机械原理第7章 其他常用机构

摩擦式棘轮机构：
传递运动较平稳、无噪声，从动件的转角可作无级调整
易出现打滑现象，运动准确性较差，不适合用于精确传递 运动的场合
各种棘轮机构在生产实际中的应用
棘 轮 机 构
棘 轮 机 构
棘轮机构
三、棘轮机构设计中的主要问题
１、棘轮齿形的选择 （１）不对称梯形齿
不对称梯形齿强度 较高，已经标准化， 是最常用的一种齿 形
f•FN
P
O1

FN 棘轮齿面角 大于摩擦角
O2
或者棘轮对棘爪的总反力FN的作用线在棘爪轴心O1和棘轮 轴心O2之间穿过
（2）偏心块楔紧条件
欲使楔块楔紧棘 轮，则必须有：
O2 A sinFN O2 A cos fFN
FN FR
tan f tan


f•FN
楔块廓线升角 小于摩擦角
（3）多爪棘轮机构角
棘爪数——n 棘轮齿距角—— 摆杆转角——1
棘轮转角——2

3
1 2

3
多爪棘轮机构
3、棘轮机构的可靠工作条件
（1）棘爪的可靠啮合条件 欲使棘爪顺利的滑入 棘轮齿根，则必须有： F R FN L sin FN fL cos
tan f tan
2 2
1
3
1 sin 3 cos M 1 cos 1 2 2 3 1 sin 1 cos M cos 3
2 2
1
3
1 1 2
（１） 1 2 （２） M 1
必须满足下列两条件：
即主动轴与中间轴的夹角等于从动轴与中 间轴的夹角 即中间轴两端的叉面必须位于同一平面内。
2max 1
2 max
外槽轮机构
31.44 5.41 2.30 1.35 0.70
2 1
z
3 4 5 6 8
外槽轮机构
6.46 2.41 1.43 1.00 0.62
内槽轮机构
0.46 0.41 0.37 0.33 0.28
内槽轮机构
1.73 1.00 0.73 0.58 0.41
运动平稳性差，不宜采用
单向式棘轮机构 双动式棘轮机构 双向式棘轮机构
棘 轮 机 构
摩棘 擦轮 式机 构
偏心楔块式棘轮机构
滚子楔紧式棘轮机构
双动式棘轮机构
双动式棘轮机构
双向式棘轮机构
双向式棘轮机构
双向式棘轮机构
另一种双向棘轮机构
偏 心 楔 块 式 棘 轮 机 构
偏心楔块式棘轮机构
偏心楔块式棘轮机构
内置偏心楔块式棘轮机构
1 0 或 1 180


3 1 ( )max 1 cos
1 90 或 1 270
主动轴角速度
3
从动轴角速度
1
3 ( )min cos 1
二、双万向联轴节 双万向联轴节是由左 右两单万向节组成 1 cos 1 M 1 sin2 1 cos 2 M
槽
圆柱销进入径向槽
轮
机 构
一、槽轮机构的组成及其工作原理
从动槽轮
锁止弧松开
锁止弧
拨盘转过角21 槽轮转过22
径向槽
圆柱销脱出径向槽 圆柱销
锁止弧
槽轮另一锁止弧被拨盘锁止弧锁住
拨盘转动、槽轮静止
主动拨盘
二、槽轮机构的基本类型及其应用 常见的槽轮机构有两种类型：
外 啮 合 槽 轮 机 构
内 啮 合 槽 轮 机 构
滚 子 楔 紧 式 棘 轮 机 构
滚子楔紧式棘轮机构
三、棘轮机构的特点和应用
棘轮机构用于将摇杆的周期性摆动转换为棘 轮的单向间歇转动，也常作为防逆转装置， 超越离合器。 轮齿式棘轮机构：
结构简单、易于制造、运动可靠、棘轮转角容易实现 有级调整 棘爪在齿面滑过时会引起噪声，高速时更为严重 轮齿式棘轮机构多用于低速、轻载时间歇运动的控制
槽轮机构在生产中的应用
电影放映机的 间歇卷片机构
间歇转位机构
电影放映机的间歇卷片机构
二、槽轮机构的运动性质 1、槽轮机构的运动系数
主动拨盘转一周时，槽轮的运动时间t2与拨盘 的运动时间t1的比值 为槽轮机构的运动系数。
t2 t1
（1）外槽轮机构 拨盘转过一周的时间为：
t1
2
1
2
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。 当A、B段螺纹旋向相反时，螺母2的位移为： s =( lA＋lB)φ/2π
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。
l1=1.25 mm(右)
l2=1 mm(右)
镗刀进给量调整微动螺旋机构
2
d 2 l (cos 1 l ) 1 2 dt 1 2l cos 1 l
d 2 l (l2 1) sin 1 2 2 1 2 2 dt (1 2l cos 1 l )
R l sin 2 sin a z
内、外槽轮机构的角速度和角加速度
内、外槽轮机构几何尺寸计算公式
名 称 圆销的回转半径 圆销半径 槽顶高 槽底高 符号 外啮合槽轮机构计算公式 内啮合槽轮机构计算公式
R r H h Rx
R a sin
1 r R 6
p z
R a sin
1 r R 4
p z
H a cos
p z
H a cos
p z
h = a -(R + r) 或h = a -(R + r) -(3 ～ 5)mm
2.运动分析 导程l－－螺旋转一圈(2π )，螺母前进的距离。 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： 螺旋转过任意φ角时，螺母的位移s为： s=lφ/2π s / rφ =l /r2π 3 1 2
rφ
s
Rx R r e
锁止弧半径
h = a - (R + r) 或h = a -(R + r) -(3 ～ 5)mm Rx = h－(a +r)
g =
锁止弧张角
2p
k
1
-2F 1
1
g
1 = 2 p( + - ) k z 2
g =2F
1
§7-5
不 完 全 齿 轮 机 构
一、不完全齿轮机构的工作原理 不完全齿轮机构是由普通渐开线 齿轮机构演变而成的一种间歇运 动机构 主动轮锁止弧S1与从动 轮的锁止弧S2接触
l
r2π
图示螺旋机构中，螺母A固定， 螺母2可沿轴向移动，且: lA≠lB
当A、B段螺纹旋向相同时， 螺杆1相对于机架3的位移为： s1=lAφ/2π 螺母2相对于螺杆1的位移为： s21=－lBφ/2π 螺母2相对于机架3的位移为： s =( lA－lB)φ/2π 当差(lA－lB)很小时，s将很小。
1
若拨盘上有k 个圆柱销，则 拨盘每转一周， k 次拨动槽 轮。每次拨动槽轮的运动时 间为：
t
' 2

2 1
1
k 次拨动槽轮的运动时间为：
t2 k
2 1
1

t2 2 1 k t1 2
2 2 2 z
21 2 2 ,
z ——槽轮径向槽数

k ( 2 2 ) z
主动轮连续转动，从动 轮静止不动
两轮轮齿部分相啮合
两轮的运动关系与渐开线 齿轮传动相同
不完全齿轮机构的类型 外 啮 合 传 动
内 啮 合 传 动
齿轮 齿条 啮合 传动
二、不完全齿轮机构的啮合特点 1、不完全齿轮机构 的啮合过程 （1）前接触段 EB 2 ： Z1=1
第 7章
其他常用机构
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
§7-1
从动轴 转 动 副
万向联轴节
转动副 十字头 主动轴 转 动 副
一、单万向联轴节结构与运动情况
主动轴与从动轴间 的瞬时角速度比：
3 cos 1 1 sin2 cos 2 1
z2 k 2z
要使槽轮运动，其运动时间 t2>0 即： z 2 0 要使槽轮有停歇，其运动时间 t2< t1， 即： 2z k 1
z2
Z = 3时，k<6, 即k = 1-5，Z = 4时，k<4, 即k = 1-3， Z = 5时，k<10/3, 即k = 1-3.
（2）内槽轮机构 拨盘转过一周的时间为：
l sin 1 令 l R 2 arctan a 1 l cos1 d 2 l (cos1 l ) 2 1 2 dt 1 2l cos1 l
d2 l (l2 1) sin 1 2 2 1 2 2 dt (1 2l cos1 l )

k ( 2 2 ) z
k
z2 2z
要使槽轮有停歇，其运动时 间 t2< t1，即： 2z k 1 z2
由于当
z3
时必然有：
2z 1 2 z2
故内槽轮机构拨盘上的圆 柱销只能有一个
2、槽轮机构的角速度和角加速度 槽轮的转角2 和拨盘的转角1 关系为：
AB R sin 1 tan 2 O2 B a R cos1 R --- 圆柱销回转半径，a ---- 中心距
复式螺旋机构
§7-3
棘
轮
机
构
一、棘轮机构的基本结构和工作原理