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文档简介

第七章实现其他功能的机构7.1内容提要及基本概念7.2本章重点、难点7.3典型例题精解

7.1内容提要及基本概念7.1.1内容提要①掌握万向联轴节、螺旋机构的工作原理、类型、特点、功用及适用场合,学会借助手册对其进行运动设计。②了解非圆齿轮机构、行程增大及可调机构、供料及抓取机构、组合机构、瞬心线机构和共轭曲线机构的工作原理、特点、功用及其设计要点。

作用: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。应用:广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。1.万向联轴节7.1.2基本概念复习作者:潘存云教授α1)单万向联轴节

作者:潘存云教授Aω'2Aαω1BvA1=rω1结构特点:两传动轴末端各有一个叉形支架,用铰链与中间的“十字形”构件相联,“十字形”构件的中心位于两轴交点处,运动分析:α两轴平均传动比为1,但瞬时传动比是动态变化的。在图示位置I,以轴1为参考系,对A点有以轴2为参考系,对A点有vA2=r’ω’2rr’=r

cosαω’2显然有

vA1=vA2

α=0~45˚轴间角为:ω2=ω1+ω21作者:潘存云教授αω2ω1ω21

作者:潘存云教授

r”其它位置代入得ααω1BBAω"2在图示位置II,以轴2为参考系,对B点有vB2=rω”2以轴1为参考系,对B点有vB1=r”ω1=ω1rcosα同样有

vB1=vB2

r代入得

ω’’2=ω1cosαω’2>ω1

ω”2<ω1ω1cosαω1cosα≤ω2

≤ω1=cosαω’2

作者:潘存云教授2)双万向联轴节为了消除从动轴变速转动的缺点,常将两个单万向联轴节串联使用,构成双万向联轴节。安装要求:①主动、从动、中间三轴共面;②主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等;③中间轴两端的叉面应在同一平面内。ααC2αα121C

ααA—AααAA3)小型双万向联轴器结构如图所示,通常采用合金钢制造。小型双万向联轴器的三种工作状态

1)螺旋机构及其应用组成:螺杆、螺母、机架。运动特点:一般情况下是螺杆连续回转,螺母轴向移动。在γ>φv

时,也可以螺母为作轴向移动,迫使螺杆转动优点:获得很大的减速比和力的增益。缺点:机械效率较低。应用:螺旋压力机、千斤顶、机床进给装置、微调机构等。2.螺旋机构

2)运动分析作者:潘存云教授导程l——螺旋转一圈(2π),螺母前进的距离。螺旋转过任意φ角时,螺母的位移s为:

s/rφ=l/r2πlr2πss=lφ/2π螺距p——相邻螺纹牙齿同侧齿面之间的距离。两者的关系为:l=zp,z为螺纹的头数。rφ将螺纹在中径圆柱处展开得一斜三角形,于是:213KK向213213作者:潘存云教授213

作者:潘存云教授BA123且:

lA≠lB

s=(lA-lB)φ/2π当差(lA-lB)很小时,s将很小。这种螺旋机构称为微(差)动螺旋机构,用于测微计(千分尺)、分度机构、调节机构(镗刀微调机构)中。s1=lAφ/2π螺母2相对于螺杆1的位移为:s2=-lBφ/2π螺母2相对于机架3的位移为:KK向图示螺旋机构中,螺母A固定,螺母2可沿轴向移动,B1A231A23BlBlAs2s1-s2s1当A、B段螺纹旋向相同时,螺杆1相对于机架3的位移为:

l1=1.25mm(右)镗刀进给量调整微动螺旋机构差动螺旋应用实例:l2=1mm(右)千分尺采用了差动螺旋螺旋1螺旋2

作者:潘存云教授AB231作者:潘存云教授当A、B段螺纹旋向相反时,螺母2的位移为:

s=(lA+lB)φ/2πFE复式螺旋机构1AB312AB231s1s1+s2s2称为复式螺旋机构,用于车辆的快速靠近或离开、电杆拉线机构等。

非圆齿轮机构是一种用于变传动比传动的齿轮机构。其节线不是圆,常用的有椭圆形、心形和螺旋线形曲线等。应用实例:滚筒式平板印刷机、压力机、机床转位机构、非线性函数电位机构、流量计、书心脊背加工联动机构等。3.非圆齿轮机构作者:潘存云教授2ω21ω1椭圆齿轮作者:潘存云教授

滚筒式平板印刷机压力机自动机床转位机构

非圆齿轮非线性函数电位机构椭圆齿轮书心脊背加工联动机构椭圆齿轮流量计

应用实例2:自动手套机中为实现大行程往复运动,采用了下图所示的平面六杆机构,机构由曲柄1、构件2—3—4—5和机架组成,当曲柄1绕轴O1回转时,通过该机构使滑块5实现预定的往复移动,该机构结构比较紧凑,可实现滑块的大行程,且移动副位于机器的下方,便于润滑而不会污染工件。5D1234BACO1平面六杆机构

2)可调机构在生产实践中,有时需要对机构传动系统的行程或运动规律方便的调整。调整的方法很多,可以调整支点位置、利用偏心轮调节、利用螺旋调节等。例如:下图所示六杆机构中,圆弧形倒杆4与滑块2上圆弧形倒槽C相配组成转动副,当曲柄1回转时,滑块2沿固定导路n—n作往复移动。调节构件3改变铰接点A的位置,调节好后,再将该构件紧固在机架上(紧固装置在图中未示出),这样可改变滑块2的行程及运动规律。调节支点位置ACB3124n—n

2)抓取机构抓取机构常用于自动线和港口装卸工件或成件物品,一般对抓取机构的要求是:工作可靠;生产效率高;结构简单;自重轻。抓取机构常根据抓取工件或吊运物品的形状、载荷和承受载荷的方法,可分为开合式抓取机构、柔性及顺应型抓取机构、吸取工件式抓取机构等。应用实例:下页图所示机构该机构采用的是机械自动连锁方式,它常用于冷连轧与热连轧薄板厂吊运垂直放置的钢带卷。工作时由活动钳口1夹住钢带卷,此时,间隙式开闭器4脱开,拉杆5使由双曲杆3、构件碍难及连杆6等所组成的平行四边形机构abcd,aefg动作,并带动内、外钳口平动,而平衡杆7保证了夹钳具有确定的运动。机械自动连锁开合式抓取机构是一个平面机构。该机构共有杆件10个,若设其中一个杆件固定不动,则活动杆件数目n=9,该机构共有铰点11个,由于a、c点位三杆的公共铰点,均为两个低副的复合铰,因此该机构的低副数目PL=13,高副数目PH=0,则该平面机构的自由度为1。

4.组合机构实现复杂运动规律的组合机构3124O1O2θ1θ2(θ2)HA1)齿轮—凸轮机构齿轮—凸轮机构利用凸轮机构能实现任意给定的运动规律的特点,用于实现给定运动规律的整周回转运动,它可使从动件获得变速运动、间歇运动及复杂的运动规律。应用实例:下图所示齿轮—凸轮机构以自由度为2的周转轮系1、2、H为基础机构,凸轮固定的凸轮机构3、4为附加机构,组成自由度为1的封闭式组合机构,从而实现复杂的运动规律。

是种类最多、应用最广的一种组合机构,它能实现较复杂的运动规律和轨迹,而且它与凸轮-连杆机构和齿轮-凸轮机构相比,由于没有凸轮,故制造方便。实现停歇运动的组合机构应用实例:31245a)xyBRrO2)齿轮-连杆机构下图所示为行星轮系-连杆机构,行星轮2上的点B可以画出各种各样的内摆线。当选择恰当的大、小齿轮的节圆半径之比(R’/r’=K)或齿数比,可使内摆线获得几种形式的曲线:图a中K=3,B点画出三段近似圆弧;图b中K=4,B点画出三段近似直线;图c中K=5,B点画出四段近似直线。

实现停歇运动的组合机构1245b)xyBRr3125c)xyBRO3r4

3)凸轮—连杆机构凸轮—连杆机构不能精确实现给定的运动规律和轨迹,凸轮-连杆机构能精确满足上述要求。凸轮-连杆机构形式很多,在封闭式凸轮-连杆机构中,其基本机理是采用简单的连杆机构与可实现任意给定运动规律的凸轮机构组合起来,克服凸轮机构的压力角愈小而机构尺寸愈大的缺点,改善凸轮机构传递动力的性能,使机构结构紧凑,这种组合机构通常用于实现从动件预定的运动轨迹和运动规律。

1S1S22P1212S1S2P12低副机构一般只能近似实现给定的运动规律,而当机构中包含高副时,只需适当地求出高副轮廓的曲线,即可准确地满足给定运动的要求。将两轮廓之间的相对运动作纯滚动的高副机构,称为瞬心线机构。当两构件互作平面平行运动时,在这两构件上速度相同的瞬时重合称为瞬心。它的位置是随两构件的连续运动而变动的,将其曾经作为瞬心的各点连接起来,即得到两条瞬心的轨迹,称为相对瞬心线。如果两构件中一个是机架,则在机架上的瞬心轨迹称为定瞬心线;运动构件上的称为动瞬心线。5.瞬心线机构

下图所示为以瞬心S1和S2为廓线的瞬心线机构,它们分别以角速度ω1和ω2绕轴O1和O2回转。O1S2S1Pω1r1θ1β1β2θ2r2O2ω2taθdθrrdθβdrds瞬心线机构的基本关系式a)b)

在设计瞬心线机构时,按照两廓线纯滚动的要求,可建立下列三个运动关系式:a.两廓线的接触点P必须在连心线O1O2上,即

O1P+O2P=r1+r2=ab.两廓线转过的弧长必须相等,即ds1=ds2,或

r1dθ1=r2dθ2c.两廓线在接触点的斜率必须相等,即设接触点的公切线t—t的正向如图a所示,t—t的正向与矢径r1间的夹角为β1,与r2间的夹角为β2,因而

β1+β2=π,故tanβ1=-tanβ2又由图b可知

tanβ=rdθ/dr=r/(dr/dθ)上述三个关系式只有两个是独立的。

共轭曲线机构是由共轭曲线所组成,而且是两廓线间互相滚动带滑动的高副机构。常用的齿轮机构、凸轮机构、槽轮机构等都是共轭曲线机构。6共轭曲线机构

7.2本章重点、难点本章的重点是万向联轴节、螺旋机构的组成、工作原理、运动特点及其运动设计的要点。其它机构只需了解它们的运动特点,并了解其适用的场合,以便在进行机械系统方案设计时,能够根据工作要求正确地选择执行机构的型式。

7.3

典型例题精解例1螺旋机构如图所示,A、B、C均为右旋,导程分别为pA=6mm

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