1、1,第12章 其它常用機構,121 棘輪機構,122 槽輪機構,123 擒縱輪機構,124 凸輪式間隙運動機構,126 非圓齒輪機構,125 不完全齒機構,127 螺旋機構,128 萬向鉸鏈機構,2,一、棘輪機構的組成及其工作原理,組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動爪。,121 棘輪機構,工作原理：擺桿往復擺動，棘爪推動棘輪間歇轉動。,優(yōu)點：結構簡單、制造方便、運動可靠、轉角可調。,缺點：工作時有較大的沖擊和噪音，運動精度較差。適用于速度較低和載荷不大的場合。,作者：潘存云教授,棘輪,擺桿,棘爪,止動爪,3,棘輪 類型,按輪齒分布：,外緣、 內緣、 端面棘輪機構。,二、棘輪機構的類型與應用,4,作者

2、：潘存云教授,作者：潘存云教授,按輪齒分布：,外緣、 內緣、 端面棘輪機構。,二、棘輪機構的類型與應用,按工作方式：,單動式、 雙動式棘輪機構。,雙動式棘輪機構,棘輪 類型,5,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,按輪齒分布：,外緣、 內緣、 端面棘輪機構。,二、棘輪機構的類型與應用,按工作方式：,單動式、 雙動式棘輪機構。,單向、雙向運動棘輪機構。,按棘輪轉向是否可調:,棘輪雙向運動1,棘輪雙向運動2,棘輪 類型,6,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,按輪齒分布：,外緣、 內緣、 端面棘輪機構。,二、棘輪機構的類型與應用,按工作方式：,單動式、 雙動式棘輪機構。,單向、雙向運動棘輪機構。,

3、按棘輪轉向是否可調:,按轉角是否可調:,固定轉角、可調轉角,牛頭刨床進給調整機構 通過調整桿長來調擺角,通過調滑動罩來調角度,棘輪 類型,7,作者：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,棘輪 類型,按輪齒分布：,外緣、 內緣、 端面棘輪機構。,二、棘輪機構的類型與應用,按工作方式：,單動式、 雙動式棘輪機構。,單向、雙向運動棘輪機構。,按棘輪轉向是否可調:,按轉角是否可調:,固定轉角、可調轉角,輪齒棘輪、 摩擦棘輪,按工作原理分 :,摩擦棘輪,超越離合器,8,作者：潘存云教授,運動特點：,輪齒式棘輪工作時噪音大且轉角為步進可調，但運動準確。而摩擦棘輪正好相反。,應用

4、：在各類機床中實現(xiàn)進給、轉位、或分度。,實例：止動器、牛頭刨床、沖床轉 位、超越離合器（單車飛輪）。,間歇轉動,沖頭,卸料工位,裝料工位,沖壓工位,9,作者：潘存云教授,三、設計要點,要求在工作時，棘爪在Pn和F的作用下，能自動滑入棘輪齒槽。,Pn sin, F= Pn f 代入得：,tg f, ,當 f=0.2 時，1130,通常取20,正壓力Pn,摩擦力F,條件是兩者對O2的力矩要滿足如下條件：,MpnMF,將力分解成切向和徑向分量,=tg,齒偏角,Fcos,L,L,10,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,棘輪幾何尺寸計算公式,模數(shù)m,1、1.5、2、2.5、3、 3.5、4、5、6、8

5、、10,頂圓直徑da da =mz 與齒輪不同,齒間距p P=m,齒高h h=0.75m,齒頂弦長a a=m,棘爪工作面長度a1 a1=(0.50.7)a,齒偏角 20,棘輪寬b b=(14)m,棘爪斜高h1 、齒斜高h h1=h h/cos,棘輪齒根圓角半徑rf rf =1.5 mm,棘爪尖端圓角半徑r1 r1 =2 mm,棘爪長度L 一般取 L=2p,6080,o1,o2,齒數(shù)z 1225,11,作者：潘存云教授,122 槽輪機構（馬爾它機構）,一、槽輪機構的組成及其工作特點,作用：將連續(xù)回轉變換為間歇轉動。,組成：帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪。撥盤和槽輪上都有鎖止弧：槽輪上的凹圓弧、撥

6、盤上的凸圓弧，起鎖定作用。,特點：結構簡單、制造容易、工作可靠、機械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進行轉位。因槽輪運動過程中角速度有變化 ，不適合高速運動場合。,工作過程：撥盤連續(xù)回轉，當兩鎖止弧接觸時，槽輪靜止；反之槽輪運動。,鎖止弧,槽輪,撥盤,圓銷,12,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,二、槽輪機構的類型與應用,球面槽輪機構,應用實例： 電影放映機、 自動攝影機、六角車床轉塔。,外嚙合槽輪機構,內嚙合槽輪機構,槽輪機構類型,外嚙合槽輪機構,內嚙合槽輪機構,球面槽輪機構,設計：潘存云,13,作者：潘存云教授,六槽內槽輪,撥盤,六角車床轉塔,圓銷,14,作者：潘存云教授,1.運動系數(shù),撥盤等速

7、回轉，在一個運動循環(huán)內，總的運動時間為：,t2/1,定義： k=td / t 為運動系數(shù)，即：,k=td / t,為減少沖擊，進入或退出嚙合時，槽中心線與撥銷中心連線成90角。故有：,td21/1,槽輪的運動時間為：,=21/2,21=22,=(2/z),= 2(z-2)/2z,代入上式,三、槽輪機構的運動系數(shù)及運動特性,15,將21代入得：, k0,可知：當只有一個圓銷時，k=1/2-1/z,如果想得到k0.5的槽輪機構，則可在撥盤上多裝幾個圓銷，設裝有n個均勻分布的圓銷，則撥盤轉一圈，槽輪被撥動n次。故運動系數(shù)是單圓柱銷的n倍，即:,k= n(1/2-1/z), k1, 槽數(shù) z3,得：n

8、2z/ (z -2),提問：why k1？ 事實上，當k=1時，槽輪機構已經不具備間歇運動特性了。,k =1/2-1/z,7 12 0.361,4 14 0.251,5 、6 13 0.31,即槽輪的運動時間總是小于其靜止時間。, 0.5,當z=4及n=2時,說明此時槽輪的運動時間和靜止時間相等。,k=n(1/21/z) = 0.5,16,作者：潘存云教授,2.運動特性,(1)外嚙合槽輪機構,規(guī)定: 和在圓銷進入?yún)^(qū)為正，在圓銷離開區(qū)為負，變化區(qū)間為：,11,在ABO2中有如下關系：,22,令 R / L，并代入上式得：,17,分別對時間求一階導數(shù)、和二階導數(shù)，得：,令i21=2/1 (傳動比)

9、 ,k=2/21 得：,將上述i21、k隨的變化繪制成曲線，稱為槽輪機構的,其中： d/dt =1,其中：d1 /dt = 0,運動特性曲線。,18,運動特性曲線,z=3,z=3,z=4,z=6,z=4,z=6,運動特性分析： 槽輪運動的max、amax隨槽數(shù)z的增多而減小。,存在柔性沖擊。Z愈少，沖擊愈大。,19,作者：潘存云教授,(2)內嚙合槽輪機構,曲線呈單調變化而不 象外槽輪那樣有兩個 峰值。,特性分析：,存在柔性沖擊。a=1,但隨著轉角增大， 角加速度值迅速下 降并趨于零；,內槽輪機構的動力性能比外槽輪機構要好得多。,20,作者：潘存云教授,四、槽輪機構的幾何尺寸計算,圓銷半徑r 由

10、受力大小確定 rR/6,中心距L 由安裝空間確定,回轉半徑R R=Lsin=Lsin(/z),槽頂半徑s s=Lcos=Lcos(/z),槽深h hs-(L-R-r),撥盤軸徑d1 d12(L-s),槽輪軸徑d2 d22(L-R-r),槽頂側壁厚b b=35 mm 經驗確定,21,作者：潘存云教授,123 擒縱輪機構,一、擒縱輪機構的組成及其工作原理,組成：擒縱輪、擒縱叉、游絲擺輪。,工作原理： 擒縱輪受發(fā)條力矩的驅動，游絲擺輪系統(tǒng)往復擺動，帶動擒縱叉往復擺動，卡住或釋放擒縱輪，并使它間歇轉動。,22,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,二、擒縱輪輪機構的類型與應用,固有振動

11、系統(tǒng)型擒縱輪輪機構,無固有振動系統(tǒng)型擒縱輪輪機構,-計時精度高， 用于鐘表。,-結構簡單、成本低、計時精度不高，用于自動記錄儀、時間繼電器、計數(shù)器、定時器、測速器、照相機快門和自拍器等。,23,124 凸輪式間歇運動機構,1.工作原理及特點,圓柱凸輪連續(xù)回轉，推動均布有柱銷的從動圓盤間歇轉動。,特點：從動圓盤的運動規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀。,優(yōu)點：可通過選擇適當?shù)倪\動規(guī)律來減小動載荷、避 免沖擊、適應高速運轉的要求。定位精確、且 結構緊湊。,缺點：凸輪加工較復雜、安裝調整要求嚴格。,2.類型及應用,類型：圓柱凸輪間歇運動機構、蝸桿凸輪間歇運動機構,24,作者：潘存云教授,圓柱凸輪間歇運動機構,

12、蝸桿凸輪間歇運動機構,牙膏灌漿機,應用： 適用于高速、高精度的分度轉位機械制瓶機、紙煙、包裝機、拉鏈嵌齒、高速沖床、多色印刷機等機械。,封口,灌漿,25,125 不完全齒輪機構,1.工作原理及特點,工作原理：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據(jù)運動時間和停歇時間的要求在從動輪上做出與主動輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當兩輪齒進入嚙合時，與齒輪傳動一樣，無齒部分由鎖止弧定位使從動輪靜止。,優(yōu)點：結構簡單、制造容易、工作可靠、從動輪運動 時間和靜止時間的比例可在較大范圍內變化。,2.類型及應用,類型：外嚙合不完全齒輪機構、內嚙合不完全齒輪機構,缺點：從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大 沖擊

13、，故一般只用于低速、輕載場合。,26,外嚙合不完全齒輪機構,內嚙合不完全齒輪機構,應用：適用于一些具有特殊運動要求的專用機械中。如乒乓球拍周緣銑削加工機床、蜂窩煤餅壓制機等。,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,27,作者：潘存云教授,銑刀,不完全齒輪1,靠模凸輪,不完全齒輪1,28,作者：潘存云教授,瞬心線附加桿,蜂窩煤餅壓制機,鎖止弧,鎖止弧,使運動平穩(wěn),不完全齒輪,29,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,126 非圓齒輪機構,應用實例：滾筒式平板印刷機、壓力機、機床轉位機構、非線性函數(shù)電位機構、流量計、書心脊背加工聯(lián)動機構等。,非圓齒輪機構是一種用于變傳動比傳動的齒輪機構。其節(jié)線不是

14、圓，常用的有橢圓形、心形和螺旋線形曲線等。有專門書籍介紹,作者：潘存云教授,30,滾筒式平板印刷機,壓力機,自動機床轉位機構,31,非圓齒輪,非線性函數(shù)電位機構,橢圓齒輪,橢圓齒輪,流量計,書心脊背加工聯(lián)動機構,32,127 螺旋機構,組成：螺桿、螺母、機架。,運動特點：一般情況下是螺桿連續(xù)回轉，螺母軸向移動。,優(yōu)點：獲得很大的減速比和力的增益。,缺點：機械效率較低。,應用：螺旋壓力機、千斤頂、機床進給裝置、微調機構等。,1. 螺旋機構及其應用,在v 時,也可以螺母為作軸向移動，迫使螺桿轉動。,33,作者：潘存云教授,2.運動分析,導程l螺旋轉一圈(2)，螺母前進的距離。,螺旋轉過任意角時，螺

15、母的位移s為：,s / r =l /r2,s=l/2,螺距p相鄰螺紋牙齒同側齒面之間的距離。,兩者的關系為：l = z p，z為螺紋的頭數(shù)。強調Z=1,將螺紋在中徑圓柱處展開得一斜三角形，于是：,34,B,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,且: lAlB,s =( lAlB)/2,當差(lAlB)很小時，s將很小。,這種螺旋機構稱為微(差)動螺旋機構，用于測微計（千分尺）、分度機構、調節(jié)機構（鏜刀微調機構）中。,s1=lA/2,螺母2相對于螺桿1的位移為：,s2=lB/2,螺母2相對于機架3的位移為：,圖示螺旋機構中，螺母A固定，螺母2可沿軸向移動，,當A、B段螺紋旋向相同時， 螺桿1相對于

16、機架3的位移為：,B,35,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,當A、B段螺紋旋向相反時，,螺母2的位移為： s =( lAlB)/2,l1=1.25 mm(右),鏜刀進給量調整微動螺旋機構,稱為復式螺旋機構，用于車輛的快速靠近或離開、電桿拉線機構等。,差動螺旋應實例：,復式螺旋機構,l2=1 mm(右),36,作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且在傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。共軸、 有夾角,應用：廣泛應用于汽車、機床等機械傳動系統(tǒng)中。,單萬向聯(lián)軸器,128 萬向鉸鏈機構,37,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,vA1 = r1,結構特點：兩傳動軸末端各有一個叉形支架，用鉸鏈與中間的“十字形”構件相聯(lián)，“十字形”構件的中心位于兩軸交點處，,運動分析：,兩軸平均傳動比為1，但瞬時傳動比是動態(tài)變化的。,在圖示位置I, 以軸1為參考系，對A點有 ：,以軸2為參考系，對A點有 ：,vA2 = r2,= r cos 2,顯然有 ： vA1 = vA2,38,作者：潘存云教授,其它位置：,代入得：,在圖示位置II,