第12章其它常用机构

1、了解常用间歇运动机构有哪些；了解常用间歇运动机构有哪些；掌握槽轮机构、棘轮机构的工作原理、运动特掌握槽轮机构、棘轮机构的工作原理、运动特点、应用情况；点、应用情况；了解凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构、了解凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构、螺旋机构、万向铰链机构工作原理、运动特点及螺旋机构、万向铰链机构工作原理、运动特点及应用情况；应用情况；了解常见组合机构的组合方式、工作特点及应了解常见组合机构的组合方式、工作特点及应用情况。用情况。本章教学目标本章教学目标12-1棘轮机构棘轮机构一、一、棘轮机构棘轮机构的组成及工作原理的组成及工作原理1:主动件主动件2:驱动棘爪驱动棘爪3:棘轮棘轮4:

2、制动爪制动爪5:弹簧弹簧二、棘轮机构的类型二、棘轮机构的类型外接棘轮机构外接棘轮机构只能够实现单向只能够实现单向间歇运动间歇运动内接棘轮机构内接棘轮机构二、棘轮机构的类型（续）二、棘轮机构的类型（续）圆盘棘轮机构圆盘棘轮机构二、棘轮机构的类型（续）二、棘轮机构的类型（续）棘爪可翻转的矩形棘齿可以获得不同转向的间歇运动。棘爪可翻转的矩形棘齿可以获得不同转向的间歇运动。双向式棘轮机构双向式棘轮机构 A B二、棘轮机构的类型（续）二、棘轮机构的类型（续）双动式棘轮机构双动式棘轮机构二、棘轮机构的类型（续）二、棘轮机构的类型（续）运动特点：摇杆来回摆动都能使棘轮向同一方向转动。运动特点：摇杆来回摆动都

3、能使棘轮向同一方向转动。钩头棘爪钩头棘爪直推棘爪直推棘爪二、棘轮机构的类型（续）二、棘轮机构的类型（续）摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构外接式外接式内接式内接式运动特点：通过摩擦力推动从动轮间歇转动，克服了齿式棘运动特点：通过摩擦力推动从动轮间歇转动，克服了齿式棘轮机构噪声大、转角不能无级调节的缺点，但运动准确性差。轮机构噪声大、转角不能无级调节的缺点，但运动准确性差。滚子楔紧式棘轮机构滚子楔紧式棘轮机构棘轮机构的特点棘轮机构的特点轮齿式棘轮机构轮齿式棘轮机构：结构简单、易于制造、运动可靠、棘轮转角容易实现结构简单、易于制造、运动可靠、棘轮转角容易实现有级调整有级调整棘爪在齿面滑过时会引起噪声，高

4、速时更为严重棘爪在齿面滑过时会引起噪声，高速时更为严重轮齿式棘轮机构多用于低速、轻载时间歇运动的控制轮齿式棘轮机构多用于低速、轻载时间歇运动的控制棘轮机构用于将摇杆的周期性摆动转换为棘轮的单棘轮机构用于将摇杆的周期性摆动转换为棘轮的单向间歇转动，也常作为防逆转装置向间歇转动，也常作为防逆转装置摩擦式棘轮机构：摩擦式棘轮机构：传递运动较平稳、无噪声，从动件的转角可作无级调整传递运动较平稳、无噪声，从动件的转角可作无级调整易出现打滑现象，运动准确性较差，不适合用于精确传递易出现打滑现象，运动准确性较差，不适合用于精确传递运动的场合运动的场合三、棘轮机构的应用和功能三、棘轮机构的应用和功能1. 应用

5、场合应用场合 各种机床中，以实现进给、转位或分度功能。各种机床中，以实现进给、转位或分度功能。2. 功能功能转位、分度转位、分度冲床工作台自动转位棘轮机构冲床工作台自动转位棘轮机构的工作过程：的工作过程：冲头冲头D上升时通过棘爪带动棘轮上升时通过棘爪带动棘轮和工作台顺时针转位。冲头下和工作台顺时针转位。冲头下降时，摇杆降时，摇杆AB逆时针摆动，工逆时针摆动，工作台不动。作台不动。牛头刨床工作台横向进给过程：运动通过齿轮机构、连杆机牛头刨床工作台横向进给过程：运动通过齿轮机构、连杆机构传递给棘轮机构，带动与棘轮固联的丝杠做间歇运动，从构传递给棘轮机构，带动与棘轮固联的丝杠做间歇运动，从而实现工作

6、台间歇进给运动。而实现工作台间歇进给运动。间歇送进间歇送进超越、离合超越、离合单向离合器工作原理单向离合器工作原理：主动：主动星轮星轮1逆时针转动时，滚柱逆时针转动时，滚柱靠摩擦力滚向空隙小端，将靠摩擦力滚向空隙小端，将套筒套筒2楔紧，使之与星轮一楔紧，使之与星轮一同转动；反之，滚柱滚到大同转动；反之，滚柱滚到大端，套筒因松开而静止。端，套筒因松开而静止。超越离合器工作原理超越离合器工作原理：主动：主动星轮星轮1逆时针转动时，套筒逆时针转动时，套筒2逆时针转动的速度超过星轮逆时针转动的速度超过星轮1的转速，套筒以高速自由的转速，套筒以高速自由转动。转动。应用实例：应用实例： 自行车飞轮（内接棘

7、轮）自行车飞轮（内接棘轮）星轮星轮滚柱滚柱套筒套筒弹簧顶杆弹簧顶杆四、棘轮机构的设计四、棘轮机构的设计1. 棘轮齿面倾斜角的设计棘轮齿面倾斜角的设计是棘轮设计的首要问题是棘轮设计的首要问题齿面倾斜角：指棘轮齿面与径向线所夹的角齿面倾斜角：指棘轮齿面与径向线所夹的角。为保证棘爪顺利进为保证棘爪顺利进入棘轮，要求入棘轮，要求 ： 0即即 ： 0k2 z要使槽轮有停歇，其运动时间要使槽轮有停歇，其运动时间 td t，即：即：1k22zznZ=3 n6 （n=15)Z=4 n4 （n=13) Z=5 n10/3 (n=13) 外槽轮机构演示外槽轮机构演示12-4 12-4 凸轮式间歇运动机构凸轮式间歇

8、运动机构 一、一、凸轮式间歇运动机构凸轮式间歇运动机构工作原理及特点工作原理及特点1. 组成组成主动凸轮、从动盘主动凸轮、从动盘2. 工作原理工作原理 主动凸轮连续转动，推动主动凸轮连续转动，推动从动盘实现间歇分度转动。从动盘实现间歇分度转动。3. 机构特点机构特点结构紧凑，不需定位装置即结构紧凑，不需定位装置即可获得高的定位精度可获得高的定位精度廓线设计得当，可使从动件廓线设计得当，可使从动件获得预期的任意运动；获得预期的任意运动；动载荷小，无冲击，宜高速；动载荷小，无冲击，宜高速；加工成本高，安装、调整要加工成本高，安装、调整要求严。求严。 二、凸轮式间歇运动机构类型及应用二、凸轮式间歇运

9、动机构类型及应用圆柱凸轮间歇运动机构圆柱凸轮间歇运动机构蜗杆凸轮间歇运动机构蜗杆凸轮间歇运动机构共轭凸轮式间歇运动机构共轭凸轮式间歇运动机构特点：具有较好特点：具有较好的动力特性、较的动力特性、较高的分度精度、高的分度精度、较低的加工成本。较低的加工成本。在自动分度机构、在自动分度机构、机床换刀机构、机床换刀机构、机械手的工作机机械手的工作机构、构、X光医疗诊光医疗诊断台等应用广泛。断台等应用广泛。 二、凸轮式间歇运动机构类型及应用（续）二、凸轮式间歇运动机构类型及应用（续）凸轮式间歇运动机构应用场合：凸轮式间歇运动机构应用场合：轻工机械、冲压机械等高轻工机械、冲压机械等高速机械中常用作高速、

10、高精度的步进进给、分度转位等机速机械中常用作高速、高精度的步进进给、分度转位等机构。例如用于高速冲床、多色印刷机、包装机、折叠机等。构。例如用于高速冲床、多色印刷机、包装机、折叠机等。1. 工作原理工作原理 由齿轮机构演变而来。主由齿轮机构演变而来。主动轮有一个或几个齿，根据动轮有一个或几个齿，根据运动与停歇时间要求，在从运动与停歇时间要求，在从动轮上做出主动轮齿相啮合动轮上做出主动轮齿相啮合的轮齿，当主动轮做连续转的轮齿，当主动轮做连续转动时，从动轮做间歇回转运动时，从动轮做间歇回转运动。从动轮间歇期间，利用动。从动轮间歇期间，利用两轮边缘的锁止弧防止从动两轮边缘的锁止弧防止从动轮游动。轮游

11、动。12-5不完全齿轮机构不完全齿轮机构 一、一、不完全齿轮机构不完全齿轮机构工作原理及特点工作原理及特点2. 机构特点机构特点 结构简单、制造容易，工作可靠，从动轮动停时间比结构简单、制造容易，工作可靠，从动轮动停时间比例变化范围大。但冲击较大，只宜于低速、轻载场合。例变化范围大。但冲击较大，只宜于低速、轻载场合。二、不完全齿轮机构类型及应用二、不完全齿轮机构类型及应用内啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构外啮合不完全齿轮机构外啮合不完全齿轮机构二、不完全齿轮机构类型及应用（续）二、不完全齿轮机构类型及应用（续）不完全齿轮机构应用场合不完全齿轮机构应用场合：常用于多工位、多工序的自：常用于

12、多工位、多工序的自动机械或生产线上，实现工作台的间歇转位和进给运动。动机械或生产线上，实现工作台的间歇转位和进给运动。不完全齿轮齿条机构不完全齿轮齿条机构12-7 12-7 螺旋机构螺旋机构 一、一、螺旋机构螺旋机构组成及特点组成及特点1. 组成组成 螺杆、螺母、机架螺杆、螺母、机架2. 机构特点机构特点 结构简单、制造方便、运结构简单、制造方便、运动准确、能获得较大的降速比动准确、能获得较大的降速比和力的增益，工作平稳，无噪和力的增益，工作平稳，无噪音，合理选择螺纹导程角可具音，合理选择螺纹导程角可具有自锁性，但效率低，要反转有自锁性，但效率低，要反转则需要反向装置。则需要反向装置。TT（要

13、求高效率（要求高效率梯形、锯齿形、矩形梯形、锯齿形、矩形多线）多线）传递动力传递动力调整零件间相对位置调整零件间相对位置螺旋副螺旋副传动传动 实现 将回转运动将回转运动直线运动直线运动传导传导传力传力调整调整3. 应用应用 常用在常用在起重机起重机、压力机压力机及功率不大的进给系统和微调装置中。及功率不大的进给系统和微调装置中。按按传导螺旋传递运动为主, 高的运动精度用用传力螺旋传力为主, 以小T大的轴向力Fa途途调整螺旋调整零件间相对位置细牙M 按按 滑动螺旋=0.30.4，简单，精度低摩擦摩擦滚动螺旋0.9 ，复杂高精度、高效性质性质 滚动丝杠滚动丝杠 )(2)(222tgdFLtgdTF

14、a 1.降速比大 2.可具自锁性 3.机械利益大 1Fa tg() d2 /2 4.结构简单, 传动平稳, 噪音低 , 5.磨损大, 低三特点三特点：四、四、 滑动螺旋机构位移计算滑动螺旋机构位移计算1、单螺旋机构：、单螺旋机构：2*ls 只有一段有螺旋：只有一段有螺旋： 移动方向的确定：移动方向的确定： 左右手定则左右手定则 2、双螺旋机构、双螺旋机构A、B段螺旋旋向相同段螺旋旋向相同 2)(BAlls称其为微调螺旋机构称其为微调螺旋机构很小则相差很小与sllBA镗刀进刀量的微调螺旋机构镗刀进刀量的微调螺旋机构A、B段螺旋旋向相反段螺旋旋向相反 2)(BAlls称其为复式螺旋机构称其为复式螺

15、旋机构车辆联接中的螺旋机构车辆联接中的螺旋机构车辆车辆 联接实例联接实例12-8 12-8 万向铰链机构万向铰链机构一、一、 万向铰链机构的组成和应用万向铰链机构的组成和应用万向联轴节万向联轴节 万向铰链机构用于传递两相交轴间的运动和动力，万向铰链机构用于传递两相交轴间的运动和动力，广泛用于汽车、机床等机械中；广泛用于汽车、机床等机械中；传动过程中，两传动过程中，两轴夹角可以变动，轴夹角可以变动，为变角传动机构。为变角传动机构。二、万向铰链机构的类型二、万向铰链机构的类型单万向铰链机构单万向铰链机构 两轴瞬时角速两轴瞬时角速比随时变化，并比随时变化，并不恒等于不恒等于1单万向铰链机构两特殊位置

16、的机构运动简图单万向铰链机构两特殊位置的机构运动简图双万向铰链机构双万向铰链机构主、从动轴角速度恒等的条件：主、从动轴角速度恒等的条件：主、从动轴与中间轴位于同一平面；主、从动轴与中间轴位于同一平面；主、从动轴线与中间轴线之间的夹角相等；主、从动轴线与中间轴线之间的夹角相等；中间轴两端叉面应位于同一平面内。中间轴两端叉面应位于同一平面内。AB12-9 组合机构组合机构一、组合机构及其特点（1）组合机构的概念 由于现代机械工程对机械的运动形式、运动规律和动力性能等方面要求的多样化和复杂性，以及前述各种基本机构性能的局限性，使得仅采用某种基本机构往往不能很好的满足设计要求。因而常把几个基本机构组合

17、起来加以应用，这就构成了所谓的组合机构。 所谓组合机构并不是几个基本机构的一般串连，而往往是一种封闭式的传动机构。现比较两个例子来看什么是组合机构。（2）组合机构的特点 组合机构不仅能满足多种设计要求， 因此，组合机构越来越得到广泛应用。 甚至能产生基本机构所不具有的运转特性和运动形式，以及更为多样的运动规律。 而且能综合应用和发挥各种基本机构的特点，组合机构组合机构(2/3)3. 3. 组合机构组合机构组合机构组合机构指的是用一种机构去约束和影响另一个多自指的是用一种机构去约束和影响另一个多自由度机构所形成的封闭式机构系统，或者是由几种基本由度机构所形成的封闭式机构系统，或者是由几种基本机构

18、有机联系、互相协调和配合所组成的机构系统。机构有机联系、互相协调和配合所组成的机构系统。子机构子机构：指机构组合系统中单个的基本机构。：指机构组合系统中单个的基本机构。组合机构的基础机构组合机构的基础机构：指组合机构中自由度大于：指组合机构中自由度大于1的差的差动机构。动机构。组合机构的附加机构组合机构的附加机构：指组合机构中自由度为：指组合机构中自由度为1的基本的基本机构。机构。4. 组合机构应用组合机构应用 多用来实现一些特殊的运动轨迹或获得特殊的运动多用来实现一些特殊的运动轨迹或获得特殊的运动规律，因此广泛应用于纺织、印刷和轻工业等机械中。规律，因此广泛应用于纺织、印刷和轻工业等机械中。

19、串联式组合串联式组合 是指机构组合系统中前一级子机构的输出是指机构组合系统中前一级子机构的输出构件即为后一级子机构的输入构件。构件即为后一级子机构的输入构件。串联式组合串联式组合 二、组合机构的常见组合方式二、组合机构的常见组合方式子机构子机构子机构子机构输入输入输出输出并联式组合并联式组合 并联式组合是指机构并联式组合是指机构组合系统中，几个子组合系统中，几个子机构共用同一个输入机构共用同一个输入构件，而它们的输出构件，而它们的输出运动又同时输入给一运动又同时输入给一个多自由度的子机构，个多自由度的子机构，从而形成自由度为从而形成自由度为1的机构系统。的机构系统。二、组合机构的常见组合方式二

20、、组合机构的常见组合方式子机构子机构子机构子机构输入输入输出输出子子机机构构 反馈式联式组合反馈式联式组合 反馈式联式组合是指反馈式联式组合是指 机构组合系统机构组合系统中，多自由度子机构的一个输入运动中，多自由度子机构的一个输入运动是通过单自由度子机构从多自由度子是通过单自由度子机构从多自由度子机构的输出构件回授的，从而形成自机构的输出构件回授的，从而形成自由度为由度为1的机构系统。的机构系统。二、组合机构的常见组合方式二、组合机构的常见组合方式子机构子机构子机构子机构输入输入输出输出图图12-50复合式组合复合式组合 复合式组合是指机构组合系统中，由一个或几个串联的基复合式组合是指机构组合

21、系统中，由一个或几个串联的基本机构去封闭一个具有两个或多个自由度的基本机构的组本机构去封闭一个具有两个或多个自由度的基本机构的组合方式称为复合式组合。合方式称为复合式组合。二、组合机构的常见组合方式二、组合机构的常见组合方式子机构子机构子机构子机构输入输入输出输出刻字、成形机构，由刻字、成形机构，由自由度为自由度为2的四杆四移的四杆四移动副机构作为基础机动副机构作为基础机构，两个自由度为构，两个自由度为1的的凸轮机构作为附加机凸轮机构作为附加机构，经并联组合而形构，经并联组合而形成的凸轮连杆组合成的凸轮连杆组合机构机构三、组合机构的类型及功能三、组合机构的类型及功能 联动凸轮组合机构联动凸轮组合机构组合以实现复杂的运动轨迹组合以实现复杂的运动轨迹基础机构：自由度为基础机构：自由度为2的差动轮系的差动轮系附加机构：自由度为附加机构：自由度为1的凸轮机构的凸轮机构三、组合机构的类型及功能三、组合机构的类型及功能凸轮凸轮齿轮组合机构齿轮组合机构组合使从动件实现多组合使从动件实现多种预定的运动规律种预定的运动规律凸轮齿轮组合机构应用实凸轮齿轮组合机构应用实例，主动蜗杆例，主动蜗杆1在等速转动在等速转动的同时，又受凸轮的同时，又受凸轮2的控制的控制作轴向移动，适当选择凸轮作轴向移动，适当选择凸轮的轮廓曲线，可使蜗轮的轮廓曲线，可使蜗轮3得得到预期的运动规律。到预期的运