幾種常用機(jī)構(gòu)【課堂課資】

1、常用機(jī)構(gòu),主講人：楊能 10月8日,1,學(xué)習(xí)材料,萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 螺旋機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu),2,學(xué)習(xí)材料,萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié),3,學(xué)習(xí)材料,一、單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié),4,學(xué)習(xí)材料,主動(dòng)軸1和從動(dòng)軸3端部都帶有叉，兩叉又與十字頭2組成軸線垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)副B和C，軸1和軸3又與機(jī)架組成轉(zhuǎn)動(dòng)副A和D。當(dāng)主動(dòng)軸1轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)軸3也轉(zhuǎn)動(dòng)一周，但主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的瞬時(shí)傳動(dòng)比不為常數(shù)。,5,學(xué)習(xí)材料,其傳動(dòng)比的計(jì)算公式為：,由上式可知，該傳動(dòng)比不僅隨主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角1而變化，還與兩軸之間的夾角有關(guān).,6,學(xué)習(xí)材料,主、從動(dòng)軸角速度比與主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系,當(dāng)1= 0或180時(shí)，角速度比達(dá)到最大值，3max=1/cos當(dāng)1= 90或270

2、時(shí)，角速度比達(dá)到最小值，3min=1cos,7,學(xué)習(xí)材料,軸3角速度的波動(dòng)情況還可以用轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)表示,= 3max3min 3m = 2 （3m表示軸3的平均角速度）,注：角增大時(shí)，增加得更快，因此在實(shí)際應(yīng)用中一般不超過(guò)3545。,8,學(xué)習(xí)材料,二、雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié),結(jié)構(gòu)：兩個(gè)單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)+一個(gè)中間軸M,原因：由于單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)從動(dòng)軸的角速度作周期變化，因而傳動(dòng)中將產(chǎn)生附加動(dòng)載荷，使軸發(fā)生振動(dòng)。為避免從動(dòng)軸產(chǎn)生角速度變化，可采用雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)。,9,學(xué)習(xí)材料,在傳遞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于主、從動(dòng)軸的相對(duì)位置發(fā)生變化，兩萬(wàn)向節(jié)之間距離也相對(duì)變化，因此中間軸做成兩部分用花鍵聯(lián)接，以調(diào)節(jié)中間軸長(zhǎng)度的變化。,主動(dòng)

3、軸1,從動(dòng)軸3,3,3,中間軸M,1,1,10,學(xué)習(xí)材料,花鍵聯(lián)接 1、定義：花鍵聯(lián)接由內(nèi)花鍵和外花鍵組成。內(nèi)、外花鍵均為多齒零件，在內(nèi)圓柱表面上的花鍵為內(nèi)花鍵，在外圓柱表面上的花鍵為外花鍵。,11,學(xué)習(xí)材料,2、使用特點(diǎn)：,聯(lián)接受力較為均勻； 齒根處應(yīng)力集中較小，軸與轂的強(qiáng)度削弱較少； 齒數(shù)較多，總接觸面積較大，因而可承受較大的載荷； 軸上零件與軸的對(duì)中性好； 導(dǎo)向性好； 可用磨削的方法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量； 制造工藝較復(fù)雜，有時(shí)需要專門設(shè)備，成本較高。,12,學(xué)習(xí)材料,3、適用場(chǎng)合：,定心精度要求高、傳遞轉(zhuǎn)矩大或經(jīng)?；频穆?lián)接,13,學(xué)習(xí)材料,雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)要使主、從動(dòng)軸的角速度相等必須滿

4、足以下兩個(gè)條件：,1） 主動(dòng)軸與中間軸的夾角必須等于從動(dòng)軸與中間軸的夾角，即1=3 ；,2） 中間軸兩端的叉面必須位于同一平面內(nèi)。,14,學(xué)習(xí)材料,證明：,1,1,3,3,所以：1=3,15,學(xué)習(xí)材料,三、萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的特點(diǎn)和應(yīng)用,單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)特點(diǎn)：當(dāng)兩軸夾角變化時(shí)仍可進(jìn)行工作，而只影響其瞬時(shí)角速比的大小。 雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)特點(diǎn)：當(dāng)兩軸間的夾角變化時(shí)，不但可以繼續(xù)工作，而且還能保證等角速比；常用來(lái)傳遞平行軸或相交軸。,16,學(xué)習(xí)材料,萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的選擇：,1)所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減振功能的要求。例如，對(duì)大功率的重載傳動(dòng)，可選用齒式聯(lián)軸器；對(duì)嚴(yán)重沖擊載荷或要求消除軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的傳動(dòng)，可選用

5、輪胎式聯(lián)軸器等具有高彈性的聯(lián)軸器。 2)聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力大小。對(duì)于高速傳動(dòng)軸，應(yīng)選用平衡精度高的聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器等，而不宜選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器等。,17,學(xué)習(xí)材料,3)兩軸相對(duì)位移的大小和方向。當(dāng)安裝調(diào)整后，難以保持兩軸嚴(yán)格精確對(duì)中，或工作過(guò)程中兩軸將產(chǎn)生較大的附加相對(duì)位移時(shí)，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器。例如當(dāng)徑向位移較大時(shí)，可選滑塊聯(lián)軸器，角位移較大或相交兩軸的聯(lián)接可選用萬(wàn)向聯(lián)軸器等。 4)聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。通常由金屬元件制成的不需潤(rùn)滑的聯(lián)軸器比較可靠；需要潤(rùn)滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤(rùn)滑完善程度的影響，且可能污染環(huán)境。含有橡膠等非金屬元件的聯(lián)軸器對(duì)溫度、腐蝕性介質(zhì)及強(qiáng)

6、光等比較敏感，而且容易老化。 5）由于制造、安裝、受載變形和溫度變化等原因，當(dāng)安裝調(diào)整后，難以保持兩軸嚴(yán)格精確對(duì)中。存在一定程度的x、Y方向位移和偏斜角CI。當(dāng)徑向位移較大時(shí)，可選滑塊聯(lián)軸器，角位移較大或相交兩軸的聯(lián)接可選用萬(wàn)向聯(lián)軸器等。當(dāng)工作過(guò)程中兩軸產(chǎn)生較大的附加相對(duì)位移時(shí)，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器。,18,學(xué)習(xí)材料,萬(wàn)向聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：,Tc=T*Kn*Kh*K *KaTn(Nm) Tn萬(wàn)向聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩，Nm Tf萬(wàn)向聯(lián)軸器的疲勞轉(zhuǎn)矩，Nm T萬(wàn)向聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩;其中T=9550Pw/ N (Nm) Pw驅(qū)動(dòng)功率，kw ； N萬(wàn)向聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速，r/min Kn萬(wàn)向聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速修正系數(shù) Kh

7、萬(wàn)向聯(lián)軸器的軸承壽命修正系數(shù) K 萬(wàn)向聯(lián)軸器的兩軸線折角修正系數(shù) Ka載荷修正系數(shù)載荷均勻，工作平穩(wěn)時(shí)，Ka=1.0；載荷不均勻，中等沖擊時(shí)，Ka=1.11.3；較大沖擊載荷和頻繁正反轉(zhuǎn)時(shí)，Ka=1.31.5，特大沖擊載荷和頻繁正反轉(zhuǎn)時(shí)Ka1.5。,19,學(xué)習(xí)材料,萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的應(yīng)用：,20,學(xué)習(xí)材料,21,學(xué)習(xí)材料,螺旋機(jī)構(gòu),22,學(xué)習(xí)材料,螺旋機(jī)構(gòu),1、定義：由螺旋副聯(lián)接相鄰構(gòu)件而成的機(jī)構(gòu)。 2、組成：螺旋副、轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。,23,學(xué)習(xí)材料,A、B均為螺旋副，當(dāng)螺桿1回轉(zhuǎn)角時(shí)，螺母的位移s為: 在B處： s=PB 2 同理可得在A處： s=PA 2 P-螺紋的導(dǎo)程。,最簡(jiǎn)單的三構(gòu)件螺旋機(jī)構(gòu)

8、：,移動(dòng)副,螺旋副,轉(zhuǎn)動(dòng)副,A,B,24,學(xué)習(xí)材料,差動(dòng)螺旋：螺旋機(jī)構(gòu)的兩個(gè)螺旋方向相同， PA和PB 近于相等，位移s可以極小。 s=(PA-PB) 2 復(fù)式螺旋：螺旋機(jī)構(gòu)的兩個(gè)螺旋方向相反而導(dǎo)程的大小相等。 s=(PA+PB) 2,25,學(xué)習(xí)材料,螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：,優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便； 較小的回轉(zhuǎn)力矩很大的軸向力； 工作平穩(wěn)，無(wú)噪音； 自鎖作用； 將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直移運(yùn)動(dòng)。,缺點(diǎn)：摩擦損失大，效率低。,適用場(chǎng)合：傳遞功率不大的場(chǎng)合。,26,學(xué)習(xí)材料,螺旋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,應(yīng)用涉及范圍廣泛如：機(jī)械工業(yè)、儀器儀表、工裝夾具、測(cè)量工具等等。,鏜床鏜刀,27,學(xué)習(xí)材料,28,學(xué)習(xí)材料,棘輪機(jī)構(gòu),2

9、9,學(xué)習(xí)材料,一、棘輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,30,學(xué)習(xí)材料,二、棘輪機(jī)構(gòu)的類型,常用棘輪機(jī)構(gòu)可分為輪齒式與摩擦式兩大類,31,學(xué)習(xí)材料,單向式棘輪機(jī)構(gòu),外嚙式,32,學(xué)習(xí)材料,內(nèi)嚙式,33,學(xué)習(xí)材料,雙向式棘輪機(jī)構(gòu),34,學(xué)習(xí)材料,雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu),35,學(xué)習(xí)材料,雙向式棘輪機(jī)構(gòu),36,學(xué)習(xí)材料,雙向式棘輪機(jī)構(gòu),37,學(xué)習(xí)材料,偏心楔塊式棘輪機(jī)構(gòu),38,學(xué)習(xí)材料,偏心楔塊式棘輪機(jī)構(gòu),39,學(xué)習(xí)材料,滾子楔緊式棘輪機(jī)構(gòu),40,學(xué)習(xí)材料,滾子楔緊式棘輪機(jī)構(gòu),41,學(xué)習(xí)材料,1、棘爪自動(dòng)嚙緊棘輪齒根的條件,P,P,P,欲使棘爪順利的滑入棘輪齒根，則必須有：,棘輪齒面角 大于摩擦角,或者棘輪對(duì)棘爪的

10、總反力FN的作用線在棘爪軸心O1和棘輪軸心O2之間穿過(guò),O1,O1,O1,O2,O2,O2,三、棘輪機(jī)構(gòu)的可靠工作條件,42,學(xué)習(xí)材料,2、滾子楔緊條件,欲使?jié)L子被楔緊，則必須有：,楔緊角 小于2倍的摩擦角,楔緊角 不宜過(guò)小，以防套筒反向運(yùn)動(dòng)時(shí)滾子不易退出楔緊狀態(tài)。,注意：,FA=FNAf f=tan ,43,學(xué)習(xí)材料,3、偏心塊楔緊條件,欲使楔塊楔緊棘輪，則必須有：,楔塊廓線升角 小于摩擦角,44,學(xué)習(xí)材料,不對(duì)稱梯形齒強(qiáng)度較高，已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，是最常用的一種齒形,=1530,m模數(shù)， z齒數(shù),a=m, t=m，b=0.75m,D=mz，Df=D-2h，,四、棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題,（）不對(duì)稱

11、梯形齒,1、棘輪齒形的選擇,45,學(xué)習(xí)材料,（2）直線型三角形齒,這種齒形的齒頂尖銳，強(qiáng)度較低，用于小載荷場(chǎng)合。,46,學(xué)習(xí)材料,（3）圓弧型三角形齒,這種齒形較直線型三角形齒強(qiáng)度高，沖擊也小一些。,47,學(xué)習(xí)材料,（4）對(duì)稱型矩形齒,這種齒用于雙向驅(qū)動(dòng)的棘輪,48,學(xué)習(xí)材料,2、棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整,（1）采用棘輪罩,通過(guò)改變棘輪罩的位置實(shí)現(xiàn)棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整,49,學(xué)習(xí)材料,（2）改變擺桿擺角,通過(guò)改變滑塊A的位置，改變擺桿擺角的大小，從而實(shí)現(xiàn)棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整,50,學(xué)習(xí)材料,以上兩種調(diào)整棘輪轉(zhuǎn)角的方法，棘輪的最小轉(zhuǎn)角都不小于一個(gè)齒距角。若要使棘輪的轉(zhuǎn)角小于一個(gè)齒距角，則應(yīng)采取以下方法：,

12、多爪棘輪機(jī)構(gòu),51,學(xué)習(xí)材料,五、棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用,輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)：,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、運(yùn)動(dòng)可靠、棘輪轉(zhuǎn)角容易實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)整,棘爪在齒面滑過(guò)時(shí)會(huì)引起噪聲，高速時(shí)更為嚴(yán)重,輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)多用于低速、輕載時(shí)間歇運(yùn)動(dòng)的控制,棘輪機(jī)構(gòu)用于將搖桿的周期性擺動(dòng)轉(zhuǎn)換為棘輪的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，也常作為防逆轉(zhuǎn)裝置,52,學(xué)習(xí)材料,摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)：,傳遞運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)、無(wú)噪聲，從動(dòng)件的轉(zhuǎn)角可作無(wú)級(jí)調(diào)整,易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性較差，不適合用于精確傳遞運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合,53,學(xué)習(xí)材料,各種棘輪機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用,54,學(xué)習(xí)材料,55,學(xué)習(xí)材料,56,學(xué)習(xí)材料,57,學(xué)習(xí)材料,槽輪機(jī)構(gòu),58,學(xué)習(xí)材料,一、槽輪機(jī)構(gòu)的組成

13、及其工作原理,主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)動(dòng),圓柱銷進(jìn)入徑向槽,鎖止弧松開(kāi),從動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng),撥盤轉(zhuǎn)過(guò)角21,槽輪轉(zhuǎn)過(guò)22,圓柱銷脫出徑向槽,槽輪另一鎖止弧被撥盤鎖止弧鎖住,撥盤轉(zhuǎn)動(dòng)、槽輪靜止,59,學(xué)習(xí)材料,二、槽輪機(jī)構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用,常見(jiàn)的槽輪機(jī)構(gòu)有兩種類型：,外嚙合槽輪機(jī)構(gòu),60,學(xué)習(xí)材料,內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu),61,學(xué)習(xí)材料,三、槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),1、槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù),主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)一周時(shí)，槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2與撥盤的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1的比值 為槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)。,62,學(xué)習(xí)材料,（1）外槽輪機(jī)構(gòu),撥盤轉(zhuǎn)過(guò)一周的時(shí)間為：,若撥盤上有k 個(gè)圓柱銷，則撥盤每轉(zhuǎn)一周， k 次撥動(dòng)槽輪。每次撥動(dòng)槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：,k 次撥

14、動(dòng)槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：,63,學(xué)習(xí)材料,槽輪徑向槽數(shù),要使槽輪運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t20即 ：,要使槽輪有停歇，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t2 t1，即：,64,學(xué)習(xí)材料,（2）內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu),撥盤轉(zhuǎn)過(guò)一周的時(shí)間為：,若撥盤上有k 個(gè)圓柱銷，則撥盤每轉(zhuǎn)一周， k 次撥動(dòng)槽輪。每次撥動(dòng)槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：,k 次撥動(dòng)槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：,65,學(xué)習(xí)材料,槽輪徑向槽數(shù),要使槽輪有停歇，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t2 t1，即：,故內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)撥盤上的圓柱銷只能有一個(gè),66,學(xué)習(xí)材料,2、槽輪機(jī)構(gòu)的角速度和角加速度,外槽輪的轉(zhuǎn)角2 和撥盤的轉(zhuǎn)角1 關(guān)系為：,R圓柱銷回轉(zhuǎn)半徑，a中心距,67,學(xué)習(xí)材料,當(dāng)1為常數(shù)時(shí)，槽輪的角速度與角加速度均為槽數(shù)z和撥盤位置角1的函數(shù)。,為避免圓柱銷進(jìn)入與脫離槽輪徑向槽時(shí)發(fā)生剛性沖擊，圓柱銷中心的運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與徑向槽的中心線相切，因而有：,當(dāng)槽數(shù)較少時(shí)，加速度較大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差；當(dāng)槽數(shù)增多后，加速度變化較小，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)。（設(shè)計(jì)時(shí)槽輪的槽數(shù)不宜太少也不宜太多，一般z=48）,68,學(xué)習(xí)材料,內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù),69,學(xué)習(xí)材料,內(nèi)、外槽輪機(jī)構(gòu)的角速