機械設(shè)計基礎(chǔ)單元5--其它常用機構(gòu)

1、變速機構(gòu)的種類、結(jié)構(gòu)及工作原理學(xué)會確定機構(gòu)的傳動路線，計算傳動比任務(wù)1 認識變速機構(gòu)知識目標：技能目標：首頁退出變速機構(gòu)在輸入軸轉(zhuǎn)速不變的條件下，使輸出軸獲得不同轉(zhuǎn)速的傳動裝置。變速機構(gòu)可分為有級變速機構(gòu)和無級變速機構(gòu)。有級變速機構(gòu)又可分為：滑移齒輪變速機構(gòu)塔齒輪變速機構(gòu)倍增變速機構(gòu)拉鍵變速機構(gòu)等。任務(wù)1 認識變速機構(gòu)1.變速機構(gòu)的種類首頁退出有級變速機構(gòu)是通過改變機構(gòu)中某一級的傳動比的大小來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的變換。（1）滑移齒輪變速機構(gòu)滑移齒輪變速機構(gòu)通常用于定軸輪系中，廣泛應(yīng)用于各類機床的主軸變速。如圖5-2所示為X6132萬能升降臺銑床的主軸傳動系統(tǒng)。軸為輸入軸，由電機（n=1450r/min）

2、直接驅(qū)動，確定輸出軸轉(zhuǎn)速的變化范圍。軸為輸出軸，軸為輸出軸，在軸和軸上分別安裝有齒數(shù)為19-22-16和37-47-26的三聯(lián)滑移齒輪以及齒數(shù)為82-19的雙聯(lián)滑移齒輪。任務(wù)1 認識變速機構(gòu)2.有級變速機構(gòu)首頁退出圖5-2 X6132萬能升降臺銑床變速機構(gòu)由上圖我們可以分析得出相鄰兩軸之間的傳動路線及傳動比數(shù)目。軸和軸之間只有54/26一種傳動比；軸和軸之間有36/19、33/22、39/16三種；軸和軸之間有37/28、47/18、26/39三種；軸和軸之間有38/82和71/19兩種。故軸和軸之間總共可以得到1332=18種傳動比。也就是說我們可以得到18種不同的轉(zhuǎn)速。其中轉(zhuǎn)速最小為30r

3、/min，最大為1500r/min。故輸出軸的轉(zhuǎn)速變化范圍為301500r/min。任務(wù)1 認識變速機構(gòu)首頁退出（2）塔齒輪變速機構(gòu)如圖5-3所示，在從動軸8上八個排成塔形的固定齒輪組成塔齒輪7，主動軸1上的滑移齒輪6和拔叉5沿導(dǎo)向鍵2可在軸上滑動，并通過中間齒輪4可與塔齒輪中任意一個齒輪嚙合，從而將主動軸的運動傳遞給從動軸8。機構(gòu)的傳動比與塔齒輪的齒數(shù)成正比，因此很容易由塔齒輪的齒數(shù)實現(xiàn)傳動比成等差數(shù)列的變速機構(gòu)。任務(wù)1 認識變速機構(gòu)首頁退出圖5-3 塔齒輪變速機構(gòu)任務(wù)1 認識變速機構(gòu) 首頁退出（3）倍增變速機構(gòu)如圖5-4所示，軸為主動軸，其上裝有一個雙聯(lián)固定齒輪和兩個雙聯(lián)空套齒輪；軸上裝有

4、三個齒數(shù)為52-39的雙聯(lián)空套齒輪和一個齒數(shù)為52的空套齒輪。軸為輸出軸，其上裝有一個齒數(shù)為26的滑移齒輪。第一條傳動路線：26/52，39/39；第二條：26/52，52/26；第三條：26/52，52/26，39/39，52/26；第四條：26/52，52/26，39/39，52/26，39/39，52/26。各傳動路線的傳動比分別為：1/2、1、2、4。四個傳動比是以倍數(shù)2遞增的，形成等比數(shù)列，故把具有此特點的機構(gòu)稱為倍增變速機構(gòu)。 圖5-4 倍增變速機構(gòu)任務(wù)1 認識變速機構(gòu) 首頁退出 圖5-5 拉鍵變速機構(gòu) （4）拉鍵變速機構(gòu) 如圖5-5所示，齒輪z1、z3、z5、z7 固定在主動軸3

5、上；齒輪z2、z4、z6、z8空套在從動套筒軸2上，中間用墊圈分隔。插入套筒軸孔中的手柄軸4的前端設(shè)有彈簧鍵1，可由套筒軸的穿通的長槽中彈出，嵌入任一個空套齒輪的鍵槽中（圖示位置鍵嵌入齒輪z8內(nèi)孔的鍵槽），從而可將主動軸的運動通過齒輪副和彈簧鍵傳給從動軸。圖示位置中，運動的傳遞是通過齒輪z7與z8實現(xiàn)。此時空套齒輪z2、z4、z6因與齒輪z1、z3、z5嚙合，所以也在轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)速各不相同，但它們的轉(zhuǎn)動與從動軸的回轉(zhuǎn)無關(guān)。無級變速機構(gòu)是采用摩擦輪傳動實現(xiàn)的，其原理是通過適量地改變主動件和從動件的轉(zhuǎn)動半徑，使輸出軸的轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)無級的變化，如圖5-6所示為滾子平盤式無級變速機構(gòu)。當(dāng)動力源帶動軸

6、I上的滾子以恒定的轉(zhuǎn)速n1回轉(zhuǎn)時，因滾子緊壓在平盤上，靠摩擦力的作用，使平盤轉(zhuǎn)動并帶動從動軸以轉(zhuǎn)速n2回轉(zhuǎn)。可得n2= n1(r1/r2),其中r1可在一定范圍內(nèi)任意改變，故軸可獲得無級變速。任務(wù)1 認識變速機構(gòu)3.無級變速機構(gòu)首頁退出圖5-6 滾子平盤式無級變速機構(gòu)任務(wù)1 認識變速機構(gòu)4.變速機構(gòu)計算實例首頁退出 圖5-1所示為多刀半自動車床主軸箱的傳動系統(tǒng)。己知D1=D2=180mm，z1=45, z2=72，z3=36，z4=81，z5=59，z6=54，z7=25，z8=88。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速 n電=1443r/min時，求主軸的各級轉(zhuǎn)速。5-1 多刀半自動車床主軸箱傳動系統(tǒng)任務(wù)1 認識變

7、速機構(gòu) 表5-1 多刀半自動車床主軸箱各級轉(zhuǎn)速計算 首頁退出步驟計算過程結(jié)果1.軸的轉(zhuǎn)速n1n1=1443r/min2.軸的轉(zhuǎn)速（1）齒輪1、2嚙合，齒輪5，6嚙合時（2）齒輪3、4嚙合，齒輪5、6時（3）齒輪1、2嚙合，齒輪7、8嚙合時（4）齒輪3、4嚙合，齒輪7、8嚙合時軸獲得4種轉(zhuǎn)速n1=985.4r/minn2=700.7r/minn3=256.2r/minn4=182.2r/min 任務(wù)1 認識變速機構(gòu) 練習(xí)題簡答題1.什么是變速機構(gòu)？變速機構(gòu)分哪兩類？2.常用的有級變速機構(gòu)有哪些？它們是如何實現(xiàn)變速的？3.無級變速機構(gòu)如何實現(xiàn)無級變速？與有級變速機構(gòu)有什么不同？ 首頁退出1.棘輪機

8、構(gòu)的組成、工作原理2.棘輪機構(gòu)的類型、特點及應(yīng)用學(xué)會棘輪機構(gòu)的應(yīng)用任務(wù)2 認識棘輪機構(gòu)知識目標：技能目標：首頁退出（1）棘輪機構(gòu)的組成典型的棘輪機構(gòu)如圖5-8所示。它主要由搖桿1、棘輪2、棘爪3、機架4止推棘爪5和彈簧6組成。（2）棘輪機構(gòu)的工作原理當(dāng)搖桿1沿逆時針方向擺動時，棘爪2嵌入棘輪3的齒槽內(nèi)，推動棘輪轉(zhuǎn)動，如圖5-9所示。當(dāng)搖桿沿順時針方向轉(zhuǎn)動時，止動爪4阻止棘輪順時針轉(zhuǎn)動，同時棘爪2在棘輪齒背上滑過，此時棘輪靜止。這樣，當(dāng)搖桿往復(fù)擺動時，棘輪便可以得到單向的間歇運動。任務(wù)2 認識棘輪機構(gòu)1.棘輪機構(gòu)的組成及工作原理首頁退出 圖5-8 棘輪機構(gòu)的組成圖5-9 齒式棘輪機構(gòu)按照結(jié)構(gòu)特點

9、，常用的棘輪機構(gòu)有齒式棘輪機構(gòu)和摩擦式棘輪機構(gòu)兩大類。（1）齒式棘輪機構(gòu)1）單動式棘輪機構(gòu)圖5-9所示棘輪機構(gòu)的特點是搖桿1逆時針方向擺動時，棘爪2推動棘輪3沿同一方向轉(zhuǎn)動，搖桿反向擺動時，棘輪靜止。任務(wù)2 認識棘輪機構(gòu)2.棘輪機構(gòu)的類型首頁退出圖5-9 齒式棘輪機構(gòu)2）可變向棘輪機構(gòu)這種機構(gòu)的棘輪采用矩形齒。如圖5-10a、b所示，當(dāng)棘爪處在圖示B的位置時，棘輪可得到逆時針方向的單向間歇運動；而當(dāng)棘爪繞其銷軸A翻轉(zhuǎn)到虛線位置B時，棘輪可以得到順時針方向的單向間歇運動。圖5-10c所示為另一種可變向棘輪機構(gòu)。當(dāng)棘爪按圖示位置安放時，棘輪可以得到逆時針方向的單向間歇運動；而當(dāng)棘爪提起，并繞本身軸

10、線旋轉(zhuǎn)180后再放下時，就可以使棘輪獲得順時針方向的單向間歇運動。任務(wù)2 認識棘輪機構(gòu)首頁退出 a) b) (c 圖5-10 可變向棘輪機構(gòu)3)雙動式棘輪機構(gòu)雙動式棘輪機構(gòu)的特點是搖桿1往復(fù)擺動時，兩棘爪交替帶動棘輪2沿同一方向轉(zhuǎn)動，如圖5-10所示，a圖為模型，b、c 分別為直棘爪和鉤頭棘爪。 任務(wù)2 認識棘輪機構(gòu)首頁退出 a) b) c)圖5-11 雙動式棘輪機構(gòu)任務(wù)2 認識棘輪機構(gòu)首頁退出 （2）摩擦式棘輪機構(gòu) 當(dāng)搖桿1逆時針方向擺動時，通過棘輪2與棘爪3之間的摩擦力，使棘輪沿逆時針方向運動。當(dāng)搖桿順時針方向擺動時，棘爪在棘輪上滑過，而止動爪5與棘輪之間的摩擦力促使止動爪與棘輪卡緊，從而

11、使棘輪靜止，以實現(xiàn)間歇運動，如圖5-12所示,a、b分別為模型與簡圖。 a) b) 圖 5-12 摩擦式棘輪機構(gòu)任務(wù)2 認識棘輪機構(gòu)首頁退出 （1）棘輪機構(gòu)的特點 齒式棘輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、運動可靠、棘輪的轉(zhuǎn)角容易實現(xiàn)有級的調(diào)節(jié)。但是這種機構(gòu)在回程時，棘爪在棘輪齒背上滑過產(chǎn)生噪聲；在運動開始和終了時，由于速度突變而產(chǎn)生沖擊，運動平穩(wěn)行差，且棘輪輪齒容易磨損，故常用于低速輕載等場合。 摩擦式棘輪傳遞運動較平穩(wěn)、無噪聲，棘輪角可以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，但運動準確性差，不易用于運動精度高的場合。 3.棘輪機構(gòu)的特點和應(yīng)用任務(wù)2 認識棘輪機構(gòu)首頁退出 （2）棘輪機構(gòu)的應(yīng)用 棘輪機構(gòu)常用在各種機床、自動機、自行車、

12、螺旋千斤頂?shù)雀鞣N機械中。棘輪還被廣泛低用作防止機械逆轉(zhuǎn)的制動器中，這類棘輪制動器常用在卷揚機、提升機、運輸機和牽引設(shè)備中。 圖5-12所示為一提升機中的棘輪制動器，重物Q被提升后，由于棘輪受到止動爪的制動作用，卷筒不會在重力作用下反轉(zhuǎn)下降。 圖5-13 防逆轉(zhuǎn)棘輪制動器任務(wù)2 認識棘輪機構(gòu)首頁退出 棘輪齒與棘爪接觸的工作齒面應(yīng)與半徑OA傾斜一定角度，以保證棘爪在受力時能順利地滑入棘輪輪齒的齒根。如圖5-14所示，設(shè)棘輪齒對棘爪得法向壓力為Pn，將其分解成Pt和Pr兩個分力。其中徑向分力Pr把棘輪推向棘輪齒的根部。而當(dāng)棘爪沿工作齒面向齒根滑動時，棘輪齒對棘爪的摩擦力F=fPn，將阻止棘爪滑入棘輪

13、齒根。為保證棘爪的順利滑入，必須有:PrfPncos,Pr=Pnsin得tanf=tan式中 為摩擦角； f摩擦系數(shù)，鋼對鋼f=0.2，1130。通常取=20 4.棘輪輪齒工作齒面偏斜角的確定圖5-14 棘輪輪齒偏斜角任務(wù)2 認識棘輪機構(gòu) 5.棘輪機構(gòu)實例 棘輪機構(gòu)應(yīng)用廣泛，如圖5-7所示為自行車后軸上的“飛輪”，試分析自行車“飛輪”的工作原理。 首頁退出 圖5-7 自行車飛輪結(jié)構(gòu)分析： 自行車上的“飛輪”實際上是內(nèi)嚙合棘輪機構(gòu)。當(dāng)腳蹬踏板時，經(jīng)鏈輪1和鏈條2帶動內(nèi)圈具有棘齒的飛輪3順時針轉(zhuǎn)動，再經(jīng)過棘爪4推動后輪軸5順時針轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)使自行車前進。當(dāng)自行車下坡或歇腳休息時，踏板不動，后輪軸5

14、借助下滑力或慣性超越飛輪3而轉(zhuǎn)動。此時棘爪4在棘輪齒背上滑過，產(chǎn)生從動件轉(zhuǎn)速超過主動件轉(zhuǎn)速的超越運動，從而實現(xiàn)不蹬踏板的滑行。任務(wù)2 認識棘輪機構(gòu) 練習(xí)題簡答題：1.棘輪機構(gòu)主要由哪幾部分組成？簡述棘輪機構(gòu)的工作原理？2.棘輪機構(gòu)如何分類？3.比較齒式棘輪機構(gòu)和摩擦式棘輪機構(gòu)的工作特點。 首頁退出1.槽輪機構(gòu)的組成及工作原理；2.槽輪機構(gòu)運動系數(shù)學(xué)會槽輪機構(gòu)的應(yīng)用任務(wù)3 認識槽輪機構(gòu)知識目標：技能目標：首頁退出圖5-16所示為一外嚙合槽輪機構(gòu)。它由帶有圓銷的主動撥盤1、具有徑向槽從動槽輪2和機架所組成。當(dāng)撥盤1以等角速度連續(xù)轉(zhuǎn)動，撥盤上的圓銷2進入槽輪的徑向槽時，槽輪上的內(nèi)凹鎖止弧被撥盤上的外

15、凸弧卡住，槽輪靜止不動。當(dāng)撥盤上的圓銷剛開始進入槽輪徑向槽時，內(nèi)凹鎖止弧也剛好被松開槽輪在圓銷2的推動下開始轉(zhuǎn)動。當(dāng)圓銷在另一邊離開槽輪的徑向槽時，內(nèi)凹鎖止弧又被卡住，槽輪又靜止不動，直至圓銷2再一次進入槽輪3的另一徑向槽時，槽輪重復(fù)上面的過程，如圖5-16所示。該機構(gòu)是一種典型的單向間歇傳動機構(gòu)。任務(wù)3 認識槽輪機構(gòu)1.槽輪機構(gòu)的組成及工作原理首頁退出 a) b)圖5-16 槽輪機構(gòu)在一個運動循環(huán)中，槽輪運動時間t2與撥盤運動時間t1之比稱為運動系數(shù)，用來表示。由于撥盤通常作等速運動，故運動系數(shù)也可以用撥盤轉(zhuǎn)角表示，時間t2和t1分別對應(yīng)的撥盤轉(zhuǎn)角為21和2，有=1/。設(shè)z為均勻分布的徑向槽

16、數(shù)目，則可得：21=-22=-(2/z) , 槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)式中 槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)； z均勻分布的徑向槽數(shù)目。由于運動系數(shù)必須大于零，故徑向槽數(shù)最少等于3，而總小于0.5，即槽輪的轉(zhuǎn)動時間總小于停歇時間。如果要求槽輪轉(zhuǎn)動時間大于停歇時間，即要求0.5，則可以在撥盤上裝數(shù)個圓銷。設(shè)n為均勻分布在撥盤上的圓銷數(shù)目，則運動系數(shù)應(yīng)為：由于槽輪機構(gòu)中槽輪作間歇轉(zhuǎn)動，因此槽輪運動時間t2必須大于零而小于撥盤運動時間t1，槽輪運動系數(shù)應(yīng)大于零而小于1。一般取z =48。任務(wù)3 認識槽輪機構(gòu) 2.槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)首頁退出 任務(wù)3 認識槽輪機構(gòu) 3.槽輪機構(gòu)的類型及特點首頁退出 類型圖例工作特點單圓銷外

17、槽輪機構(gòu) 主動撥盤每回轉(zhuǎn)一周，圓銷撥動槽輪運動一次，且槽輪與主動桿轉(zhuǎn)向相反，槽輪靜止不動的時間很長雙圓銷外槽輪機構(gòu) 主動撥盤每回轉(zhuǎn)一周，槽輪運動兩次，減少靜止不動的時間。槽輪與主動桿轉(zhuǎn)向相反。增加圓銷個數(shù)，可使槽輪運動次數(shù)增多，但應(yīng)注意圓銷數(shù)目不宜太多內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu) 主動撥盤勻速回轉(zhuǎn)一周，槽輪間歇地轉(zhuǎn)過一個槽口，槽輪與撥盤轉(zhuǎn)向相同。內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，傳動較平穩(wěn)，槽輪停歇時間較短任務(wù)3 認識槽輪機構(gòu) 練習(xí)題習(xí)題：1.槽輪機構(gòu)主要由哪幾部分組成？簡述槽輪機構(gòu)的工作原理？2.某單銷外槽輪機構(gòu)的槽數(shù)z=6,試計算該槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)。 首頁退出如圖5-17所示自行車的飛輪，試拆卸和裝配自行車飛輪

18、。任務(wù)4 實踐課題自行車飛輪的拆裝一、實踐課題首頁退出 圖5-17 自行車飛輪的拆裝1.了解棘輪機構(gòu)的組成特點及應(yīng)用；2.學(xué)會自行車飛輪的更換安裝；3.掌握飛輪間隙的調(diào)整。任務(wù)4 實踐課題自行車飛輪的拆裝首頁退出二、實踐目的任務(wù)4 實踐課題自行車飛輪的拆裝首頁退出三、實踐準備沖子錘子尖嘴鉗虎鉗準備工具。 自行車飛輪是棘輪機構(gòu)的應(yīng)用。如圖5-18所示，飛輪主要由壓蓋、飛輪體、棘爪、內(nèi)齒棘輪組成，還有鋼絲彈簧、調(diào)整墊片和滾珠。飛輪體與內(nèi)齒棘輪、滾珠和壓蓋構(gòu)成滾動軸承的結(jié)構(gòu)形式。飛輪上的飛輪體與自行車后輪軸皮采用螺紋連接，使用時將飛輪旋緊在后輪軸皮上即可。任務(wù)4 實踐課題自行車飛輪的拆裝首頁退出四、任務(wù)實施圖5-18 內(nèi)嚙合棘輪