第7章其它常用機(jī)構(gòu)x

第七章其它常用機(jī)構(gòu)§7－3棘輪機(jī)構(gòu)§7－4槽輪機(jī)構(gòu)§7－6凸輪式間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)§7－5不完全齒機(jī)構(gòu)§7－2螺旋機(jī)構(gòu)§7－1萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)1作用：用于傳遞兩相交軸之間的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，而且在傳動(dòng)過(guò)程中，兩軸之間的夾角還可以改變。共軸、有夾角應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床等機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中。作者：潘存云教授α單萬(wàn)向聯(lián)軸器§7－1萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)2作者：潘存云教授作者：潘存云教授Aω'2Aαω1BvA1=rω1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩傳動(dòng)軸末端各有一個(gè)叉形支架，用鉸鏈與中間的“十字形”構(gòu)件相聯(lián)，“十字形”構(gòu)件的中心位于兩軸交點(diǎn)處，運(yùn)動(dòng)分析：αα兩軸平均傳動(dòng)比為1，但瞬時(shí)傳動(dòng)比是動(dòng)態(tài)變化的。在圖示位置I,以軸1為參考系，對(duì)A點(diǎn)有：以軸2為參考系，對(duì)A點(diǎn)有：vA2=r’ω’2rr’=rcosαω’2顯然有：

vA1=vA2

α=0~45?軸間角為：ω2＝ω1＋ω21ω2ω1ω213作者：潘存云教授r”其它位置：代入得：ααω1BBAω"2在圖示位置II,以軸2為參考系，對(duì)B點(diǎn)有：vB2=rω”2以軸1為參考系，對(duì)B點(diǎn)有：vB1=r”ω1=ω1rcosα同樣有：

vB1=vB2

r代入得：ω’’2=ω1cosαω’2〉ω1=>ω”2<ω1ω1cosαω1cosα≤ω2≤ω1=cosαω’24作者：潘存云教授2.雙萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)將兩個(gè)單萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)。安裝要求：①主動(dòng)、從動(dòng)、中間三軸共面；②主動(dòng)軸、從動(dòng)軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾角應(yīng)相等；③中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。ααC2αα121C為了消除從動(dòng)軸變速轉(zhuǎn)動(dòng)的缺點(diǎn)，常5作者：潘存云教授3.小型雙萬(wàn)向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)如圖所示，通常采用合金鋼制造。AA作者：潘存云教授A--AAAααAAαα模型演示6§7－2螺旋機(jī)構(gòu)組成：螺桿、螺母、機(jī)架。運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：一般情況下是螺桿連續(xù)回轉(zhuǎn)，螺母軸向移動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：獲得很大的減速比和力的增益。缺點(diǎn)：機(jī)械效率較低。應(yīng)用：螺旋壓力機(jī)、千斤頂、機(jī)床進(jìn)給裝置、微調(diào)機(jī)構(gòu)等。1.螺旋機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用在γ>φv

時(shí),也可以螺母為作軸向移動(dòng)，迫使螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。7作者：潘存云教授2.運(yùn)動(dòng)分析導(dǎo)程l－－螺旋轉(zhuǎn)一圈(2π)，螺母前進(jìn)的距離。螺旋轉(zhuǎn)過(guò)任意φ角時(shí)，螺母的位移s為：

s/rφ=l/r2πl(wèi)r2πss=lφ/2π螺距p－－相鄰螺紋牙齒同側(cè)齒面之間的距離。兩者的關(guān)系為：l=zp，z為螺紋的頭數(shù)。強(qiáng)調(diào)Z=1rφ將螺紋在中徑圓柱處展開(kāi)得一斜三角形，于是：213KK向213213作者：潘存云教授2138作者：潘存云教授BA123且:

lA≠lB

s=(lA－lB)φ/2π當(dāng)差(lA－lB)很小時(shí)，s將很小。這種螺旋機(jī)構(gòu)稱為微(差)動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)，用于測(cè)微計(jì)（千分尺）、分度機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（鏜刀微調(diào)機(jī)構(gòu)）中。s1=lAφ/2π螺母2相對(duì)于螺桿1的位移為：s2=－lBφ/2π螺母2相對(duì)于機(jī)架3的位移為：KK向圖示螺旋機(jī)構(gòu)中，螺母A固定，螺母2可沿軸向移動(dòng)，B1A231A23BlBlAs2s1-s2s1當(dāng)A、B段螺紋旋向相同時(shí)，螺桿1相對(duì)于機(jī)架3的位移為：9作者：潘存云教授AB231作者：潘存云教授作者：潘存云教授當(dāng)A、B段螺紋旋向相反時(shí)，螺母2的位移為：

s=(lA＋lB)φ/2πl(wèi)1=1.25mm(右)鏜刀進(jìn)給量調(diào)整微動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)FE差動(dòng)螺旋應(yīng)實(shí)例：復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)l2=1mm(右)1AB312s1s1+s2s2AB231稱為復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu)，用于車輛的快速靠近或離開(kāi)、電桿拉線機(jī)構(gòu)等。10一、棘輪機(jī)構(gòu)的組成及其工作原理組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動(dòng)爪?！?－3棘輪機(jī)構(gòu)工作原理：擺桿往復(fù)擺動(dòng)，棘爪推動(dòng)棘輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)動(dòng)可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)。缺點(diǎn)：工作時(shí)有較大的沖擊和噪音，運(yùn)動(dòng)精度較差。適用于速度較低和載荷不大的場(chǎng)合。作者：潘存云教授棘輪擺桿棘爪止動(dòng)爪11作者：潘存云教授外緣棘輪類型按輪齒分布：外緣、

內(nèi)緣、

端面棘輪機(jī)構(gòu)。二、棘輪機(jī)構(gòu)的類型與應(yīng)用作者：潘存云教授端面作者：潘存云教授內(nèi)緣12作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授單動(dòng)式按輪齒分布：外緣、內(nèi)緣、端面棘輪機(jī)構(gòu)。二、棘輪機(jī)構(gòu)的類型與應(yīng)用按工作方式：?jiǎn)蝿?dòng)式、

雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)。雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)2棘輪類型雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)113作者：潘存云教授作者：潘存云教授按輪齒分布：外緣、內(nèi)緣、端面棘輪機(jī)構(gòu)。二、棘輪機(jī)構(gòu)的類型與應(yīng)用按工作方式：?jiǎn)蝿?dòng)式、雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)。單向、雙向運(yùn)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)。按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào):AB’B棘輪雙向運(yùn)動(dòng)1棘輪雙向運(yùn)動(dòng)2棘輪類型14作者：潘存云教授作者：潘存云教授按輪齒分布：外緣、內(nèi)緣、端面棘輪機(jī)構(gòu)。二、棘輪機(jī)構(gòu)的類型與應(yīng)用按工作方式：?jiǎn)蝿?dòng)式、雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)。單向、雙向運(yùn)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)。按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào):按轉(zhuǎn)角是否可調(diào):固定轉(zhuǎn)角、可調(diào)轉(zhuǎn)角牛頭刨床進(jìn)給調(diào)整機(jī)構(gòu)通過(guò)調(diào)整桿長(zhǎng)來(lái)調(diào)擺角023451φ023451φ通過(guò)調(diào)滑動(dòng)罩來(lái)調(diào)角度棘輪類型15作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授棘輪類型按輪齒分布：外緣、內(nèi)緣、端面棘輪機(jī)構(gòu)。二、棘輪機(jī)構(gòu)的類型與應(yīng)用按工作方式：?jiǎn)蝿?dòng)式、雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)。單向、雙向運(yùn)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)。按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào):按轉(zhuǎn)角是否可調(diào):固定轉(zhuǎn)角、可調(diào)轉(zhuǎn)角輪齒棘輪、

摩擦棘輪

演示模型按工作原理分

:摩擦棘輪超越離合器1321322套筒1星輪3彈簧頂桿

4滾柱16作者：潘存云教授ABCD運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：輪齒式棘輪工作時(shí)噪音大且轉(zhuǎn)角為步進(jìn)可調(diào)，但運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確。而摩擦棘輪正好相反。應(yīng)用：在各類機(jī)床中實(shí)現(xiàn)進(jìn)給、轉(zhuǎn)位、或分度。實(shí)例：止動(dòng)器、牛頭刨床、沖床轉(zhuǎn)位、超越離合器（單車飛輪）。間歇轉(zhuǎn)動(dòng)作者：潘存云教授沖頭卸料工位裝料工位沖壓工位17作者：潘存云教授dao1Ao2Σ=90°LprPnF三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)要求在工作時(shí)，棘爪在Pn和F的作用下，能自動(dòng)滑入棘輪齒槽。Pn

sinα∵

F=Pnf

代入得：tgα>f∴

α>φ當(dāng)

f=0.2

時(shí)，φ＝11°30’

通常取α＝20°αFtFr正壓力－Pn摩擦力－F條件是兩者對(duì)O2的力矩要滿足如下條件：Mpn>MF將力分解成切向和徑向分量M=tgφ齒偏角ααFcosα>LLpt18作者：潘存云教授作者：潘存云教授棘輪幾何尺寸計(jì)算公式模數(shù)m 1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10頂圓直徑da

da=mz

與齒輪不同齒間距pP=πm齒高h(yuǎn)h=0.75m齒頂弦長(zhǎng)aa=m棘爪工作面長(zhǎng)度a1a1=(0.5~0.7)a齒偏角αα＝20°棘輪寬bb=(1~4)m棘爪斜高h(yuǎn)1

、齒斜高h(yuǎn)’h1=h’

≈h/cosα棘輪齒根圓角半徑rf

rf=1.5mm棘爪尖端圓角半徑r1r1=2mm棘爪長(zhǎng)度L一般取

L=2pa1Lp60°~80°adaαo1o2齒數(shù)z12~25作者：潘存云教授棘輪參數(shù)計(jì)算公式或取值h’h1rfr1齒槽角h19作者：潘存云教授o2ω1ω2§7－4槽輪機(jī)構(gòu)（馬爾它機(jī)構(gòu)）一、槽輪機(jī)構(gòu)的組成及其工作特點(diǎn)作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn)變換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。組成：帶圓銷的撥盤(pán)、帶有徑向槽的槽輪。撥盤(pán)和槽輪上都有鎖止弧：槽輪上的凹圓弧、撥盤(pán)上的凸圓弧，起鎖定作用。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠、機(jī)械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。因槽輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中角速度有變化，不適合高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。o1工作過(guò)程：撥盤(pán)連續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)兩鎖止弧接觸時(shí)，槽輪靜止；反之槽輪運(yùn)動(dòng)。鎖止弧槽輪撥盤(pán)圓銷因槽輪象馬爾它共和國(guó)鐵十字勛章而得名20作者：潘存云教授作者：潘存云教授二、槽輪機(jī)構(gòu)的類型與應(yīng)用球面槽輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例：

電影放映機(jī)、自動(dòng)攝影機(jī)、六角車床轉(zhuǎn)塔。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)類型軸線平行軸線相交外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)球面槽輪機(jī)構(gòu)o1o2ω12φω2設(shè)計(jì)：潘存云21作者：潘存云教授六槽內(nèi)槽輪撥盤(pán)六角車床轉(zhuǎn)塔圓銷車螺紋41裝牙膏筒2車帽口6卸牙膏筒5切尾3空閑22作者：潘存云教授1.運(yùn)動(dòng)系數(shù)撥盤(pán)等速回轉(zhuǎn)，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：

t＝2π/ω1定義：

k=td/t

為運(yùn)動(dòng)系數(shù)，即：

k=td/t為減少?zèng)_擊，進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，槽中心線與撥銷中心連線成90°角。故有：2α12φ2td＝2α1/ω1槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：=2α1/2π2α1=π－2φ2=π－(2π/z)=2π(z-2)/2z代入上式ω1ω290°90°三、槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)及運(yùn)動(dòng)特性23將2α1代入得：

∵

k>0可知：當(dāng)只有一個(gè)圓銷時(shí)，k=1/2-1/z如果想得到k≥0.5的槽輪機(jī)構(gòu)，則可在撥盤(pán)上多裝幾個(gè)圓銷，設(shè)裝有n個(gè)均勻分布的圓銷，則撥盤(pán)轉(zhuǎn)一圈，槽輪被撥動(dòng)n次。故運(yùn)動(dòng)系數(shù)是單圓柱銷的n倍，即:

k=n(1/2-1/z)∵k≤1∴槽數(shù)

z≥3得：n≤2z/(z-2)提問(wèn)：whyk≤1？

事實(shí)上，當(dāng)k=1時(shí)，槽輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)不具備間歇運(yùn)動(dòng)特性了。k=1/2-1/z≥71~20.36~1槽數(shù)z圓銷數(shù)n運(yùn)動(dòng)系數(shù)k31~61/6~141~40.25~15、61~30.3~1即槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間總是小于其靜止時(shí)間。<0.5當(dāng)z=4及n=2時(shí)說(shuō)明此時(shí)槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間相等。k=n(1/2－1/z)=0.524作者：潘存云教授ω2ω1o12.運(yùn)動(dòng)特性(1)外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)規(guī)定:

α和φ在圓銷進(jìn)入?yún)^(qū)為正，在圓銷離開(kāi)區(qū)為負(fù)，變化區(qū)間為：－α1≤α≤α1在△ABO2中有如下關(guān)系：－φ2≤φ≤φ2令λ＝R/L=sin(π/z)，并代入上式得：-φ2-α1圖示槽輪在運(yùn)動(dòng)的任一瞬時(shí)，設(shè)撥盤(pán)位置角用α來(lái)表示，槽輪位置角用φ表示。R槽輪的運(yùn)動(dòng)是靠圓銷的撥動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，槽輪經(jīng)歷了從靜止→運(yùn)動(dòng)→靜止的過(guò)程，因此，槽輪的角速度是變化的，從而具有角加速度，以下將分析槽輪運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律。O2ABα1αφφ2L25分別對(duì)時(shí)間求一階導(dǎo)數(shù)、和二階導(dǎo)數(shù)，得：令i21=ω2/ω1(傳動(dòng)比),kα=α2/ω21

得：將上述i21、kα隨α的變化繪制成曲線，稱為槽輪機(jī)構(gòu)的其中：dα/dt=ω1其中：dω1/dt=0運(yùn)動(dòng)特性曲線。26槽輪運(yùn)動(dòng)的前半段，槽輪的角速度ω2是增加的，角加速度α2>0后半段正好相反。運(yùn)動(dòng)特性曲線z=3z=3z=4z=6z=4z=6運(yùn)動(dòng)特性分析：①槽輪運(yùn)動(dòng)的ωmax、amax隨槽數(shù)z的增多而減小。作者：潘存云教授kα=α2/ω21-60?-40?-20?020?40?60?

-50?-30?-10?10?30?50?

8642-4-6-8α作者：潘存云教授α54321-60?-40?-20?020?40?60?

-50?-30?-10?10?30?50?

6圓銷進(jìn)入或退出徑向槽時(shí)，角加速度有突變，②存在柔性沖擊。Z愈少，沖擊愈大。27作者：潘存云教授1.00.750.50.250-0.25-0.5-0.75-1.0z=40.80.60.40.2-135?-90?-45?045?90?135?

α(2)內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)用同樣方法可求得內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)曲線如圖所示。③角加速度曲線呈單調(diào)變化而不象外槽輪那樣有兩個(gè)峰值。特性分析：①存在柔性沖擊。圓銷進(jìn)入或退出徑向槽時(shí)，角加速度有突變，且值與外槽輪相等。②但隨著轉(zhuǎn)角減小，角加速度值迅速下降并趨于零；④內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能比外槽輪機(jī)構(gòu)要好得多。28作者：潘存云教授四、槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算圓銷半徑r

由受力大小確定

r≈R/6中心距L

由安裝空間確定回轉(zhuǎn)半徑R

R=Lsinφ=Lsin(π/z)槽頂半徑s

s=Lcosφ=Lcos(π/z)槽深h

h≥s-(L-R-r)撥盤(pán)軸徑d1

d1≤2(L-s)槽輪軸徑d2

d2≤2(L-R-r)參數(shù)

計(jì)算公式或依據(jù)槽數(shù)z

由工作要求確定圓銷數(shù)nsd2r槽頂側(cè)壁厚b

b=3~10

mm經(jīng)驗(yàn)確定b鎖止弧半徑r0

r0=R-r-bRLh12d1r0φ29§7－5

不完全齒輪機(jī)構(gòu)1.工作原理及特點(diǎn)工作原理：在主動(dòng)齒輪只做出