1、常用机构,主讲人：杨能10月8日,万向联轴节螺旋机构棘轮机构槽轮机构,万向联轴节,一、单万向联轴节,主动轴1和从动轴3端部都带有叉，两叉又与十字头2组成轴线垂直的转动副B和C，轴1和轴3又与机架组成转动副A和D。当主动轴1转一周时，从动轴3也转动一周，但主动轴与从动轴的瞬时传动比不为常数。,其传动比的计算公式为：,由上式可知，该传动比不仅随主动轴转角1而变化，还与两轴之间的夹角有关.,主、从动轴角速度比与主动轴转角的关系,当1= 0或180时，角速度比达到最大值，3max=1/cos当1= 90或270时，角速度比达到最小值，3min=1cos,轴3角速度的波动情况还可以用转速不均匀系数表示,
2、= 3max3min 3m = 2 （3m表示轴3的平均角速度）,注：角增大时，增加得更快，因此在实际应用中一般不超过3545。,二、双万向联轴节,结构：两个单万向联轴节+一个中间轴M,原因：由于单万向联轴节从动轴的角速度作周期变化，因而传动中将产生附加动载荷，使轴发生振动。为避免从动轴产生角速度变化，可采用双万向联轴节。,在传递运动过程中由于主、从动轴的相对位置发生变化，两万向节之间距离也相对变化，因此中间轴做成两部分用花键联接，以调节中间轴长度的变化。,主动轴1,从动轴3,3,3,中间轴M,1,1,花键联接1、定义：花键联接由内花键和外花键组成。内、外花键均为多齿零件，在内圆柱表面上的花键
3、为内花键，在外圆柱表面上的花键为外花键。,2、使用特点：,联接受力较为均匀；齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较少；齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷；轴上零件与轴的对中性好；导向性好；可用磨削的方法提高加工精度及联接质量；制造工艺较复杂，有时需要专门设备，成本较高。,3、适用场合：,定心精度要求高、传递转矩大或经常滑移的联接,双万向联轴节要使主、从动轴的角速度相等必须满足以下两个条件：,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，即1=3 ；,2） 中间轴两端的叉面必须位于同一平面内。,证明：,1,1,3,3,所以：1=3,三、万向联轴节的特点和应用,单万向联轴节特
4、点：当两轴夹角变化时仍可进行工作，而只影响其瞬时角速比的大小。双万向联轴节特点：当两轴间的夹角变化时，不但可以继续工作，而且还能保证等角速比；常用来传递平行轴或相交轴。,万向联轴节的选择：,1)所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。例如，对大功率的重载传动，可选用齿式联轴器；对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动，可选用轮胎式联轴器等具有高弹性的联轴器。2)联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，例如膜片联轴器等，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。,3)两轴相对位移的大小和方向。当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中，或工作过程中两轴将
5、产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器。例如当径向位移较大时，可选滑块联轴器，角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。4)联轴器的可靠性和工作环境。通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器比较可靠；需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响，且可能污染环境。含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质及强光等比较敏感，而且容易老化。5）由于制造、安装、受载变形和温度变化等原因，当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中。存在一定程度的x、Y方向位移和偏斜角CI。当径向位移较大时，可选滑块联轴器，角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。当工作过程中两轴产生较大的附加相对位移时，应选
6、用挠性联轴器。,万向联轴器的计算转矩：,Tc=T*Kn*Kh*K *KaTn(Nm)Tn万向联轴器的公称转矩，NmTf万向联轴器的疲劳转矩，NmT万向联轴器的理论转矩;其中T=9550Pw/ N (Nm)Pw驱动功率，kw ； N万向联轴器转速，r/minKn万向联轴器的转速修正系数Kh万向联轴器的轴承寿命修正系数K 万向联轴器的两轴线折角修正系数Ka载荷修正系数载荷均匀，工作平稳时，Ka=1.0；载荷不均匀，中等冲击时，Ka=1.11.3；较大冲击载荷和频繁正反转时，Ka=1.31.5，特大冲击载荷和频繁正反转时Ka1.5。,万向联轴节的应用：,螺旋机构,螺旋机构,1、定义：由螺旋副联接相邻
7、构件而成的机构。2、组成：螺旋副、转动副和移动副。,A、B均为螺旋副，当螺杆1回转角时，螺母的位移s为: 在B处： s=PB 2 同理可得在A处： s=PA 2 P-螺纹的导程。,最简单的三构件螺旋机构：,移动副,螺旋副,转动副,A,B,差动螺旋：螺旋机构的两个螺旋方向相同， PA和PB 近于相等，位移s可以极小。 s=(PA-PB) 2 复式螺旋：螺旋机构的两个螺旋方向相反而导程的大小相等。 s=(PA+PB) 2,螺旋机构的特点：,优点：结构简单，制作方便； 较小的回转力矩很大的轴向力； 工作平稳，无噪音； 自锁作用； 将回转运动变换为直移运动。,缺点：摩擦损失大，效率低。,适用场合：传递
8、功率不大的场合。,螺旋结构的应用,应用涉及范围广泛如：机械工业、仪器仪表、工装夹具、测量工具等等。,镗床镗刀,棘轮机构,一、棘轮机构的基本结构和工作原理,二、棘轮机构的类型,常用棘轮机构可分为轮齿式与摩擦式两大类,单向式棘轮机构,外啮式,内啮式,双向式棘轮机构,双动式棘轮机构,双向式棘轮机构,双向式棘轮机构,偏心楔块式棘轮机构,偏心楔块式棘轮机构,滚子楔紧式棘轮机构,滚子楔紧式棘轮机构,1、棘爪自动啮紧棘轮齿根的条件,P,P,P,欲使棘爪顺利的滑入棘轮齿根，则必须有：,棘轮齿面角 大于摩擦角,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,O1,O1,O1,O2,O2,
9、O2,三、棘轮机构的可靠工作条件,2、滚子楔紧条件,欲使滚子被楔紧，则必须有：,楔紧角 小于2倍的摩擦角,楔紧角 不宜过小，以防套筒反向运动时滚子不易退出楔紧状态。,注意：,FA=FNAf f=tan ,3、偏心块楔紧条件,欲使楔块楔紧棘轮，则必须有：,楔块廓线升角 小于摩擦角,不对称梯形齿强度较高，已经标准化，是最常用的一种齿形,=1530,m模数， z齿数,a=m, t=m，b=0.75m,D=mz，Df=D-2h，,四、棘轮机构设计中的主要问题,（）不对称梯形齿,1、棘轮齿形的选择,（2）直线型三角形齿,这种齿形的齿顶尖锐，强度较低，用于小载荷场合。,（3）圆弧型三角形齿,这种齿形较直线
10、型三角形齿强度高，冲击也小一些。,（4）对称型矩形齿,这种齿用于双向驱动的棘轮,2、棘轮转角大小的调整,（1）采用棘轮罩,通过改变棘轮罩的位置实现棘轮转角大小的调整,（2）改变摆杆摆角,通过改变滑块A的位置，改变摆杆摆角的大小，从而实现棘轮转角大小的调整,以上两种调整棘轮转角的方法，棘轮的最小转角都不小于一个齿距角。若要使棘轮的转角小于一个齿距角，则应采取以下方法：,多爪棘轮机构,五、棘轮机构的特点和应用,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,棘轮机构用于将摇杆的周期
11、性摆动转换为棘轮的单向间歇转动，也常作为防逆转装置,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,槽轮机构,一、槽轮机构的组成及其工作原理,主动拨盘转动,圆柱销进入径向槽,锁止弧松开,从动槽轮转动,拨盘转过角21,槽轮转过22,圆柱销脱出径向槽,槽轮另一锁止弧被拨盘锁止弧锁住,拨盘转动、槽轮静止,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,三、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
12、动时间t1的比值 为槽轮机构的运动系数。,（1）外槽轮机构,拨盘转过一周的时间为：,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：,k 次拨动槽轮的运动时间为：,槽轮径向槽数,要使槽轮运动，其运动时间 t20即 ：,要使槽轮有停歇，其运动时间 t2 t1，即：,（2）内槽轮机构,拨盘转过一周的时间为：,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：,k 次拨动槽轮的运动时间为：,槽轮径向槽数,要使槽轮有停歇，其运动时间 t2 t1，即：,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,外槽轮的转角
13、2 和拨盘的转角1 关系为：,R圆柱销回转半径，a中心距,当1为常数时，槽轮的角速度与角加速度均为槽数z和拨盘位置角1的函数。,为避免圆柱销进入与脱离槽轮径向槽时发生刚性冲击，圆柱销中心的运动方向应与径向槽的中心线相切，因而有：,当槽数较少时，加速度较大，运动平稳性差；当槽数增多后，加速度变化较小，运动较平稳。（设计时槽轮的槽数不宜太少也不宜太多，一般z=48）,内槽轮机构的运动参数,内、外槽轮机构的角速度和角加速度,结论：内槽轮的运动平稳性比外槽轮好。,内、外槽轮机构几何尺寸计算公式,三、槽轮机构的特点和应用,优点： 结构简单，易加工； 进入和脱离啮合时运动较平稳，转角准确； 机械效率高。,1、特点：,缺点：转角大小不能调节； 槽轮在起、停时的加速度大，有冲击。,适用场合：不需经常调节转位角度的转位运动。,2、槽轮机构在生产中的应用,电影放映机的间歇卷片机构,
