1、1第七章第七章 其它常用機構其它常用機構73 棘輪機構棘輪機構74 槽輪機構槽輪機構76 凸輪式間隙運動機構凸輪式間隙運動機構75 不完全齒機構不完全齒機構72 螺旋機構螺旋機構71 萬向聯軸節萬向聯軸節2作用：作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且在用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且在傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。共軸、 有夾角應用：應用：廣泛應用于汽車、機床等機械傳動系統中。廣泛應用于汽車、機床等機械傳動系統中。作者：潘存云教授單萬向聯軸器單萬向聯軸器7 71 1 萬向聯軸節萬向聯軸節3作者：潘存云教授作者：潘存云教授A2A1 1Bv

2、A1 = r1結構特點：結構特點：兩傳動軸末端各有一個叉形支架，用鉸鏈兩傳動軸末端各有一個叉形支架，用鉸鏈與中間的與中間的“十字形十字形”構件相聯，構件相聯，“十字形十字形”構件的中構件的中心位于兩軸交點處，心位于兩軸交點處，運動分析：運動分析：兩軸平均傳動比為兩軸平均傳動比為1，但，但瞬時傳動比是動態變化的。瞬時傳動比是動態變化的。在圖示位置在圖示位置I, 以軸以軸1為參考為參考系，對系，對A點有點有 ： 以軸以軸2為參考系，對為參考系，對A點有點有 ：vA2 = r2rr= r cos 2顯然有顯然有 ： vA1 = vA2 =0=04545軸間角為軸間角為 ：2 21 121212 21

3、 121214作者：潘存云教授 r”其它位置：其它位置：代入得：代入得：1 1BBA2在圖示位置在圖示位置II, 以軸以軸2為參考為參考系，對系，對B點有點有 ： vB2 = r”2以軸以軸1為參考系，對為參考系，對B點有點有 ：vB1 = r”1= 1 r cos同樣有同樣有 ： vB1 = vB2 r代入得：代入得：2=1 cos2 1=”2 v 時時,也可以螺母為作軸向移動，迫也可以螺母為作軸向移動，迫使螺桿轉動。使螺桿轉動。8作者：潘存云教授2.運動分析運動分析導程導程l螺旋轉一圈螺旋轉一圈(2)，螺母前進的距離。，螺母前進的距離。螺旋轉過任意螺旋轉過任意角時，螺母的位移角時，螺母的位

4、移s為：為： s / rr =l /r2lr r2ss=l/2螺距螺距p相鄰螺紋牙齒同側齒面之間的距離。相鄰螺紋牙齒同側齒面之間的距離。兩者的關系為：兩者的關系為：l = z p，z為螺紋的頭數。為螺紋的頭數。強調Z=1rr將螺紋在中徑圓柱處展開得一斜三角形，于是：將螺紋在中徑圓柱處展開得一斜三角形，于是：213KK向向213213作者：潘存云教授2139作者：潘存云教授BA123且且: lAlB s =( lAlB)/2當差當差(lAlB)很小時，很小時，s將很小。將很小。這種螺旋機構稱為這種螺旋機構稱為微微(差差)動螺旋動螺旋機構，用于測微計（千機構，用于測微計（千分尺）、分度機構、調節機

5、構（分尺）、分度機構、調節機構（鏜刀微調機構鏜刀微調機構）中。）中。s1=lA/2螺母螺母2相對于螺桿相對于螺桿1的位移為：的位移為：s2=lB/2螺母螺母2相對于機架相對于機架3的位移為：的位移為：KK向向圖示螺旋機構中，螺母圖示螺旋機構中，螺母A固固定，螺母定，螺母2可沿軸向移動，可沿軸向移動，B1A231A23BlBlA s2 s1-s2 s1當當A、B段螺紋段螺紋旋向相同旋向相同時，時，螺桿螺桿1相對于機架相對于機架3的位移為：的位移為：10作者：潘存云教授AB231作者：潘存云教授作者：潘存云教授當當A、B段螺紋段螺紋旋向相反旋向相反時，時，螺母螺母2的位移為：的位移為： s =(

6、lAlB)/2l1=1.25 mm(右右)鏜刀進給量調整鏜刀進給量調整微動螺旋機構微動螺旋機構FE差動螺旋應實例：差動螺旋應實例：復式螺旋機構復式螺旋機構l2=1 mm(右右)1AB312 s1 s1+s2 s2AB231稱為稱為復式螺旋復式螺旋機構，用于車輛的快機構，用于車輛的快速靠近或離開、電桿拉線機構等。速靠近或離開、電桿拉線機構等。11一、棘輪機構的組成及其工作原理一、棘輪機構的組成及其工作原理組成：組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動爪。擺桿、棘爪、棘輪、止動爪。73 棘輪機構棘輪機構工作原理：工作原理：擺桿往復擺動，擺桿往復擺動，棘爪推動棘輪間歇轉動。棘爪推動棘輪間歇轉動。優點：優點：結構

7、簡單、制造方便、結構簡單、制造方便、運動可靠、轉角可調。運動可靠、轉角可調。缺點：缺點：工作時有較大的沖擊和噪音，工作時有較大的沖擊和噪音，運動精度較差。適用于速度較低和運動精度較差。適用于速度較低和載荷不大的場合。載荷不大的場合。作者：潘存云教授棘輪棘輪擺桿擺桿棘爪棘爪止動爪止動爪12作者：潘存云教授外緣外緣棘輪棘輪類型類型按輪齒分布：按輪齒分布： 外緣外緣、 內緣內緣、 端面端面棘輪機構。棘輪機構。二、棘輪機構的類型與應用二、棘輪機構的類型與應用作者：潘存云教授端面端面作者：潘存云教授內緣內緣13作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授單動式單動式按輪齒分布：按輪齒分布： 外緣、外

8、緣、 內緣、內緣、 端面端面棘輪機構。棘輪機構。二、棘輪機構的類型與應用二、棘輪機構的類型與應用按工作方式：按工作方式： 單動式單動式、 雙動式雙動式棘輪機構。棘輪機構。雙動式棘輪機構雙動式棘輪機構2棘輪棘輪類型類型雙動式棘輪機構雙動式棘輪機構114作者：潘存云教授作者：潘存云教授按輪齒分布：按輪齒分布： 外緣、外緣、 內緣、內緣、 端面端面棘輪機構。棘輪機構。二、棘輪機構的類型與應用二、棘輪機構的類型與應用按工作方式：按工作方式：單動式、單動式、 雙動式雙動式棘輪機構。棘輪機構。單向單向、雙向運動雙向運動棘輪機構。棘輪機構。按棘輪轉向是否可調按棘輪轉向是否可調:ABB棘輪雙向運動棘輪雙向運動

9、1棘輪雙向運動棘輪雙向運動2棘輪棘輪類型類型15作者：潘存云教授作者：潘存云教授按輪齒分布：按輪齒分布： 外緣、外緣、 內緣、內緣、 端面端面棘輪機構。棘輪機構。二、棘輪機構的類型與應用二、棘輪機構的類型與應用按工作方式：按工作方式：單動式、單動式、 雙動式雙動式棘輪機構。棘輪機構。單向、雙向運動單向、雙向運動棘輪機構。棘輪機構。按棘輪轉向是否可調按棘輪轉向是否可調:按轉角是否可調按轉角是否可調: 固定轉角固定轉角、可調轉角可調轉角牛頭刨床進給調整機構牛頭刨床進給調整機構通過調整桿長來調擺角通過調整桿長來調擺角023451023451通過調滑動通過調滑動罩來調角度罩來調角度棘輪棘輪類型類型16

10、作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授棘輪棘輪類型類型按輪齒分布：按輪齒分布： 外緣、外緣、 內緣、內緣、 端面端面棘輪機構。棘輪機構。二、棘輪機構的類型與應用二、棘輪機構的類型與應用按工作方式：按工作方式：單動式、單動式、 雙動式雙動式棘輪機構。棘輪機構。單向、雙向運動單向、雙向運動棘輪機構。棘輪機構。按棘輪轉向是否可調按棘輪轉向是否可調:按轉角是否可調按轉角是否可調: 固定轉角固定轉角、可調轉角可調轉角輪齒棘輪輪齒棘輪、 摩擦棘輪摩擦棘輪 演示模型按工作原理分按工作原理分 :摩擦棘輪摩擦棘輪超越離合器超越離合器1321322套筒套筒1星輪星輪3彈簧頂桿彈簧頂桿 4

11、滾柱滾柱17作者：潘存云教授ABCD運動特點：運動特點： 輪齒式棘輪工作時噪音大且轉角為步進可調，但輪齒式棘輪工作時噪音大且轉角為步進可調，但運動準確。而摩擦棘輪正好相反。運動準確。而摩擦棘輪正好相反。應用：應用：在各類機床中實現進給、轉位、或分度。在各類機床中實現進給、轉位、或分度。實例：實例：止動器、牛頭刨床、沖床轉止動器、牛頭刨床、沖床轉 位、超越離合器（單車飛輪）。位、超越離合器（單車飛輪）。間歇轉動間歇轉動作者：潘存云教授沖頭沖頭卸料工位卸料工位裝料工位裝料工位沖壓工位沖壓工位18作者：潘存云教授dao1Ao2=90LprPnF三、設計要點三、設計要點要求在工作時，棘爪在要求在工作時

12、，棘爪在Pn和和F的作用下，能自動滑入棘的作用下，能自動滑入棘輪齒槽。輪齒槽。Pn sin F= Pn f 代入得：代入得：tg f 當當 f=0.2 時，時，1130 通常取通常取20FtFr正壓力正壓力Pn摩擦力摩擦力F條件是兩者對條件是兩者對O2的力的力矩要滿足如下條件：矩要滿足如下條件：MpnMF將力分解成切向和徑向分量將力分解成切向和徑向分量M=tg齒偏角齒偏角FcosLLpt19作者：潘存云教授作者：潘存云教授棘輪幾何尺寸計算公式棘輪幾何尺寸計算公式模數模數m1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10 頂圓直徑頂圓直徑da da =mz 與齒輪不同 齒間距齒間距p P

13、=m 齒高齒高h h=0.75m 齒頂弦長齒頂弦長a a=m棘爪工作面長度棘爪工作面長度a1 a1=(0.50.7)a 齒偏角齒偏角 20棘輪寬棘輪寬b b=(14)m棘爪斜高棘爪斜高h1 、齒斜高、齒斜高h h1=h h/cos棘輪齒根圓角半徑棘輪齒根圓角半徑rf rf =1.5 mm棘爪尖端圓角半徑棘爪尖端圓角半徑r1 r1 =2 mm 棘爪長度棘爪長度L 一般取一般取 L=2pa1Lp6080adao1o2 齒數齒數z 1225作者：潘存云教授 棘輪參數棘輪參數 計算公式或取值計算公式或取值hh1rfr1齒槽角齒槽角h20作者：潘存云教授o21 1274 槽輪機構槽輪機構（馬爾它機構）（

14、馬爾它機構）一、槽輪機構的組成及其工作特點一、槽輪機構的組成及其工作特點作用：作用：將連續回轉變換為間歇轉動。將連續回轉變換為間歇轉動。組成：組成：帶圓銷的撥盤、帶有徑向帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪。撥盤和槽輪上都有鎖槽的槽輪。撥盤和槽輪上都有鎖止弧：槽輪上的凹圓弧、撥盤上止弧：槽輪上的凹圓弧、撥盤上的凸圓弧，起鎖定作用。的凸圓弧，起鎖定作用。特點：特點：結構簡單、制造容易、工作可靠、機械效率高，結構簡單、制造容易、工作可靠、機械效率高，能平穩地、間歇地進行轉位。因槽輪運動過程中角速能平穩地、間歇地進行轉位。因槽輪運動過程中角速度有變化度有變化 ，不適合高速運動場合。，不適合高速運動場合。o

15、1工作過程：工作過程：撥盤連續回轉，當兩鎖止弧撥盤連續回轉，當兩鎖止弧接觸時，槽輪靜止；反之槽輪運動。接觸時，槽輪靜止；反之槽輪運動。鎖止弧鎖止弧槽輪槽輪撥盤撥盤圓銷圓銷因槽輪象馬爾它共和國鐵十字勛章而得名21作者：潘存云教授作者：潘存云教授二、槽輪機構的類型與應用二、槽輪機構的類型與應用球面槽輪機構球面槽輪機構應用實例：應用實例： 電影放映機電影放映機、 自動攝影機、自動攝影機、六角車床轉塔六角車床轉塔。外嚙合槽輪機構外嚙合槽輪機構內嚙合槽輪機構內嚙合槽輪機構槽輪槽輪機構機構類型類型軸線平行軸線平行軸線相交軸線相交外嚙合槽輪機構外嚙合槽輪機構內嚙合槽輪機構內嚙合槽輪機構球面槽輪機構球面槽輪機

16、構o1o21 122 2設計：潘存云22作者：潘存云教授六槽內槽輪六槽內槽輪撥盤撥盤六角車床轉塔六角車床轉塔圓銷圓銷車螺紋車螺紋41裝牙膏裝牙膏筒筒2車帽口車帽口6卸牙膏筒卸牙膏筒5切尾切尾3 空閑空閑23作者：潘存云教授1.運動系數運動系數撥盤等速回轉，在一個運動循撥盤等速回轉，在一個運動循環內，總的運動時間為：環內，總的運動時間為： t2/2/1 1定義：定義： k=td / t 為運動系數，即：為運動系數，即： k=td / t為減少沖擊，進入或退出嚙合時，槽中心線與撥銷中為減少沖擊，進入或退出嚙合時，槽中心線與撥銷中心連線成心連線成90角。故有：角。故有：221 1222 2td2 2

17、1 1/1 1槽輪的運動時間為：槽輪的運動時間為：=21 1/221 1=2 22 2=(2(2/z)/z)= = 2(z-2)/2z 2(z-2)/2z代入上式1 12 29090三、槽輪機構的運動系數及運動特性三、槽輪機構的運動系數及運動特性24將將21 1代入得：代入得： k0k0可知：當只有一個圓銷時，可知：當只有一個圓銷時，k=1/2-1/zk=1/2-1/z如果想得到如果想得到k0.5k0.5的槽輪機構，則可在的槽輪機構，則可在撥盤上多裝幾個撥盤上多裝幾個圓銷，設裝有圓銷，設裝有n個均勻分布的圓銷，則撥盤轉一圈，槽個均勻分布的圓銷，則撥盤轉一圈，槽輪被撥動輪被撥動n次。故運動系數是

18、單圓柱銷的次。故運動系數是單圓柱銷的n倍，即倍，即: k= n(1/2-1/z)1/2-1/z) k1 k1 槽數槽數 z3 z3 得：得：n2z/2z/ (z -2)z -2)提問：why k1？ 事實上，當k=1時，槽輪機構已經不具備間歇運動特性了。k =1/2-1/z =1/2-1/z7120.361槽數槽數z圓銷數圓銷數n運動系數運動系數k 3 16 1/61 4 14 0.251 5 、6 13 0.31 即槽輪的運動時間總是小于其靜止時間。即槽輪的運動時間總是小于其靜止時間。 0.500后半段正好相反。后半段正好相反。運動特性曲線運動特性曲線z=3z=3z=4z=6z=4z=6運動

19、特性分析：運動特性分析：槽輪運動的槽輪運動的maxmax、amaxmax隨隨槽數槽數z z的增多而減小。的增多而減小。作者：潘存云教授k k= =2 2/ / 2 21 1-60 -40 -20 0 20 40 60 -50 -30 -10 10 30 50 8642-4-6-8221cos21)(cosi2212)cos21 (sin) 1(k作者：潘存云教授54321-60 -40 -20 0 20 40 60 -50 -30 -10 10 30 50 1221i6圓銷進入或退出徑向槽時，角加速度有突變，存在柔性沖擊。存在柔性沖擊。Z Z愈少，沖擊愈大。愈少，沖擊愈大。28作者：潘存云教授

20、1.00.750.50.250-0.25-0.5-0.75-1.0212212z=4120.80.60.40.212-135 -90 -45 0 45 90 135 (2)內嚙合槽輪機構內嚙合槽輪機構用同樣方法可求得內嚙合槽輪機構的運動曲線如圖所示。角加速度曲線呈單調角加速度曲線呈單調變化而不象外槽輪那樣變化而不象外槽輪那樣有兩個峰值。有兩個峰值。特性分析：特性分析：存在柔性沖擊。存在柔性沖擊。圓銷進入或退出徑向槽時，角加速度有突變，且值與外槽輪相等。但隨著轉角減小，但隨著轉角減小， 角加速度值迅速下角加速度值迅速下 降并趨于零；降并趨于零；內槽輪機構的動力性能比外槽輪機構要好得多。內槽輪機構

21、的動力性能比外槽輪機構要好得多。29作者：潘存云教授四、槽輪機構的幾何尺寸計算四、槽輪機構的幾何尺寸計算圓銷半徑圓銷半徑r 由受力大小確定由受力大小確定 rR/6中心距中心距L 由安裝空間確定由安裝空間確定回轉半徑回轉半徑R R=Lsin=Lsin(/z)槽頂半徑槽頂半徑s s=Lcos=Lcos(/z)槽深槽深h hs-(L-R-r)撥盤軸徑撥盤軸徑d1 d12(L-s)槽輪軸徑槽輪軸徑d2 d22(L-R-r)參參 數數 計算公式或依據計算公式或依據槽數槽數z 由工作要求確定由工作要求確定圓銷數圓銷數nsd2r槽頂側壁厚槽頂側壁厚b b=310 mm 經驗確定經驗確定b鎖止弧半徑鎖止弧半徑

22、r0 r0=R-r-bRLh12d1r03075 不完全齒輪機構不完全齒輪機構 1.工作原理及特點工作原理及特點工作原理工作原理：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據運：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據運動時間和停歇時間的要求在從動輪上做出與主動輪相動時間和停歇時間的要求在從動輪上做出與主動輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當兩輪齒進入嚙嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當兩輪齒進入嚙合時，與齒輪傳動一樣，無齒部分由鎖止弧定位使從合時，與齒輪傳動一樣，無齒部分由鎖止弧定位使從動輪靜止。動輪靜止。優點：優點：結構簡單、制造容易、工作可靠、從動輪運動結構簡單、制造容易、工作可靠、從動輪運動 時間和靜止時間的比例可在較大范圍內變化。時間和靜止時間的比例可在較大范圍內變化。2.類型及應用類型及應用類型：類型：外嚙合不完全齒輪機構、內嚙合不完全齒輪機構外嚙合不完全齒輪機構、內嚙合不完全齒輪機構缺點：缺點：從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊，故一般只用于低速、輕載場合。沖擊，故一般只用于低速、輕載場合。31外嚙合不完全齒輪機構外嚙合不完全齒輪機構內嚙合不完全齒輪機構內嚙合不完全齒輪機構應用：應用：適用于一些具有特殊運動要求