其他常用机构

1第七章其他常用机构基本要求:1.了解万向联轴节、螺旋机构的工作原理、类型、运动特点、优缺点和用途。2.了解间歇运动机构在设计中对从动件的动、停时间和位置的要求及对其动力性能的要求。3.掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、运动特点、功能和适用场合。4.了解凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构的工作原理、特点、功能及适用场合。教学内容:1.万向联轴节2.螺旋机构3.棘轮机构4.槽轮机构5.不完全齿轮机构6.凸轮式间歇运动机构7.非圆齿轮机构重点难点:本章学习的重点是掌握常用的一些间歇运动机构的工作原理、运动特点和功能，并了解其适用场合。在进行机械系统方案设计时，能够根据工作要求，正确选择机构的类型。2§7－1万向联轴节一、单万向联轴节单万向联轴节用来传递两相交轴间的转动。主动轴与从动轴间的瞬时角速度比：当φ1＝00或1800时，当φ1＝900或2700时，二、双万向联轴节双万向联轴节是由左右两单万向节组成。对于联接相交的或平行的两轴的双万向联轴器，如要使主、从动轴的角速度相等，即角速比等于1，则必须满足下列条件：1）β1＝β2；2）中间轴两端的叉面必须位于同一平面内。三、万向联轴节的特点和应用特点：（1）单万向联轴节的特点：当两轴夹角变化时仍可继续工作，而只影响其瞬时传动比的大小。（2）双万向联轴节的特点：当两轴夹角变化时，不但可以继续工作，而且能保证等角速比。应用：常用来传递平行轴或相交轴的转动，在机械中得到广泛应用。12213cossin1coscos1)(max13cos)(min133232212131coscossin1cossin1cos31MM3§7－2螺旋机构一、螺旋机构的工作原理和类型由螺旋副联接相邻构件而成的机构称为螺旋机构。常用的螺旋机构除螺旋副外还有转动副和移动副。二、螺旋机构的特点和应用特点：结构简单、制造方便，能将回转运动变换为直移运动，运动准确性高，降速比大，可传递很大的轴向力，工作平稳、无噪声，有自锁作用，但效率低，需有反向机构才能反向传动。应用：螺旋机构在机械工业、仪器仪表、工装夹具、测量工具等广泛应用。如:螺旋压力机、千斤顶、车床刀架和工作台的移动、台钳、车厢联接器、螺旋测微器、绘图仪器的两脚规等。4§7－3棘轮机构一、间歇运动机构设计的基本问题在各类机械中，常需要某些构件实现周期性的运动和停歇。能够将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇的机构，称为间歇运动机构。在实际设计和使用间歇运动机构的时候，往往需要注意以下基本问题：1、对从动件动、停时间的要求在间歇运动机构中，从动件的运动时间一般是机床和自动机做送进、转位等辅助工作的时间，而其停歇时间往往是机床或自动机进行工艺加工的时间。二者的比值为动停时间比：式中,为从动件在一个运动周期中的运动时间，为其停歇时间。2、对从动件动、停位置的要求根据设计要求,选取从动件运动行程的大小，注意从动件停歇位置的准确性。3、对间歇运动机构动力特性的要求尽量保证间歇运动机构动作平稳、减少冲击，尤其要减少高速运动构件的惯性负荷，合理选择从动件的运动规律。二、棘轮机构的组成和工作原理棘轮机构主要由棘轮、主动棘爪、止回棘爪和机架组成。工作原理：当主动摆杆逆时针摆动时，摆杆上铰接的主动棘爪插入棘轮的齿内，推动棘轮同向转动一定角度。当主动摆杆顺时针摆动时，止回棘爪阻止棘轮反向转动，此时主动棘爪在棘轮的齿背上滑回原位，棘轮静止不动。此机构将主动件的往复摆动转换为从动棘轮的单向间歇转动。利用弹簧使棘爪紧压齿面，保证止回棘爪工作可靠。三、棘轮机构的类型和特点1、常用棘轮机构的分类按结构分类——齿式棘轮机构摩擦式棘轮机构5按啮合方式分类——外啮合式内啮合式按运动形式分类——单向间歇转动单向间歇移动双动式棘轮机构双向式棘轮机构1.按结构分类齿式棘轮机构优点：1．齿式棘轮机构的结构简单，运动可靠;2．主从动关系可互换，动程可在较大范围内调节，动停时间比可通过选择合适的驱动机构实现。缺点：动程只能有级调节；有噪声、冲击、磨损，不宜用于高速场合。摩擦式棘轮机构特点：1．摩擦式棘轮机构传动平稳、无噪音，传递扭矩较大，动程可无级调节。2．由于靠摩擦力传动，会出现打滑现象，一方面可起到过载保护，另一方面也使传动精度降低。适用于低速轻载的场合。2.按啮合方式分类外啮合式——棘轮机构的棘爪或楔块安装在棘轮的外部，应用较广，其缺点是占用空间较大。内啮合式——棘轮机构的棘爪或楔块安装在棘轮的内部，其特点为结构紧凑，外形尺寸小。3.按运动形式分类单向间歇转动——的从动件只做单向间歇转动。单向间歇移动——当棘轮半径为无穷大时，棘轮就成为了棘齿条，主动件往复摆动时，棘爪即推动棘齿条做单向间歇移动。双动式棘轮机构——在主动摆杆上安装两个主动棘爪，在其向两个方向往复摆动的过程中分别带动两棘爪，依次推动棘轮转动，称此棘轮机构为双动式棘轮机构。单动式棘轮机构是当主动件向某一方向运动时，才能使棘轮转动的棘轮机构。双动式棘轮机构与单动式棘轮机构相比，结6构紧凑，承载较大。双向式棘轮机构——可以实现棘轮两方向间歇运动，这类棘轮机构称为双向式棘轮机构。其工作原理是变换棘爪相对棘轮的位置，实现棘轮的变向。四、棘轮机构的功能棘轮机构种类繁多，运动形式多样，在工程实际中得到了广泛的应用。其主要功能如下：1．间歇送进（牛头刨床的间歇送进机构）2．制动（卷扬机制动机构）3．转位、分度（手枪盘分度机构）4．超越离合（钻床的自动进给机构）1.间歇送进在牛头刨床中通过棘轮机构实现工作台横向间歇送进功能。为了实现工作台的双向间歇送进，由齿轮机构、曲柄摇杆机构和双向式棘轮机构组成了工作台换向进给机构。2.制动卷扬机制动机构中卷筒、棘轮和大皮带轮（被遮住）为一体，杆1和杆2调整好角度后紧固为一体，杆2端部与皮带导板铰接。当皮带突然断裂时，皮带导板失去支撑而下摆，使杆1端齿与棘轮啮合，阻止卷筒逆转，起到制动作用。3.转位、分度手枪盘分度机构中滑块沿导轨向上运动时，棘爪1使棘轮转过一个齿距，并使与棘轮固结的手枪盘转过一个角度，此时挡销上升使棘爪2在弹簧的作用下进入盘的槽中,使手枪盘静止并防止反向转动。当滑块向下运动时，棘爪1从棘轮的齿背上滑过，在弹簧力的作用下进入下一个齿槽，同时挡销使棘爪克服弹簧力绕轴逆时针转动，手枪盘解脱止动状态。4.超越离合在钻床中以摩擦式棘轮机构作为传动中的超越离合器，实现自动进给和快慢速进给功能。由主动蜗杆带动蜗轮，通过外环使从动轮和轴与之同向同速转动，实现自动进给；当快速转动手柄时，直接通过轮使轴作超越运动，实现快速进给。五、棘轮机构动程和动停时间比的调节方法1．改变棘爪的运动调节滑块位置可改变曲柄长度，调节螺母可改变连杆的长度，调节销在槽内的位置可改变摇杆的长度，从而改变棘爪的运动，改变动停比。72．改变棘轮遮板位置通过调整遮板角度，改变棘轮的转角。8§7－4槽轮机构槽轮机构由具有圆柱销的主动销轮、具有直槽的从动槽轮及机架组成。从动槽轮实际上是由多个径向导槽所组成的构件，各个导槽依次间歇地工作。一、工作原理：由主动销轮利用圆柱销带动从动槽轮转动，完成间歇转动。主动销轮顺时针作等速连续转动，当圆销未进入径向槽时，槽轮因内凹的锁止弧被销轮外凸的锁止弧锁住而静止；圆销进入径向槽时，两弧脱开，槽轮在圆销的驱动下转动；当圆销再次脱离径向槽时，槽轮另一圆弧又被锁住，从而实现了槽轮的单向间歇运动。二、槽轮机构的类型槽轮机构主要分为传递平行轴运动的平面槽轮机构和传递相交轴运动的空间槽轮机构两大类。1.平面槽轮机构平面槽轮机构又分为外槽轮机构和内槽轮机构。外槽轮机构——外槽轮机构中的槽轮径向槽的开口是自圆心向外，主动构件与从动槽轮转向相反。内槽轮机构——内槽轮机构中的槽轮上径向槽的开口是向着圆心的，主动构件与从动槽轮转向相同。上述两种槽轮机构都用于传递平行轴运动。与外槽轮机构相比，内槽轮机构传动较平稳、停歇时间较短、所占空间小。2.空间槽轮机构球面槽轮机构是一种典型的空间槽轮机构，用于传递两垂直相交轴的间歇运动机构。其从动槽轮是半球形，主动构件的轴线与销的轴线都通过球心。当主动构件连续转动时，球面槽轮得到间歇运动。空间槽轮机构结构比较复杂，设计和制造难度较大。三、槽轮机构的特点和应用1.槽轮机构的特点:9槽轮机构能准确控制转角、工作可靠、机械效率高，与棘轮机构相比，工作平稳性较好，但其槽轮机构动程不可调节、转角不可太小，销轮和槽轮的主从动关系不能互换、起停有冲击。槽轮机构的结构要比棘轮机构复杂，加工精度要求较高，因此制造成本上升。2.槽轮机构的应用：槽轮机构一般应用于转速不高和要求间歇转动的机械当中，如自动机械、轻工机械或仪器仪表等。四、凸轮式间歇运动机构的工作原理及类型凸轮式间歇运动机构由主动凸轮、从动转盘和机架组成，以主动凸轮带动从动转盘完成间歇运动。一般有两种形式：圆柱凸轮间歇运动机构和蜗杆凸轮间歇运动机构。1．凸轮间歇运动机构在圆柱凸轮间歇运动机构中，主动凸轮的圆柱面上有一条两端开口、不闭合的曲线沟槽。当凸轮连续地转动时，通过圆柱销带动从动转盘实现间歇转动。2．蜗杆凸轮间歇运动机构在蜗杆凸轮间歇运动机构中主动凸轮上有一条突脊犹如蜗杆，从动转盘的圆柱面上均匀分布有圆柱销就像蜗轮的齿。当蜗杆凸轮转动时，将通过转盘上的圆柱销推动从动转盘作间歇运动。五、凸轮式间歇运动机构的特点和应用1．凸轮式间歇运动机构的特点前面介绍的棘轮机构和槽轮机构，由于它们的结构、运动和动力条件的限制，一般只能用于低速场合；而凸轮式间歇运动机构则可以通过适当选择从动件的运动规律和合理设计凸轮的轮廓曲线，可减小动载荷和避免刚性与柔性冲击，可适用于高速运转的场合。凸轮式间歇运动机构运转可靠、转位精确、无需专门的定位装置，但凸轮式间歇运动机构精度要求较高、加工比较复杂、安装调整比较困难。2．凸轮式间歇运动机构的应用凸轮式间歇运动机构在轻工机械、冲压机械等高速机械中常用作高速、高精度的步进进给、分度转位等机构。10§7－5不完全齿轮机构一、组成：不完全齿轮机构由主动轮、从动轮和机架组成。实际上不完全齿轮机构是由普通齿轮机构转化而成的一种间歇运动机构。它与普通齿轮的不同之处是轮齿不布满整个圆周。不完全齿轮机构的主动轮上只有一个或几个轮齿，并根据运动时间与停歇时间的要求，在从动轮上有与主动轮轮齿相啮合的齿间。两轮轮缘上各有锁止弧，在从动轮停歇期间，用来防止从动轮游动，并起定位作用。二、类型：不完全齿轮机构的类型有：外啮合式、内啮合式和不完全齿轮齿条机构。三、不完全齿轮机构的特点不完全齿轮机构从动轮运动的角度变化范围较大，设计较灵活，易实现一个周期中的多次动、停时间不等的间歇运动。但加工复杂，主、从动轮不能互换，在进入和退出啮合时速度有突变，引起刚性冲击，不宜用于高速传动。为了改善从动轮动力特性，可安装瞬心线附加板，以减少进入和退出啮合时的冲击。另外，为了避免主动轮与从动轮齿顶发生干涉，主动轮首、末齿齿顶需降低。四、不完全齿轮机构的应用不完全齿轮机构常用于多工位、多工序的自动机械或生产线上，作为工作台的间歇转位机构和进给机构。本章小结：通过比较万向联轴节、螺旋机构、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构等各种间歇运动机构的优缺点和应用场合，可进一步了解不同间歇机构的特点，及其选用原则。