02-05 其他常用机械机构

2.5 其他常用机械机构
2.5.1 万向联轴节 2.5.2 螺旋机构 2.5.3 非圆齿轮机构
2.5.4 无级变速机构
2.5.5 摩擦传动机构
2.5.6 液动机构和气动机构
2.5.7 磁力机构
2.5.8 弹性及挠性零件机构
2.5.9 微型机构
2.5 其他常用机械机构
2.5.1 万向联轴节
2.螺旋机构组成。螺杆3的A段是右旋 螺纹(thread)，B段是左旋螺纹，采用导程不同的复式螺旋。当 转动螺杆3时，夹爪1与V型夹爪2相对移动，从而夹紧工件5。
如果螺旋机构没有自锁作用，两装置能否起到夹紧
工件和压紧物件的作用？
不能。因为当夹紧工件和压紧物件后，螺杆停止转动 （驱动力矩去除），此时夹紧力就成为主动力，并传至螺母。
求从动轴速度需要按一定规律变化的场合。 如在辊筒式平版印刷机的自动送纸装置中，当纸送进到印
刷辊筒之前，需要校准，这时要求纸的送进速度应该最小，以
免纸被压皱；当纸向机器送进时，要求纸张速度近似等于辊筒 的圆周速度，因此纸的送进速度是变化的。用一对椭圆齿轮可 以实现这个要求。
2.5.3 非圆齿轮机构
非圆齿轮可以与其他机构组合，用来改变传动的运动特性和 改善动力条件。卧式压力机中，使用椭圆齿轮来带动压力机的 对心曲柄滑块机构，使工作行程速度小，空行程速度大，这样 可以改变工作行程与空行程的时间比，用以减少功率消耗。
它是靠接触面间的摩擦力传递运动和动力的。 这种机构的优点是结构简单、制造容易、运转平稳、过载
可以打滑(可防止设备中重要零部件的损坏)以及能无级改变传动
比，因而有较大的应用范围。 由于运转中有滑动、传动效率低、结构尺寸较大、作用在 轴和轴承上的载荷大等缺点，故只宜用于传递动力较小的场合。
2.5.5 摩擦传动机构
2.5.3 非圆齿轮机构
非圆齿轮的型式很多，常用的是椭圆齿轮，其瞬心线是一对 大小相等的椭圆。
2.5.3 非圆齿轮机构
此外，还有其他曲线作为瞬心线。椭圆齿轮的传动比是周 期性变化的，其变化规律：
2.5.3 非圆齿轮机构
2. 非圆齿轮的特点和应用
非圆齿轮的特点是传动比按一定规律变化，因此常用在要
化。
2.5.1 万向联轴节
对于联接相交的或平行 的两轴的双万向联轴节 ， 如要使主、从动轴的角速 度相等，即角速比恒等于1， 则必须满足下列两个条件： (1)主动轴与中间轴的 夹角必须等于从动轴与中 间轴的夹角。 (2)中间轴两端的叉面 必须位于同一平面内。
2.5.1 万向联轴节
3. 万向联轴节的特点和应用
如果螺旋无自锁作用，则会带动螺杆反转，导致夹紧力和压紧
力迅速消失。
2.5 其他常用机械机构
2.5.3 非圆齿轮机构
2.5.3 非圆齿轮机构
1. 非圆齿轮机构的工作原理和类 型
如果一对齿轮的瞬心线保持纯
滚动接触，其中心距不变，而其 瞬时传动比按一定规律变化，这
样的瞬心线是非圆形的曲线，沿
非圆形瞬心线切出齿形，就成为 非圆齿轮。
螺旋机构能将回转运动变换为直线运动。
运动准确性高，且有很大的减速比；工作平稳、无噪声，
可以传递很大的轴向力。 由于螺旋副为面接触，且接触面间的相对滑动速度较大，
故运动副表面摩擦、磨损较大，传动效率较低，一般螺旋传动
具有自锁作用。 需有反向机构才能反向传动。
2.5.2 螺旋机构
牛头刨床工作台的导螺杆，若要使工作台反向移动，必须 采用可变向棘爪的棘轮机构。
2.5.7 磁力机构
磁力机械将会在以下几方面得到发展：
(1)磁力机械的应用领域将会不断加大。
(2)考虑耦合和非线性的磁力机械系统建模方法，将使设计 和分析模型更趋合理。 (3)相关学科理论的发展将使磁力机械系统设计计算的精度 和效率不断提高。
(4)工程领域内的技术进步，将克服目前一些磁力机械中存
在的制造困难和性价比低等问题。磁应用领域的新材料、新工 艺、新技术将使复杂结构的磁力机械的加工制造成为可能，性
2.5 其他常用机械机构
2.5.2 螺旋机构
2.5.2 螺旋机构
1. 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。 最简单的三构件螺旋
机构：
B为螺旋副，其导程为pB 当螺杆1回转角φ时，螺母 2的位移s为：
螺旋副 移动副
转动副
螺杆
常用摩擦传动机构的结构形式主要有：
圆柱平摩擦
圆柱槽摩擦
圆锥摩擦 滚轮圆盘摩擦 滚轮圆锥摩擦
2.5 其他常用机械机构
2.5.6 液动机构和气动机构
2.5.6 液动机构和气动机构
1. 液动机构
液动机构是以具有压力的液体作为工作介质来实现能量传递 与运动变换的机构，其广泛应用于矿山、冶金、建筑、交通运 输和轻工等行业。
1. 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1和从动
轴3端部带有叉，两叉与十字头2组成转动副B、C。轴1和轴3与 机架4组成转动副A、D。转动副A和B、B和C及C和D的轴线分
别互相垂直，并均相交于十字头的中心点O。
2.5.1 万向联轴节
当主动轴1回转一周时，从动轴3也随着回转一周，但是两 轴的瞬时角速度并不时时相等，即当轴1以等角速度ω1 回转时， 轴3作变角速度ω3 回转。 由于单万向联轴节从动轴3的角速度ω3 作周期性变化，因
放松：
压紧：
2.5 其他常用机械机构
2.5.7 磁力机构
2.5.7 磁力机构
1. 磁力机械的研究与应用
利用磁能产生的力或力矩，驱动或控制置于磁场中的执行构
件，使其按确定的运动或动力要求动作的机器或机构，称为磁 力机械。
磁力作为机械设备传动部件或执行器的动力源时，设备一
般具有易于控制、节能环保、结构简单等优点，因此近年来这 方面的开发和应用越来越受重视。目前采用永磁、电磁或永磁 与电磁混合结构的各类磁力机械已有很多，在机械、化工、汽 车、土木、电力、国防和核工业等很多工程领域得到广泛应用。
（4） 可实现低速大力矩传动，无需减速装置。
液压机构的不足之处：油液的粘性受温度变化的影响大， 不宜用于低温和高温的环境中；液压组件的加工和配合要求精
度高，加工工艺困难，成本高。
2.5.6 液动机构和气动机构
2. 气动机构
与液动机构相类似，气动机构是以具有压力的气体作为工作
介质来实现能量传递与运动变换的机构，同样广泛应用于矿山、 冶金、建筑、交通运输和轻工等行业。
外采用永磁磁力吸盘吸持工件，可进行吊运、锉削、钻孔或划
线等作业。 目前应用的吸盘大都是电磁式的，吸盘上的吸力较小而且不
均匀，工作时有一定的危险性。国内外都在积极寻求采用永磁
磁力吸盘以代替使用半个多世纪的电磁磁力吸盘。
2.5.7 磁力机构
平面磨床上永磁磁力吸盘的工作原理：
通过永磁体做成的吸盘，经过动盘和静盘间相对移动，从而
2.5 其他常用机械机构
2.5.4 无级变速机构
2.5.4 无级变速机构
按变速原理分，机械无级传动变速器主要有以下两种形式： 摩擦式无级变速器和脉冲式无级变速器。
摩擦式无级变速器
2.5 其他常用机械机构
2.5.5 摩擦传动机构
2.5.5 摩擦传动机构
1. 摩擦传动机构的工作原理及特点
摩擦传动机构由两个相互压紧的摩擦轮及压紧装置等组成。
2.5.6 液动机构和气动机构
气动机构具有下述优点： 1） 工作介质为空气，易于获取和排放，不污染环境。 3）比液压传动响应快，动作迅速。
2）空气黏度小，压力损失小，适于远距离输送和集中供气。
4）适于在恶劣的环境下工作。
5）易于实现过载保护。 6）易于标准化、模块化、系列化。 气动机构的不足之处是：由于空气具有可压缩性，因此工作 速度稳定性稍差，常采用气液动联动装置；工作压力低（一般为 0.3～1.0 MPa），难以获得很大的输出力；噪声大，在高速排气 时要加消声器。
非接触轴承。
磁力轴承主要由两部分组成：轴 承本身及其电气控制系统。 轴承由定子和转子组成。定子上 安装电磁铁，转子支承轴处装有铁磁
环。
2.5.7 磁力机构
磁力轴承是非接触轴承，不需要润滑剂，其优点表现在非接 触型和控制型两方面。
非接触型的优点： 1）无疲劳和磨损。 2）不需要润滑和密封。
3）回转速度高。
螺母 机架
s = pB φ/2π
2.5.2 螺旋机构
复式螺旋
图中A也是螺旋副，其导程为pA ，
两个螺旋方向相反而导程的大小相等， 那么，螺母2的位移为
s=(pA + pB) φ /2π=2 pA φ /2π=2s’
式中：s’ 为螺杆1的位移。
由上式可知，螺母2的位移是螺杆
1位移的两倍，也就是说，可以使螺 母2产生较快的移动。这种螺旋机构
4）无振动、无噪音。 5）发热小、功耗低。 6）耐环境性。磁力轴承能在真空或腐蚀介质中使用，对环 境温度不敏感。
2.5.7 磁力机构
(3) 磁力联轴节
磁力联轴节是一种新型的联轴节，
其工作原理就是利用两磁极的相互斥 力或相互吸力来传递扭矩的。主动轴
和从动轴之间没有其他器件，只存在
着肉眼看不见的无形磁力，通过磁力 将两轴连接起来。 磁力联轴节有轴向磁力联轴节、 径向磁力联轴节和复合磁力联轴节三 种类型。
单万向联轴节的特点是：当两轴夹角变化时仍可继续工作，
而只影响其瞬时角速比的大小。 双万向联轴节常用来传递平行轴或相交轴的转动，它的特 点是：当两轴间的夹角变化时，不但可以继续工作，而且在上 述两条件下，还能保证等角速比。
2.5.1 万向联轴节
在汽车变速箱1和后桥主传动器3之间用双万向联轴节2联
接。