西北工大版機械原理課件第12章_其他常用機構(gòu)課件

1、教學(xué)目標教學(xué)目標: :掌握間歇運動機構(gòu)的組成、工作原理、類型、掌握間歇運動機構(gòu)的組成、工作原理、類型、 特點及應(yīng)用特點及應(yīng)用 第第1212章章 其他運動機構(gòu)其他運動機構(gòu)12-1 12-1 棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu) 一、一、棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)的工作原理的工作原理擺桿、棘爪、棘輪、止動爪擺桿、棘爪、棘輪、止動爪1 1、組成、組成擺桿擺桿往復(fù)擺動往復(fù)擺動，棘爪推動棘輪棘爪推動棘輪間歇轉(zhuǎn)動間歇轉(zhuǎn)動2 2、工作原理、工作原理結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)3 3、優(yōu)點、優(yōu)點工作時有較大的沖擊和噪音，運動精度較差。適用于工作時有較大的沖擊和噪音，運動精度較差。適用于速度較

2、低和載荷不大的場合速度較低和載荷不大的場合4 4、缺點、缺點外緣、內(nèi)緣外緣、內(nèi)緣 棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)外緣棘輪機構(gòu)外緣棘輪機構(gòu)內(nèi)緣棘輪機構(gòu)內(nèi)緣棘輪機構(gòu)按輪齒分布按輪齒分布：單動式、單動式、 雙動式雙動式棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)單動棘輪機構(gòu)單動棘輪機構(gòu)雙動棘輪機構(gòu)雙動棘輪機構(gòu)2 2按工作方式按工作方式： 雙向棘輪雙向棘輪 單向棘輪單向棘輪單向、雙向單向、雙向棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào)按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào):固定轉(zhuǎn)角、可調(diào)轉(zhuǎn)角固定轉(zhuǎn)角、可調(diào)轉(zhuǎn)角按轉(zhuǎn)角是否可調(diào)按轉(zhuǎn)角是否可調(diào): :按工作原理分按工作原理分 : :輪齒棘輪、輪齒棘輪、 摩擦棘輪摩擦棘輪超越離合超越離合制動制動dao1Ao2=90LprpnFf要

3、求在工作時，棘爪在要求在工作時，棘爪在Pn和和F的作用下，能自動滑入棘的作用下，能自動滑入棘輪齒槽。輪齒槽。Pn sin Ff= Pn f 代入得：代入得：tan f 當當 f=0.2 時，時，1130 通常取通常取20FtFr二、二、棘爪棘爪工作條件：正壓力工作條件：正壓力Pn 摩擦力摩擦力Ff條件是兩者對條件是兩者對O2的力的力矩要滿足如下條件：矩要滿足如下條件：MpnMFf將力分解成切向和徑向分量將力分解成切向和徑向分量M=tan齒偏角齒偏角FfcosLLpt棘輪幾何尺寸計算公式棘輪幾何尺寸計算公式模數(shù)模數(shù)m1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10 頂圓直徑頂圓直徑da

4、da =mz 與齒輪不同 齒間距齒間距p P=m 齒高齒高h h=0.75m 齒頂弦長齒頂弦長a a=m棘爪工作面長度棘爪工作面長度a1 a1=(0.50.7)a 齒偏角齒偏角 20棘輪寬棘輪寬b b=(14)m棘爪斜高棘爪斜高h1 、齒斜高、齒斜高h h1=h h/cos 棘輪齒根圓角半徑棘輪齒根圓角半徑rf rf =1.5 mm棘爪尖端圓角半徑棘爪尖端圓角半徑r1 r1 =2 mm 棘爪長度棘爪長度L 一般取一般取 L=2pa1Lp6080hadao1o2 齒數(shù)齒數(shù)z 1225 棘輪參數(shù)棘輪參數(shù) 計算公式或取值計算公式或取值hh1rfr1齒槽角齒槽角 600或或550 是由主動撥盤、從動槽

5、輪和機架等組成。12-2 槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)1槽輪機構(gòu)的組成及工作特點（1）機構(gòu)組成（2）工作特點槽輪機構(gòu) 槽輪機構(gòu)可將主動撥盤的等速回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)椴圯啎r動時停的間歇運動，并具有結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小、機械效率高，以及能較平穩(wěn)、間歇地進行轉(zhuǎn)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(gòu)的類型及應(yīng)用（1）槽輪機構(gòu)的類型偏置外槽輪機構(gòu)偏置內(nèi)槽輪機構(gòu)曲線外槽輪機構(gòu)曲線內(nèi)槽輪機構(gòu)外槽輪機構(gòu)內(nèi)槽輪機構(gòu)槽條機構(gòu)不等臂多銷槽輪機構(gòu)球面槽輪機構(gòu)曲線式槽輪機構(gòu)偏置式槽輪機構(gòu)普通型特殊型（2）槽輪機構(gòu)的應(yīng)用電影膠片抓片機構(gòu)槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)(2/5)罐罐 裝裝槽輪機構(gòu)的應(yīng)用槽輪機構(gòu)的應(yīng)用上頁上頁下

6、頁下頁電影卷片機構(gòu)電影卷片機構(gòu)球面槽輪機構(gòu)球面槽輪機構(gòu) 是指當主動撥盤回轉(zhuǎn)一周時，槽輪的運動時間 td 與主動撥盤轉(zhuǎn)一周的總時間t之比，3普通槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)及特性（1）普通槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)1）外槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)以k表示。即ktd/t 21/(2）= (22)/(2）(2/z)/(2)1/21/z (a) 由于k 0，故槽數(shù)z3。 又因k 0.5。槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)(4/5)(2) 、普通槽輪機構(gòu)的運動特性、普通槽輪機構(gòu)的運動特性R不變；不變；rx是變化的是變化的LrRrRxxcoscossinsin22:11:令R/L=；得)cos1/(sintan)cos21()(cos212

7、222212)cos21(sin)1(z/22221可見：可見：當撥盤的角速度1一定時，槽輪的角速度2和角加速度2的變化取決于槽輪的槽數(shù)z2l槽輪機構(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；l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；l在機構(gòu)運轉(zhuǎn)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。l內(nèi)槽輪機構(gòu)與外槽輪機構(gòu)一樣，有加速度突變，且其值與 外槽輪者相等，但當| |0 時，角加速度值迅速下降并趨 于零。槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)(5/5)4 、普通槽輪機構(gòu)的設(shè)計要點、普通槽輪機構(gòu)的設(shè)計要點1）、槽數(shù)）、槽數(shù) z 和圓銷數(shù)和圓銷數(shù) n 的

8、選取的選取ttkd/td 撥盤轉(zhuǎn)一周，槽輪的運動時間t 撥盤轉(zhuǎn)一周的總時間撥盤1勻速轉(zhuǎn)動221k 運動系數(shù) k：單銷內(nèi)槽輪機構(gòu)：2122zzk1212/2222221n 個圓銷)/12/1 (znk由上式可見：由上式可見：5 . 031kzk且)2/(2zzn1n只能2、幾何尺寸計算、幾何尺寸計算zLLRsinsin2zLLscoscos2)(rRLsh撥盤軸直徑撥盤軸直徑d1d1和槽輪直徑和槽輪直徑d2d2選?。哼x?。?(21sLd)(22rRLd鎖止弧半徑的選?。河刹圯嗇喨~齒頂厚鎖止弧半徑的選取：由槽輪輪葉齒頂厚b b確定，確定，通常取通常取b=310mmb=310mm12-3 擒縱輪機構(gòu)

9、擒縱輪機構(gòu)1擒縱輪機構(gòu)的組成及工作原理（1）機構(gòu)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(qū)動而轉(zhuǎn)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)周期性單向間歇運動。 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(gòu)的類型及應(yīng)用（1）有固有振動系統(tǒng)型擒縱輪機構(gòu)擒縱輪機構(gòu)有以下兩大類：如機械手表中的擒縱輪機構(gòu)。（2）無固有振動系統(tǒng)型擒縱輪機構(gòu)此種擒縱輪僅由擒縱輪和擒縱叉組成。擒縱輪機構(gòu)擒縱

10、輪機構(gòu)(2/3) 擒縱叉往復(fù)振動的周期與擒縱叉轉(zhuǎn)動慣量（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。 故此機構(gòu)能使擒縱輪作平均轉(zhuǎn)速基本恒定的間歇運動。 這種機構(gòu)結(jié)構(gòu)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。擒縱輪機構(gòu)擒縱輪機構(gòu)(3/3)12-4 凸輪式間歇運動機構(gòu)凸輪式間歇運動機構(gòu)1機構(gòu)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(zhuǎn)動，通過其凸輪廓線推動從動盤作預(yù)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(zhuǎn)，無需定位裝置，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

11、求（1）工作原理嚴格。2機構(gòu)的類型及應(yīng)用（1）圓柱凸輪式間歇運動機構(gòu) 常取單頭螺桿凸輪，z26。從動盤按正弦加速度規(guī)律設(shè)計，可控制中心距消除間隙，承載能力高，間歇頻率為1200次/min，分度精度為30。 常取凸輪槽數(shù)為1，柱銷數(shù)一般取z26，在輕載下間歇頻率為1500次/分。（2）蝸桿凸輪式間歇運動機構(gòu)（3）共軛凸輪式間歇機構(gòu)動力特性好，分度精度高，成本較低。凸輪式間歇運動機構(gòu)凸輪式間歇運動機構(gòu)(2/2)12-5 不完全齒輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)1機構(gòu)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(zhuǎn)運動。（2）工作特點 結(jié)構(gòu)簡單，制

12、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(gòu)的類型及應(yīng)用（1）不完全齒輪機構(gòu)的類型（2）不完全齒輪機構(gòu)的應(yīng)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。不完全齒輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)(2/2) 即橢圓齒輪機構(gòu)的傳動比i21是主動輪1轉(zhuǎn)角1的函數(shù)，且與橢圓齒輪的偏心率e有關(guān)。* *12-6 非圓柱齒輪機構(gòu)非圓柱齒輪機構(gòu)i212/1r1/r2（1e2)/(1 e22 ecos1）（2）非圓齒輪機構(gòu)的應(yīng)用非圓齒輪機構(gòu)在機床、自動機、儀器及解算裝置中均有應(yīng)用。非圓齒輪機構(gòu)是一種變傳動比的齒輪機構(gòu)。（1）橢圓齒輪機構(gòu)的傳動比

13、1）利用橢圓齒輪帶動曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)急回運動 2）利用橢圓齒輪帶動轉(zhuǎn)位槽輪機構(gòu)縮短運動時間，增加停歇時間。 效率較低，特別是具有自鎖性的螺旋機構(gòu)效率低 于50。 能獲得很大的減速比和力的增益；選擇合適的螺旋機構(gòu)導(dǎo)程角，可獲得機構(gòu)的自鎖性。12-7 螺旋機構(gòu)螺旋機構(gòu)1螺旋機構(gòu)的組成及特點（1）螺旋機構(gòu)的組成 通常它是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。但當導(dǎo)程角大于當量摩擦角時，它還可以將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。螺旋機構(gòu)是由螺桿、螺母和機架組成。（2）螺旋機構(gòu)的特點主要優(yōu)點：主要缺點： 因此，螺旋機構(gòu)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。2螺旋機構(gòu)的運動分析當螺桿轉(zhuǎn)過 時，螺母沿其軸向移

14、動的距離為s l /(2)其中l(wèi)為螺旋的導(dǎo)程， mm；（1）微動螺旋機構(gòu) 設(shè)螺旋機構(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）， 則當螺桿1轉(zhuǎn)過時，螺母2的位移s 為螺桿螺母A段螺紋B段螺紋機架123s(lAlB) /(2） 因lA、lB 相差很小時，位移s可能很小，故這種螺旋機構(gòu)稱為微動螺旋機構(gòu)。螺旋機構(gòu)螺旋機構(gòu)( (2/4) )動 畫 如用于調(diào)節(jié)鏜刀進刀量的螺旋機構(gòu)。此種機構(gòu)常用于測微計、分度機構(gòu)及調(diào)節(jié)機構(gòu)中。（2）復(fù)式螺旋機構(gòu) 如果螺旋機構(gòu)的兩段螺旋導(dǎo)程分別為lA、lB，且兩端螺旋的旋向相反。 這種螺旋機構(gòu)稱為復(fù)式螺旋機構(gòu)。s(lAlB) /(2）

15、則此種螺旋機構(gòu)常用于車輛的連接。123AB螺旋機構(gòu)螺旋機構(gòu)( (3/4) )動 畫3螺旋機構(gòu)的設(shè)計要點 螺旋機構(gòu)設(shè)計的關(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，螺旋機構(gòu)應(yīng)選擇不同的幾何參數(shù)。 若要求螺旋機構(gòu)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(dǎo)程及導(dǎo)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(gòu)時，宜采用具有較大導(dǎo)程角的多頭螺旋。螺旋機構(gòu)螺旋機構(gòu)( (4/4) ) 但角速度比卻不恒等于1，而是隨時間變化的。12-8 萬向鉸鏈機構(gòu)萬向鉸鏈機構(gòu)1機構(gòu)的組成及特點（1）機構(gòu)的組成 單萬向鉸鏈機構(gòu)是指末端各有一叉的主、從動軸和中間

16、“十”字構(gòu)件鉸接而成的。（2）工作特點為變角傳動機構(gòu)，兩軸的平均傳動比為1；2機構(gòu)的運動特性 單萬向鉸鏈機構(gòu)，當主動軸以1等速回轉(zhuǎn)時，從動軸的2變化范圍為1cos 21/cos其變化幅度與兩軸夾角有關(guān)，一般30。3機構(gòu)的恒等速條件雙萬向鉸鏈機構(gòu)的主、從動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)。123O3O1主動軸1中間軸 2 從動軸3動 畫動 畫萬向鉸鏈機構(gòu)萬向鉸鏈機構(gòu)( (2/2)12-9 組合機構(gòu)組合機構(gòu)1組合機構(gòu)及其特點（1）組合機構(gòu)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

17、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構(gòu)性能的局限性，使得僅采用某種基本機構(gòu)往往不能很好地滿足設(shè)計要求。因而常把幾個基本機構(gòu)組合起來加以應(yīng)用，這就構(gòu)成了所謂的組合機構(gòu)。 組合機構(gòu)并不是幾個基本機構(gòu)的一般串聯(lián)，而往往是一種封閉式的傳動機構(gòu)。 而封閉機式傳動機構(gòu)則是利用一個機構(gòu)去約束或封閉另一個 多自由度機構(gòu)，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(gòu)。（2）組合機構(gòu)的特點 組合機構(gòu)不僅能滿足多種設(shè)計要求， 因此，組合機構(gòu)越來越得到廣泛應(yīng)用。 甚至能產(chǎn)生基本機構(gòu)所不具有的運轉(zhuǎn)特性和運動形式，以及更為多樣的運動規(guī)律。 而且

18、能綜合應(yīng)用和發(fā)揮各種基本機構(gòu)的特點，組合機構(gòu)組合機構(gòu)(2/3) ，可實現(xiàn)多種預(yù)定的運動規(guī)律及軌跡。 ，可實現(xiàn)有任意停歇或復(fù)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(gòu)的類型及應(yīng)用（1）聯(lián)動凸輪組合機構(gòu)，可準確實現(xiàn)預(yù)定軌跡要求。應(yīng)用實例12-4：放映機的抓片機構(gòu)筆芯裝配線送進機構(gòu)（2）凸輪齒輪組合機構(gòu)（3）凸輪連桿組合機構(gòu)（4）齒輪連桿組合機構(gòu)，可實現(xiàn)多種運動規(guī)律及軌跡要求。組合機構(gòu)組合機構(gòu)(3/3) 組組 合合 機機 構(gòu)構(gòu) 組合機構(gòu)并不是幾個基本機構(gòu)的一般串聯(lián)，組合機構(gòu)并不是幾個基本機構(gòu)的一般串聯(lián)，而往往是一種封閉式的傳動系統(tǒng)或者是幾個基本而往往是一種封閉式的傳動系統(tǒng)或者是幾個基本機構(gòu)相互協(xié)調(diào)配合的傳動系統(tǒng)。而封閉機構(gòu)則是機構(gòu)