其它常用机构和组合机构.ppt

《其它常用机构和组合机构.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《其它常用机构和组合机构.ppt（49页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第九章 其它常用机构及组合机构,91 棘轮机构92 槽轮机构93 凸轮式间隙运动机构94 不完全齿轮机构95 螺旋机构96 万向铰链机构97 机构的组合方式与组合机构98 常用组合机构的类型与功能,本章重点与难点,1.棘轮机构工作原理及设计要点,2.槽轮机构工作原理及设计要点,4.组合机构及其分类,3.万向铰链机构的工作原理及特点,在工程上，我们不但会遇到连续运转的机构,而且也会常常遇到非连续运转的机构,即时而运转时而静止的机构,这类机构统称为间隔运动机构,最常用的间隔运动机构有:,棘轮机构,槽轮机构,凸轮式间隙运动机构,不完全齿轮机构,下面分别介绍这些机构的工作原理及设计要点。,一、棘轮机构

2、的组成及其工作原理,组成：摆杆、棘爪、棘轮、止动爪、机架等。,91 棘轮机构,工作原理：摆杆往复摆动，带动棘爪推动棘轮上的棘齿和从棘齿上滑过的方式，以实现周期性间歇运动。,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。,作者：潘存云教授,棘轮,摆杆,棘爪,止动爪,牛头刨棘轮机构.exe,换句话说，当摆杆左摆时，棘爪插入棘轮的齿内推动棘轮转过某一角度；当摆杆右摆时，棘爪滑过棘轮，而棘轮静止不动；因此，当摇杆往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。止动爪防止棘轮反转。,在棘轮机构中，一般摆杆为原动件,棘轮为从动件。,棘轮类型

3、,按轮齿分布：,外缘、内缘、端面棘轮机构。,二、棘轮机构的类型与应用,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,按轮齿分布：,外缘、内缘、端面棘轮机构。,二、棘轮机构的类型与应用,按工作方式：,单动式、双动式棘轮机构。,棘轮类型,双动棘轮机构.exe,作者：潘存云教授,按轮齿分布：,外缘、内缘、端面棘轮机构。,二、棘轮机构的类型与应用,按工作方式：,单动式、双动式棘轮机构。,单向、双向运动棘轮机构。,按棘轮转向是否可调:,棘轮类型,双向棘轮1.exe,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,按轮齿分布：,外缘、内缘、端面棘轮机构。,二、棘轮机构的类型与应用,按工作方式：,单动式、双动式棘轮机构。,单向、

4、双向运动棘轮机构。,按棘轮转向是否可调:,按转角是否可调:,固定转角、可调转角,牛头刨床进给调整机构通过调整杆长来调摆角,通过调滑动罩来调角度,棘轮类型,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,棘轮类型,按轮齿分布：,外缘、内缘、端面棘轮机构。,二、棘轮机构的类型与应用,按工作方式：,单动式、双动式棘轮机构。,单向、双向运动棘轮机构。,按棘轮转向是否可调:,按转角是否可调:,固定转角、可调转角,轮齿棘轮、摩擦棘轮,按工作原理分:,超越离合器.exe,摩擦棘轮.exe,作者：潘存云教授,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

5、相反。,应用：在各类机械中实现进给、转位、超越或分度。,实例：止动器、冲床转位、超越离合器（单车飞轮）等。,间歇转动,冲头,卸料工位,装料工位,冲压工位,作者：潘存云教授,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。,正压力Pn,摩擦力F,必满足如下条件：,Mo2(Pn)Mo2(F),齿倾角,棘爪为二力杆，驱动力P沿O2A方向，当P与向径O1A垂直时，驱动力矩M最大。该机构中,工作齿面与向径O1A间的夹角称为齿倾角，记为。,1.棘爪能顺利插入棘轮的条件,Pn,F,P,作者：潘存云教授,Pn sin,F=Pn f 代入得：,tg f,当 f=0.2 时，1130,通常

6、取20,Mo2(Pn)Mo2(F),将力分解成切向和径向分量,=tg,齿倾角,Fcos,L,L,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,2.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,齿顶圆直径da da=mz 与齿轮不同,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,齿倾角 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 1

7、225,作者：潘存云教授,92 槽轮机构（马尔它机构）,一、槽轮机构的组成及其工作特点,组成：带有径向槽的槽轮、带圆销的拨盘、机架等。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。,锁止弧,槽轮,拨盘,圆销,工作原理：,拨盘为原动件,在电机带动下,连续匀速转动；槽轮为从动件,在拨盘上的圆销推力作用下时而转动，时而静止,当拨盘的圆销尚未进入槽轮的径向槽时，槽轮的内凹弧被拨盘的外凸弧卡住，槽轮静止不动。,通常,拨盘为原动件,槽轮为从动件。,电影放映机.exe,作者：潘存云教授,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

8、化，不适合高速运动场合。,锁止弧,槽轮,拨盘,圆销,如4个槽的槽轮机构：拨盘旋转一周，槽轮旋转1/4周。,又如6个槽的槽轮机构：拨盘旋转一周，槽轮旋转1/6周。,当拨盘的圆销在图示位置开始进入槽轮径向槽时，锁止弧被松开，圆销驱使槽轮传动。,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,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。,外啮合槽轮机构,内啮合槽轮机构,槽轮机构类型,放映机的反应用,设计：潘存云,电影放映机.exe,球面槽轮机构.exe,外啮合槽轮机构,内啮合槽轮机构,作者：潘存云教授,1.运动系数k,拨盘等速回转，在一个运动循环内，总的运动时间t为：,t2/1,定

9、义：k=td/t 为运动系数，即：,k=td/t,为了减少冲击，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td为(静止时间为ts),=21/2,21=22,=(2/z),=2(z-2)/2z,代入上式,三、槽轮机构的运动系数及运动特性,ttd+ts,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,槽数 z3,得：n2z/(z-2),k=1/2-1/z,712

10、0.361,4 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。,0.5,作者：潘存云教授,2.运动特性,外啮合槽轮机构,规定:和在圆销进入区为正，在圆销离开区为负，变化区间为：,11,在ABO2中有如下关系：,22,令 R/L，并代入上式得：,槽轮的运动是靠圆销的拨动来实现的。在一个运动循环内，槽轮经历了从“静止运动静止”的过程，因此，槽轮的角速度是变化的，从而具有角加速度，以下将分析槽轮运动的变化规律。设槽轮在任意运动瞬时，拨盘位置角用来表示，槽轮位置角用表示。,分别对时间求一阶导数、和二阶导数，得：,令i21=2/1(传动比),k=2/21 得：,将上述i2

11、1、k随的变化绘制成曲线，称为槽轮机构的,其中：d/dt=1,其中：d1/dt=0,运动特性曲线。,运动特性曲线,z=3,z=3,z=4,z=6,z=4,z=6,运动特性分析：槽轮运动的max、amax随槽数z的增多而减小。,圆销进入或退出径向槽时，角速度有突变，存在柔性冲击。Z愈少，冲击愈大。设计时选较大Z,且为偶数。,作者：潘存云教授,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 d

12、22(L-R-r),槽顶侧壁厚b b=35 mm 经验确定,例1 已知外槽轮机构的槽数z6，圆销数目n1，拔盘作匀速转动n1=60r/min。试求槽轮运动时间td和静止时间ts。,解：1),2)由于n1=60r/min=60r/60s=1r/s,其中t：在一个运动循环中，拔盘的运动时间。,将t值代入式a)、b)得,例2：在外槽轮机构中，已知槽数z6，槽轮运动时间td=2ts和槽轮静止时间ts=5/6s，试求运动特性系数k、拔盘一个运动循环内的运动时间t和拔盘上圆销数目n。,解：1)求拔盘一个运动循环内的运动时间t,2)求运动特性系数k,3)求拔盘上圆销数目n,因为 k=n(1/2-1/z)=2

13、/3,93 凸轮式间歇运动机构(简介),一、工作原理及特点,工作原理:当圆柱凸轮连续匀速回转，推动均布有柱销的从动转盘作间歇转动。,特点：从动圆盘的运动规律取决于凸轮廓线的形状。,凸轮式间歇运动机构由主动凸轮、从动转盘和机架组成。,摆动圆柱凸轮.exe,作者：潘存云教授,应用：适用于高速、高精度的分度转位机械，如制瓶机、包装机、高速冲床、多色印刷机等机械。,二、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,圆柱凸轮间歇运动机构,蜗杆凸轮间歇运动机构,94 不完全齿轮机构(简介),一、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，其余部分为锁止圆弧。根据运动时间和停歇时

14、间的要求在从动齿轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。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。,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。,作者：潘存云教授,内啮合不完全齿.exe,组成：主动齿轮、从动齿轮、机架,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。如蜂窝煤饼压制机等。,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,二、类型及应用,类型：1)外啮合不完全齿轮机构、2)内啮合不完全齿轮机构,作者：潘存云教授,

15、瞬心线附加杆,蜂窝煤饼压制机,锁止弧,锁止弧,使运动平稳,不完全齿轮,95 螺旋机构(简介),组成：螺杆1、螺母2、机架3。,运动特点：在该机构中,一般螺杆为原动件,作连续回转，螺母为从动件,作轴向移动。,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。,一、螺旋机构及其应用,作用:利用螺旋副传递运动和动力的机构。,螺旋机构.exe,二、运动分析,导程l螺杆旋转一圈(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/2r,s=l/2,螺距p相邻螺纹牙齿同侧齿面之间的距离。,两者关系为：l=z p，z为螺纹的头数

16、。,B,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,且:lAlB,s=(lAlB)/2,当差(lAlB)很小时，s将很小。,这种螺旋机构称为差动螺旋机构，用于微量测量（千分尺）、分度机构、调节机构中。,s1=lA/2,螺母2相对于螺杆1的位移为：,s2=lB/2,螺母2相对于机架3的位移为：,图示螺旋机构中，螺母A固定，螺母2可沿轴向移动，,1)当A、B段螺纹旋向相同时螺杆1相对于机架3的位移为：,B,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,2)当A、B段螺纹旋向相反时,螺母2的相对位移为：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。,作业布置P27

17、6 9-5,第二讲,96 万向铰链机构 97 机构的组合方式与组合机构 98 常用组合机构的类型与功能,作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动过程中，两轴之间的夹角可以改变。,应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。,单万向铰链机构,96 万向铰链机构(简称万向联轴器)(简介),双万向铰链机构,分类:,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,结构特点：两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链与中间的“十字形”构件相联，“十字形”构件的中心位于两轴交点处，轴间角为：,=045,一、单万向铰链机构及特点,由运动学可得:,由上式可知，2为两轴夹角和主动轴转角 的函数。,作者：潘存云教授,二、

18、双万向铰链机构及特点,将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。,结构特点：欲保证1=2,必满足下述条件：,主动轴1、从动轴2的轴线与中间轴C的轴线之间的夹角应相等，即1=2；,中间轴C两端的叉面应在同一平面内。,97、8 组合机构及类型,一、机构的组合方式,在工程上,人们不但会使用单个基本机构（称为子机构）,如连杆机构、凸轮机构等，而且也会把若干种基本机构用一定方式联接起来成为组合机构。目前,机构的组合方式有许多,下面介绍机构组合的若干方式，而且机构的组合是发展新机构的重要途径之一。,1.串联式组合,若前一级子机构1的输出构件即为后一级子机构2的输入构件时，则这种组合方式称为串联式组

19、合。,凸轮与滑块机构组合,子机构1凸轮机构1，2子机构2 滑块机构2，3，4,2.并联式组合,若几个子机构1、2共用同一个输入构件，而它们的输出运动又同时输入给一个多自由度的子机构3，从而在整体上形成一个自由度为1的机构系统，则这种组合方式称为并联式组合。,子机构1凸轮机构子机构2 凸轮机构子机构3 五杆机构（杆1、2、3、4、6）,火柴装盒机中钩盒机构,3.复合式组合,由一个或几个串联的基本机构1去封闭一个具有两个或多个自由度的基本机构2，则这种组合方式称为复合式组合。,子机构1 1-4-5凸轮机构子机构2 1-2-3-4-5,与串联式相比，不同处：串联：子机构2的输入为子机构1的输出。复合

20、：子机构2的输入为子机构1与原动件输入组合。,4.反馈式组合,若其多自由度子机构1的一个输入运动是通过单自由度子机构2从该多自由度子机构的输出构件回授的，则这种组合方式称为反馈式组合。,如:精密滚齿机中的分度校正机构,子机构1 蜗杆蜗轮机构,子机构2 凸轮机构,在组合机构中：自由度大于1的差动机构称为组合机构的基础机构；自由度为1的基本机构称为组合机构的附加机构。,组合机构可以是由同一类型的基本机构的组合，如二个凸轮机构的组合；也可以是由不同类型的基本机构的组合，如齿轮机构和连杆机构的组合。通常，由不同类型的基本机构所组成的组合机构用得最多，因为它更有利于充分发挥各基本机构的特长和克服各基本机

21、构固有的局限性。,组合机构的应用：通常用来实现一些复杂的运动轨迹或获得一些复杂的运动规律，目前被广泛地应用于纺织、印刷和轻工业等生产部门。,二、组合机构的类型及功能,（一）凸轮-连杆机构,通常是由自由度为2的连杆机构（作为基础机构）和自由度为1的凸轮机构（作为附加机构）组合而成。,作用一:实现复杂运动轨迹,组合机构的类型有许多，下面介绍二种常用组合机构的特点及功能。,并联式组合,滑块3,复合式组合,作用二:可获得复杂运动规律,（二）齿轮-连杆组合机构,由定传动比的齿轮机构和变传动比的连杆机构组合而成。,作用一:实现复杂运动轨迹,复合式组合,作用二:可获得复杂的运动规律,这类组合机构多是以自由度为2的差动轮系为基础机构，以自由度为1的连杆机构为附加机构组合而成的。,2,轮5,并联式组合,