其他常用机构
常见机械结构及其工作原理
常见机械结构及其工作原理机械结构是机械系统中的重要组成部分，它们由多个机械元件组成，能够将输入的能量转化为所需的工作。
常见的机械结构有齿轮机构、导杆机构、凸轮机构、铰链机构等等。
在这里，我将介绍一些常见的机械结构及其工作原理。
• 1. 插床：主要由齿轮机构、导杆机构和凸轮机构等组成，为了缩短工程时间，提高生产率，要求刀具有急回运动。
齿轮机构可以将动力源输入的扭矩和转速转换为所需的扭矩和转速，导杆机构可以使机床在加工过程中保持稳定的位置和方向，凸轮机构可以用来控制机床上的运动部件的运动轨迹和速度。
• 2. 铰链机构：主要特点是动作迅速、增力比大、易于改变力的作用方向、自锁性能差。
铰链机构通常由铰链、支承和连接杆组成，通过改变铰链的位置或角度来控制连接杆的运动。
铰链机构常用于门、窗、汽车排气管等。
•机械臂上下料机构：主要由机械臂、链轮、链条、导向轮、上下料机构等组成。
机械臂可以在空间中进行运动，链轮和链条可以将动力源输入的扭矩和转速转换为所需的扭矩和转速，导向轮可以保证链条的稳定运动，上下料机构可以控制物料的上下运动。
机械臂上下料机构常应用于自动化生产线上。
• 3. 双偏心驱动导杆机构：这种机构主要由双偏心轮、导杆和摆杆等组成。
当双偏心轮转动时，导杆会在水平方向上产生往复运动，摆杆可以将这种运动转化为垂直方向上的往复运动。
双偏心驱动导杆机构常用于打孔机、磨床等机械上。
• 4. 曲柄摇杆往复传动机构：这种机构主要由曲柄、连杆和摇杆等组成。
当曲柄转动时，连杆会在水平方向上产生往复运动，摇杆可以将这种运动转化为垂直方向上的往复运动。
曲柄摇杆往复传动机构常用于内燃机、压缩机等机械上。
• 5. 凸轮与转动导杆组合机构：这种机构主要由凸轮、转动导杆和摆杆等组成。
当凸轮转动时，转动导杆会在水平方向上产生往复运动，摆杆可以将这种运动转化为垂直方向上的往复运动。
凸轮与转动导杆组合机构常用于石油钻机、铣床等机械上。
第十二章其他常用机构
12-1 填空题
（1）槽轮机构运动特性系数K的取值范围是。
（2）在棘轮机构中止动爪的作用是。
（3）欲将一主动件的回转运动转换成从动件的单向间歇运动，可采用、、
、机构。
（4）对于单万向联轴节，主、从动轴传动比的变化范围是。
（5）在四槽单销外槽轮机构中，在拨盘一个运动周期内，槽轮停歇时间为3s，则主动拨盘的转速n=
r/mim。
12-2 选择填空题
（1）在外槽轮机构中。已知圆销数n=1，运动系数k=，则槽数z=
A．4； B．5； C．6。
（2）棘轮机构中采用止动爪主要是为了。
A．防止棘轮反转； B．对棘轮进行双向定位； C．保证棘轮每次转过相同的角度。
（3）双万向铰链机构（连轴节）要实现瞬时角速比恒定不变，除必须使中间轴两端的叉面位于同一平面之外，还应使主动轴与中间轴的夹角被动轴与中间轴的夹角。
解：
12-9在单万向联轴器中，轴1以1000 r/速回转，轴3以变速回转，1、3两轴线的夹角为30°。试求：
（1）轴3的最高、最低转速n3max与n3min；
（2）在轴1一转中，两轴转速瞬时相等，有四个位置，求这些位置的φ1值；
（3）轴3速度波动的不均匀系数δ。
解：
12-10图示为齿轮连杆机构。长度为R的曲柄AB就是轮系的系杆H，长度为L的连杆2和行星齿轮刚性联接在一起，齿轮5空套在轴A上，各轮齿数为z2与z5，求曲柄1以等角速度ω1回转时，齿轮5的角速度?5。
（6）在下列说法中，正确的是。
A．在一个运动循环中，槽轮的运动时间和主动件的运动时间之比，称为运动系数；
B．在一个运动循环中，槽轮的运动时间和停歇时间之比，称为运动系数；
C．在一个运动循环中，槽轮的转角和主动件的转角之比，称为运动系数；
机械设计基础第5章
5.4 螺 旋 机 构
5.4.1 螺纹的参数、类型和应用 1.螺旋线、螺纹的形成 在直径为d2的圆柱面上，绕一底边长为πd2的 直角三角形，底边与圆柱体的底面重合，则斜边 在圆柱表面上将形成一条螺旋线，如图5.18（a） 所示。取一平面图形(如图5.18（b）所示)，使其 一边与圆柱体的母线贴合，并沿螺旋线移动，移 动时保持此平面图形始终通过圆柱体的轴线，此 平面图形在空间形成的轨迹构成螺纹。
按从动件的间歇运动方式分类，它又有以下 几种形式。 (1) 单向间歇转动如图5.1、图5.2所示，从动 件均作单向间歇转动。 （2) 单向间歇移动如图5.3所示，当主动件1 往复摆动时，棘爪2推动棘齿条3作单向间 歇移动。 （3) 双动式棘轮机构如图5.4所示，主动摇杆 1上装有主动棘爪2和2′，摇杆1绕O1轴来回 摆动都能使棘轮3沿同一方向间歇转动，摇 杆往复摆动一次，棘轮间歇转动两次。
2. 棘轮机构的类型 根据工作原理，棘轮机构可分为齿式棘 轮机构和摩擦式棘轮机构两大类。 1) 齿式棘轮机构 齿式棘轮机构的工作原理为啮合原理。 按啮合方式分类，它有外啮合(如图5.1所示) 和内啮合(如图5.2所示)两种型式。内啮合棘 轮机构由轴1、驱动棘爪2与止回棘爪4、棘 轮3以及弹簧5组成。
2) 摩擦式棘轮机构 摩擦式棘轮机构的工作原理为摩擦原理。在 图5.6所示的机构中，当摇杆往复摆动时， 主动棘爪2靠摩擦力驱动棘轮3作逆时针单 向间歇转动，止回棘爪4靠摩擦力阻止棘轮 反转。由于棘轮的廓面是光滑的，所以又 称为无棘齿棘轮机构。该类机构棘轮的转 角可以无级调节，噪声小，但棘爪与棘轮 的接触面间容易发生相对滑动，故运动的 可靠性和准确性较差。
1. 间歇式送进 图5.8所示为浇注流水线的送进装置，棘轮与带轮固连 在同一根轴上，当活塞1在汽缸内往复移动时，输送带2间 歇移动，输送带静止时进行自动浇注。 2. 超越运动 图5.9所示为自行车后轴上的内啮合棘轮机构，飞轮1 即是内齿棘轮，它用滚动轴承支承在后轮轮毂2上，两者 可相对转动。轮毂2上铰接着两个棘爪4，棘爪用弹簧丝压 在棘轮的内齿上。当链轮比后轮转的快时(顺时针)，棘轮 通过棘爪带动后轮同步转动，即脚蹬得快，后轮就转得快。 当链轮比后轮转的慢时，如自行车下坡或脚不蹬时，后轮 由于惯性仍按原转向转动，此时，棘爪4将沿棘轮齿背滑 过，后轮与飞轮脱开，从而实现了从动件转速超越主动件 转速的作用。按此原理工作的离合器称为超越离合器。
常用机构
四杆机构存在急回特性必须具备以下条件： ①曲柄为主动件
②从动件有极限位置
四杆机构的基本形式
铰链四杆机构： 由四个杆状构件及四个转动 副组成。
B A C D
AD——机架 AB、CD——连架杆 BC——连杆 能整圈回转——曲柄
连架杆 往复摆动——摇杆
铰链四杆机构基本类型的判别方法：
（1）最短构件与最长构件的长度之和大于其他两 构件长度之和，所有运动副均为摆动副，均为双摇 杆机构。（不满足长度条件）
从动件底面与凸轮之 间易形成油膜，可高 速运转。受力平稳 （从动件平底），传 动效率高。只适用于 凸轮轮廓为外凸形式。
间歇运动机构:机器工作时，当主动件作连
续运动时，常需要从动件产生周期性的运动和 停歇，实现这种运动的机构，称间歇运动机构。
类型：
1.主动件往复摆动，从动件间歇运动---棘轮 机构 2.主动件连续转动，从动件间歇运动---槽轮 机构、不完全齿轮机构 应用：自动机床的进给机构、送料机构、刀 架的转位机构等
槽轮机构
一、槽轮机构的工作原理
当拨盘上的圆柱销A没有进 入槽轮的径向槽时，槽轮的内 凹锁止弧面被拨盘上的外凸锁 止弧面卡住，槽轮静止不动。 当圆柱销A进入槽轮的径向槽时， 锁止弧面被松开，则圆柱销A驱 动槽轮转动。当拨盘上的圆柱 销离开径向槽时，下一个锁止 弧面又被卡住，槽轮又静止不 动，将主动件的连续转动转换 为从动槽轮的间歇运动。
二、凸轮传动机构的类型 1、按凸轮的形状和运动分类 (1)、盘形回转凸轮 凸轮呈盘状，具有 变化的向径。应用 最广，最基本的形 式。 (2)、平板移动凸轮
精品文档-机械设计基础(第二版)(赵冬梅)-第6章
（6-3）
由式（6-3）可知，当PA，PB相差很小时，螺母的位移会
很小。这种含双螺旋副且两螺旋副旋向相同的螺旋机构称为差动
螺旋机构，常用于微量调节、测微和分度装置中，如图6-17(a)所
示为镗床调节镗刀进刀量的差动螺旋机构。两螺旋副均为右旋，
导程PA＝1.25 mm，PB ＝1 mm，当螺杆转动一周时，镗刀相对镗杆 的位移仅为0.25 mm，故可实现进刀量的微量调节，以保证加工精
第6章 其他常用机构
棘轮还常用作防止机构逆转的停止器。这种棘轮停止器广 泛用于卷扬机、提升机以及运输机等设备中。图6－8所示即为 提升机的棘轮停止器。在棘轮机构中，棘轮多为从动件，由棘 爪推动其运动，而制成棘爪的运动可由凸轮机构、连杆机构或 电磁装置等来传递。
第6章 其他常用机构 图6-7 单向离合器
第6章 其他常用机构 图6-16 滑动螺旋机构
第6章 其他常用机构
6.4.1
如果把图6-16（a）中的转动副A也换成螺旋副，其导程
为PA，便得到如图6-16(b)所示的螺旋机构。如果螺旋副A和B的螺 纹旋向相同，则当螺杆转过φ角时，螺母的轴向位移s为两个螺旋
副移动量之差，即
s (PB PA) 2
第6章 其他常用机构 图6-12 电影放映机中的槽轮送片机构
第6章 其他常用机构
6.3 万 向 联 轴 节
6.3.1 单万向联轴节
图6-13所示的万向联轴节，实际上是一个空间四铰链连 杆机构。 轴1和轴2相交成α角，分别以普通圆柱面转动副A和D与 机架4相铰接。轴1和轴2的端部各装有叉形接头，分别以圆锥面转 动副B和C与中间十字形构件3相铰接。 B和Ｃ的圆锥面中心线相交 于十字形构件3的中点O，该中点也是轴1和轴2的交点。对于图613所示的单万向联轴节，当主动轴1回转一周时，从动轴2也随之 回转一周。但仔细观察两轴的转动可以发现，当主动轴1作等角速 转动时，从动轴2作变角速度的转动。如果我们以主动轴1的叉面 位于两轴所组成的平面内时作为它的转角φ1的度量起始位置(此 时φ1 =0)，则两轴角速比i12的关系式为
第十二章、十四章习题06(参考答案)
第十二章其他常用机构一、选择题：1、用单万向节传递两相交轴之间的运动时，其传动比为变化值；若用双万向节时，其传动比C。
(A) 是变化值；(B) 一定是定值；(C) 在一定条件下才是定值2、在单向间歇运动机构中， A 的间歇回转角在较大的范围内可以调节。
（A）槽轮机构(B) 棘轮机构（C）不完全齿轮机构(D) 蜗杆凸轮式间歇运动机构3、在单向间歇运动机构中， C 可以获得不同转向的间歇运动。
（A）不完全齿轮机构(B) 圆柱凸轮间歇运动机构（C）棘轮机构(D) 槽轮机构4、家用自行车中的“飞轮”是一种超越离合器，是一种 C 。
（A）凸轮机构(B) 擒纵轮机构（C）棘轮机构(D) 槽轮机构二、填空题：1、棘轮机构是由摇杆、棘爪、棘轮、止动爪组成，可实现运动，适用于低速轻载的场合。
其棘轮转角大小的调节方法是：改变主动摇杆摆角的大小、加装一棘轮罩以遮盖部分棘齿。
2、槽轮机构是由主动拨盘、从动槽轮、机架组成，优点是：结构简单、外形尺寸小、机械效率高，能较平稳、间歇地进行转位，缺点是：存在柔性冲击，适用于速度不太高的场合。
3、擒纵轮机构由擒纵轮、擒纵叉、游丝摆轮及机架组成。
4、擒纵轮机构优点是结构简单，便于制造，价格低廉，缺点是振动周期不很稳定，故主要用于计时精度要求不高、工作时间较短的场合。
5、凸轮式间歇运动机构由主动轮和从动盘组成，主动凸轮作连续转动，通过其凸轮廓线推动从动盘作预期的间歇分度运动。
优点是：动载荷小，无刚性和柔性冲击，适合高速运转，无需定位装置，定位精度高，结构紧凑，缺点是：加工成本高，装配与调整的要求严格。
6、不完全齿轮机构由一个或一部分齿的主动轮与按动停时间要求而作出的从动轮相啮合，使从动轮作间歇回转运动。
工作特点是：结构简单，制造容易，工作可靠，动停时间比可在较大范围内变化，但在从动轮的运动始末有刚性冲击，适合于低速、轻载的场合。
7、螺旋机构是由螺杆、螺母和机架组成，通常它是将旋转运动转换为直线运动。
一般常用机构
常用的机构急回特性
二、凸轮机构
内燃机的配气凸轮机构
靠模车削
圆柱凸轮机构
从动件的形式
三、带传动
带的形式
四、常用的机构（链传动）
链条的形式
五、间歇运动机构
浇铸系统
槽轮机构
电影放映机的卷片机构
六、常用的机构
格拉霍夫定理
在有整装副存在的铰链四杆机构中，最短杆两 端的转动副均为整转副。此时，如果取最短杆 为机架，则得到双曲柄机构；若取最短杆的任 何一个相连构件为机架，则得到曲柄摇杆机构； 如果取最短杆对面构件为机架，则得到双摇杆 机构。 如果四杆机构不满足杆长之和条件，则不论选 取哪个构件为机架，所得到机构均为双摇杆机 构。
机械创新设计
一般常用机构
一般机构
四杆机构 凸轮机构 齿轮传动 链传动 带传动 间歇运动机构
一、四杆机构
格拉霍夫定理
曲柄存在的杆长之和条件：平面四杆机 构的最短杆和最长杆铰链四杆机构中，如果某个转动副能 够成为整转副，则它所连接的两个构件 中，必有一个为最短杆，并且四个构件 的长度关系满足杆长之和条件。
机械设计常用机构
相互转动来实现运动和 柱齿轮的轮齿在轴线上
动力的传递。
倾斜排列，锥齿圆柱齿
轮的轮齿在一个锥面上
排列。
在圆锥齿轮机构中，两 个圆锥齿轮的轮齿在一 个锥面上排列，通过啮 合实现相交轴之间的运 动和动力传递。
在蜗轮蜗杆机构中，蜗 在平面齿轮机构中，直
杆的轮齿在蜗杆面上呈 齿平面齿轮的轮齿在一
螺旋状排列，蜗轮的轮 个平面上垂直排列，斜
用于传递垂直轴之间的运动和动 力，其传动比大、结构紧凑。
平面齿轮机构
用于传递两个平面之间的运动和 动力，其传动形式包括直齿、斜
齿和曲齿等。
齿轮机构的工作原理
01
02
03
04
05
齿轮机构的工作原理基 在圆柱齿轮机构中，直
于齿轮之间的啮合关系， 齿圆柱齿轮的轮齿在轴
通过一对或多个齿轮的 线上垂直排列，斜齿圆
圆锥凸轮机构
凸轮呈圆锥状，常用于需要较小接触面积的场 合。
凸轮机构的工作原理
01
凸轮机构通过凸轮的转动，使从动件产生预期 的运动规律。
02
凸轮的形状决定了从动件的运动轨迹，从而实 现各种复杂的运动要求。
03
当凸轮转动时，从动件在垂直于凸轮轴线的平 面内作往复运动。
凸轮机构的应用
自动化生产线
用于传递和改变运动轨 迹，实现自动化生产。
棘轮机构的工作原理
01
当主动件顺时针转动时 ，棘爪便随主动件一起 顺时针转动，并推动棘
轮逆时针转动。
02
当主动件逆时针转动时 ，棘爪便被压下，无法 与棘轮齿啮合，因此棘
轮不会转动。
03
棘轮机构的运动方向取 决于主动件的转动方向
。
棘轮机构的应用
机械设计手册-常用机构
（1）主从动轴1、3和中间轴2位于同一平面；
（2）主从动轴1、3与中间轴2的夹角相等；
（3）中间轴2两端的叉面位于同一平面。
结束
§ 12 - 9 组合机构
几种基本机构组和应用 满足工作要求
齿轮 — 连杆组合机构
结束
§ 12 - 9 组合机构
几种基本机构组和应用 满足工作要求
齿轮 — 连杆组合机构
≥7
由上式圆可销见数：n k 1~06 z 3 1~且 4 k 0 .5 1~3
1~2
槽轮的运动时间总是小于其静止时间
若欲使 k ≥0.5 ，可多装几个圆销，设均匀布置 n 个圆销， k是单销的n倍
kn(1/21/z) 又 k 1 n 2 z/z ( 2 ) 结束
§ 12 - 2 槽轮机构
四 、普通槽轮机构的设计要点
第十二章 其他常用机构
棘轮机构 槽轮机构 凸轮式间歇运动机构 不完全齿轮机构 万向铰链机构 组合机构
§ 12 - 1 棘轮机构
一、棘轮机构的组成及工作特点
1、组成： 棘轮、摇杆、棘爪、止动棘爪
摇杆
2、工作特点
将主动摇杆的往复摆动转 换为棘轮的单向间歇运动
棘爪 棘轮
结构简单、制造方便，运 动可靠，转角可调； 冲击、噪声大，精度低
拨盘
结束
§ 12 - 2
二 、槽轮机构的类型和应用
1、按轮槽的位置
外槽轮机构 内槽轮机构
槽轮机构
2、按拨盘与槽轮轴线的位置
平面槽轮机构 空间槽轮机构
结束
§ 12 - 2
二 、槽轮机构的类型和应用
1、按轮槽的位置
外槽轮机构 内槽轮机构
槽轮机构
2、按拨盘与槽轮轴线的位置
几种夹具设计常用机构
几种夹具设计常用机构我们在组装车间手工装配线经常可以看到一些常用的机构的应用。
通过使用这些机构，来实现零件的定位、夹紧以及装配，最终达到工艺装配要求。
下面简述几种常见的机构，并以实际使用的各种工艺装置作简单说明。
按夹具的使用功能分三种类型进行介绍。
1定位夹紧机构在继电器零部件组装时，往往需要将夹具的定位型腔打开，便于快速取放零件。
零件放置到位后，定位夹紧机构快速对零部件进行精确定位和夹紧，为随后的装配动作提供定位保证。
1）偏心轮偏心轮夹紧机构是一种快速动作的夹紧机构，一般采用手柄进行操作。
结构简单，制造容易。
如图（一）所示，扳动手柄，带动滑块左右移动，从而实现夹紧。
因需要员工手工扳动手柄进行夹紧，增加员工劳动强度。
所以，这种结构已逐渐由其他方式替代。
图（一）偏心夹紧机构2）螺旋机构螺旋机构是利用转动螺旋副实现夹紧压块的移动，来实现夹紧功能。
图（二）是左右螺旋机构的集合使用。
转动手轮，带动丝杠（左右旋）转动，左右夹紧块平行移动，可以确保零件定位夹紧的同心位置。
这种机构夹紧动作慢，辅助时间长，工作效率较低，使用场合有局限性。
应用实例：通用搅胶装置磁路铆接强度检测夹具图（二）螺旋机构3）杠杆机构杠杆机构在工艺装置夹具中广泛得到应用。
可以实现零件定位夹紧、增力放大、受力方向的转换等。
图（三）利用杠杆的摆动位置对继电器底座进行定位夹紧，夹紧的力度由弹簧决定，可根据需要进行调整。
夹具在装配工位时处于夹紧状态，确保零件的定位夹紧。
完成装配动作后，夹具返回，利用工装的斜面接触杠杆的末端，使杠杆绕支点转动，夹具的夹紧功能得到释放，故而松开底座，方便零件的取放。
这种夹紧结构非常适合在工装中使用。
图（三）杠杆夹紧机构4）平面四杆机构图（四）为四杆机构的一个应用实例。
使用操作时，按下手柄，利用机构的运动特点，左右夹块会按要求左右滑动，将夹具打开。
放入工件后，松开手柄，夹具在拉簧的作用下复位（拉簧未画出），实现工件的夹紧。