第7章其它常用机构x

1、1第七章第七章 其它常用机构其它常用机构73 棘轮机构棘轮机构74 槽轮机构槽轮机构76 凸轮式间隙运动机构凸轮式间隙运动机构75 不完全齿机构不完全齿机构72 螺旋机构螺旋机构71 万向联轴节万向联轴节2作用：作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。共轴、 有夹角应用：应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。作者：潘存云教授单万向联轴器单万向联轴器7 71 1 万向联轴节万向联轴节3作者：潘存云教授作者：潘存云教授A2A1 1Bv

2、A1 = r1结构特点：结构特点：两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链与中间的与中间的“十字形十字形”构件相联，构件相联，“十字形十字形”构件的中构件的中心位于两轴交点处，心位于两轴交点处，运动分析：运动分析：两轴平均传动比为两轴平均传动比为1，但，但瞬时传动比是动态变化的。瞬时传动比是动态变化的。在图示位置在图示位置I, 以轴以轴1为参考为参考系，对系，对A点有点有 ： 以轴以轴2为参考系，对为参考系，对A点有点有 ：vA2 = r2rr= r cos 2显然有显然有 ： vA1 = vA2 =0=04545轴间角为轴间角为 ：2 21 121212 21

3、 121214作者：潘存云教授 r”其它位置：其它位置：代入得：代入得：1 1BBA2在图示位置在图示位置II, 以轴以轴2为参考为参考系，对系，对B点有点有 ： vB2 = r”2以轴以轴1为参考系，对为参考系，对B点有点有 ：vB1 = r”1= 1 r cos同样有同样有 ： vB1 = vB2 r代入得：代入得：2=1 cos2 1=”2 v 时时,也可以螺母为作轴向移动，迫也可以螺母为作轴向移动，迫使螺杆转动。使螺杆转动。8作者：潘存云教授2.运动分析运动分析导程导程l螺旋转一圈螺旋转一圈(2)，螺母前进的距离。，螺母前进的距离。螺旋转过任意螺旋转过任意角时，螺母的位移角时，螺母的位

4、移s为：为： s / rr =l /r2lr r2ss=l/2螺距螺距p相邻螺纹牙齿同侧齿面之间相邻螺纹牙齿同侧齿面之间的距离。的距离。两者的关系为：两者的关系为：l = z p，z为螺纹的头数。为螺纹的头数。强调Z=1rr将螺纹在中径圆柱处展开得一斜三角形，于是：将螺纹在中径圆柱处展开得一斜三角形，于是：213KK向向213213作者：潘存云教授2139作者：潘存云教授BA123且且: lAlB s =( lAlB)/2当差当差(lAlB)很小时，很小时，s将很小。将很小。这种螺旋机构称为这种螺旋机构称为微微(差差)动螺旋动螺旋机构，用于测微计（千机构，用于测微计（千分尺）、分度机构、调节机

5、构（分尺）、分度机构、调节机构（镗刀微调机构镗刀微调机构）中。）中。s1=lA/2螺母螺母2相对于螺杆相对于螺杆1的位移为：的位移为：s2=lB/2螺母螺母2相对于机架相对于机架3的位移为：的位移为：KK向向图示螺旋机构中，螺母图示螺旋机构中，螺母A固固定，螺母定，螺母2可沿轴向移动，可沿轴向移动，B1A231A23BlBlA s2 s1-s2 s1当当A、B段螺纹段螺纹旋向相同旋向相同时，时，螺杆螺杆1相对于机架相对于机架3的位移为：的位移为：10作者：潘存云教授AB231作者：潘存云教授作者：潘存云教授当当A、B段螺纹段螺纹旋向相反旋向相反时，时，螺母螺母2的位移为：的位移为： s =(

6、lAlB)/2l1=1.25 mm(右右)镗刀进给量调整镗刀进给量调整微动螺旋机构微动螺旋机构FE差动螺旋应实例：差动螺旋应实例：复式螺旋机构复式螺旋机构l2=1 mm(右右)1AB312 s1 s1+s2 s2AB231称为称为复式螺旋复式螺旋机构，用于车辆的快机构，用于车辆的快速靠近或离开、电杆拉线机构等。速靠近或离开、电杆拉线机构等。11一、棘轮机构的组成及其工作原理一、棘轮机构的组成及其工作原理组成：组成：摆杆、棘爪、棘轮、止动爪。摆杆、棘爪、棘轮、止动爪。73 棘轮机构棘轮机构工作原理工作原理：摆杆往复摆动，摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间歇转动。棘爪推动棘轮间歇转动。优点：优点：结构简

7、单、制造方便、结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。运动可靠、转角可调。缺点：缺点：工作时有较大的冲击和噪音，工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。适用于速度较低和运动精度较差。适用于速度较低和载荷不大的场合。载荷不大的场合。作者：潘存云教授棘轮棘轮摆杆摆杆棘爪棘爪止动爪止动爪12作者：潘存云教授外缘外缘棘轮棘轮类型类型按轮齿分布：按轮齿分布： 外缘外缘、 内缘内缘、 端面端面棘轮机构。棘轮机构。二、棘轮机构的类型与应用二、棘轮机构的类型与应用作者：潘存云教授端面端面作者：潘存云教授内缘内缘13作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授单动式单动式按轮齿分布：按轮齿分布： 外缘、外缘

8、、 内缘、内缘、 端面端面棘轮机构。棘轮机构。二、棘轮机构的类型与应用二、棘轮机构的类型与应用按工作方式：按工作方式： 单动式单动式、 双动式双动式棘轮机构。棘轮机构。双动式棘轮机构双动式棘轮机构2棘轮棘轮类型类型双动式棘轮机构双动式棘轮机构114作者：潘存云教授作者：潘存云教授按轮齿分布：按轮齿分布： 外缘、外缘、 内缘、内缘、 端面端面棘轮机构。棘轮机构。二、棘轮机构的类型与应用二、棘轮机构的类型与应用按工作方式：按工作方式：单动式、单动式、 双动式双动式棘轮机构。棘轮机构。单向单向、双向运动双向运动棘轮机构。棘轮机构。按棘轮转向是否可调按棘轮转向是否可调:ABB棘轮双向运动棘轮双向运动1

9、棘轮双向运动棘轮双向运动2棘轮棘轮类型类型15作者：潘存云教授作者：潘存云教授按轮齿分布：按轮齿分布： 外缘、外缘、 内缘、内缘、 端面端面棘轮机构。棘轮机构。二、棘轮机构的类型与应用二、棘轮机构的类型与应用按工作方式：按工作方式：单动式、单动式、 双动式双动式棘轮机构。棘轮机构。单向、双向运动单向、双向运动棘轮机构。棘轮机构。按棘轮转向是否可调按棘轮转向是否可调:按转角是否可调按转角是否可调: 固定转角固定转角、可调转角可调转角牛头刨床进给调整机构牛头刨床进给调整机构通过调整杆长来调摆角通过调整杆长来调摆角023451023451通过调滑动通过调滑动罩来调角度罩来调角度棘轮棘轮类型类型16作

10、者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授棘轮棘轮类型类型按轮齿分布：按轮齿分布： 外缘、外缘、 内缘、内缘、 端面端面棘轮机构。棘轮机构。二、棘轮机构的类型与应用二、棘轮机构的类型与应用按工作方式：按工作方式：单动式、单动式、 双动式双动式棘轮机构。棘轮机构。单向、双向运动单向、双向运动棘轮机构。棘轮机构。按棘轮转向是否可调按棘轮转向是否可调:按转角是否可调按转角是否可调: 固定转角固定转角、可调转角可调转角轮齿棘轮轮齿棘轮、 摩擦棘轮摩擦棘轮 演示模型按工作原理分按工作原理分 :摩擦棘轮摩擦棘轮超越离合器超越离合器1321322套筒套筒1星轮星轮3弹簧顶杆弹簧顶杆 4滚

11、柱滚柱17作者：潘存云教授ABCD运动特点：运动特点： 轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调，但轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调，但运动准确。而摩擦棘轮正好相反。运动准确。而摩擦棘轮正好相反。应用：应用：在各类机床中实现进给、转位、或分度。在各类机床中实现进给、转位、或分度。实例：实例：止动器止动器、牛头刨床牛头刨床、冲床转、冲床转 位、超越离合器（单车飞轮）。位、超越离合器（单车飞轮）。间歇转动间歇转动作者：潘存云教授冲头冲头卸料工位卸料工位装料工位装料工位冲压工位冲压工位18作者：潘存云教授dao1Ao2=90LprPnF三、设计要点三、设计要点要求在工作时，棘爪在要求在工作时，棘

12、爪在Pn和和F的作用下，能自动滑入棘的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。轮齿槽。Pn sin F= Pn f 代入得：代入得：tg f 当当 f=0.2 时，时，1130 通常取通常取20FtFr正压力正压力Pn摩擦力摩擦力F条件是两者对条件是两者对O2的力的力矩要满足如下条件：矩要满足如下条件：MpnMF将力分解成切向和径向分量将力分解成切向和径向分量M=tg齿偏角齿偏角FcosLLpt19作者：潘存云教授作者：潘存云教授棘轮几何尺寸计算公式棘轮几何尺寸计算公式模数模数m1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10 顶圆直径顶圆直径da da =mz 与齿轮不同 齿间距齿间距p P=m

13、 齿高齿高h h=0.75m 齿顶弦长齿顶弦长a a=m棘爪工作面长度棘爪工作面长度a1 a1=(0.50.7)a 齿偏角齿偏角 20棘轮宽棘轮宽b b=(14)m棘爪斜高棘爪斜高h1 、齿斜高、齿斜高h h1=h h/cos棘轮齿根圆角半径棘轮齿根圆角半径rf rf =1.5 mm棘爪尖端圆角半径棘爪尖端圆角半径r1 r1 =2 mm 棘爪长度棘爪长度L 一般取一般取 L=2pa1Lp6080adao1o2 齿数齿数z 1225作者：潘存云教授 棘轮参数棘轮参数 计算公式或取值计算公式或取值hh1rfr1齿槽角齿槽角h20作者：潘存云教授o21 1274 槽轮机构槽轮机构（马尔它机构）（马尔

14、它机构）一、一、槽轮机构槽轮机构的组成及其工作特点的组成及其工作特点作用：作用：将连续回转变换为间歇转动。将连续回转变换为间歇转动。组成：组成：带圆销的拨盘、带有径向带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。的凸圆弧，起锁定作用。特点：特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度有变化度有变化 ，不适合高速运动场合。，不适合高速运动场合。o1工

15、作过程：工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。锁止弧锁止弧槽轮槽轮拨盘拨盘圆销圆销因槽轮象马尔它共和国铁十字勋章而得名21作者：潘存云教授作者：潘存云教授二、槽轮机构的类型与应用二、槽轮机构的类型与应用球面槽轮机构球面槽轮机构应用实例：应用实例： 电影放映机电影放映机、 自动摄影机、自动摄影机、六角车床转塔六角车床转塔。外啮合槽轮机构外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构内啮合槽轮机构槽轮槽轮机构机构类型类型轴线平行轴线平行轴线相交轴线相交外啮合槽轮机构外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构内啮合槽轮机构球面槽轮机构球面槽轮机构o

16、1o21 122 2设计：潘存云22作者：潘存云教授六槽内槽轮六槽内槽轮拨盘拨盘六角车床转塔六角车床转塔圆销圆销车螺纹车螺纹41装牙膏装牙膏筒筒2车帽口车帽口6卸牙膏筒卸牙膏筒5切尾切尾3 空闲空闲23作者：潘存云教授1.运动系数运动系数拨盘等速回转，在一个运动循拨盘等速回转，在一个运动循环内，总的运动时间为：环内，总的运动时间为： t2/2/1 1定义：定义： k=td / t 为运动系数，即：为运动系数，即： k=td / t为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与拨销中为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与拨销中心连线成心连线成90角。故有：角。故有：221 1222 2td2 21

17、1/1 1槽轮的运动时间为：槽轮的运动时间为：=21 1/221 1=2 22 2=(2(2/z)/z)= = 2(z-2)/2z 2(z-2)/2z代入上式1 12 29090三、槽轮机构的运动系数及运动特性三、槽轮机构的运动系数及运动特性24将将21 1代入得：代入得： k0k0可知：当只有一个圆销时，可知：当只有一个圆销时，k=1/2-1/zk=1/2-1/z如果想得到如果想得到k0.5k0.5的槽轮机构，则可在的槽轮机构，则可在拨盘上多装几个拨盘上多装几个圆销，设装有圆销，设装有n个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽轮被拨动轮被拨动n次。故运动系数是单圆

18、柱销的次。故运动系数是单圆柱销的n倍，即倍，即: k= n(1/2-1/z)1/2-1/z) k1k1 槽数槽数 z3 z3 得：得：n2z/2z/ (z -2)z -2)提问：why k1？ 事实上，当k=1时，槽轮机构已经不具备间歇运动特性了。k =1/2-1/z =1/2-1/z7120.361槽数槽数z圆销数圆销数n运动系数运动系数k 3 16 1/61 4 14 0.251 5 、6 13 0.31 即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。 0.500后半段正好相反。后半段正好相反。运动特性曲线运动特性曲线z=3z=3z=4z=6z=4z=6运动特性分

19、析：运动特性分析：槽轮运动的槽轮运动的maxmax、amaxmax随随槽数槽数z z的增多而减小。的增多而减小。作者：潘存云教授k k= =2 2/ / 2 21 1-60 -40 -20 0 20 40 60 -50 -30 -10 10 30 50 8642-4-6-8221cos21)(cosi2212)cos21 (sin) 1(k作者：潘存云教授54321-60 -40 -20 0 20 40 60 -50 -30 -10 10 30 50 1221i6圆销进入或退出径向槽时，角加速度有突变，存在柔性冲击。存在柔性冲击。Z Z愈少，冲击愈大。愈少，冲击愈大。28作者：潘存云教授1.0

20、0.750.50.250-0.25-0.5-0.75-1.0212212z=4120.80.60.40.212-135 -90 -45 0 45 90 135 (2)内啮合槽轮机构内啮合槽轮机构用同样方法可求得内啮合槽轮机构的运动曲线如图所示。角加速度曲线呈单调角加速度曲线呈单调变化而不象外槽轮那样变化而不象外槽轮那样有两个峰值。有两个峰值。特性分析：特性分析：存在柔性冲击。存在柔性冲击。圆销进入或退出径向槽时，角加速度有突变，且值与外槽轮相等。但随着转角减小，但随着转角减小， 角加速度值迅速下角加速度值迅速下 降并趋于零；降并趋于零；内槽轮机构的动力性能比外槽轮机构要好得多。内槽轮机构的动力

21、性能比外槽轮机构要好得多。29作者：潘存云教授四、槽轮机构的几何尺寸计算四、槽轮机构的几何尺寸计算圆销半径圆销半径r 由受力大小确定由受力大小确定 rR/6中心距中心距L 由安装空间确定由安装空间确定回转半径回转半径R R=Lsin=Lsin(/z)槽顶半径槽顶半径s s=Lcos=Lcos(/z)槽深槽深h hs-(L-R-r)拨盘轴径拨盘轴径d1 d12(L-s)槽轮轴径槽轮轴径d2 d22(L-R-r)参参 数数 计算公式或依据计算公式或依据槽数槽数z 由工作要求确定由工作要求确定圆销数圆销数nsd2r槽顶侧壁厚槽顶侧壁厚b b=310 mm 经验确定经验确定b锁止弧半径锁止弧半径r0

22、r0=R-r-bRLh12d1r03075 不完全齿轮机构不完全齿轮机构 1.工作原理及特点工作原理及特点工作原理工作原理：在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运：在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运动时间和停歇时间的要求在从动轮上做出与主动轮相动时间和停歇时间的要求在从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮啮合的轮齿。其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止弧定位使从合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止弧定位使从动轮静止。动轮静止。优点：优点：结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动 时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。2.类型及应用类型及应用类型：类型：外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、内啮合不完全齿轮机构缺点：缺点：从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般只用于低速、轻载场合。冲击，故一般只用于低速、轻载场合。31外啮合不完全齿轮机构外啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构应用：应用：适用于一些具有特殊运动要求