机械原理12(本科)其他常用机构.ppt

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1、第第1212章章 其他常用机构其他常用机构实例实例1 灌装冷霜的多工位自动机灌装冷霜的多工位自动机 送上空盒送上空盒送出成品送出成品盖盖盒盒盖盖贴贴锡锡纸纸灌灌霜霜间歇运动机构实例实例实例2 电影放映机电影放映机 12121棘轮机构棘轮机构一、棘轮机构的组成和工作特点一、棘轮机构的组成和工作特点组成组成摇杆摇杆1主动构件，作主动构件，作往复摆动运动往复摆动运动棘轮棘轮3单向的间歇运单向的间歇运动动驱动棘爪驱动棘爪2止动棘爪止动棘爪4弹簧弹簧6棘轮机构结构简单，易于制造，运棘轮机构结构简单，易于制造，运动可靠，从动棘轮转角容易实现有动可靠，从动棘轮转角容易实现有级调整，但棘爪在齿面滑过引起噪级调

2、整，但棘爪在齿面滑过引起噪声与冲击，在高速时尤为严重。故声与冲击，在高速时尤为严重。故常于低速、轻载的场合用作间歇运常于低速、轻载的场合用作间歇运动控制。动控制。1、轮齿式棘轮机构、轮齿式棘轮机构按啮合方式可分成外啮合、内啮合棘轮机构。按啮合方式可分成外啮合、内啮合棘轮机构。二、棘轮机构的类型二、棘轮机构的类型(1)单向式棘轮机构单向式棘轮机构单动式棘轮机构单动式棘轮机构特点是摆杆向一个方向特点是摆杆向一个方向摆动时，棘轮沿同一方摆动时，棘轮沿同一方向转过某一角度；而摆向转过某一角度；而摆杆向另一个方向摆动时，杆向另一个方向摆动时，棘轮静止不动。棘轮静止不动。根据棘轮的运动又可分为两种情况：根

3、据棘轮的运动又可分为两种情况：双动式棘轮机构双动式棘轮机构摆杆的往复摆动，都能摆杆的往复摆动，都能使棘轮沿单一方向转动，棘轮转动方向是不使棘轮沿单一方向转动，棘轮转动方向是不可改变的。可改变的。翻转变向棘轮机构 回转变向棘轮机构 若将棘轮轮齿做成短梯形或矩形时，变动棘若将棘轮轮齿做成短梯形或矩形时，变动棘爪的放置位置或方向后，可使棘轮在正、反爪的放置位置或方向后，可使棘轮在正、反两个转动方向上都可实现间歇转动。两个转动方向上都可实现间歇转动。(2)2)双向式棘轮机构双向式棘轮机构(1)偏心楔块式棘轮机构偏心楔块式棘轮机构利用偏心扇形楔块与摩擦轮间的摩擦力与楔块偏心的几何条件来实现摩擦轮的单向间

4、歇转动。2 2、摩擦式棘轮机构、摩擦式棘轮机构内啮合内啮合 外啮合外啮合 (2)、滚柱楔紧式棘轮机构、滚柱楔紧式棘轮机构（属于（属于内接内接摩擦式棘轮机构）摩擦式棘轮机构）超越离合器超越离合器星星轮轮顺顺时针时针回回转时转时，滚滚柱柱带动带动套筒一同回套筒一同回转转。星星轮轮逆逆时针时针回回转时转时，套筒停止不，套筒停止不动动。套筒只随。套筒只随星星轮轮顺顺时针时针方向回方向回转转，从从这这个意个意义义上上说说，它，它是一个是一个单单向离合器向离合器。它也可以成为一个它也可以成为一个超越离合器超越离合器：当套筒从另一条传动路线得到一个更快的当套筒从另一条传动路线得到一个更快的顺时针回转速度时，

5、楔形空间中的摩擦不再起顺时针回转速度时，楔形空间中的摩擦不再起作用，套筒可以超越作用，套筒可以超越星轮以高速转动。星轮以高速转动。超越离合器使正常超越离合器使正常工作的运动链和快工作的运动链和快速运动的运动链可速运动的运动链可并行不悖地起作用。并行不悖地起作用。三、棘轮机构的应用 1 1、制动、制动 2 2、送进和输送、送进和输送 牛头刨床工作台进给机构牛头刨床工作台进给机构模型模型曲柄曲柄2转动，经连杆转动，经连杆3带动摇杆带动摇杆4作往复摆动；摇作往复摆动；摇杆杆4上装有棘爪上装有棘爪7，棘爪带动棘轮，棘爪带动棘轮5以及与棘轮固以及与棘轮固连连的的丝杠丝杠6转动转动，使工作台作间歇进给运动

6、。，使工作台作间歇进给运动。3 3、超越、超越 图5-9自行车后轴上的棘轮机构四、棘轮转角的调节四、棘轮转角的调节 通过改变曲柄摇杆机构曲柄长度的方法来通过改变曲柄摇杆机构曲柄长度的方法来改变摇杆摆角的大小，改变摇杆摆角的大小，摇杆摆动角度的大小，摇杆摆动角度的大小，从而实现棘轮机构转角大小的调整。从而实现棘轮机构转角大小的调整。调整摇杆摆角调整摇杆摆角 用用棘轮罩棘轮罩调节棘轮转角调节棘轮转角 改变棘轮罩位置，使部分行程内棘爪沿棘轮改变棘轮罩位置，使部分行程内棘爪沿棘轮罩表面滑过，从而实现棘轮转角大小的调整。罩表面滑过，从而实现棘轮转角大小的调整。12122槽轮机构槽轮机构（马尔它机构）（马

7、尔它机构）一、槽轮机构的组成及其工作原理一、槽轮机构的组成及其工作原理槽轮槽轮拨盘拨盘圆销圆销槽轮内凹槽轮内凹锁止弧锁止弧拨盘外凸拨盘外凸锁止弧锁止弧1 12o2122槽轮机构槽轮机构（马尔它机构）（马尔它机构）组成：组成：带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。拨带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用盘上的凸圆弧，起锁定作用。o1工作过程：工作过程：拨盘连续回转，拨盘连续回转，当两锁止弧接触当两锁止弧接触时，槽轮静止；时，槽轮静止；反之槽轮运动。反之槽轮运动。锁止弧锁止弧槽轮槽轮拨盘拨盘圆销圆销1 1

8、2 2特点：特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮效率高，能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度运动过程中角速度有变化有变化，不适合高，不适合高速运动场合。速运动场合。o1o2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。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1 122 2二、基本类型二、基本类型:球面槽轮机构球面槽轮机构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轴线平行轴线平行轴线相交轴线相交球面槽轮机构球面槽轮机构单动式单动式外啮合槽轮外啮合槽轮机构机构

9、双双动式动式外啮合槽轮外啮合槽轮机构机构内啮合槽轮机构内啮合槽轮机构 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。停顿作用停顿作用放映机机构放映机机构转位作用转位作用六角车床的刀架转位机构六角车床的刀架转位机构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装牙膏筒装牙膏筒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1、运动系数、运动系数k拨拨盘盘等等速速回回转转，在在一一个个运运动动循循环环内内，拨拨盘盘运运动动时时间间对对应应的拨盘转角：的拨盘

10、转角：t22221 1222 2td 2 21 1槽槽轮轮的的运运动动时时间间对对应应的的拨拨盘转角盘转角为：为：1 12 2定义：定义：k=td/t 为运动系数，即：为运动系数，即：k =td/t=21 1/2进入径向进入径向槽的瞬间槽的瞬间脱离径向脱离径向槽的瞬间槽的瞬间圆柱销的线速度应沿着径向槽的中心线方向圆柱销的线速度应沿着径向槽的中心线方向vv为避免发生刚性冲击为避免发生刚性冲击 槽中心线与拨销中心连线成槽中心线与拨销中心连线成90角。故有：角。故有：221 1222 221=22=(2/z)=2(z-2)/2z1 12 2将将21 1代入前式得：代入前式得：k 0 0 槽轮的槽数槽

11、轮的槽数 z 3 z 3 k=(z-2)/2z=(z-2)/2z 0.50.5可知：当只有一个圆销时，可知：当只有一个圆销时，k=1/2-1/z如如果果想想得得到到k0.5的的槽槽轮轮机机构构，则则可可在在拨拨盘盘上上多装几个圆销，多装几个圆销，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。即：即：k0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。a=1=12 2/2 21 1-60-40-200204060-50-3

12、0-101030508642-4-6-854321-60-40-200204060-50-30-101030506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。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rrR/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RR=Lsin=Lsin(/z)拨盘轴径拨盘轴径d1d12(L-s)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nsrRL12d1r05641213386游丝摆轮游丝摆轮45擒纵轮擒纵轮121338擒纵擒纵叉叉123擒纵轮机构擒纵轮机构一一、

13、擒擒纵纵轮轮机机构构的的组组成成及其工作原理及其工作原理组组成成：擒擒纵纵轮轮、擒擒纵纵叉叉、游游丝摆轮。丝摆轮。工作原理：工作原理：擒擒纵纵轮轮受受发发条条力力矩矩的的驱驱动动，游游丝丝摆摆轮轮系系统统往往复复摆摆动动，带带动动擒擒纵纵叉叉往往复复摆摆动动，卡卡住住或或释释放放擒纵轮擒纵轮，并使它间歇转动。，并使它间歇转动。3356412185641213385641128二、二、擒纵轮擒纵轮轮机构的类型与应用轮机构的类型与应用固有振动系统型固有振动系统型擒纵轮擒纵轮轮机构轮机构无固有振动系统型无固有振动系统型擒纵轮擒纵轮轮机构轮机构固固有有振振动动系系统统型型擒擒纵纵轮轮轮轮机机构构计计时

14、时精精度高，用于钟表。度高，用于钟表。56412133831421243无无固固有有振振动动系系统统型型擒擒纵纵轮轮轮轮机机构构结结构构简简单单、成成本本低低、计计时时精精度度不不高高，用用于于自自动动记记录录仪仪、时时间间继继电电器器、计计数数器器、定定时时器器、测测速速器器、照照相机快门和自拍器等。相机快门和自拍器等。无固有振动系统型无固有振动系统型擒纵轮擒纵轮轮机构轮机构一、凸轮式间歇运动机构的组成一、凸轮式间歇运动机构的组成、工作原理工作原理12-4 凸轮式间歇运动机构凸轮式间歇运动机构 如图所示，由主如图所示，由主动凸轮和从动盘组成。动凸轮和从动盘组成。主动凸轮作连续转动，主动凸轮作

15、连续转动，从动盘作间歇分度运从动盘作间歇分度运动动。1 1、组成和、组成和工作原理工作原理 常用于传递交错轴间的分度运动和需要常用于传递交错轴间的分度运动和需要间歇转位的机械装置中。间歇转位的机械装置中。只要适当设计出凸轮的轮廓曲线，就可使只要适当设计出凸轮的轮廓曲线，就可使从动盘获得所预期的运动规律，其动载荷小，从动盘获得所预期的运动规律，其动载荷小，无刚性和柔性冲击，以适应高速运转的要求；无刚性和柔性冲击，以适应高速运转的要求；并可获得高的定位精度，机构结构紧凑。是一并可获得高的定位精度，机构结构紧凑。是一种较理想的高速高精度的分度机构。种较理想的高速高精度的分度机构。其缺点是加工成本较高

16、，对装配、调整要其缺点是加工成本较高，对装配、调整要求严格。求严格。2、特点、特点二、二、凸轮式间歇运动机构凸轮式间歇运动机构的类型的类型1、圆柱、圆柱凸轮间歇运动机构凸轮间歇运动机构 这种机构常用于两交错轴间的分度传动。这种机构常用于两交错轴间的分度传动。2、蜗杆形凸轮间歇运动机构、蜗杆形凸轮间歇运动机构（应用最多）（应用最多）如图所示。如图所示。凸轮形凸轮形状如同圆弧面蜗杆一样，状如同圆弧面蜗杆一样，滚子均匀分布在从动盘滚子均匀分布在从动盘的圆柱面上，犹如蜗轮的圆柱面上，犹如蜗轮的齿。的齿。凸轮连续转动时凸轮连续转动时就带动从动盘像蜗轮那就带动从动盘像蜗轮那样转动。样转动。凸轮上的凸脊经过

17、这样的设计：当凸凸轮上的凸脊经过这样的设计：当凸轮在连续回转时，使从动盘作间歇运动。轮在连续回转时，使从动盘作间歇运动。从动盘上的滚子可以绕其自身轴线转动，从动盘上的滚子可以绕其自身轴线转动，可减小凸轮面和滚子之间的滑动摩擦。可减小凸轮面和滚子之间的滑动摩擦。两轴间的中心距可作微量调整，以消除凸两轴间的中心距可作微量调整，以消除凸轮轮廓面和滚子之间的间隙，实现轮轮廓面和滚子之间的间隙，实现“预紧预紧”，不但可减小间隙带来的冲击，而且在从动，不但可减小间隙带来的冲击，而且在从动盘停歇时可得到精确的定位。盘停歇时可得到精确的定位。蜗杆式分度凸轮蜗杆式分度凸轮运动机构运动机构许多场合正逐许多场合正逐

18、渐取代棘轮机构和槽轮机构，已在高速冲床、渐取代棘轮机构和槽轮机构，已在高速冲床、加工中心、模切机、多色印刷机、包装机和加工中心、模切机、多色印刷机、包装机和许多轻工自动机械中得到应用，而且许多轻工自动机械中得到应用，而且会得到会得到越来越广泛的应用越来越广泛的应用。通过从动盘运动规律的合理设计，可减通过从动盘运动规律的合理设计，可减小动载荷和冲击，因此蜗杆式分度凸轮的运小动载荷和冲击，因此蜗杆式分度凸轮的运转速度可以比棘轮机构和槽轮机构高得多，转速度可以比棘轮机构和槽轮机构高得多，它的转速已达它的转速已达3000r/min。12125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

19、工工作作原原理理：在在主主动动齿齿轮轮只只做做出出几几个个齿齿，根根据据运运动动时时间间和和停停歇歇时时间间的的要要求求在在从从动动轮轮上上做做出出与与主主动动轮轮相相啮啮合合的的轮轮齿齿。其其余余部部分分为为锁锁止止圆圆弧弧。当当两两轮轮齿齿啮啮合合时时，与与齿齿轮轮传传动动一一样样，不不啮啮合合时时，由由锁锁止止弧弧定定位位使使从从动动轮轮静止。静止。优优点点：结结构构简简单单、制制造造容容易易、工工作作可可靠靠、不不完完全全齿齿轮轮机机构构的的从从动动轮轮在在一一周周转转动动中中可可作作多多次次停停歇歇。从从动动轮轮运运动动时时间间和和静静止止时时间间的的比比例例可在较大范围内变化。可在

20、较大范围内变化。2.2.类型及应用类型及应用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缺缺点点：在在开开始始进进入入啮啮合合与与脱脱离离啮啮合合时时有有较较大大冲击，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。外啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构二、不完全齿轮机构的应用二、不完全齿轮机构的应用不完全齿轮机构多用于一些具不完全齿轮机构多用于一些具有特殊运动要求的专业机械中。如有特殊运动要求的专业机械中。如图图12-27所示的用于铣削乒乓球拍的所示的用于铣削乒乓球拍的专用靠模铣床。专用靠模铣床。铣刀铣刀不完全齿轮不完全齿轮1乒乓球拍专用靠

21、模铣床乒乓球拍专用靠模铣床123458976球拍球拍靠模凸轮靠模凸轮不完全齿轮不完全齿轮2蜂窝煤成型机模盘转位机构蜂窝煤成型机模盘转位机构蜂窝煤饼压制机蜂窝煤饼压制机不完全齿轮不完全齿轮压制压制退煤饼退煤饼填料填料填料填料瞬心线附加杆瞬心线附加杆锁止弧锁止弧锁止弧锁止弧使运动平稳12-8螺旋机构螺旋机构一、螺旋机构的应用和特点一、螺旋机构的应用和特点回转运动回转运动直线运动直线运动螺螺母母螺螺杆杆机机架架螺母移动螺母移动螺杆转移螺杆转移 其主要优点是：能获得其主要优点是：能获得很大的减速比很大的减速比和力的增益和力的增益；此外，选择合适的螺纹导程；此外，选择合适的螺纹导程角，还可以使机构具有角

22、，还可以使机构具有自锁性自锁性。其主要缺点是：其主要缺点是：机械效率较低机械效率较低，特别是，特别是具有自锁性的螺旋机构的效率将低于具有自锁性的螺旋机构的效率将低于50%。螺旋机构常用于螺旋机构常用于起重机起重机、压力机压力机以及以及功功率不大率不大的的进给系统进给系统和和微调装置微调装置中。中。二螺旋机构的运动分析当螺杆转过时，螺母沿其轴向移动的距离为：Sl/(2)其中l为螺旋的导程mm。（1）微动螺旋机构设螺旋机构中A、B段的螺旋导程分别为lA、lB,且两端螺旋的旋向相同（即同为左旋或右旋）螺母B段螺纹A段螺纹当螺杆转过时，螺母的位移s为：s(lAlB)/(2）因lA、lB相差很小时，故位

23、移s可能很小，故这种螺旋机构称为微动螺旋机构。如用于调节镗刀进刀量的螺旋机构。此种机构常用测微计、分度机构中。（2）复式螺旋机构如果螺旋机构的两段螺旋导程分别为lA、lB，且两端螺旋的旋向相反。这种螺旋机构称为复式螺旋机构。此种螺旋机构常用于车辆的联接。s(lAlB)/(2）则：一、单万向铰链机构一、单万向铰链机构当主动轴转一周，从动轴也转动一周，但主动当主动轴转一周，从动轴也转动一周，但主动轴与从动轴的瞬时传动比不同。轴与从动轴的瞬时传动比不同。12-9万向铰链机构万向铰链机构当当两两轴轴夹夹角角值值变变化化时时，角角速速度度比比的的值值也也将将改改变变，图图为为不不同同轴轴夹夹角角时时，传

24、传动动比比i i3131随随1 1变变化化曲曲线线。由由图图可可知知，传传动动比比的的变变化化幅幅度度随随轴轴夹夹角角增增加加而而增增大大。为为使使3 3波波动动不不致致过过大大，一一般情况下两轴夹角般情况下两轴夹角最大不超过最大不超过35350 04545。二、双万向联轴机构二、双万向联轴机构采用下图所示的双万向联轴机构，采用下图所示的双万向联轴机构，可避免可避免从动轴产生角速度变化从动轴产生角速度变化。主动、从动、中间三轴共面；主动、从动、中间三轴共面；主主动动轴轴、从从动动轴轴的的轴轴线线与与中中间间轴轴的的轴轴线线之间的夹角应相等；之间的夹角应相等；21C21C要使其传动比恒等于要使其传动比恒等于1，则必须满足下列条件：，则必须满足下列条件：中间轴两端的叉面应在同一平面内。中间轴两端的叉面应在同一平面内。21C21C双万向铰链机构双万向铰链机构图图为为双万向联轴机构传递汽车变双万向联轴机构传递汽车变速箱输出轴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与后桥车架弹簧支承上的后桥差速器输入轴间的运动。的运动。三、万向联轴机构的应用三、万向联轴机构的应用图图为为万能铣床进给传动中，为适万能铣床进给传动中，为适应工作台应工作台升降或水平移动引起主、从动轴间相对位置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。改变所采用的双万向联轴节传动。