第十二章 其他常用機(jī)構(gòu)

1、第十二章 其他常用機(jī)構(gòu),§12-1 棘輪機(jī)構(gòu),§12-2 槽輪機(jī)構(gòu),§12-3 擒縱輪機(jī)構(gòu),§12-4 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),§12-5 不完全齒輪機(jī)構(gòu),*§12-6 非圓柱齒輪機(jī)構(gòu),§12-7 螺旋機(jī)構(gòu),§12-8 萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu),§12-9 組合機(jī)構(gòu),§12-10 含有某些特殊元器件的機(jī)構(gòu),是由搖桿

2、、棘爪、棘輪、止動(dòng)爪等組成。,§12-1 棘輪機(jī)構(gòu),1．棘輪機(jī)構(gòu)的組成及工作特點(diǎn)：,（1）機(jī)構(gòu)組成,棘輪機(jī)構(gòu),（2）工作特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)單向間歇運(yùn)動(dòng)、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)動(dòng)可靠、棘輪轉(zhuǎn)角可調(diào)。,但沖擊和噪聲大、運(yùn)動(dòng)精度低，適用于低速輕載的場(chǎng)合。,棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)節(jié)方法：,,,,改變主動(dòng)搖桿擺角的大小,加裝一棘輪罩以遮蓋部分棘齒,2．棘輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用,（1）棘輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型,1）齒嚙式棘輪機(jī)構(gòu),2）摩擦式棘輪機(jī)構(gòu),,棘輪

3、機(jī)構(gòu)(2/3),,,,（2）棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,例12-1 牛頭刨床工作臺(tái)的進(jìn)給機(jī)構(gòu),,棘輪機(jī)構(gòu)(3/3),,,,3．棘輪設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：,是由主動(dòng)撥盤(pán)、從動(dòng)槽輪和機(jī)架等組成。,§12-2 槽輪機(jī)構(gòu),1．槽輪機(jī)構(gòu)的組成及工作特點(diǎn)：,（1）機(jī)構(gòu)組成,（2）工作特點(diǎn),槽輪機(jī)構(gòu),,槽輪機(jī)構(gòu)可將主動(dòng)撥盤(pán)的等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)椴圯啎r(shí)動(dòng)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形尺寸小、機(jī)械效率高，以及能較平穩(wěn)、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位等優(yōu)點(diǎn)，但存在

4、柔性沖擊的缺點(diǎn)，故常用于速度不太高的場(chǎng)合。,,,,2．槽輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用,（1）槽輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型,（2）槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,例12-2 蜂窩煤制機(jī)模盤(pán)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu),例12-3 電影膠片抓片機(jī)構(gòu),,槽輪機(jī)構(gòu)(2/5),,,,是指當(dāng)主動(dòng)撥盤(pán)回轉(zhuǎn)一周時(shí)，槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 td 與主動(dòng)撥盤(pán)轉(zhuǎn)一周的總時(shí)間t之比，,3．普通槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)及特性,（1）普通槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù),1）外槽輪機(jī)構(gòu),槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù),以k表示。,＝2α1/(2π）,= (π

5、－2φ2)/(2π）,＝[π－(2π/z)]/(2π),＝1/2－1/z (a),由于k > 0，故槽數(shù)z≥3。,又因k < 0.5，故此種單銷(xiāo)槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間總是小于其靜止時(shí)間。,具有 n 個(gè)均布圓銷(xiāo)的槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù) k 為,k＝ n (1/2－1/z ),,槽輪機(jī)構(gòu)(3/5),,,,因k≤1，則有 n ≤2z/(z-2),由此可知，槽數(shù)與圓銷(xiāo)數(shù)間的關(guān)系為,z

6、＝3，n＝1～6；z＝4，n＝1～4；z＝5、6，n＝1～3；z≥7，n＝1～2。,2）內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu),其單銷(xiāo)內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為,k＝ 2α1/(2π) ＝(π＋2φ2)/(2π) ＝ (π＋2π/z)/(2π）,＝1/2＋1/z,故 k > 0.5。,,槽輪機(jī)構(gòu)(4/5),,,,槽輪機(jī)構(gòu)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(dāng)圓銷(xiāo)開(kāi)始進(jìn)入和離開(kāi)徑向槽時(shí)，此兩瞬時(shí)有柔性沖擊， 且隨

7、槽數(shù) z 的減少而增大；,在機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高時(shí)，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(jī)構(gòu)與外槽輪機(jī)構(gòu)一樣，有加速度突變，且其值與 外槽輪者相等，但當(dāng)| |→0 時(shí)，角加速度值迅速下降并趨 于零。,,槽輪機(jī)構(gòu)(5/5),,,,（2）普通槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性,§12-3 擒縱輪機(jī)構(gòu),1．擒縱輪機(jī)構(gòu)的組成及工作原理,（1）機(jī)構(gòu)的組成,由擒縱輪、擒縱叉、游絲擺輪及機(jī)架組成。,（2）工作原理,擒縱輪受發(fā)

8、條驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)受擒縱叉上的左右卡瓦阻擋而停止，并通過(guò)游絲擺輪系統(tǒng)控制動(dòng)停時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)周期性單向間歇運(yùn)動(dòng)。,游絲擺動(dòng)系統(tǒng)是由游絲、擺輪及圓銷(xiāo)、擒縱叉及叉頭釘?shù)冉M成。,其能量的補(bǔ)充是通過(guò)擒縱輪齒頂斜面與卡瓦的短暫接觸傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,,,,因游絲擺輪系統(tǒng)振動(dòng)頻率固定，故可用于計(jì)量時(shí)間，常用于鐘表中。,2．擒縱輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用,（1）有固有振動(dòng)系統(tǒng)型擒縱輪機(jī)構(gòu),擒縱輪機(jī)構(gòu)有以下兩大類(lèi)：,如機(jī)械手表中的擒縱輪機(jī)構(gòu)。,（2）無(wú)固有振動(dòng)系統(tǒng)

9、型擒縱輪機(jī)構(gòu),此種擒縱輪僅由擒縱輪和擒縱叉組成。,,擒縱輪機(jī)構(gòu)(2/3),,,,擒縱叉往復(fù)振動(dòng)的周期與擒縱叉轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（為常數(shù)）的平方成正比。與擒縱輪給擒縱叉的轉(zhuǎn)矩大?。ɑ痉€(wěn)定）的平方根成反比。,故此機(jī)構(gòu)能使擒縱輪作平均轉(zhuǎn)速基本恒定的間歇運(yùn)動(dòng)。,這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，價(jià)格低，但振動(dòng)周期不很穩(wěn)定，故主要用于計(jì)時(shí)精度要求不高、工作時(shí)間較短的場(chǎng)合。,,擒縱輪機(jī)構(gòu)(3/3),,,,§12-4 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),1．

10、機(jī)構(gòu)的工作原理及特點(diǎn),由主動(dòng)輪和從動(dòng)盤(pán)組成，主動(dòng)凸輪作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)其凸輪廓線推動(dòng)從動(dòng)盤(pán)作預(yù)期的間歇分度運(yùn)動(dòng)。,（2）工作特點(diǎn),動(dòng)載荷小，無(wú)剛性和柔性沖擊，適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)需定位裝置，定位精度高，結(jié)構(gòu)緊湊；,但加工成本高，裝配與調(diào)整的要求,,,,（1）工作原理,嚴(yán)格。,2．機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用,（1）圓柱凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),常取單頭螺桿凸輪，z2≥6。從動(dòng)盤(pán)按正弦加速度規(guī)律設(shè)計(jì)，可控制中心距消除間隙，承載能力高，間歇頻率為1200次/

11、min，分度精度為30″。,常取凸輪槽數(shù)為1，柱銷(xiāo)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(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),（3）共軛凸輪式間歇機(jī)構(gòu),動(dòng)力特性好，分度精度高，成本較低。,,凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2/2),,,,§12-5 不完全齒輪機(jī)構(gòu),1．機(jī)構(gòu)的工作原理及特點(diǎn),（1）工作原理,由一個(gè)或一部分齒的主動(dòng)輪與按動(dòng)停時(shí)間要求而作出的從動(dòng)輪相嚙合，使從動(dòng)輪作間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,,,,（2）工作特點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

12、單，制造容易，工作可靠，動(dòng)停時(shí)間比可在較大范圍內(nèi)變化，但在從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)始末有剛性沖擊，適合于低速、輕載的場(chǎng)合。,2．機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用,（1）不完全齒輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型,（2）不完全齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,為了改善剛性沖擊的缺點(diǎn)，可在主從動(dòng)輪上加一對(duì)瞬心線附加桿。,,不完全齒輪機(jī)構(gòu)(2/2),,,,即橢圓齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i21是主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)角φ1的函數(shù)，且與橢圓齒輪的偏心率εe有關(guān)。,*§12-6 非圓柱齒輪機(jī)構(gòu),i21＝ω2/ω1

13、＝r1/r2＝（1－εe2)/(1＋ εe2－2 εecosφ1）,（2）非圓齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,非圓齒輪機(jī)構(gòu)在機(jī)床、自動(dòng)機(jī)、儀器及解算裝置中均有應(yīng)用。,,,,非圓齒輪機(jī)構(gòu)是一種變傳動(dòng)比的齒輪機(jī)構(gòu)。,（1）橢圓齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比,1）利用橢圓齒輪帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng),2）利用橢圓齒輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)位槽輪機(jī)構(gòu)縮短運(yùn)動(dòng)時(shí)間，增加停歇時(shí)間。,效率較低，特別是具有自鎖性的螺旋機(jī)構(gòu)效率低 于50％。,能獲得很大的減速比和力的增益；選擇合適的螺旋機(jī)

14、構(gòu)導(dǎo)程角，可獲得機(jī)構(gòu)的自鎖性。,§12-7 螺旋機(jī)構(gòu),1．螺旋機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn),（1）螺旋機(jī)構(gòu)的組成,通常它是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。但當(dāng)導(dǎo)程角大于當(dāng)量摩擦角時(shí)，它還可以將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,螺旋機(jī)構(gòu)是由螺桿、螺母和機(jī)架組成。,（2）螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),主要優(yōu)點(diǎn)：,主要缺點(diǎn)：,因此，螺旋機(jī)構(gòu)常用于起重機(jī)、壓力機(jī)以及功率不大的進(jìn)給系統(tǒng)和微調(diào)裝置中。,,,,2．螺旋機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)過(guò)φ 時(shí)，螺母沿其軸向移動(dòng)的距離

15、為,s ＝ lφ /(2π),其中l(wèi)為螺旋的導(dǎo)程， mm；,（1）微動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu),,設(shè)螺旋機(jī)構(gòu)中A、B段的螺旋導(dǎo)程分別為lA、lB , 且兩端螺旋的旋向相同（即同為左旋或右旋），,則當(dāng)螺桿1轉(zhuǎn)過(guò)φ時(shí)，螺母2的位移s 為,s＝(lA－lB)φ /(2π）,因lA、lB 相差很小時(shí)，位移s可能很小，故這種螺旋機(jī)構(gòu)稱(chēng)為微動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)。,螺旋機(jī)構(gòu)(2/4),,,,動(dòng) 畫(huà),如用于調(diào)節(jié)鏜刀進(jìn)刀量的螺旋機(jī)構(gòu)。,此種機(jī)構(gòu)常用于測(cè)微計(jì)、分度機(jī)構(gòu)及調(diào)

16、節(jié)機(jī)構(gòu)中。,（2）復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu),如果螺旋機(jī)構(gòu)的兩段螺旋導(dǎo)程分別為lA、lB，且兩端螺旋的旋向相反。,這種螺旋機(jī)構(gòu)稱(chēng)為復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)。,此種螺旋機(jī)構(gòu)常用于車(chē)輛的連接。,,螺旋機(jī)構(gòu)(3/4),,,,動(dòng) 畫(huà),3．螺旋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn),螺旋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是選擇確定合適的螺旋導(dǎo)程角、導(dǎo)程及頭數(shù)等參數(shù)。,根據(jù)不同的工作要求，螺旋機(jī)構(gòu)應(yīng)選擇不同的幾何參數(shù)。,若要求螺旋機(jī)構(gòu)具有自鎖性或具有較大的減速比（微動(dòng)）時(shí)，宜選用單頭螺旋，宜選用較小的導(dǎo)程及

17、導(dǎo)程角，但效率較低。,若要求傳遞大的功率或快速運(yùn)動(dòng)的螺旋機(jī)構(gòu)時(shí)，宜采用具有較大導(dǎo)程角的多頭螺旋。,,螺旋機(jī)構(gòu)(4/4),,,,但角速度比卻不恒等于1，而是隨時(shí)間變化的。,§12-8 萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu),1．機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn),（1）機(jī)構(gòu)的組成,單萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)是指末端各有一叉的主、從動(dòng)軸和中間“十”字構(gòu)件鉸接而成的。,（2）工作特點(diǎn),為變角傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩軸的平均傳動(dòng)比為1；,2．機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性,單萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動(dòng)軸Ⅰ以ω1等

18、速回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)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(guān)，一般α≤30°。,,,,3．機(jī)構(gòu)的恒等速條件,雙萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)的主、從動(dòng)軸的角速度恒等的條件為,軸1、3和中間軸2應(yīng)位于同一平面內(nèi)；,軸1、3的軸線與中間軸2的軸線之間的夾角相等；,中間軸的兩端的叉面應(yīng)位于同一平面內(nèi)。,中間軸 2,,動(dòng) 畫(huà)動(dòng) 畫(huà),,,,萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)(2/2),§12-9 組合機(jī)構(gòu)

19、,1．組合機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn),（1）組合機(jī)構(gòu)的概念,由于現(xiàn)代機(jī)械工程對(duì)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力性能等方面要求的多樣化和復(fù)雜性，以及前述各種基本機(jī)構(gòu)性能的局限性，使得僅采用某種基本機(jī)構(gòu)往往不能很好地滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。,因而常把幾個(gè)基本機(jī)構(gòu)組合起來(lái)加以應(yīng)用，這就構(gòu)成了所謂的組合機(jī)構(gòu)。,組合機(jī)構(gòu)并不是幾個(gè)基本機(jī)構(gòu)的一般串聯(lián)，而往往是一種封閉式的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。,而封閉機(jī)式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則是利用一個(gè)機(jī)構(gòu)去約束或封閉另一個(gè) 多自由度機(jī)構(gòu)，使其不僅具有確

20、定的運(yùn)動(dòng)，,而且可使從動(dòng)件具有更為多樣化的運(yùn)動(dòng)形式或運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,,,,現(xiàn)比較兩個(gè)例子來(lái)看什么是組合機(jī)構(gòu)。,（2）組合機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),組合機(jī)構(gòu)不僅能滿(mǎn)足多種設(shè)計(jì)要求，,因此，組合機(jī)構(gòu)越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用。,甚至能產(chǎn)生基本機(jī)構(gòu)所不具有的運(yùn)轉(zhuǎn)特性和運(yùn)動(dòng)形式，以及更為多樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,而且能綜合應(yīng)用和發(fā)揮各種基本機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，,,,,,組合機(jī)構(gòu)(2/3),，可實(shí)現(xiàn)多種預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及軌跡。,，可實(shí)現(xiàn)有任意停歇或復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律的間歇運(yùn)動(dòng)和特殊