒輪機構(gòu)第二十七頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用銑刀不完全齒輪1乒乓球拍專用靠模銑床123458976球拍靠模凸輪不完全齒輪1第二十八頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用蜂窩煤餅壓制機不完全齒輪壓制退煤餅填料填料瞬心線附加桿鎖止弧鎖止弧使運動平穩(wěn)第二十九頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用§12－6非圓齒輪機構(gòu)應(yīng)用實例：滾筒式平板印刷機、壓力機、機床轉(zhuǎn)位機構(gòu)、非線性函數(shù)電位機構(gòu)、流量計、書心脊背加工聯(lián)動機構(gòu)等。非圓齒輪機構(gòu)是一種用于變傳動比傳動的齒輪機構(gòu)。其節(jié)線不是圓，常用的橢圓形、心形和螺旋線形曲線等。有專門書籍介紹2ω21ω1橢圓齒輪第三十頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用滾筒式平板印刷機壓力機自動機床轉(zhuǎn)位機構(gòu)第三十一頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用非圓齒輪非線性函數(shù)電位機構(gòu)橢圓齒輪書心脊背加工聯(lián)動機構(gòu)橢圓齒輪流量計第三十二頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用§12－7螺旋機構(gòu)組成：螺桿、螺母、機架。運動特點：一般情況下是螺桿連續(xù)回轉(zhuǎn)，螺母軸向移動。優(yōu)點：獲得很大的減速比和力的增益。缺點：機械效率較低。應(yīng)用：螺旋壓力機、千斤頂、機床進(jìn)給裝置、微調(diào)機構(gòu)等。

肥皂輸送機構(gòu)1.螺旋機構(gòu)及其應(yīng)用在γ>φv

時,也可以螺母為作軸向移動，迫使螺桿轉(zhuǎn)動。如起子第三十三頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用2.運動分析導(dǎo)程l－－螺旋轉(zhuǎn)一圈(2π)，螺母前進(jìn)的距離。螺旋轉(zhuǎn)過任意φ角時，螺母的位移s為：

s/rφ=l/r2πl(wèi)r2πsrφ

s=lφ/2π螺距p－－相鄰螺紋牙齒同側(cè)齒面之間的距離。兩者的關(guān)系為：l=zp，z為螺紋的頭數(shù)。強調(diào)Z=1213將螺紋在中徑圓柱處展開得一斜三角形，于是：第三十四頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用圖示螺旋機構(gòu)中，螺母A固定，螺母2可沿軸向移動，且:

lA≠lB當(dāng)A、B段螺紋旋向相同時，螺桿1相對于機架3的位移為：

s=(lA－lB)φ/2π當(dāng)差(lA－lB)很小時，s將很小。當(dāng)A、B段螺紋旋向相反時，螺母2的位移為：

s=(lA＋lB)φ/2π稱為復(fù)式螺旋機構(gòu)，用于車輛的快速靠近或離開、電桿拉線機構(gòu)等。123這種螺旋機構(gòu)稱為微(差)動螺旋機構(gòu)，用于測微計（千分尺）、分度機構(gòu)、調(diào)節(jié)機構(gòu)（鏜刀微調(diào)機構(gòu)）中。s1=lAφ/2π螺母2相對于螺桿1的位移為：s21=－lBφ/2π螺母2相對于機架3的位移為：第三十五頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用l1=1.25mm(右)l2=1mm(右)鏜刀進(jìn)給量調(diào)整微動螺旋機構(gòu)復(fù)式螺旋機構(gòu)第三十六頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用§12－8萬向鉸鏈機構(gòu)(萬向聯(lián)軸節(jié))作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且在傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。共軸、有夾角應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于汽車、機床等機械傳動系統(tǒng)中。1.單萬向鉸鏈機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：兩傳動軸末端各有一個叉形支架，用鉸鏈與中間的“十字形”構(gòu)件相聯(lián)，“十字形”構(gòu)件的中心位于兩軸交點處，軸間角為α

。運動分析：兩軸平均傳動比為1，但瞬時傳動比是動態(tài)變化的。在任意位置有：ω2＝ω1＋ω21ω1ω2αω21第三十七頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用由圖可得：ω'2＝ω1/cosαω21

＝ω21A∴ω2

＝ω'2＝ω1＋ω21A在圖示位置時，∵

ω2

、ω1

、ω21A共面，故可知:ω21B

＝0ω1ω'2ω21αAω'2Aααω1B其中ω21是一個空間矢量，可分解成繞AB軸旋轉(zhuǎn)的兩個分量：ω21

＝ω21A

＋ω21B為最大值第三十八頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用可知ω2的變化范圍為：在圖示位置時，∵

ω"2

、ω1

、ω21B共面，故可知:ω21

＝ω21Bω21A＝0∴ω2

＝ω”2＝ω1＋ω21B由圖可得：ω”2＝ω1cosα即：ω1cosα≤ω2

≤ω1/cosαω”2≤

ω2≤

ω’2ω1αω21ω"21αω1BBαAω"2為最小值第三十九頁，共五十頁，2022年，8月28日湘潭大學(xué)專用2.雙萬向鉸鏈機構(gòu)為了消除從動軸變速轉(zhuǎn)動的缺點，常將兩個單萬向鉸鏈機構(gòu)串聯(lián)實用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機構(gòu)。安裝要求：①主動、從動、中間三軸共面；②主動軸、從動軸的軸線與