第7章--其他常用机构简介

1、第7章其他常用机构简介学习目标了解棘轮机械、槽轮机构、凸轮间歇机构、不完全齿轮机构、螺旋机构的类型、 特点及应用。7.1棘轮机构1. 棘轮机构的工作原理与根本类型(1) 工作原理图6 1所示为常见齿啮式外啮合的棘轮机构，主要由棘轮I、主动件摇杆4、驱动棘爪2、止回棘爪5和机架组成。当主动摇杆顺时针摆动时，摇杆上铰接的驱动棘爪2就会插入棘轮的齿槽内，推动棘轮同向转动一定的角度。当主动摇杆逆时针摆动时，驱动棘爪在棘轮 的齿背上滑过，这时止回棘爪会阻止棘轮反向转动，使棘轮静止不动，从而实现了当主动件 连续往复摆动时，从动棘轮作单向的间歇运动。为了保证棘爪工作可靠，常利用扭簧3使棘爪紧压齿面。(2)

2、根本类型常见棘轮机构可分为齿啮式和摩擦式两大类。齿啮式棘轮机构齿啮式棘轮机构是靠棘爪和棘轮齿啮合传动，齿啮式棘轮机构有外啮合 (图7 1)和内啮 合(图72)两种根本形式。内啮合棘轮机构由棘轮 1、棘爪2和2'弹簧3和3'以及轴4 组成，如图72所示。单动式棘轮机构，如图7 1所示，当原动件连续地往复摆动时，棘轮只作单向的间歇 运动。图7 I单动式棘轮机构图7 2-内啮合棘轮机构双动式棘轮机构，如图73所示，其棘爪3可制成直头图7 3(a)卜钩头图73(b) 当主动摇杆1往复摆动一次时，能使棘轮2沿同一方向作两次间歇转动，相当于加大了转角。可变向棘轮机构如图74(a)所示，它的

3、棘轮齿形为对称梯形。当棘爪在两个不同位置时，主动杆与棘爪将使棘轮向相反方向作间歇运动；图74(b)所示为另一种可变向棘轮机a(b)图7 3双动式棘轮机构(a)(b)图74可变向棘轮机构图75摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构如图75所示，棘轮上无棘齿。它靠棘爪 1, 3和棘轮2之间的摩擦力传动，棘轮转角可作无级调节， 且传动平稳、无噪声。但因靠摩擦力传动，其接触外表容易发 生滑动。2 棘轮机构的特点与应用棘轮机构结构简单、制造容易、转角准确、运动可靠，而 且棘轮的转角可在很大范围内作有级调节。但工作时棘爪在齿 背上滑行易引起噪声、冲击和磨损，运动精度不高，所以常 用于低速、轻载的场合。

4、7. 2槽轮机构1 槽轮机构的工作原理与类型、1工作原理图76所示为槽轮机构又称马氏机构，由带有圆销3的拨盘1、具有径向槽的槽轮2 及机架组成。拨盘1主动作等速连续转动，当圆销A未进入槽轮的径向槽时，槽轮的内凹锁 止弧被拨盘的外凸锁止弧锁住而静止；当圆销A开始进人径向槽时，内外锁止弧脱开， 槽轮在圆销A的驱动-FJI时针转动；当圆销A开始脱离径向槽时，槽轮因另一锁止弧又被锁住 而静止，直到圆销再次进人下一个径向槽时，锁止弧脱开，槽轮才能继续转动，从而实现从 动槽轮的单向间歇运动。2根本类型槽轮机构有外槽轮机构图7 6和内槽轮机构图7 7两种类型。依据机构中圆销的数 目，外槽轮机构又有单圆销图7

5、 6、双圆销图78和多圆销槽轮机构之分。单圆销外槽 轮机构工作时，拨盘转一周，槽轮反向转动一次；双圆销外槽轮机构工作时，拨盘转一周， 槽轮反向转动两次；内槽轮机构的槽轮转动方向与拨盘转向相同。图76外槽轮机构图77内槽轮机构图78双圆销槽轮机构2 槽轮机构的特点与应用槽轮机构的优点是结构简单、制造容易、转位迅速、工作可靠，但制造与装配精度要求 较高且转角大小不能调节，转动时有冲击，故不适用于高速，一般用于转速不是很高的自动 机械、轻工机械或仪器仪表中。例如，图 79所示的转塔车床的刀架转位机构，刀架 3上 装有6种刀具，槽轮2上有6个径向槽，当拨盘1回转一周时，圆销进入槽轮一次，驱使槽 轮转过

6、60°，刀架也随着转过60°,从而将下一工序所需刀具转换到工作位置。图 710所示 为电影放映机的卷片机构，槽轮 2上有4个径向槽，拨盘1每转一周，圆销将拨动槽轮转过 90°，使胶片移过一幅画面，并停留一定的时间，以适应人眼的视觉暂留现象。图79转塔车床的刀架转位机构图710电影放映机的卷片机构7. 3凸轮式间歇机构1 凸轮式间歇机构的工作原理与类型(1) 工作原理凸轮式间歇运动机构是利用凸轮的轮廓曲线，通过对转盘上滚子的推动，将凸轮的连续 转动变换为从动转盘的间歇转动的机构。它一般由主动凸轮、从动转盘和机架组成。(2) 根本类型图7 1 1所示为圆柱凸轮间歇运动

7、机构，图 712所示为蜗杆凸轮间歇运动机构。2.凸轮式间歇机构的特点与应用凸轮式间歇运动机构的优点是结构简单，运转可靠，转位精确，传动平稳无噪声，且只 要适中选择从动件的运动规律和合理设计凸轮的轮廓曲线，即可减小动载荷和防止冲击，从 而适应高速运转的要求，这是它不同于棘轮机构、槽轮机构的最突出的优点。凸轮式间歇运 动机构的主要缺点是装配与调整要求较高，加工比拟复杂。凸轮式间歇运动机构主要用于能 传递交错轴间的间歇传动，在轻工机械、冲压机械等高速机械中常用做高速、高精度的步进 进给、分度转位等机构。例如卷烟机、包装机、多色印刷机、高速冲床等。图7 12蜗杆凸轮间歇运动机构图7 11圆柱凸轮间歇运

8、动机构7. 4不完全齿轮机构1 不完全齿轮机构的工作原理与类型如图7 13所示，在主动轮I上只制出1个或数个 轮齿，其余局部为外凸锁止弧，从动轮 2上有与主动 轮齿相啮合的齿间和内凹锁止弧，且相问布置。当主 动轮1的有齿局部作用时，从动轮就转动；主动轮的 外凸锁止弧作用时，从动轮就停止不动。因此当主动 轮连续转动时，从动轮将获得时转时停的间歇运动。a b图7 13不完全齿轮机构如图7 13(a)所示的不完全齿轮机构中，主动轮1上只 有1个齿，从动轮2上有8个齿间，故主动轮每转1 周，从动轮只转1/8周。如图7 13(b)所示的不完全 齿轮机构中，主动轮1上有4个轮齿，从动轮2的圆周 有4个运动

9、段和4个停歇段，而且每个运动段有 4个齿 间与主动轮齿相啮合，主动轮转1周，从动轮转1/4周。2.不完全齿轮机构的特点与应用不完全齿轮机构的优点是设计灵活，工作可靠，传递的力大，而且从动轮停歇的次数、 每次停歇的时间及每次转过角度的变化范围比拟大；其缺点是加工工艺较复杂，从动轮在运 动开始和终了时有较大的冲击，不宜用于高速传动，且主、从动轮不能互换。不完全齿轮机构一般用于低速、轻载的场合，如在自动机械和半自动机械中，用做工作 台的间歇转位机构、间歇进给机构以及计数装置等。7. 5螺旋机构7. 5. 1螺纹的形成、类型、主要参数和应用1. 螺纹的形成、类型和应用如图7 14(a)所示，把底边等于

10、 d , 的直角三角形绕于直径为d2的圆柱上，并使其 底边与圆柱体的底边对齐，那么其斜边在圆柱外 表上便形成一条螺旋线。假设取任一平面几何图形，使其一边靠在 圆柱的母线上并沿螺旋线移动，移动时保持该 平面图形通过圆柱体的轴线，便可得到相应的 螺纹。如图714所示，根据平面图形的形状，螺纹可分为三角形、矩形、梯形和锯齿形等。a b三角形螺纹多用于联接，其余螺纹那么多用于图714螺纹的形成与牙形按照圆柱直立时螺旋线的绕行方向是向右上升还是向左上升，螺纹可分为右旋及左旋两种，如图715所示。一般采用右旋螺纹，有特殊要求时才采用左旋螺纹。(a)(b)传动。图715螺纹的旋向、转向与螺杆移动方向根据圆柱

11、上螺旋线的数目，可分为单线和多线螺纹图716。单线螺纹图7 16(a)是沿一条螺旋线形成的螺纹。多线螺纹图7 16(b)(c)是沿两条或两条以上、在周向和轴向等 间距分布的螺旋线形成的螺纹，分别称为双线螺纹图7 16(b)、三线螺纹图7 16(c)。为制造方便，螺纹一般不超过四线。单线螺纹常用于联接，也可用于传动；多线螺纹那么主要用 于传动。在圆柱体的外外表上形成的螺纹称为外螺纹，如螺柱上的螺纹；在圆柱孑L的内外表上 形成的螺纹称为内螺纹，如螺母上的螺纹。表7 1列出了常用螺纹的类型、牙形和应用。螺纹已标准化，分为米制和英制两种，我国采用米制，英、美等国那么采用英制n-2«=Ja单线

12、右旋螺纹b双线左旋螺纹C三线右旋螺纹图716螺纹的旋向、线数、螺距和导程表71常用螺纹牙形图特点和应用普通螺纹牙形角 =60°，牙根较厚，牙根强度较高。同公称直径，按螺距大小分为粗牙和细牙。一般情况下 多用粗牙，而细牙用于薄壁零件或受动载荷的联接 还可用于微调机构的调整角英寸制螺纹形螺纹管螺纹百j牙形角 =55°，尺寸单位是in。螺距以每in长度内的牙数表示，也有粗牙、细牙之分，多在修 配英、美等国家的机件时使用牙形角 =55°，公称直径近似为管子内径，以in为单位，是一种螺纹深度较浅的特殊英寸制细牙螺纹，多用于压力在 1. 57 N/ mm2以下的管子联接矩形螺

13、纹牙形为正方形，牙厚为螺距的一半，尚未标准化。 传动效率高，但精确制造困难。可用于传动梯形螺纹牙形角a=30。，效率略低于矩形螺纹，但工艺性好，牙度高，广泛用于传动锯齿形螺纹工作面的牙形斜角为 3°，非工作面的牙形斜角为30°综合了矩形螺纹效率高和梯形螺纹牙根，强度高的特点，但只能用于单向受力的传动图7 17螺纹的主要参数S与线数n(71)7 1(a)所 示。(72)=55°。英制螺2. 螺纹的主要参数现以图717所示的三角形螺纹为例，说明米制螺纹的主要参数。(1) 大径d大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的 假想圆柱的直径，并规定为螺纹的公称直径。(2) 小

14、径di小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的 假想圆柱的直径。(3)中径d2这是一个假想圆柱的直径，在该圆柱母线上的牙 形宽度与牙槽宽度相等。(4) 螺距P相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离(5) 寻程S与线数n同一条螺旋线上的相邻牙在中径线上对应点间的轴向距离，称为导程。导程 及螺距P之间的关系为S=nP其中n=1时为单线，n=2时为双线，其余类推(6)升角在中径圆柱面上螺旋线的切线与螺纹轴线垂直面问的夹角称为升角，如图 其计算公式为丄S nPtand2d2(7) 牙形角在轴剖面内螺纹牙形相邻两侧边的夹角。(8) 牙形斜角牙侧边与螺纹轴线垂线问夹角称为牙形斜角。对于对称牙形，=/ 2英制

15、螺纹的螺距是以每英寸长度内的牙数表示的。英制螺纹的牙形角为仅 纹与米制螺纹之问的换算关系为P=25.4/ z (5 3)0式中：P螺距，mm；z每英寸长度内的牙数。7. 5. 2滑动螺旋机构螺旋机构是利用螺旋副传递运动和动力的机构，主要用来把回转运动变为直线运动，同 时传递动力。按螺旋副中的摩擦性质，螺旋机构可分为滑动螺旋机构和滚动螺旋机构。滑动 螺旋机构中，螺旋副作相对运动时产生滑动摩擦。其效率为WiFad 2 tantan (74)W2Fad 2ta n(v) tan(v)由式(74)可以看出，当量摩擦角 v越大，螺纹效率越低，其自锁性能越好。三角形螺纹的当量摩擦角v最大，主要用于联接，其

16、他螺纹那么用于传动。滑动螺旋机构，结构简单，制造方便，能获得很大的降速比和力的增益，工作平稳，无 噪声，合理选择螺纹升角可具有自锁性能。，但效率低。7. 5. 3滚动螺旋机构滑动螺旋机构的螺旋副由于摩擦阻力大、效率低、精度低等，不能满足现代机械的传动 要求。因此，许多现代机械中多采用滚动螺旋机构 (滚珠丝杠)。滚动螺旋机构是指在具有螺 旋槽的螺杆与螺母之间，连续填满滚珠作为中间体的螺旋机构，如图718所示。当螺杆与螺母相对转动时，滚动体在螺纹滚道内滚动，使螺杆与螺母之间以滚动摩擦代替滑动摩擦， 从而提高了传动效率和传动精度。(a)(b)图718滚动螺旋机构1.外循环滚珠丝杠外循环是指滚珠在回程

17、时脱离螺杆的螺旋槽，而在螺旋槽外进行循环，如图7 18(a)所示。外循环螺母只需前后各设一个反向器，当滚珠滚人反向器时，就会被阻止而转弯，从返 回通道回到滚道的另一端去，形成一个循环回路。2.内循环滚珠丝杠内循环是指滚珠在整个循环过程中始终和螺杆接触的循环方式，如图7 18(b)所示。内 循环螺母上开有侧孔，孑L内镶有反向器将相邻两螺纹的滚道连通， 滚珠可越过螺纹顶部进 入相邻滚道，形成一个封闭的循环回路。因此，一个循环回路里只有一圈滚珠，设有一个反 向器。一个螺母常设置24个循环回路，各循环回路的反向器均布在圆周上。3滚珠丝杠的特点和应用滚珠丝杠的优点有：摩擦系数小，f 0.002 0.00

18、5，传动效率可高达90%以上；摩擦 因数与速度的关系不大，故启动扭矩接近运转扭矩，工作平稳；磨损小且寿命长，间隙可调, 传动精度与刚度均得到提高；不具有自锁性，可将直线运动变为回转运动。滚珠丝杠的缺点有：结构复杂，制造困难；在需要防止逆转的机构中，要加自锁机构； 承载能力不如滑动螺旋机构大。滚珠丝杠多用于车辆的转向机构及对传动精度要求较高的场合，如飞机机翼和起落架的控制驱动、大型水闸闸门的升降驱动以及数控机床的进给机构等。7. 5. 4螺旋机构的功能和应用螺旋机构的主要功能和应用如表 7 2所示功能应用例如机构调整微 调 与 测 量利用螺旋机构调节曲柄长度。螺杆构件 1与曲柄构件2 组成转动副B，与螺母构件2组成螺旋副C。曲柄2的长 度AK可通过转动螺杆1改变螺母3的位置来调整。螺旋副A，同时又与螺母组成螺旋副 B。4的末端是镗刀，它 与2组成移动副C。螺旋副A与B旋向相同而导程不同，当转 动螺杆1时，镗刀相对镗杆作微量的移动，以调整镗孔时的进 给量。本章小结1 棘轮机构、槽轮