第6章 其它机构课件

第六章其它机构◆了解常用间歇运动机构和广义机构◆掌握槽轮机构、棘轮机构的工作原理、运动特点、应用情况；◆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、运动特点及应用情况；◆了解常见组合机构的组合方式、工作特点及应用情况。教学目标第六章其它机构间歇运动机构组合机构变角传动、螺旋和振动惯性机构广义机构一、棘轮机构§6-1间歇运动机构1.棘轮机构的基本型式和工作原理如图所示为单向式棘轮机构，其特点是摆杆向一个方向摆动时，棘轮沿一个方向转过某一角度；而摆杆向另一方向摆动时，棘轮静止不动。常见的棘轮齿形为不对称梯形。为了便于加工，当棘轮机构承受载荷不大时，可采用三角形棘轮轮齿。图示棘轮齿形即为三角形。2.棘轮机构的类型◆外接棘轮机构只能够实现单向间歇运动轮齿式棘轮机构

1)单向式棘轮机构◆内接棘轮机构钩头棘爪直推棘爪运动特点：摇杆来回摆动都能使棘轮向同一方向转动。棘爪可翻转的矩形棘齿可以获得不同转向的间歇运动。2)双向式棘轮机构摩擦式棘轮机构内接式

运动特点：通过摩擦力推动从动轮间歇转动，克服了齿式棘轮机构噪声大、转角不能无级调节的缺点，但运动准确性差。外接式偏心楔块式棘轮机构滚子楔紧式棘轮机构3.棘轮机构的应用和功能1)应用场合

各种机床中，以实现进给、转位或分度功能。2)功能◆转位、分度冲床工作台自动转位棘轮机构的工作过程：冲头D上升时通过棘爪带动棘轮和工作台顺时针转位。冲头下降时，摇杆AB逆时针摆动，工作台不动。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，从而实现工作台间歇进给运动。◆间歇送进◆超越、离合单向离合器工作原理：主动星轮1逆时针转动时，滚柱靠摩擦力滚向空隙小端，将套筒2楔紧，使之与星轮一同转动；反之，滚柱滚到大端，套筒因松开而静止。超越离合器工作原理：主动星轮1逆时针转动时，套筒2逆时针转动的速度超过星轮1的转速，套筒以高速自由转动。

应用实例：自行车飞轮(内接棘轮)星轮滚柱套筒弹簧顶杆1.槽轮机构的组成及工作特点二、槽轮机构典型槽轮机构的组成：由主动拨盘、从动槽轮和机架等组成。

槽轮机构的工作原理：主动拨盘连续转动，当主动拨盘的圆销A未进入槽轮径向槽时，槽轮在锁，静止不动；当主动拨盘的圆销A进入槽轮径向槽时，槽轮受圆销A驱动而转动。从而使槽轮做间歇运动。动画演示2.槽轮机构的类型◆外槽轮机构主、从动轮转向相反，且具有传动较平稳、停歇时间短、所占空间小等特点。主、从动轮转向相反◆内槽轮机构特点：径向槽径向尺寸不同，拨盘上销分布不均匀。槽轮转一周，可以实现动停时间均不相同的运动要求。◆不等臂长多销槽轮机构◆球面槽轮机构特点：

主动轮1和拨销3的轴线均通过球心。当只有一个拨销时，动停时间相等；当对称布置两个拨销时，可以实现连续转动。3.槽轮机构应用一般用于转速不很高的自动机械、轻工机械或仪器仪表中。电影放映机的送片机构槽轮两次停歇时间不等的槽轮机构槽轮两次停歇时间和运动时间都不等的槽轮机构1)工作原理

由齿轮机构演变而来。主动轮有一个或几个齿，根据运动与停歇时间要求，在从动轮上做出主动轮齿相啮合的轮齿，当主动轮做连续转动时，从动轮做间歇回转运动。从动轮间歇期间，利用两轮边缘的锁止弧防止从动轮游动。三、不完全齿轮机构1.不完全齿轮机构工作原理及特点动画演示2)机构特点结构简单、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。2.不完全齿轮机构类型及应用外啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构不完全齿轮机构应用场合：常用于多工位、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。不完全齿轮齿条机构实时生成四、凸轮式间歇运动机构1.凸轮式间歇运动机构工作原理及特点1)组成：主动凸轮、从动盘3)机构特点★结构紧凑，不需定位装置即可获得高的定位精度★廓线设计得当，可使从动件获得预期的任意运动；★动载荷小,无冲击,宜高速；★加工成本高，安装、调整要求严。工作原理：主动凸轮连续转动，推动从动盘实现间歇分度转动。2.凸轮式间歇运动机构类型及应用圆柱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特点：具有较好的动力特性、较高的分度精度、较低的加工成本。在自动分度机构、机床换刀机构、机械手的工作机构、X光医疗诊断台等应用广泛。凸轮式间歇运动机构应用场合：轻工机械、冲压机械等高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。一、万向铰链机构1.万向铰链机构的组成和应用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，广泛用于汽车、机床等机械中；传动过程中，两轴夹角可以变动，为变角传动机构。2.万向铰链机构的类型◆单万向铰链机构两轴瞬时角速比随时变化，并不恒等于1§6-2

变角传动、螺旋和振动惯性机构单万向铰链机构两特殊位置的机构运动简图当两轴夹角β值变化时，角速度比的值也将变化IIIII◆双万向铰链机构主、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。3.万向联轴节的应用图a是双万向联轴节传递汽车变速箱输出轴与后桥车架弹簧支承上的后桥差速器输入轴间的运动。图b是用于轧钢机轧辊传动中的双万向联轴节，以适应不同厚度钢坯的轧制。图c是万能铣床进给传动中，为适应工作台升降或水平移动引起主、从动轴间相对位置改变所采用的双万向联轴节传动。二、螺旋机构1)组成

螺杆、螺母、机架2)机构特点结构简单、制造方便、运动准确、能获得较大的降速比和力的增益，工作平稳，无噪音，合理选择螺纹导程角可具有自锁性，但效率低，要反转则需要反向装置。3)应用常用在起重机、压力机及功率不大的进给系统和微调装置中。1.螺旋机构组成及特点2.螺旋机构类型2)滑动螺旋机构1)滚动螺旋机构：滚动丝杠多用于将转动变移动的场合◆A、B段螺旋旋向相同称其为微调螺旋机构镗刀进刀量的微调螺旋机构◆A、B段螺旋旋向相反称其为复式螺旋机构车辆联接中的螺旋机构车辆联接实例振动机构：利用振动产生运动和动力的机构称为振动机构。用来产生振动的方式有电磁式、机械式、音叉式或超声波式。惯性机构：利用物体的惯性来进行工作的机构称为惯性机构。如建筑机械中的夯土机、打桩机等。许多情况下，惯性与振动机械在这类机构中同时被利用。三、振动及惯性机构§6-3广义机构广义机构：利用新的工作介质或引入液、气、声、光、电、磁等工作原理形成的工作原理和结构形型式创新的机构。它可比传统机构更简便地实现运动或动力转换，还可实现传统机构较难完成的运动。一、广义机构广义机构分类1、按工作原理不同分类：液动机构、气动机构、电磁机构、振动及惯性机构、光电机构等。2、按机构型式及用途不同分类：微位移机构、微型机构、信息机构、智能机构等。以具有压力的液体、气体为工作介质，来实现能量传递与运动变换的机构。广泛应用于矿山、冶金、建筑、交通运输和轻工等行业。如图所示为一机械手手臂收缩液动机构。它由数控装置发出指令脉冲，使步进电机带动电位器触头转动一个角度θ。如果为顺时针转动，动触头偏离电位器中点，在其上引出端便产生与指令信号成比例关系的微弱电压u1，经放大器放大为u2作为信号电压输入电液伺服阀的控制线圈，使电液伺服阀产生一个与输出电流成比例的开口量。这时压力油以一定的流量q经阀的开口进液压箱左腔，推活塞连同机械手手臂向右移动x。液压腔右腔的油液经伺服阀流回油箱。由于电位器外壳上的齿轮与手臂上的齿条相啮合，因此手臂向右移动的同时，电位器逆时针方向转动。当电位器的中点与动触头重合时，动触头引出端无电压输出，放大器输出端的电压为零，电液伺服阀的控制线圈无电流通过，阀口关闭，手臂停止移动。反之，当指令脉冲的顺序相反，则步进电机逆时针方向转动，手臂向左移动。手臂的运动速度决定于指令脉冲的频率，而其行程则取决于指令脉冲的数量。二、液压、气动机构例1:缺点：1)由于油液的压缩性及密封性影响，传动不准确2)由于液体对温度敏感，不宜在变温或低温场合下工作3)由于效率低不宜作远距离传动4)制造精度要求高液动机构的特点优点：1)易无级调速，调速范围大2)体积小、质量轻，输出功率大3)工作平稳，易于实现快速启动、制动、换向等动作4)控制方便5)易于实现过载保护6)液压元件可自润滑，故磨损小、工作寿命长7)液压元件易于标准化、模块化、系列化例2:如图所示为一种比较简单的可移动式气动通用机械手的结构示意图。由真空头1、水平缸2、垂直缸3、齿轮齿条副4、回转缸5及小车等组成。该机械手可在三个坐标内工作。其工作循环是：垂直缸上升——水平缸伸出——回转缸转位——回转缸复位——回转缸退回——垂直缸下降。这种机械一般用于装卸轻质、薄片工件，只要更换适当的手指部件，还能完成其它工作。

气动机构的优点：

1)工作介质为空气，易于获取和排放，不污染环境2)空气粘度小，故压力损失少，适于远距离输送和集中供气3)比液压传动响应快，动作迅速4)适于恶劣的工作条件下工作5)易于实现过载保护6)易于标准化、模块化、系列化三、电磁机构电磁机构：通过电与磁的相互作用来完成所需动作。特点：用电和磁产生驱动力，可十分方便地控制和调节执行机构的动作，方便地实现回转运动规律的往复运动、振动等，广泛用于继电器机构、传动机构、仪器仪表机构中。

电磁驱动原理：如图，把微动工作台1用四根链或金属丝4悬挂起来，工作台两端分别与弹簧3相连，另外两端放两块电磁铁2。通过改变电磁铁线圈的电流来控制电磁铁对工作台的吸引力,克服弹簧的吸引力,达到控制工作台微位移的目的。

凸轮式火灾报警信号发生机构:

如图，凸轮1顺时针方向回转，其上安装绝缘块b。左端固定的簧片2上带有触头停止时如图，触头a位于b上方，开关断开着。随着凸轮的回转，刻在凸轮外周上的齿将开关置ON、OFF状态，在x—x部分为常闭ON状态，报警铃连续鸣响。如果让齿的个数与机器的序号对应，则只要听到警铃即可知道是哪一台机器出故障。杠杆式温度继电器机构:

如图，双金属片2的一端固定在刀口3所支持的杠杆1上。当圆周的温度较低时，杠杆1位于图示位置，与触点a接触，从而开关被切换。刀口3保证开关切换准确。例:光电机构是一类在自动控制领域应用极其广泛的机构，它是利用光的特性进行工作的机构。通常是由各类光学传感器（如光电开关、CCD等）加上各种机械式或机电式机构，形成光电机构。更广义的光电机构还包括如红外自动门、机床自动保护光电机构、计数及检测光电机构等，主要是数据采集与控制问题。四、光电机构如图，其受光面一般是太阳能电池，三个太阳能电池组成三角形，与电动机的转子结合起来，太阳能电池提供电动机转动的能量，电动机一转动，太阳能电池也跟着旋转，动力就由电动机转轴输出。由于受光面连成三角形，所以当光的入射方向改变时，也不影响启动。这样光电动机就将光能转变成了机械能。光电动机的原理图1.光电动机2.光化学回转活塞式行星马达如图所示是根据光化学原理将NO2分子数的变化转化为机械能的机构——回旋活塞式行星马达。用丙烯树脂制成的圆筒形容器内外周被分隔成三部分作为反应室1，室内装NO2。反应室1的内侧壁上各装有一曲柄滑块机构。介质受光照射后，由于光化学作用，NO2的浓度发生变化而引起反应室压力变化，使活塞2运动并带动曲轴3。相对于来自一个方向的太阳光，转动的各反应室自动的经过照射和背阴的反复循环，使曲轴作连续转动。微位移机构通常指工作时机构产生的工作位移小于毫米级的机构，其核心是微位移器，通常根据产生微位移的原理将其分为机械式和机电式。这类机构具有极高的灵敏度和精度。五、微位移机构1.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有机联系、互相协调和配合所组成的机构系统。◆子机构：指机构组合系统中单个的基本机构。◆组合机构的基础机构:组合机构中自由度大于1的差动机构◆组合机构的附加机构：组合机构中自由度为1的基本机构。2.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规律，因此广泛应用于纺织、印刷和轻工业等机械中。一、组合机构及应用§6-4组合机构串联式组合

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。1.串联式组合

二、组合机构的常见组合方式子机构Ⅰ子机构Ⅱ输入输出2.并联式组合

并联式组合是指机构组合系统中，几个子机构共用同一个输入构件，而它们的输出运动又同时输入给一个多自由度的子机构，从而形成自由度为1的机构系统。子机构Ⅰ子机构Ⅱ输入输出子机构Ⅲ3.反馈式联式组合

反馈式联式组合是指

机构组合系统中，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机构的输出构件回授的，从而形成自由度为1的机构系统。子机构Ⅰ子机构Ⅱ输入输出4.复合式组合

复合式组合是指机构