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1、徐州工程学院,第12章 其他常用机构及其设计,徐州工程学院,其他常用机构及其设计,121 引言122 棘轮机构123 槽轮机构124 擒纵轮机构125 凸轮式间隙运动机构126 不完全齿机构127 非圆齿轮机构128 螺旋机构129 万向铰链机构1210 组合机构,徐州工程学院,加工牙膏筒的自动六角车床,牙膏灌浆机,灌浆,封口,主动件作连续旋转,从动件作间歇转停转,从动件作连续精确的直线移动,从动件作连续旋转，但其轴线不固定,间歇运动：,121 引言,徐州工程学院,车床的走刀运动,螺旋机构,螺旋机构将丝杠的等速回转变换成为刀架溜板的等速直线移动。,后轮的驱动轴总是相对于发动机输出轴上下摆动。,
2、徐州工程学院,一、棘轮机构的组成及其工作原理,组成：摆杆、棘爪、棘轮、止动爪。,122 棘轮机构,工作原理：摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间歇转动。,优点：结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。,缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。 适用于速度较低和载荷不大的场合。,棘轮类型,按工作方式有：,按轮齿分布有：,按转角是否可调:,固定转角、可调转角,轮齿棘轮、 摩擦棘轮,外缘、 内缘、 端面棘轮机构。,单向、双向运动棘轮机构。,二、棘轮机构的类型与应用,按棘轮转向是否可调:,按工作原理分有 :,单动式、 双动式棘轮机构。,徐州工程学院,双动棘轮机构,徐州工程学院,棘轮可双向运动,徐州工程学
3、院,可调转角的棘轮,牛头刨床进给调整机构通过调整杆长来调摆角,调滑动罩,徐州工程学院,摩擦棘轮,超越离合器,徐州工程学院,运动特点：,轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调，但运动准确。,而摩擦棘轮正好相反。,应用：在各类机床中实现进给、转位、或分度。,实例：止动器、牛头刨床、冲床转位、 超越离合器（单车飞轮）。,冲头,冲压工位,卸料工位,装料工位,间歇转动,徐州工程学院,三、设计要点,要求在工作时，棘爪在Pn和F的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。,Pn sin, F= Pn f 代入得：,tg f, ,当 f=0.2 时，1130,通常取20,正压力Pn,摩擦力F,条件是两者对O的力矩要满足如下
4、条件：,MpnMF,将两个力分解成切向和径向分量,=tg,齿偏角,Fcos,L,L,徐州工程学院,棘轮几何尺寸计算公式,模数m,1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10,顶圆直径da da =mz,齿间距p P=m,齿高h h=0.75m,齿顶弦长a a=m,棘爪工作面长度a1 a1=(0.50.7)a,齿偏角 20,棘轮宽b b=(14)m,棘爪斜高h1 、齿斜高h h1=h h/cos,棘轮齿根圆角半径rf rf =1.5 mm,棘爪尖端圆角半径r1 r1 =2 mm,棘爪长度L 一般取 L=2p,6080,o1,o2,齿数z 1225,徐州工程学院,123 槽轮机构（马尔
5、它机构）,一、槽轮机构的组成及其工作特点,作用：将连续回转变换为间歇转动。,组成：带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。,特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度有变化 ，不适合高速运动场合。,工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。,锁止弧,槽轮,拨盘,圆销,徐州工程学院,二、槽轮机构的类型与应用,球面槽轮机构,应用实例： 电影放映机、 自动摄影机、六角车床转塔。,外啮合槽轮机构,内啮合槽轮机构,槽轮机构类型,外啮合槽轮机构,内啮合槽轮机构,球面槽轮
6、机构,徐州工程学院,六槽内槽轮,拨盘,六角车床转塔,圆销,徐州工程学院,三、槽轮机构的运动系数及运动特性,1.运动系数,拨盘等速回转，在一个运动循环内，总的运动时间为：,t2/1,定义： k=td / t 为运动系数，即：,k=td / t,为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与拨销中心连线成90角。故有：,td21/1,槽轮的运动时间为：,=21/2,21=22,=(2/z),= 2(z-2)/2z,代入上式,徐州工程学院,将21代入得：, k0,可知：当只有一个圆销时，k=1/2-1/z,如果想得到k0.5的槽轮机构，则可在拨盘上多装几个圆销，设装有n个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽轮
7、被拨动n次。故运动系数是单圆柱销的n倍，即:,k=n(1/2-1/z), k1, 槽轮的槽数 z3,得：n2z/ (z -2),k =1/2-1/z,7120.361,4 14 0.251,5 、6 13 0.31,即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。,0,运动特性曲线,z=3,z=3,z=4,z=6,z=4,z=6,分析：槽轮运动的max、amax随z的增多而减小。圆销进入或退出径向槽时，角速度有突变，故存在柔性冲击。Z愈少，冲击愈大。,后半段正好相反。,徐州工程学院,四槽内槽轮的角速度和角加速度变化曲线,z=4,(2)内啮合槽轮机构,用同样方法可求得内啮合槽轮机构的运动曲线如图所示。,分析
8、：圆销进入或退出径向槽时，与外槽轮一样，角速度有突变，且值相等。但随着转角增大，角加速度值迅速下降并趋于零；然后负角加速度又逐渐增大到开始时的数值，而不象外槽轮那样有两个峰值。可见，内槽轮机构的动力性能比外槽轮机构要好得多。,徐州工程学院,四、槽轮机构的几何尺寸计算,圆销半径r 由受力大小确定 rR/6,中心距L 由安装空间确定,回转半径R R=Lsin=Lsin(/z),槽顶半径s s=Lcos=Lcos(/z),槽深h hs-(L-R-r),拨盘轴径d1 d12(L-s),槽轮轴径d2 d22(L-R-r),槽顶侧壁厚b b=35 mm 经验确定,徐州工程学院,124 擒纵轮机构,一、擒纵
9、轮机构的组成及其工作原理,组成：擒纵轮、擒纵叉、游丝摆轮。,工作原理：擒纵轮受发条力矩的驱动，游丝摆轮系统往复摆动，带动擒纵叉往复摆动，卡住或释放擒纵轮，并使它间歇转动。,徐州工程学院,二、擒纵轮轮机构的类型与应用,固有振动系统型擒纵轮轮机构,无固有振动系统型擒纵轮轮机构,-计时精度高，用于钟表。,-结构简单、成本低、计时精度不高，用于自动记录仪、时间继电器、计数器、定时器、测速器、照相机快门和自拍器等。,徐州工程学院,125 凸轮式间歇运动机构,1.工作原理及特点,圆柱凸轮连续回转，推动均布有柱销的从动圆盘间歇转动。,特点：从动圆盘的运动规律取决于凸轮廓线的形状。,优点：可通过选择适当的运动
10、规律来减小动载荷、避免冲击、适应高速运转的要求。定位精确、且结构紧凑。,缺点：凸轮加工较复杂、安装调整要求严格。,2.类型及应用,类型：圆柱凸轮间歇运动机构、蜗杆凸轮间歇运动机构,徐州工程学院,圆柱凸轮间歇运动机构,蜗杆凸轮间歇运动机构,牙膏灌浆机,灌浆,封口,应用： 适用于高速、高精度的分度转位机械制瓶机、纸烟、包装机、拉链嵌齿、高速冲床、多色印刷机等机械。,徐州工程学院,126 不完全齿轮机构,1.工作原理及特点,工作原理：在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运动时间和停歇时间的要求在从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止弧定
11、位使从动轮静止。,优点：结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。,2.类型及应用,类型：外啮合不完全齿轮机构、内啮合不完全齿轮机构,应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械中。如乒乓球拍周缘铣削加工机床、蜂窝煤饼压制机等。,缺点：从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般只用于低速、轻载场合。,徐州工程学院,外啮合不完全齿轮机构,内啮合不完全齿轮机构,徐州工程学院,铣刀,不完全齿轮1,靠模凸轮,不完全齿轮1,徐州工程学院,蜂窝煤饼压制机,不完全齿轮,瞬心线附加杆,徐州工程学院,127 非圆齿轮机构,应用实例：滚筒式平板印刷机、压力机、机床转位机
12、构、非线性函数电位机构、流量计、书心脊背加工联动机构等。,非圆齿轮机构是一种用于变传动比传动的齿轮机构。其节线不是圆，常用的椭圆形、心形和螺旋线形曲线等。,徐州工程学院,滚筒式平板印刷机,压力机,自动机床转位机构,徐州工程学院,非圆齿轮,非线性函数电位机构,椭圆齿轮,书心脊背加工联动机构,椭圆齿轮,流量计,徐州工程学院,128 螺旋机构,组成：螺杆、螺母、机架。,运动特点：一般情况下是螺杆连续回转，螺母轴向移动。,优点：获得很大的减速比和力的增益。,缺点：机械效率较低。,应用：螺旋压力机、千斤顶、机床进给装置、微调机构等。,1.螺旋机构及其应用,在v 时,也可以螺母为作轴向移动，迫使螺杆转动。
13、,徐州工程学院,2.运动分析,导程l螺旋转一圈(2)，螺母前进的距离。,螺旋转过任意角时，螺母的位移s为：,s / r =l /r2,s=l/2,螺距p相邻螺纹牙齿同侧齿面之间的距离。,两者的关系为：l = z p，z为螺纹的头数。,将螺纹在中径圆柱处展开得一斜三角形，于是：,徐州工程学院,图示螺旋机构中，螺母A固定，螺母2可沿轴向移动，且:,lAlB,当A、B段螺纹旋向相同时，螺杆1相对于机架3的位移为：,s =( lAlB)/2,当差(lAlB)很小时，s将很小。,当A、B段螺纹旋向相反时，螺母2的位移为：,s =( lAlB)/2,称为复式螺旋机构，用于车辆的快速靠近或离开、电杆拉线机构等。,1,3,这种螺旋机构称为微(差)动螺旋机构，用于测微计（千分尺）、分度机构、调节机构（镗刀微调机构）中。,
