第7章 其他常用機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

第7章其他常用機(jī)構(gòu)§7-1萬向聯(lián)軸節(jié)§7-2

螺旋機(jī)構(gòu)§7-3棘輪機(jī)構(gòu)§7-4槽輪機(jī)構(gòu)§7-5不完全齒輪機(jī)構(gòu)

§7-6凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)

§7-7非圓齒輪機(jī)構(gòu)§7-8擒縱輪機(jī)構(gòu)§7-9組合機(jī)構(gòu)青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制簡述以前介紹的若干機(jī)構(gòu)的運(yùn)動特點(diǎn)，如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)。輪系機(jī)構(gòu)。除此之外，工程上還廣泛需要其它運(yùn)動形式：加工牙膏筒的自動六角車床牙膏灌漿機(jī)車螺紋41裝牙膏筒2車帽口6卸牙膏筒5切尾3空閑灌漿封口主動件作連續(xù)旋轉(zhuǎn)從動件作間歇轉(zhuǎn)→?！D(zhuǎn)從動件作連續(xù)精確的直線移動從動件作連續(xù)旋轉(zhuǎn)，但其軸線不固定其它運(yùn)動形式：引言：青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制車床的走刀運(yùn)動螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)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(jī)輸出軸上下擺動。青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制§7－1萬向聯(lián)軸節(jié)(萬向聯(lián)軸節(jié))作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運(yùn)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(jī)床等機(jī)械傳動系統(tǒng)中。1.單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(diǎn)處，軸間角為α。運(yùn)動分析：兩軸平均傳動比為1，但瞬時(shí)傳動比是動態(tài)變化的。在任意位置有：ω2＝ω1＋ω21ω1ω2αω21青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制由圖可得：ω'2＝ω1/cosαω21＝ω21A∴ω2＝ω'2＝ω1＋ω21A在圖示位置時(shí)，∵

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為最大值青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制可知ω2的變化范圍為：在圖示位置時(shí)，∵

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為最小值青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制2.雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)為了消除從動軸變速轉(zhuǎn)動的缺點(diǎn)，常將兩個單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)串聯(lián)實(shí)用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)。安裝要求：①主動、從動、中間三軸共面；②主動軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾角應(yīng)相等；③中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。ααα2α1C21C青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制§7－2螺旋機(jī)構(gòu)組成：螺桿、螺母、機(jī)架。運(yùn)動特點(diǎn)：一般情況下是螺桿連續(xù)回轉(zhuǎn)，螺母軸向移動。優(yōu)點(diǎn)：獲得很大的減速比和力的增益。缺點(diǎn)：機(jī)械效率較低。應(yīng)用：螺旋壓力機(jī)、千斤頂、機(jī)床進(jìn)給裝置、微調(diào)機(jī)構(gòu)等。

肥皂輸送機(jī)構(gòu)1.螺旋機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用在γ>φv

時(shí),也可以螺母為作軸向移動，迫使螺桿轉(zhuǎn)動。如起子青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制2.運(yùn)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(shí)，螺母的位移s為：

s/rφ=l/r2πl(wèi)r2πss=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(qiáng)調(diào)Z=1rφ將螺紋在中徑圓柱處展開得一斜三角形，于是：213KK向213213青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制且:

lA≠lB

s=(lA－lB)φ/2π當(dāng)差(lA－lB)很小時(shí)，s將很小。這種螺旋機(jī)構(gòu)稱為微(差)動螺旋機(jī)構(gòu)，用于測微計(jì)（千分尺）、分度機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（鏜刀微調(diào)機(jī)構(gòu)）中。s1=lAφ/2π螺母2相對于螺桿1的位移為：s2=－lBφ/2π螺母2相對于機(jī)架3的位移為：K向圖示螺旋機(jī)構(gòu)中，螺母A固定，螺母2可沿軸向移動，當(dāng)A、B段螺紋旋向相同時(shí)，螺桿1相對于機(jī)架3的位移為：2A3B2A3BA3K

lB

lAlAlB

lA-lB青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制當(dāng)A、B段螺紋旋向相反時(shí)，鏜刀進(jìn)給量調(diào)整微動螺旋機(jī)構(gòu)差動螺旋應(yīng)實(shí)例：復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)l1=1.25mm(右)l2=1mm(右)2A3B螺母2的位移為：

s=(lA＋lB)φ/2π2A3BA3

lA

LA+lB

lB稱為復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)，用于車輛的快速靠近或離開、電桿拉線機(jī)構(gòu)等。青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制一、棘輪機(jī)構(gòu)的組成及其工作原理組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動爪?！?－3棘輪機(jī)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(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運(yùn)動可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)。缺點(diǎn)：工作時(shí)有較大的沖擊和噪音，運(yùn)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(jī)構(gòu)。單向、雙向運(yùn)動棘輪機(jī)構(gòu)。二、棘輪機(jī)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(jī)構(gòu)。青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制ω1ω2§7－4槽輪機(jī)構(gòu)（馬爾它機(jī)構(gòu)）一、槽輪機(jī)構(gòu)的組成及其工作特點(diǎn)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(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、機(jī)械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。因槽輪運(yùn)動過程中角速度有變化，不適合高速運(yùn)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(shí)，槽輪靜止；反之槽輪運(yùn)動。o2鎖止弧槽輪撥盤圓銷青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制二、槽輪機(jī)構(gòu)的類型與應(yīng)用球面槽輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：

電影放映機(jī)、自動攝影機(jī)、六角車床轉(zhuǎn)塔。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)類型軸線平行軸線相交放映機(jī)的反應(yīng)用外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)ω12φω2球面槽輪機(jī)構(gòu)青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制六槽內(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空閑青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制三、槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)及運(yùn)動特性1.運(yùn)動系數(shù)撥盤等速回轉(zhuǎn)，在一個運(yùn)動循環(huán)內(nèi)，總的運(yùn)動時(shí)間為：

t＝2π/ω1定義：

k=td/t

為運(yùn)動系數(shù)，即：

k=td/t為減少沖擊，進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，槽中心線與撥銷中心連線成90°角。故有：2α12φ2td＝2α1/ω1槽輪的運(yùn)動時(shí)間為：=2α1/2π90°90°2α1=π－2φ2=π－(2π/z)=2π(z-2)/2z代入上式ω1ω2青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制將2α1代入得：

∵k>0可知：當(dāng)只有一個圓銷時(shí)，k=1/2-1/z如果想得到k≥0.5的槽輪機(jī)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(yùn)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(shí)上，當(dāng)k=1時(shí)，槽輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)不具備間歇運(yùn)動特性了。k=1/2-1/z≥71~20.36~1槽數(shù)z圓銷數(shù)n運(yùn)動系數(shù)k

31~61/6~141~40.25~1

5、61~30.3~1即槽輪的運(yùn)動時(shí)間總是小于其靜止時(shí)間。<0.5青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制當(dāng)z=4及n=2時(shí)2.運(yùn)動特性槽輪的運(yùn)動是靠圓銷的撥動來實(shí)現(xiàn)的，在一個運(yùn)動循環(huán)內(nèi)，槽輪經(jīng)歷了從靜止→運(yùn)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(yùn)動的變化規(guī)律。(1)外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)圖示槽輪在運(yùn)動的任一瞬時(shí)，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(shí)槽輪的運(yùn)動時(shí)間和靜止時(shí)間相等。k=n(1/2－1/z)=0.5φ2-φ2青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制分別對時(shí)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(yùn)動時(shí)，槽輪隨位置的變化而變化。因?yàn)棣穗S槽數(shù)z的不同而變化，因此，不僅隨機(jī)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(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性曲線。dα/dt=ω1,dω1/dt=0青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制kα=α2/ω21i21槽輪運(yùn)動的前半段，槽輪的角速度ω2是增加的，角加速度α2>0運(yùn)動特性曲線z=3z=3z=4z=6z=4z=6分析：槽輪運(yùn)動的ωmax、amax隨z的增多而減小。圓銷進(jìn)入或退出徑向槽時(shí)，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。青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制四槽內(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(jī)構(gòu)用同樣方法可求得內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動曲線如圖所示。分析：圓銷進(jìn)入或退出徑向槽時(shí)，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(shí)的數(shù)值，而不象外槽輪那樣有兩個峰值?？梢?，內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的動力性能比外槽輪機(jī)構(gòu)要好得多。青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制1四、槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)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(jì)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(yàn)確定b鎖止弧半徑r0

r0=R-r-b青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制§7－5不完全齒輪機(jī)構(gòu)1.工作原理及特點(diǎn)工作原理：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據(jù)運(yùn)動時(shí)間和停歇時(shí)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(shí)，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(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、從動輪運(yùn)動時(shí)間和靜止時(shí)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(jī)構(gòu)、內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用：適用于一些具有特殊運(yùn)動要求的專用機(jī)械中。如乒乓球拍周緣銑削加工機(jī)床、蜂窩煤餅壓制機(jī)等。缺點(diǎn)：從動輪在開始進(jìn)入嚙合與脫離嚙合時(shí)有較大沖擊，故一般只用于低速、輕載場合。其它常用機(jī)構(gòu)青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制銑刀不完全齒輪1乒乓球拍專用靠模銑床123458976球拍靠模凸輪不完全齒輪1青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制蜂窩煤餅壓制機(jī)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(yùn)動平穩(wěn)青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制§7－6凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)

1.工作原理及特點(diǎn)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(diǎn)：從動圓盤的運(yùn)動規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀。優(yōu)點(diǎn)：可通過選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動規(guī)律來減小動載荷、避免沖擊、適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。定位精確、且結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)：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(yùn)動機(jī)構(gòu)、蝸桿凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制R2圓柱凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)蝸桿凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)牙膏灌漿機(jī)灌漿封口應(yīng)用：

適用于高速、高精度的分度轉(zhuǎn)位機(jī)械制瓶機(jī)、紙煙、包裝機(jī)、拉鏈嵌齒、高速沖床、多色印刷機(jī)等機(jī)械。青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制§7－7非圓齒輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：滾筒式平板印刷機(jī)、壓力機(jī)、機(jī)床轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)、非線性函數(shù)電位機(jī)構(gòu)、流量計(jì)、書心脊背加工聯(lián)動機(jī)構(gòu)等。非圓齒輪機(jī)構(gòu)是一種用于變傳動比傳動的齒輪機(jī)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橢圓齒輪青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制滾筒式平板印刷機(jī)壓力機(jī)自動機(jī)床轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制非圓齒輪非線性函數(shù)電位機(jī)構(gòu)橢圓齒輪書心脊背加工聯(lián)動機(jī)構(gòu)橢圓齒輪流量計(jì)青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制§7－8擒縱輪機(jī)構(gòu)一、擒縱輪機(jī)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青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制二、擒縱輪輪機(jī)構(gòu)的類型與應(yīng)用固有振動系統(tǒng)型擒縱輪輪機(jī)構(gòu)無固有振動系統(tǒng)型擒縱輪輪機(jī)構(gòu)1342124346121‘33’785----計(jì)時(shí)精度高，用于鐘表。----結(jié)構(gòu)簡單、成本低、計(jì)時(shí)精度不高，用于自動記錄儀、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、測速器、照相機(jī)快門和自拍器等。青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制§7－9組合機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)：將幾種基本機(jī)構(gòu)組合在一起，并形成一個封閉的傳動系統(tǒng)，以滿足工程上對機(jī)械運(yùn)動的多樣化和復(fù)雜性要求。組成：可以是同類基本機(jī)構(gòu)的組合、也可以是不同類型基本機(jī)構(gòu)的組合。1.聯(lián)動凸輪組合機(jī)構(gòu)寫R字3.凸輪－齒輪組合機(jī)構(gòu)4.凸輪－連桿組合機(jī)構(gòu)P432~P4315.齒輪－連桿組合機(jī)構(gòu)(變行程沖床)6.多種基本機(jī)構(gòu)的組合（壓力機(jī)）2.雙連桿組合機(jī)構(gòu)定書機(jī)青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制兩組徑向凸輪機(jī)構(gòu)的組合青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制小型電影放映機(jī)抓片機(jī)構(gòu)徑向凸輪與端面凸輪的組合青島科技大學(xué)專用潘存云教授研制圓珠筆芯線上的自動送料機(jī)構(gòu)青島科技大學(xué)專用