机械原理 潘存云课件 第8章 其它常用机构

第8章其他常用机构8－1螺旋机构8－2万向铰链机构8－3非圆齿轮机构8－4摩擦传动机构8－5广义机构8－1螺旋机构组成：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。如修理摩托车用的起子优点：获得很大的减速比和力的增益。缺点：机械效率较低。1.螺旋机构及其特点作用：实现旋转运动与直线移动之间的相互转换。一、螺旋传动的类型和应用调整螺旋静压螺旋类型运动形式有§5－9螺旋传动螺母固定，螺杆转动并移动螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动的。作用：回转运动直线运动，同时传递动力。螺杆转动，螺母移动

刀架

按用途分传力螺旋传导螺旋滑动螺旋滚动螺旋按摩擦性质分传递动力传递运动,要求精度高调整相对位置应用实例为车床刀架溜板213213213作者：潘存云教授2132.螺旋机构的运动分析导程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/r2πlss=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。强调Z=1rφ将螺纹在中径圆柱处展开得一斜三角形，于是：KK向潘存云教授研制r2πr螺旋

潘存云教授研制作者：潘存云教授BA123B1A231A23B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，lBlA

s2

s1-s2

s1当A、B段螺纹旋向相同时，螺杆1相对于机架3的位移为：差动螺旋l1=1.25mm(右)镗刀进给量调整微动螺旋机构潘存云教授研制作者：潘存云教授差动螺旋应实例：l2=1mm(右)潘存云教授研制千分尺采用了差动螺旋螺旋1螺旋2潘存云教授研制潘存云教授研制1作者：潘存云教授AB231AB312AB231当A、B段螺纹旋向相反时螺母2的位移为：

s=(lA＋lB)φ/2π拉杆机构

s1

s1+s2

s2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。潘存云教授研制作者：潘存云教授FE复式螺旋机构

潘存云教授研制3.螺旋机构的类型及其应用按摩擦性质分滑动螺旋类型潘存云教授研制3.螺旋机构的类型及其应用滑动螺旋滚动螺旋按摩擦性质分类型潘存云教授研制优点：(1)摩擦损失小、效率在90%以上；缺点：(1)结构复杂、制造困难；(2)磨损很小，传动精度高；(3)不自锁，可实现直线旋转运动转换；(2)有些机构为防止逆转需要另加自锁机构。在螺旋和螺母之间设有封闭的循环滚道，其间充以滚珠，这样就使螺旋面的滑动摩擦成为滚动摩擦。潘存云教授研制潘存云教授研制内循环螺旋外循环滚动螺旋结构及原理滑动摩擦滚动摩擦组成：螺杆、螺母、滚珠返回通道类型：外循环、内循环不离开螺旋表面，每圈有一个反向器反向器（返回通道）返回通道返回通道潘存云教授研制螺母3.螺旋机构的类型及其应用按摩擦性质分滑动螺旋滚动螺旋静压螺旋类型节流器D~潘存云教授研制螺杆3.螺旋机构的类型及其应用按摩擦性质分按所起作用分滑动螺旋滚动螺旋静压螺旋传力螺旋━━传力为主类型螺旋式压榨机潘存云教授研制3.螺旋机构的类型及其应用按摩擦性质分按所起作用分滑动螺旋滚动螺旋静压螺旋传力螺旋━━传力为主类型潘存云教授研制潘存云教授研制螺旋压力机3.螺旋机构的类型及其应用按摩擦性质分按所起作用分滑动螺旋滚动螺旋静压螺旋传力螺旋━━传力为主类型潘存云教授研制潘存云教授研制工件夹紧装置(锯床)潘存云教授研制3.螺旋机构的类型及其应用按摩擦性质分按所起作用分滑动螺旋滚动螺旋静压螺旋传力螺旋━━传力为主类型螺旋千斤顶潘存云教授研制3.螺旋机构的类型及其应用按摩擦性质分按所起作用分滑动螺旋滚动螺旋静压螺旋传力螺旋传导螺旋━传力、保证精度类型3.螺旋机构的类型及其应用按摩擦性质分按所起作用分滑动螺旋滚动螺旋静压螺旋传力螺旋传导螺旋调整螺旋类型潘存云教授研制调整螺旋动画

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。8－2万向铰链机构设计：潘存云设计：潘存云单万向联轴器α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，作者：潘存云教授Aω'2Aαω1BvA1=rω1作者：潘存云教授运动分析：αα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’=rcosαω’

2显然有：vA1=vA2

α=0~45˚轴间角为：ω2＝ω1＋ω21ω2ω1ω21α作者：潘存云教授αω1BBAω"2

r”其它位置：代入得：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21C2.双万向铰链机构

将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。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。为了消除从动轴变速转动的缺点，常作者：潘存云教授21Cαααα潘存云教授研制作者：潘存云教授AAαα潘存云教授研制AAαα3.小型双万向联轴器结构如图所示，通常采用合金钢制造。AA潘存云教授研制作者：潘存云教授A--A模型演示4.应用实例车用万向联轴器潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制4.应用实例车用万向联轴器潘存云教授研制前驱动轴后驱动轴4.应用实例车用万向联轴器潘存云教授研制4.应用实例多头组合钻床潘存云教授研制传动条件：1）ρ1+ρ2

=S━━瞬时曲率中心与回转中心重合；2）ρ1·dφ1=ρ2

·dφ2━━滚过的弧长相等。当一对啮合齿轮的节点P在连心线上按特定的规律运动时，所得节线h1、h2不是圆形，称为非圆齿轮机构，其传动比不是常数。8－3非圆齿轮机构φ1

、φ2━━两轮的转角ρ1

、ρ2━━瞬时曲率半径作者：潘存云教授1ω1h1o12h2o2ω2ρ2

ρ1P一、非圆齿轮机构的工作原理和类型节线特性：大齿轮节线h2由周期性重复的、全等的曲线线段所组成，即节线h2的长度必须是节线h1长度的整数倍。非圆齿轮机构类型椭圆形潘存云教授研制偏心圆形潘存云教授研制节线特性：大齿轮节线h2由周期性重复的、全等的曲线线段所组成，即节线h2的长度必须是节线h1长度的整数倍。非圆齿轮机构类型椭圆形螺旋线形偏心圆形潘存云教授研制潘存云教授研制节线特性：大齿轮节线h2由周期性重复的、全等的曲线线段所组成，即节线h2的长度必须是节线h1长度的整数倍。非圆齿轮机构类型椭圆形卵形偏心圆形潘存云教授研制螺旋线形节线特性：大齿轮节线h2由周期性重复的、全等的曲线线段所组成，即节线h2的长度必须是节线h1长度的整数倍。非圆齿轮机构类型椭圆形卵形对称三叶形对称四叶形偏心圆形潘存云教授研制螺旋线形潘存云教授研制节线特性：大齿轮节线h2由周期性重复的、全等的曲线线段所组成，即节线h2的长度必须是节线h1长度的整数倍。非圆齿轮机构类型椭圆形卵形对称三叶形对称四叶形多叶形偏心圆形螺旋线形潘存云教授研制二、非圆齿轮机构的特点及其应用2.比凸轮机构传动可靠。非圆齿轮机构的最大优点是能实现连续的单向循环运动，而凸轮机构一般只能实现往复运动。1．与连杆机构相比，结构牢靠、紧凑，且传动较平稳。即传动时动平衡性好，容易实现动平衡。

3.用非圆齿轮来实现按一定规律的变速传动，要比用其它机构容易得多。这是因为它仅通过节曲线的改变就可以实现不同的传动比变化规律。

滚筒式平板印刷机自动机床转位机构动画应用实例非圆齿轮非线性函数电位机构应用实例应用实例椭圆齿轮书心脊背加工联动机构应用实例应用实例椭圆齿轮流量计8－4摩擦传动机构摩擦传动机构由施加在主动轮与从动轮上的压紧力所产生的摩擦力来传递动力的一类装置。潘存云教授研制汽车发动机中的带传动类型带传动潘存云教授研制潘存云教授研制螺旋压力机中的摩擦轮传动类型带传动摩擦轮传动

8－4摩擦传动机构摩擦传动机构由施加在主动轮与从动轮上的压紧力所产生的摩擦力来传递动力的一类装置。潘存云教授研制摩擦轮类型带传动摩擦轮传动

8－4摩擦传动机构摩擦传动机构由施加在主动轮与从动轮上的压紧力所产生的摩擦力来传递动力的一类装置。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制基于扭轮摩擦传动的超精密工作台类型带传动摩擦轮传动扭轮摩擦传动

8－4摩擦传动机构摩擦传动机构由施加在主动轮与从动轮上的压紧力所产生的摩擦力来传递动力的一类装置。α扭轮传动轴导程：l=πDtanα，α━安装角D当扭轮旋转时，会带动传动轴一起旋转，由于扭轮与传动轴之间有很一个很小的偏转角，故扭轮和传动轴还会产生沿轴向的微小相对移动。观光缆车类型带传动摩擦轮传动扭轮摩擦传动绳索传动8－4摩擦传动机构摩擦传动机构由施加在主动轮与从动轮上的压紧力所产生的摩擦力来传递动力的一类装置。潘存云教授研制潘存云教授研制圆锥摩擦轮传动潘存云教授研制中间为空挡1）主、从轮直接传动摩擦轮传动的基本形式潘存云教授研制圆柱平摩擦轮传动圆柱槽摩擦轮传动a潘存云教授研制潘存云教授研制D2D1FpFpF正转潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制反转2）采用惰轮的间接传动摩擦轮传动的基本形式改变从动轮转向增加传动距离调整压力角潘存云教授研制惰轮主动轮主动轮惰轮的作用摩擦传动机构设计要点：1）确保正确的转向关系潘存云教授研制设计：潘存云教授主动轮惰轮主动轮F2(a)视频

a）正压力以及摩擦力的合力都促使惰轮离开主、从动轮━━不合理

F1N1N2PPFF’FF’∵需要施加的外力P较大

主动轮惰轮主动轮设计：潘存云教授主动轮惰轮主动轮(b)视频

N1N2F2F1PF’F

P

主动轮惰轮主动轮F2(a)视频

F1N1N2PPFF’FF’F’F

a）正压力以及摩擦力的合力都促使惰轮离开主、从动轮━━不合理

∵需要施加的外力P较大

b）摩擦力的合力促使惰轮压紧主、从动轮━━合理

∵需要施加的外力P较小

2）选择合理的压着角(压力角)摩擦传动机构设计要点：1）确保正确的转向关系潘存云教授研制设计：潘存云教授主动轮惰轮主动轮N1N2F2F1Pαα2α2压着角━惰轮中心与主、从动轮中心连线间的夹角α

平衡条件：选择合适的压着角α可使外力P等于零或接近零，此时传动最平稳、耗能最少。

8－5广义机构广义机构━━引入液、气、声、光、电、磁等工作原理的新型机构，其构件不再局限于刚性构件，动力源与原动件、执行件融为一体，构件与运动副融为一体，并较传动机构更简便地实现运动或动力转换。液、气动机构类型潘存云教授研制设计：潘存云教授特点：可用较小的液压缸实现较大的压紧力，同时还具有锁紧作用液动机构8－5广义机构广义机构━━引入液、气、声、光、电、磁等工作原理的新型机构，其构件不再局限于刚性构件，动力源与原动件、执行件融为一体，构件与运动副融为一体，并较传动机构更简便地实现运动或动力转换。液、气动机构类型该机构使用了一种吹吸气泵，这种吹吸气泵集吹气和吸气功能为一体，吸气头朝向堆叠着的商标纸下方，吹气头朝着商标纸压向方形盒产品的上方。当泵的吸气端在商标盒内吸取一张商标纸后，沿顺时针转动至粘胶辊子，随即滚上胶水，当转动轮带着已上胶的商标纸，转到下面由传送带送过来的方形盒产品上，即被压向产品。当传送带带动粘有商标的方形盒至最左端时，商标纸被压刷压贴于方形盒上。

商标自动粘贴机潘存云教授研制设计：潘存云教授液动机构的优点：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）液压元件具有自润滑的特点，磨损小、工作寿命长7）液压元件易于标准化、模块化、系列化。缺点：1）由于油液的压缩性及泄漏性影响，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。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，故压力损失小，易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）适于恶劣的工作环境下工作；5）易于实现过载保护；6）易于标准化、模块化、系列化。8－5广义机构广义机构━━引入液、气、声、光、电、磁等工作原理的新型机构，其构件不再局限于刚性构件，动力源与原动件