2012機械原理ch36其他常用機構

第六章其他常用機構§6.1.2

棘輪機構§6.1.1

槽輪機構§6.1.5

擒縱輪機構§6.1.4

凸輪式間歇運動機構§6.1.3

不完全齒輪機構§6.1.6

非圓柱齒輪機構§6.4

螺旋機構§6.5

萬向鉸鏈機構§6.3

組合機構§6.1

間歇機構

是由主動撥盤、從動槽輪和機架等組成?！?.1.1

槽輪機構1．槽輪機構的組成及工作特點（1）機構組成（2）工作特點槽輪機構

槽輪機構可將主動撥盤的等速回轉運動轉變?yōu)椴圯啎r動時停的間歇運動，并具有結構簡單、外形尺寸小、機械效率高，以及能較平穩(wěn)的、間歇地進行轉位等優(yōu)點，但存在柔性沖擊的缺點，故常用于速度不太高的場合。2．槽輪機構的類型及應用（1）槽輪機構的類型偏置外槽輪機構偏置內(nèi)槽輪機構曲線外槽輪機構曲線內(nèi)槽輪機構外槽輪機構內(nèi)槽輪機構槽條機構不等臂多銷槽輪機構球面槽輪機構曲線式槽輪機構偏置式槽輪機構普通型特殊型（2）槽輪機構的應用例1

蜂窩煤制機模盤轉位機構例2

電影膠片抓片機構

是指當主動撥盤回轉一周時，槽輪的運動時間td與主動撥盤轉一周的總時間t之比，3．普通槽輪機構的運動系數(shù)及特性（1）普通槽輪機構的運動系數(shù)1）外槽輪機構槽輪機構的運動系數(shù)以表示。即

＝td/t＝2α1/(2π）=(π－2φ2)/(2π）＝π－(2π/z)/(2π)＝(z-2)/2z(a)

由于

>0，故槽數(shù)z≥3。

又因

<0.5，故此種單銷槽輪機構的槽輪運動時間總是小于其靜止時間。

具有K個均布圓銷的槽輪機構的運動系數(shù)

為

＝K(z-2)/2z

因≤1，則有

K≤2z/(z-2)

由此可知，槽數(shù)與圓銷數(shù)間的關系為z＝3，K＝1～6；z＝4，K＝1～4；z＝5、6，K＝1～3；z≥7，K＝1～2。設計外槽輪時應注意的事項(1)運動系數(shù)應大于零，故槽輪的槽數(shù)z應大于或等于3；(2)運動系數(shù)將隨著Z的增加而增加；(3)對于K=1的單銷外槽輪機構，<0.5。若要求>0.5，應增加圓銷數(shù)K。(4)槽輪必須有停歇時間，所以<1。撥盤的圓銷數(shù)K與槽輪槽數(shù)z的關系應為(5)當要求撥盤轉一周的時間內(nèi)，槽輪K次停歇的時間不相等，則可將圓銷不均勻地分布在主動撥盤等徑的圓周上。若還要求撥盤轉一周過程中槽輪K次運動時間也互不相等時，則還應使各圓銷中心的回轉半徑也互不相等。 2）內(nèi)槽輪機構

其單銷內(nèi)槽輪機構的運動系數(shù)為

＝2α1/(2π)＝(π＋2φ2)/(2π)

＝(π＋2π/z)/(2π）

＝(z+2)/2z故

>0.5。槽輪機構的角速度及角加速度的最大值隨槽輪數(shù)z的增多而減少；當圓銷開始進入和離開徑向槽時，此兩瞬時有柔性沖擊，且隨槽數(shù)z的減少而增大；在機構運轉速度較高時，或槽輪軸承慣性較大的情況下，就顯得更為突出。內(nèi)槽輪機構與外槽輪機構一樣，有加速度突變，且其值與外槽輪者相等，但當|α|→0時，角加速度值迅速下降并趨于零。（2）普通槽輪機構的運動特性

是由搖桿、棘爪、棘輪、止動爪等組成?！?.1.2

棘輪機構1．棘輪機構的組成及工作特點（1）機構組成棘輪機構（2）工作特點

可實現(xiàn)單向間歇運動、機構簡單、制造方便、運動可靠、棘輪轉角可調(diào)。但沖擊和噪聲大、運動精度低，適用于低速輕載的場合。棘輪轉角大小的調(diào)節(jié)方法：改變主動搖桿擺角的大小加裝一棘輪罩以遮蓋部分棘齒2．棘輪機構的類型及應用（1）棘輪機構的類型1）齒嚙式棘輪機構外接式內(nèi)接式棘條鉤頭式直推式翻轉式提轉式普通棘輪機構雙動式棘輪機構可變向棘輪機構2）摩擦式棘輪機構外接摩擦式內(nèi)接摩擦式滾子內(nèi)接摩擦式（2）棘輪機構的應用例牛頭刨床工作臺的進給機構3．棘輪設計的要點單爪棘輪機構可反轉的單爪棘輪機構摩擦式棘輪機構雙爪(雙動)棘輪機構多爪棘輪機構棘輪轉角調(diào)節(jié)方法方法一：通過調(diào)節(jié)遮板的位置，改變棘輪轉角方法2：調(diào)節(jié)曲柄長度改變棘輪轉角§6.1.3

不完全齒輪機構1．機構的工作原理及特點（1）工作原理

由一個或一部分齒的主動輪與按動停時間要求而作出的從動輪相嚙合，使從動輪作間歇回轉運動。（2）工作特點

結構簡單，制造容易，工作可靠，動停時間比可在較大范圍內(nèi)變化，但在從動輪的運動始末有剛性沖擊，適合于低速、輕載的場合。2．機構的類型及應用（1）不完全齒輪機構的類型（2）不完全齒輪機構的應用

為了改善剛性沖擊的缺點，可在主從動輪上加一對瞬心線附加桿?！?.1.4

凸輪式間歇運動機構1．機構的工作原理及特點

由主動輪和從動盤組成，主動凸輪作連續(xù)轉動，通過其凸輪廓線推動從動盤作預期的間歇分度運動。（2）工作特點

動載荷小，無剛性和柔性沖擊，適合高速運轉，無需定位裝置，定位精度高，結構緊湊；但加工成本高，裝配與調(diào)整的要求。（1）工作原理2．機構的類型及應用（1）圓柱凸輪式間歇運動機構

常取單頭螺桿凸輪z2≥6，從動盤按正弦加速度規(guī)律設計，可控制中心距消除間隙，承載能力高，間歇頻率為1200次/分，分度精度為30″。

常取凸輪槽數(shù)為1，柱銷數(shù)一般取z2≥6，在輕載下間歇頻率為1500次/分。（2）蝸桿凸輪式間歇運動機構（3）共軛凸輪式間歇機構動力特性好，分度精度高，成本較低。§6.1.5

擒縱輪機構1．擒縱輪機構的組成及工作原理（1）機構的組成

由擒縱輪、擒縱叉、游絲擺輪及機架組成。（2）工作原理

擒縱輪受發(fā)條驅動而轉動，同時受擒縱叉上的左右卡瓦阻擋而停止，并通過游絲擺輪系統(tǒng)控制動停時間，從而實現(xiàn)周期性單性間歇運動。

游絲擺動系統(tǒng)是由游絲、擺輪及圓銷、擒縱叉及叉頭釘?shù)冉M成。

其能量的補充是通過擒縱輪齒頂斜面與卡瓦的短暫接觸傳動來實現(xiàn)的。

因游絲擺輪系統(tǒng)振動頻率固定，故可用于計量時間，常用于鐘表中。2．擒縱輪機構的類型及應用（1）有固有振動系統(tǒng)型擒縱輪機構擒縱輪機構有以下兩大類：如機械手表中的擒縱輪機構。（2）無固有振動系統(tǒng)型擒縱輪機構此種擒縱輪僅由擒縱輪和擒縱叉組成。

擒縱叉往復振動的周期與擒縱叉轉動慣量（為常數(shù)）的平方成正比。與擒縱輪給擒縱叉的轉矩大?。ɑ痉€(wěn)定）的平方根成反比。

故此機構能使擒縱輪作平均轉速基本恒定的間歇運動。

這種機構結構簡單，便于制造，價格低，但振動周期不很穩(wěn)定，故主要用于計時精度要求不高、工作時間較短的場合。

即橢圓齒輪機構的傳動比i21是主動輪1轉角φ1的函數(shù)，且與橢圓齒輪的偏心率εe有關。§6.1.6

非圓柱齒輪機構i21＝ω2/ω1＝r1/r2＝（1－εe2)/(1＋εe2－2εecosφ1）（2）非圓齒輪機構的應用非圓齒輪機構在機床、自動機、儀器及解算裝置中均有應用。非圓齒輪機構是一種變傳動比的齒輪機構。（1）橢圓齒輪機構的傳動比1）利用橢圓齒輪帶動曲柄滑塊機構實現(xiàn)急回運動2）利用橢圓齒輪帶動轉位槽輪機構實現(xiàn)縮短運動時間，增加停歇時間。§6.2

廣義機構電磁機構：電磁傳動機構、變頻調(diào)速機構繼電器機構：振動機構：電磁振動機構、音叉振動機構、超聲波振動機構微位移機構：光電機構：光電動機、光化學回轉活塞式行星馬達液動機構：氣動機構：…§6.3

組合機構1．組合機構及其特點（1）組合機構的概念

由于現(xiàn)代機械工程對機械的運動形式、運動規(guī)律和動力性能等方面要求的多樣化和復雜性，以及前述各種基本機構性能的局限性，使得僅采用某種基本機構往往不能很好的滿足設計要求。因而常把幾個基本機構組合起來加以應用，這就構成了所謂的組合機構。

組合機構并不是幾個基本機構的一般串聯(lián)，而往往是一種封閉式的傳動機構。

而封閉機式傳動機構則是利用一個機構去約束或封閉另一個多自由度機構，使其不僅具有確定的運動，

而且可使從動件具有更為多樣化的運動形式或運動規(guī)律。現(xiàn)比較兩個例子來看什么是組合機構。（2）組合機構的特點

組合機構不僅能滿足多種設計要求，

因此，組合機構越來越得到廣泛應用。

甚至能產(chǎn)生基本機構所不具有的運轉特性和運動形式，以及更為多樣的運動規(guī)律。

而且能綜合應用和發(fā)揮各種基本機構的特點，

，可實現(xiàn)多種預定的運動規(guī)律及軌跡。

，可實現(xiàn)有任意停歇或復雜運動規(guī)律的間歇運動和特殊規(guī)律的補償運動等。2．組合機構的類型及應用（1）聯(lián)動凸輪組合機構，可準確實現(xiàn)預定軌跡要求。應用實例：放映機的抓片機構筆芯裝配線送進機構（2）凸輪－齒輪組合機構（3）凸輪－連桿組合機構（4）齒輪－連桿組合機構，可實現(xiàn)多種運動規(guī)律及軌跡要求?！?.4

螺旋機構1．螺旋機構的組成

用螺旋副聯(lián)接兩構件而形成的機構稱為螺旋機構。螺旋機構是由螺桿、螺母和機架組成。常用的螺旋機構中，除包含螺旋副以外，還有轉動副、移動副。通常它是將旋轉運動轉換為直線運動。但當導程角大于當量摩擦角時，它還可以將直線運動轉換為旋轉運動。螺旋機構(Screwmechanism)利用螺旋副傳遞運動和動力。2.運動分析導程l：螺旋轉一圈(2π)，螺母前進的距離。螺旋轉過任意φ角時，螺母的位移s為：

s/(rφ)=l/(r2π)lr2πsrφ

s=lφ/(2π)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=zp，z為螺紋的頭數(shù)。213將螺紋在中徑圓柱處展開得一斜三角形，于是：3、單螺旋副

圖示為單螺旋副機構。圖中，構件1為螺桿，構件2為螺母，構件3為機架；A為轉動副；B為螺旋副，其導程為hB；C為移動副。

單螺旋機構常用于臺鉗及許多金屬切削機床的走刀機構、千斤頂、螺旋拆卸裝置中。千斤頂走刀機構螺旋拆卸裝置

（6）效率低，具有自鎖性的螺旋機構效率低于50％；（7）相對運動表面磨損快；（8）實現(xiàn)往復運行要靠主動件改變轉動方向來實現(xiàn)。（1）能將回轉運動變換為直線運動；（2）傳動平穩(wěn)，無噪音；（3）減速比大。可用于如千分尺那樣的螺旋測微器中；（4）選擇合適的螺旋機構導程角，反行程可以自鎖；（5）力的增益大，省力。螺旋拆卸工具可以將配合得很緊的軸和軸承分開。螺旋機構的優(yōu)點：缺點：

因此，螺旋機構常用于起重機、壓力機以及功率不大的進給系統(tǒng)和微調(diào)裝置中。

圖示螺旋機構中，螺母A固定，螺母2可沿軸向移動，且:lA≠lB

當A、B段螺紋旋向相同時，螺桿1相對于機架3的位移為：

s=(lA－lB)φ/2π123s1=lAφ/2π螺母2相對于螺桿1的位移為：s21=－lBφ/2π螺母2相對于機架3的位移為：4、差(微)動螺旋副

因lA、lB相差很小時，位移s可能很小，故這種螺旋機構稱為差(微)動螺旋機構。動畫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(diào)節(jié)機構（鏜刀微調(diào)機構）中。l1=1.25mm(右)l2=1mm(右)鏜刀進給量調(diào)整微動螺旋機構5、復式螺旋機構

如果螺旋機構的兩段螺旋導程分別為lA、lB，且兩端螺旋的旋向相反，則：s＝(lA＋lB)φ/(2π）

這種螺旋機構稱為復式螺旋機構。常用于車輛的聯(lián)接、電桿拉線機構等。123AB動畫復式螺旋機構的應用圖為壓榨機構，螺桿1兩端分別與螺母2、3組成旋向相反導程相同的螺旋副，A、B根據(jù)復式螺旋的原理上下運動壓榨物件。6．螺旋機構的設計要點

螺旋設計的關鍵是選擇確定合適的螺旋導程角、導程及頭數(shù)等參數(shù)。根據(jù)不同的工作要求，螺旋機構應選擇不同的幾何參數(shù)。

若要求螺旋具有自鎖性或具有較大的減速比（微動）時，宜選用單頭螺旋，宜選用較小的導程及導程角，但效率較低。

若要求傳遞大的功率或快速運動的螺旋機構時，宜采用具有較大導程角的多頭螺旋?！?.5

萬向鉸鏈機構1．機構的組成

單萬向鉸鏈機構是指末端各有一叉的主、從動軸和中間“十”字構件鉸接而成的。2．工作特點

兩軸的平均傳動比為1；但角速度比是隨時間變化的。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。廣泛應用于汽車、機床等機械傳動系統(tǒng)中。3．機構的運動特性

單萬向鉸鏈機構，當主動軸Ⅰ以ω1等速回轉時，從動軸Ⅱ的ω2變化范圍為：ω1cosα≤ω2≤ω1/cosα其變化幅度與兩軸夾角α有關，一般α≤30°。ω1ω2αω21由圖可得：ω'2＝ω1/cosαω21

＝ω21A∴ω2

＝ω'2＝ω1＋ω21A在圖示位置時，∵

ω2

、ω1

、ω21A共面，故可知:ω21B

＝0ω1ω'2ω21αAω'2Aααω1B其中ω21是一個空間矢量，可分解成繞A、B軸旋轉的兩個分量：ω21

＝ω21A

＋ω21B可知ω2的變化范圍為：在圖示位置時，∵

ω"2

、ω1

、ω21B共面，故可知:ω21

＝ω2