第六章其他常用機(jī)構(gòu)

1、 6.1 棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型 6.2 槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu) 6.3 萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 6.4 螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu) 6.5 不完全齒輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介不完全齒輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 6.6 機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)的組合 6.1 棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型 圖6-1 外嚙合棘輪機(jī)構(gòu) 圖6-2 內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu) 6.1.1 單向式棘輪機(jī)構(gòu)單向式棘輪機(jī)構(gòu) 圖6-1 所示為單向式棘輪機(jī)構(gòu)。 該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：當(dāng)搖桿向某一方向擺動(dòng)時(shí)，棘爪推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)過(guò)某一角度；當(dāng)搖桿反向擺動(dòng)時(shí)，棘輪靜止不動(dòng)。改變搖桿的結(jié)構(gòu)形狀，可以得到如圖6-3所示的雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)搖桿來(lái)回?cái)[動(dòng)時(shí)，都能使棘輪沿單向轉(zhuǎn)動(dòng)

2、。單向式棘輪機(jī)構(gòu)的輪齒形狀為不對(duì)稱形， 常用的是鋸齒形（見(jiàn)圖6-1）和直邊三角形（見(jiàn)圖6-2）。 圖6-3 雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu) 6.1.2 雙向式棘輪機(jī)構(gòu)雙向式棘輪機(jī)構(gòu) 當(dāng)棘輪齒制成方形時(shí)，則可成為如圖6-4（a）所示的可變向棘輪機(jī)構(gòu)。圖6-4（b）為另一種可變向棘輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)棘爪提起并繞自身軸線轉(zhuǎn)180后再放下，則可依靠棘爪端部結(jié)構(gòu)兩面不同的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)棘輪沿相反方向單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖6-4 可變向棘輪機(jī)構(gòu) 圖6-5 帶遮板的棘輪機(jī)構(gòu) 6.1.3 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 圖6-6 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 6.1.4 棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用 1. 棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) （1）

3、齒式棘輪機(jī)構(gòu)。齒式棘輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件和從動(dòng)件之間是剛性推動(dòng)，因此轉(zhuǎn)角比較準(zhǔn)確，而且轉(zhuǎn)角大小可以調(diào)整，棘輪和棘爪的主從動(dòng)關(guān)系可以互換，但是剛性推動(dòng)將產(chǎn)生較大的沖擊力，而且棘輪是從靜止?fàn)顟B(tài)突然增速到與主動(dòng)搖桿同步， 也將產(chǎn)生剛性沖擊，因此齒式棘輪機(jī)構(gòu)一般只宜用于低速輕載的場(chǎng)合，例如工件或刀具的轉(zhuǎn)位，工作臺(tái)的間歇送進(jìn)等，棘爪在棘齒齒背上滑過(guò)時(shí)，在彈簧力作用下將一次次地打擊棘齒根部， 發(fā)出噪音。 （2） 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，工作起來(lái)沒(méi)有噪音(因此有時(shí)也稱為“無(wú)聲棘輪”)；棘輪的轉(zhuǎn)角可調(diào)， 主動(dòng)與從動(dòng)的關(guān)系也可以互換。 但是由于是利用摩擦力楔緊之后傳動(dòng)，因此從動(dòng)件的轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確程度較差。

4、通常只適用于低速輕載場(chǎng)合。 2. 棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 除上述棘輪機(jī)構(gòu)以外，圖6-7所示的是一種單向離合器，是棘輪機(jī)構(gòu)的一個(gè)典型的應(yīng)用。當(dāng)主動(dòng)爪輪逆時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱借摩擦力而滾向空隙的收縮部分，并將套筒楔緊， 使其隨爪輪一同回轉(zhuǎn)；而當(dāng)爪輪順時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱即被滾到空隙的寬敞部分，而將套筒松開(kāi)，這時(shí)套筒靜止不動(dòng)。 利用此種機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動(dòng)爪輪以任意角速度反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可使從動(dòng)的套筒獲得任意大小轉(zhuǎn)角的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。故此種機(jī)構(gòu)可用作單向離合器和超越離合器。超越離合器是指能實(shí)現(xiàn)超越運(yùn)動(dòng)(即從動(dòng)件的速度可以超過(guò)主動(dòng)件)的離合器。多數(shù)棘輪機(jī)構(gòu)都可以用作超越離合器。 自行車中的飛輪也是一種超越離合器。 圖

5、6-7 單向離合器圖6-8 棘輪停止器 6.2 槽槽 輪輪 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 圖6-9 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 圖6-10 內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)和雙圓柱槽輪機(jī)構(gòu) 圖6-11 空間槽輪機(jī)構(gòu) 6.2.2 槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，在進(jìn)入和脫離嚙合時(shí)運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)。但在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度變化較大，沖擊較嚴(yán)重， 因而不適用于高速。在每一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，槽輪轉(zhuǎn)角與其徑向槽數(shù)和撥盤(pán)上的圓柱銷數(shù)有關(guān)，每次轉(zhuǎn)角大小固定而不能任意調(diào)節(jié)。所以，槽輪機(jī)構(gòu)一般用于轉(zhuǎn)速不很高、轉(zhuǎn)角不需要調(diào)節(jié)的自動(dòng)機(jī)械和儀器儀表中。 如在電影放映機(jī)中用作送片機(jī)構(gòu)(圖6-12)，在C132單軸轉(zhuǎn)塔自動(dòng)車床中用作轉(zhuǎn)塔刀架

6、的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)等。 圖6-12 電影放映機(jī)中的槽輪送片機(jī)構(gòu) 6.3 萬(wàn)萬(wàn) 向向 聯(lián)聯(lián) 軸軸 節(jié)節(jié)6.3.1 單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 圖6-13所示的萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，實(shí)際上是一個(gè)空間四鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)。 軸1和軸2相交成角，分別以普通圓柱面轉(zhuǎn)動(dòng)副A和D與機(jī)架4相鉸接。軸1和軸2的端部各裝有叉形接頭，分別以圓錐面轉(zhuǎn)動(dòng)副B和C與中間十字形構(gòu)件3相鉸接。 B和的圓錐面中心線相交于十字形構(gòu)件3的中點(diǎn)O，該中點(diǎn)也是軸1和軸2的交點(diǎn)。對(duì)于圖6-13所示的單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，當(dāng)主動(dòng)軸1回轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)軸2也隨之回轉(zhuǎn)一周。但仔細(xì)觀察兩軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)主動(dòng)軸1作等角速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸2作變角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)。如果我們以主動(dòng)軸1的叉面

7、位于兩軸所組成的平面內(nèi)時(shí)作為它的轉(zhuǎn)角1的度量起始位置(此時(shí)1 =0)，則兩軸角速比i12的關(guān)系式為 1222112cossin1cosi（6-） 圖6-14所示為1在180范圍內(nèi)，i12隨和1變化的曲線。由圖可見(jiàn)，兩軸夾角越大，角速比或2的變化幅度也增大， 2的變動(dòng)范圍為 。因此在實(shí)際使用中，考慮結(jié)構(gòu)和動(dòng)力性能等各方面條件的限制，值及其變化范圍一般不超過(guò)3545。 122121cossin1coscos圖6-13 單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)圖6-14 單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)角速度變化曲線 6.3.2 雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 為了消除上述從動(dòng)軸變速轉(zhuǎn)動(dòng)的缺點(diǎn)，常將萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)成對(duì)使用，如圖6-15所示，構(gòu)成雙萬(wàn)向聯(lián)軸

8、節(jié)。為使所聯(lián)接兩軸傳動(dòng)的角速度始終保持相等，使1=3，雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)必須滿足以下兩個(gè)條件： 主動(dòng)軸1與中間軸2的夾角必須等于從動(dòng)軸3與中間軸2的夾角，即：1=3； 中間軸2兩端的叉面應(yīng)位于同一平面內(nèi)。 圖6-15 雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 6.3.3 萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的特點(diǎn)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的特點(diǎn) 萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)制造和安裝的精度要求不高， 能適應(yīng)較惡劣的工作條件。從傳動(dòng)方面看，它不僅可以傳遞兩軸間夾角為定值時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且當(dāng)軸間的夾角在工作過(guò)程中有變化時(shí)仍可以繼續(xù)工作。 因此在機(jī)械中有著廣泛的應(yīng)用。 6.4 螺螺 旋旋 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 螺旋機(jī)構(gòu)是利用螺旋副聯(lián)接兩相鄰構(gòu)件的一種常用機(jī)構(gòu)。 螺旋機(jī)構(gòu)中除了螺旋副之外，通常還

9、有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。最簡(jiǎn)單的三構(gòu)件螺旋機(jī)構(gòu)如圖6-16所示。它由螺桿、螺母和機(jī)架組成。圖(a)中B為螺旋副，導(dǎo)程為PB，A為轉(zhuǎn)動(dòng)副，C為移動(dòng)副。 當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，螺母沿螺桿的軸向位移s為 2BPs （6-2） 圖6-16 滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu) 6.4.1 差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu) 如果把圖6-16（a）中的轉(zhuǎn)動(dòng)副A也換成螺旋副，其導(dǎo)程為PA，便得到如圖6-16(b)所示的螺旋機(jī)構(gòu)。如果螺旋副A和B的螺紋旋向相同，則當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，螺母的軸向位移s為兩個(gè)螺旋副移動(dòng)量之差，即 2)(ABPPs 由式（6-3）可知，當(dāng)PA，PB相差很小時(shí)，螺母的位移會(huì)很小。這種含雙螺旋副且兩螺旋副旋向相同的螺旋機(jī)構(gòu)稱為差動(dòng)螺

10、旋機(jī)構(gòu)，常用于微量調(diào)節(jié)、測(cè)微和分度裝置中，如圖6-17(a)所示為鏜床調(diào)節(jié)鏜刀進(jìn)刀量的差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)。兩螺旋副均為右旋，導(dǎo)程PA1.25 mm，PB 1 mm，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，鏜刀相對(duì)鏜桿的位移僅為0.25 mm，故可實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀量的微量調(diào)節(jié)，以保證加工精度。 圖6-17 螺旋機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 6.4.2 復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu) 在圖6-16(b)所示的螺旋機(jī)構(gòu)中，若A，B兩螺旋副旋向相反(一為左旋，一為右旋)，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，螺母相對(duì)機(jī)架的位移為 2)(ABPPs 由式（6-4）可知，螺母可產(chǎn)生很快的移動(dòng)。這種含雙螺旋副且兩螺旋副旋向相反的螺旋機(jī)構(gòu)稱為復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)。圖6-17(b)所示為用于車輛連接

11、的復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)，它可以使車鉤E和F較快地靠近或離開(kāi)。 (6-4) 6.4.3 滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋機(jī)構(gòu)滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋機(jī)構(gòu) 1. 滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu) 為了降低螺旋傳動(dòng)的摩擦，提高效率，用滾動(dòng)摩擦代替普通螺旋機(jī)構(gòu)中的滑動(dòng)摩擦，制成了滾動(dòng)螺旋。其工作原理如圖6-18所示。 當(dāng)螺桿或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠依次沿螺紋滾道滾動(dòng)， 借助于返回裝置使?jié)L珠不斷循環(huán)。滾珠返回裝置的結(jié)構(gòu)可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種。圖6-18(a)為外循環(huán)，滾珠在螺母的外表面經(jīng)返回通道循環(huán)。圖6-18(b)為內(nèi)循環(huán)，每一圈螺紋有一反向器， 滾珠只在本圈內(nèi)循環(huán)。 圖6-18 滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu) 2. 靜壓螺旋機(jī)構(gòu)靜壓螺旋機(jī)構(gòu) 圖6-19 靜

12、壓螺旋機(jī)構(gòu) 6.5 不完全齒輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介不完全齒輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 6.5.1 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型 不完全齒輪機(jī)構(gòu)是由普通齒輪機(jī)構(gòu)演變而成的一種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖6-20所示的不完全齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪1的輪齒沒(méi)有布滿整個(gè)圓周，所以當(dāng)主動(dòng)輪1作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪2作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)從動(dòng)輪2停歇時(shí)，靠輪1的鎖住弧(外凸圓弧g)與輪2的邊鎖住弧(內(nèi)凹圓弧f)相互配合，將輪2鎖住，使其停歇在預(yù)定的位置上，以保證主動(dòng)輪1的首齒S下次再與從動(dòng)輪相應(yīng)的輪齒嚙合傳動(dòng)。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)也有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種類型。圖6-20(a)所示為外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)，輪1只有一段鎖住弧，輪2有四

13、段鎖住弧，當(dāng)輪1轉(zhuǎn)一周時(shí)，輪2轉(zhuǎn)四分之一周，兩輪轉(zhuǎn)向相反；圖6-20(b)為內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)，輪1只有一段鎖住弧，輪2有十二段鎖住弧，當(dāng)輪1轉(zhuǎn)一周時(shí)，輪2轉(zhuǎn)十二分之一周，兩輪的轉(zhuǎn)向相同。 圖6-20 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 6.5.2 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 不完全齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的分度圓直徑、 鎖住弧的段數(shù)，鎖住弧之間的齒數(shù)，均可在較大范圍內(nèi)選取， 故當(dāng)主動(dòng)輪等速轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，從動(dòng)輪停歇的次數(shù)、每次停歇的時(shí)間及每次轉(zhuǎn)過(guò)角度的變化范圍要比槽輪機(jī)構(gòu)大得多。但是， 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的加工工藝較復(fù)雜，且從動(dòng)輪在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終止時(shí)有較大的沖擊。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)一般用于低速

14、、輕載的場(chǎng)合，如在自動(dòng)機(jī)床和半自動(dòng)機(jī)床中用作工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，以及間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)、 計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)等。 6.6 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 的的 組組 合合 圖6-21 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸出規(guī)律 圖6-22 牛頭刨床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)輸出規(guī)律 6.6.1 機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合 將若干個(gè)單自由度的基本機(jī)構(gòu)順序連接，使每一個(gè)前置機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)作為后繼機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動(dòng)，這種組合方式稱為機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合。在圖6-23(a)所示的機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件1，2，5組成凸輪機(jī)構(gòu)，構(gòu)件2，3，4，5組成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，構(gòu)件2是凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件，同時(shí)又是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件。這種組合方式可用圖6-23(b)所示的框圖來(lái)表示。 圖6-23 凸輪及滑塊

15、機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合 6.6.2 并聯(lián)式組合并聯(lián)式組合 在機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)中，若幾個(gè)子機(jī)構(gòu)共用同一輸入構(gòu)件，它們的輸出運(yùn)動(dòng)又同時(shí)輸入到一個(gè)多自由度的子機(jī)構(gòu)，從而形成自由度為1的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)， 則這種組合方式稱為并聯(lián)式組合。圖6-24所示的雙色膠版印刷機(jī)上的接紙機(jī)構(gòu)就是這種組合方式的一個(gè)實(shí)例。圖中，構(gòu)件1是一個(gè)雙輪廓的凸輪，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)ABCD和GHKM運(yùn)動(dòng)，而這兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)又同時(shí)傳給五桿機(jī)構(gòu)DEFNM，從而使連桿9上的P點(diǎn)描繪出一條工作所要求的軌跡。 圖6-24 凸輪與五桿機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合 6.6.3 反饋式組合反饋式組合 將一個(gè)多自由度基本機(jī)構(gòu)的一個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)輸入給一個(gè)單自由度基本機(jī)

16、構(gòu)所獲得的輸出運(yùn)動(dòng)再反饋給原來(lái)的多自由度基本機(jī)構(gòu)，則這種組合方式稱為反饋式組合。圖6-25所示的精密滾齒機(jī)中的分度校正機(jī)構(gòu)就是這種組合方式的一個(gè)實(shí)例。它是由自由度為2的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)（蝸桿除了繞本身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)1外， 還可以沿軸向移動(dòng)s1）和自由度為1的凸輪機(jī)構(gòu)組合而成的。 其中，蝸桿1為輸入構(gòu)件，凸輪2和蝸輪2為一個(gè)構(gòu)件。 蝸桿1的軸向移動(dòng)一個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)s1就是通過(guò)機(jī)構(gòu)從凸輪反饋的。 圖6-25 蝸桿與凸輪機(jī)構(gòu)的反饋式組合 6.6.4 復(fù)合式組合復(fù)合式組合 在機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)中，若由一個(gè)或幾個(gè)串聯(lián)的基本機(jī)構(gòu)去封閉一個(gè)具有兩個(gè)或多個(gè)自由度的基本機(jī)構(gòu)，則這種組合方式稱為復(fù)合式組合。這種組合方式的特點(diǎn)是，它

17、與串聯(lián)組合和并聯(lián)組合都既有共同之處，又有不同之處。圖6-26所示的凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)，就是這種組合方式的一個(gè)例子。圖中，構(gòu)件1，4， 5組成凸輪機(jī)構(gòu)，構(gòu)件1，2，3，4，5組成五桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)構(gòu)件1為原動(dòng)件時(shí)，C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是構(gòu)件1和構(gòu)件4運(yùn)動(dòng)的合成。與串聯(lián)組合相比，其相同之處在于機(jī)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的組成關(guān)系也是串聯(lián)關(guān)系，不同的是，機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動(dòng)并不全是機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)，與并聯(lián)組合相比，其相同之處在于C點(diǎn)的輸出運(yùn)動(dòng)也是兩個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)的合成，不同的是這兩個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)一個(gè)來(lái)自機(jī)構(gòu)， 而另一個(gè)來(lái)自原動(dòng)件。 圖6-26 凸輪與連桿機(jī)構(gòu)的復(fù)合式組合 由上述第一種組合方式所形成的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，其分析和綜合均比較簡(jiǎn)單。其分析的次序是

18、：先分析運(yùn)動(dòng)已知的基本機(jī)構(gòu)， 再分析與其串聯(lián)的下一個(gè)基本機(jī)構(gòu)，其順序按框圖由左向右進(jìn)行。而其設(shè)計(jì)的次序則剛好反過(guò)來(lái)，按框圖由右向左進(jìn)行， 即先設(shè)計(jì)后一個(gè)基本機(jī)構(gòu)，然后再設(shè)計(jì)前一個(gè)基本機(jī)構(gòu)。由于各種基本機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)方法在前面各章中已作過(guò)較詳細(xì)的研究， 在這里不再贅述。通常所說(shuō)的組合機(jī)構(gòu)，指的是用一種機(jī)構(gòu)來(lái)約束和影響另一個(gè)多自由度機(jī)構(gòu)所形成的封閉式傳動(dòng)系統(tǒng)，或者是幾種基本機(jī)構(gòu)有機(jī)聯(lián)系、互相協(xié)調(diào)和配合的傳動(dòng)系統(tǒng)。在組合機(jī)構(gòu)中，自由度大于1的差動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為組合機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)， 而自由度為1的基本機(jī)構(gòu)稱為組合機(jī)構(gòu)的附加機(jī)構(gòu)。 組合機(jī)構(gòu)可以是同類基本機(jī)構(gòu)的組合(如封閉式差動(dòng)輪系就是這種組合機(jī)構(gòu)的一個(gè)特例

19、)，也可以是不同類型基本機(jī)構(gòu)的組合。通常，由不同類型的基本機(jī)構(gòu)所組成的組合機(jī)構(gòu)用得較多，因?yàn)樗欣诔浞职l(fā)揮各基本機(jī)構(gòu)的特長(zhǎng)和克服各基本機(jī)構(gòu)固有的局限性。組合機(jī)構(gòu)多用來(lái)實(shí)現(xiàn)一些特殊的運(yùn)動(dòng)軌跡或獲得特殊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 6.1 棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型 6.2 槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu) 6.3 萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 6.4 螺旋機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu) 6.5 不完全齒輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介不完全齒輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 6.6 機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)的組合 6.1 棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型 圖6-1 外嚙合棘輪機(jī)構(gòu) 圖6-2 內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu) 6.1.1 單向式棘輪機(jī)構(gòu)單向式棘輪機(jī)構(gòu) 圖6-1 所示為

20、單向式棘輪機(jī)構(gòu)。 該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：當(dāng)搖桿向某一方向擺動(dòng)時(shí)，棘爪推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)過(guò)某一角度；當(dāng)搖桿反向擺動(dòng)時(shí)，棘輪靜止不動(dòng)。改變搖桿的結(jié)構(gòu)形狀，可以得到如圖6-3所示的雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)搖桿來(lái)回?cái)[動(dòng)時(shí)，都能使棘輪沿單向轉(zhuǎn)動(dòng)。單向式棘輪機(jī)構(gòu)的輪齒形狀為不對(duì)稱形， 常用的是鋸齒形（見(jiàn)圖6-1）和直邊三角形（見(jiàn)圖6-2）。 圖6-3 雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu) 6.1.2 雙向式棘輪機(jī)構(gòu)雙向式棘輪機(jī)構(gòu) 當(dāng)棘輪齒制成方形時(shí)，則可成為如圖6-4（a）所示的可變向棘輪機(jī)構(gòu)。圖6-4（b）為另一種可變向棘輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)棘爪提起并繞自身軸線轉(zhuǎn)180后再放下，則可依靠棘爪端部結(jié)構(gòu)兩面不同的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)棘輪沿相反方向單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖6-

21、4 可變向棘輪機(jī)構(gòu) 圖6-5 帶遮板的棘輪機(jī)構(gòu) 6.1.3 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 圖6-6 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 6.1.4 棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用 1. 棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) （1） 齒式棘輪機(jī)構(gòu)。齒式棘輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件和從動(dòng)件之間是剛性推動(dòng)，因此轉(zhuǎn)角比較準(zhǔn)確，而且轉(zhuǎn)角大小可以調(diào)整，棘輪和棘爪的主從動(dòng)關(guān)系可以互換，但是剛性推動(dòng)將產(chǎn)生較大的沖擊力，而且棘輪是從靜止?fàn)顟B(tài)突然增速到與主動(dòng)搖桿同步， 也將產(chǎn)生剛性沖擊，因此齒式棘輪機(jī)構(gòu)一般只宜用于低速輕載的場(chǎng)合，例如工件或刀具的轉(zhuǎn)位，工作臺(tái)的間歇送進(jìn)等，棘爪在棘齒齒背上滑過(guò)時(shí)，在彈簧力作用下將一次次地打擊棘齒根部， 發(fā)出噪音

22、。 （2） 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，工作起來(lái)沒(méi)有噪音(因此有時(shí)也稱為“無(wú)聲棘輪”)；棘輪的轉(zhuǎn)角可調(diào)， 主動(dòng)與從動(dòng)的關(guān)系也可以互換。 但是由于是利用摩擦力楔緊之后傳動(dòng)，因此從動(dòng)件的轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確程度較差。 通常只適用于低速輕載場(chǎng)合。 2. 棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 除上述棘輪機(jī)構(gòu)以外，圖6-7所示的是一種單向離合器，是棘輪機(jī)構(gòu)的一個(gè)典型的應(yīng)用。當(dāng)主動(dòng)爪輪逆時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱借摩擦力而滾向空隙的收縮部分，并將套筒楔緊， 使其隨爪輪一同回轉(zhuǎn)；而當(dāng)爪輪順時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱即被滾到空隙的寬敞部分，而將套筒松開(kāi)，這時(shí)套筒靜止不動(dòng)。 利用此種機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動(dòng)爪輪以任意角速度反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可使從動(dòng)的套筒獲

23、得任意大小轉(zhuǎn)角的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。故此種機(jī)構(gòu)可用作單向離合器和超越離合器。超越離合器是指能實(shí)現(xiàn)超越運(yùn)動(dòng)(即從動(dòng)件的速度可以超過(guò)主動(dòng)件)的離合器。多數(shù)棘輪機(jī)構(gòu)都可以用作超越離合器。 自行車中的飛輪也是一種超越離合器。 圖6-7 單向離合器圖6-8 棘輪停止器 6.2 槽槽 輪輪 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 圖6-9 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 圖6-10 內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)和雙圓柱槽輪機(jī)構(gòu) 圖6-11 空間槽輪機(jī)構(gòu) 6.2.2 槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，在進(jìn)入和脫離嚙合時(shí)運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)。但在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度變化較大，沖擊較嚴(yán)重， 因而不適用于高速。在每一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，槽輪轉(zhuǎn)角與其徑向槽數(shù)

24、和撥盤(pán)上的圓柱銷數(shù)有關(guān)，每次轉(zhuǎn)角大小固定而不能任意調(diào)節(jié)。所以，槽輪機(jī)構(gòu)一般用于轉(zhuǎn)速不很高、轉(zhuǎn)角不需要調(diào)節(jié)的自動(dòng)機(jī)械和儀器儀表中。 如在電影放映機(jī)中用作送片機(jī)構(gòu)(圖6-12)，在C132單軸轉(zhuǎn)塔自動(dòng)車床中用作轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)等。 圖6-12 電影放映機(jī)中的槽輪送片機(jī)構(gòu) 6.3 萬(wàn)萬(wàn) 向向 聯(lián)聯(lián) 軸軸 節(jié)節(jié)6.3.1 單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 圖6-13所示的萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，實(shí)際上是一個(gè)空間四鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)。 軸1和軸2相交成角，分別以普通圓柱面轉(zhuǎn)動(dòng)副A和D與機(jī)架4相鉸接。軸1和軸2的端部各裝有叉形接頭，分別以圓錐面轉(zhuǎn)動(dòng)副B和C與中間十字形構(gòu)件3相鉸接。 B和的圓錐面中心線相交于十字形構(gòu)件3的中點(diǎn)O，

25、該中點(diǎn)也是軸1和軸2的交點(diǎn)。對(duì)于圖6-13所示的單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)，當(dāng)主動(dòng)軸1回轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)軸2也隨之回轉(zhuǎn)一周。但仔細(xì)觀察兩軸的轉(zhuǎn)動(dòng)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)主動(dòng)軸1作等角速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸2作變角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)。如果我們以主動(dòng)軸1的叉面位于兩軸所組成的平面內(nèi)時(shí)作為它的轉(zhuǎn)角1的度量起始位置(此時(shí)1 =0)，則兩軸角速比i12的關(guān)系式為 1222112cossin1cosi（6-） 圖6-14所示為1在180范圍內(nèi)，i12隨和1變化的曲線。由圖可見(jiàn)，兩軸夾角越大，角速比或2的變化幅度也增大， 2的變動(dòng)范圍為 。因此在實(shí)際使用中，考慮結(jié)構(gòu)和動(dòng)力性能等各方面條件的限制，值及其變化范圍一般不超過(guò)3545。 122121cos

26、sin1coscos圖6-13 單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)圖6-14 單萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)角速度變化曲線 6.3.2 雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 為了消除上述從動(dòng)軸變速轉(zhuǎn)動(dòng)的缺點(diǎn)，常將萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)成對(duì)使用，如圖6-15所示，構(gòu)成雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)。為使所聯(lián)接兩軸傳動(dòng)的角速度始終保持相等，使1=3，雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)必須滿足以下兩個(gè)條件： 主動(dòng)軸1與中間軸2的夾角必須等于從動(dòng)軸3與中間軸2的夾角，即：1=3； 中間軸2兩端的叉面應(yīng)位于同一平面內(nèi)。 圖6-15 雙萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié) 6.3.3 萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的特點(diǎn)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的特點(diǎn) 萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)制造和安裝的精度要求不高， 能適應(yīng)較惡劣的工作條件。從傳動(dòng)方面看，它不僅可以傳遞兩軸間夾角為

27、定值時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且當(dāng)軸間的夾角在工作過(guò)程中有變化時(shí)仍可以繼續(xù)工作。 因此在機(jī)械中有著廣泛的應(yīng)用。 6.4 螺螺 旋旋 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 螺旋機(jī)構(gòu)是利用螺旋副聯(lián)接兩相鄰構(gòu)件的一種常用機(jī)構(gòu)。 螺旋機(jī)構(gòu)中除了螺旋副之外，通常還有轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副。最簡(jiǎn)單的三構(gòu)件螺旋機(jī)構(gòu)如圖6-16所示。它由螺桿、螺母和機(jī)架組成。圖(a)中B為螺旋副，導(dǎo)程為PB，A為轉(zhuǎn)動(dòng)副，C為移動(dòng)副。 當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，螺母沿螺桿的軸向位移s為 2BPs （6-2） 圖6-16 滑動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu) 6.4.1 差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu) 如果把圖6-16（a）中的轉(zhuǎn)動(dòng)副A也換成螺旋副，其導(dǎo)程為PA，便得到如圖6-16(b)所示的螺旋機(jī)構(gòu)。如果螺旋副A

28、和B的螺紋旋向相同，則當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，螺母的軸向位移s為兩個(gè)螺旋副移動(dòng)量之差，即 2)(ABPPs 由式（6-3）可知，當(dāng)PA，PB相差很小時(shí)，螺母的位移會(huì)很小。這種含雙螺旋副且兩螺旋副旋向相同的螺旋機(jī)構(gòu)稱為差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，常用于微量調(diào)節(jié)、測(cè)微和分度裝置中，如圖6-17(a)所示為鏜床調(diào)節(jié)鏜刀進(jìn)刀量的差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)。兩螺旋副均為右旋，導(dǎo)程PA1.25 mm，PB 1 mm，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，鏜刀相對(duì)鏜桿的位移僅為0.25 mm，故可實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀量的微量調(diào)節(jié)，以保證加工精度。 圖6-17 螺旋機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 6.4.2 復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu) 在圖6-16(b)所示的螺旋機(jī)構(gòu)中，若A，B兩螺旋副旋向相反(

29、一為左旋，一為右旋)，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，螺母相對(duì)機(jī)架的位移為 2)(ABPPs 由式（6-4）可知，螺母可產(chǎn)生很快的移動(dòng)。這種含雙螺旋副且兩螺旋副旋向相反的螺旋機(jī)構(gòu)稱為復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)。圖6-17(b)所示為用于車輛連接的復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)，它可以使車鉤E和F較快地靠近或離開(kāi)。 (6-4) 6.4.3 滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋機(jī)構(gòu)滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋機(jī)構(gòu) 1. 滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu) 為了降低螺旋傳動(dòng)的摩擦，提高效率，用滾動(dòng)摩擦代替普通螺旋機(jī)構(gòu)中的滑動(dòng)摩擦，制成了滾動(dòng)螺旋。其工作原理如圖6-18所示。 當(dāng)螺桿或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠依次沿螺紋滾道滾動(dòng)， 借助于返回裝置使?jié)L珠不斷循環(huán)。滾珠返回裝置的結(jié)構(gòu)可分為外循環(huán)和內(nèi)

30、循環(huán)兩種。圖6-18(a)為外循環(huán)，滾珠在螺母的外表面經(jīng)返回通道循環(huán)。圖6-18(b)為內(nèi)循環(huán)，每一圈螺紋有一反向器， 滾珠只在本圈內(nèi)循環(huán)。 圖6-18 滾動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu) 2. 靜壓螺旋機(jī)構(gòu)靜壓螺旋機(jī)構(gòu) 圖6-19 靜壓螺旋機(jī)構(gòu) 6.5 不完全齒輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介不完全齒輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介 6.5.1 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型 不完全齒輪機(jī)構(gòu)是由普通齒輪機(jī)構(gòu)演變而成的一種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖6-20所示的不完全齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪1的輪齒沒(méi)有布滿整個(gè)圓周，所以當(dāng)主動(dòng)輪1作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪2作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)從動(dòng)輪2停歇時(shí)，靠輪1的鎖住弧(外凸圓弧g)與輪2的邊鎖住弧(內(nèi)凹圓弧f)相互

31、配合，將輪2鎖住，使其停歇在預(yù)定的位置上，以保證主動(dòng)輪1的首齒S下次再與從動(dòng)輪相應(yīng)的輪齒嚙合傳動(dòng)。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)也有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種類型。圖6-20(a)所示為外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)，輪1只有一段鎖住弧，輪2有四段鎖住弧，當(dāng)輪1轉(zhuǎn)一周時(shí)，輪2轉(zhuǎn)四分之一周，兩輪轉(zhuǎn)向相反；圖6-20(b)為內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)，輪1只有一段鎖住弧，輪2有十二段鎖住弧，當(dāng)輪1轉(zhuǎn)一周時(shí)，輪2轉(zhuǎn)十二分之一周，兩輪的轉(zhuǎn)向相同。 圖6-20 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 6.5.2 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用 不完全齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的分度圓直徑、 鎖住弧的段數(shù)，鎖住弧之間的齒數(shù)，均可在較大范圍內(nèi)選取

32、， 故當(dāng)主動(dòng)輪等速轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，從動(dòng)輪停歇的次數(shù)、每次停歇的時(shí)間及每次轉(zhuǎn)過(guò)角度的變化范圍要比槽輪機(jī)構(gòu)大得多。但是， 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的加工工藝較復(fù)雜，且從動(dòng)輪在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終止時(shí)有較大的沖擊。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)一般用于低速、輕載的場(chǎng)合，如在自動(dòng)機(jī)床和半自動(dòng)機(jī)床中用作工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，以及間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)、 計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)等。 6.6 機(jī)機(jī) 構(gòu)構(gòu) 的的 組組 合合 圖6-21 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸出規(guī)律 圖6-22 牛頭刨床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)輸出規(guī)律 6.6.1 機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合 將若干個(gè)單自由度的基本機(jī)構(gòu)順序連接，使每一個(gè)前置機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)作為后繼機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動(dòng)，這種組合方式稱為機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合。在圖6-23

33、(a)所示的機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件1，2，5組成凸輪機(jī)構(gòu)，構(gòu)件2，3，4，5組成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，構(gòu)件2是凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件，同時(shí)又是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件。這種組合方式可用圖6-23(b)所示的框圖來(lái)表示。 圖6-23 凸輪及滑塊機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合 6.6.2 并聯(lián)式組合并聯(lián)式組合 在機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)中，若幾個(gè)子機(jī)構(gòu)共用同一輸入構(gòu)件，它們的輸出運(yùn)動(dòng)又同時(shí)輸入到一個(gè)多自由度的子機(jī)構(gòu)，從而形成自由度為1的機(jī)構(gòu)系統(tǒng)， 則這種組合方式稱為并聯(lián)式組合。圖6-24所示的雙色膠版印刷機(jī)上的接紙機(jī)構(gòu)就是這種組合方式的一個(gè)實(shí)例。圖中，構(gòu)件1是一個(gè)雙輪廓的凸輪，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)ABCD和GHKM運(yùn)動(dòng)，而這兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)又同時(shí)傳給五桿機(jī)構(gòu)DEF