机械原理12(本科)其他常用机构

R r
φ
d1 1 r0 L
2
d1≤2(L-s)
§12－3 擒纵轮机构
游丝摆轮
一、擒纵轮机构的组成 及其工作原理
4 3’
6
组成：擒纵轮、擒纵叉、游 丝摆轮。
工作原理： 擒纵轮受发条力矩的驱动， 游丝摆轮系统往复摆动，带动 擒纵叉往复摆动，卡住或释放 擒纵轮，并使它间歇转动。
擒纵叉 2
8 1 5
3 1‘
第12章 其他常用机构
▲
间歇运动机构实例 灌 贴 盖 霜 锡 盒 纸 盖
送出成品
实例1
灌装冷霜的多工位自动机
实例2
电影放映机
§12－1 棘轮机构
一、棘轮机构的组成和工作特点
组成 •摇杆 1 — 主动构件，作 往复摆动运动 •棘轮 3 — 单向的间歇运 动 •驱动棘爪 2 •止动棘爪 4 •弹簧 6
如用于调节 镗刀进刀量 的螺旋机构。
（2）复式螺旋机构
如果螺旋机构的两段螺旋导程分别为lA、 lB，且两端螺旋的旋向相反。 这种螺旋机构 称为复式螺旋机构。 则：
s＝(lA＋lB)φ/(2π）
此种螺旋机构常用于车辆的联接。
§12-9 万向铰链机构 一、单万向铰链机构 当主动轴转一周，从动轴也转动一周，但主动 轴与从动轴的瞬时传动比不同。
使运动平稳
瞬心线附加杆
蜂窝煤饼压制机
§12-8 螺旋机构
一、螺旋机构的应用和特点
螺杆 螺母
机架 回转运动 直线运动
螺母移动
螺杆转移
其主要优点是：能获得很大的减速比 和力的增益；此外，选择合适的螺纹导 程角，还可以使机构具有自锁性。
其主要缺点是：机械效率较低，特别是 具有自锁性的螺旋机构的效率将低于50%。 螺旋机构常用于起重机、压力机以及功 率不大的进给系统和微调装置中。
k =n(z-2)/2z
∵k＜1
槽数z 圆销数n 3
得：n＜ 2z / (z-2)
4 1~3 5
≥ 6
1~2
1~5
1~3
2.运动特性
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。
二．螺旋机构的运动分析
当螺杆转过φ时，螺母沿其轴向移动的距离为： S＝l φ/(2π) 其中l为螺旋的导程 mm。
A段螺纹
螺母
（1）微动螺旋机构
设螺旋机构中A、 B段的螺旋导程分别 为lA、lB , 且两端螺旋 的旋向相同（即同为 左旋或右旋）
B段螺纹
当螺杆转过φ时，螺母的位移s为：
s＝(lA－lB)φ/(2π） 因lA、lB相差很小时，故位移s可能很 小，故这种螺旋机构称为微动螺旋机构。 此种机构常用测微计、分度机构中。
调整摇杆摆角
用棘轮罩调节棘轮转角 改变棘轮罩位置，使部分行程内棘爪沿棘轮 罩表面滑过，从而实现棘轮转角大小的调整。
§12－2 槽轮机构（马尔它机构）
一、槽轮机构的组成及其工作原理
槽轮
圆销
拨盘
槽轮内凹 锁止弧
拨盘外凸 锁止弧
§12－2 槽轮机构（马尔它机构） 组成：带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。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。
z=3 z=4
8 6 4 2
z=3 z=6
a=1
3 2
槽轮运动的前半段，槽轮的 角速度ω 2是增加的，角加速 度α2>0后半段正好相反。
z=6
α
z=4
1
-60˚ -40˚ -20˚ 0 20˚ 40˚ 60˚ -50˚ -30˚ -10˚ 10˚ 30˚ 50˚
α
-4
-6 -8
-60˚ -40˚ -20˚ 0 20˚ 40˚ 60˚ -50˚ -30˚ -10˚ 10˚ 30˚ 50˚
4
2 1 4
1
2
3 3
无固有振动系统型擒纵轮轮机构
§12-4 凸轮式间歇运动机构
一、凸轮式间歇运动机构的组成、工作原理
1、组成和工作原理 如图所示，由主
动凸轮和从动盘组成。 主动凸轮作连续转动， 从动盘作间歇分度运 动。 常用于传递交错轴间的分度运动和需要 间歇转位的机械装置中。
2、特点 只要适当设计出凸轮的轮廓曲线，就可使 从动盘获得所预期的运动规律，其动载荷小， 无刚性和柔性冲击，以适应高速运转的要求； 并可获得高的定位精度，机构结构紧凑。是一 种较理想的高速高精度的分度机构。 其缺点是加工成本较高，对装配、调整要 求严格。
二、不完全齿轮机构的应用 不完全齿轮机构多用于一些具 有特殊运动要求的专业机械中。如 图12-27所示的用于铣削乒乓球拍的 专用靠模铣床。
球拍
6
铣刀 靠模凸轮
8 9 2
7
不完全齿轮1 5 不完全齿轮2
1
乒乓球拍专用靠模铣床
3
4
蜂窝煤成型机模盘转位机构
退煤饼
压制
不完全齿轮
锁止弧 填料 填料
锁止弧
• 棘轮机构结构简单，易于制造，运 动可靠，从动棘轮转角容易实现有 级调整，但棘爪在齿面滑过引起噪 声与冲击，在高速时尤为严重。故 常于低速、轻载的场合用作间歇运 动控制。
二、棘轮机构的类型 1、轮齿式棘轮机构 按啮合方式可分成外啮合、内啮合棘轮机构。
根据棘轮的运动又可分为两种情况：
(1)单向式棘轮机构 • 单动式棘轮机构 特点是摆杆向一个方向 摆动时，棘轮沿同一方 向转过某一角度；而摆 杆向另一个方向摆动时 ，棘轮静止不动。
规定: 和在圆销进入区为正， 在圆销离开区为负，变化区 间为：
ω1
R
o1
－α1≤α≤α1 －φ2≤φ≤φ2
在△ABO2中有如下关系：
A
α
α1 -α1
L
φ B
φ2
O2 -φ2
ω2
AB R sin tg O2 B L R cos
R sin tg L R cos
将上式对时间求一阶导数和二阶导数，得：
∵ k> 0
ω 2 0.5 <
2α1
2φ2
∴ 槽轮的槽数 z ≥ 3
可知：当只有一个圆销时，k =1/2-1/z 即：k < 0.5
即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。
如果想得到k ≥0.5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:
2 (cos ) 2 1 1 2 cos
2 ( 1) sin 2 2 2 1 (1 2 cos1 )
2
d 其 ： 中 1 dt
d 2 2 dt
2
2 1
6 5 4
α2 / ω 2 1
运动特性曲线
三、棘轮机构的应用
1、制动
2、送进和输送
牛头刨床工作台进给机构模型
曲柄2转动，经连杆3带动摇杆4作往复摆动；摇 杆4上装有棘爪7，棘爪带动棘轮5以及与棘轮固 连 的 丝杠6转动 ，使工作台作间歇进给运动。
3、超越
图 5 - 9 自行车后轴上的棘轮机构
四、棘轮转角的调节 ★通过改变曲柄摇杆机构曲柄长度的方法来 改变摇杆摆角的大小，摇杆摆动角度的大小， 从而实现棘轮机构转角大小的调整。
优点：结构简单、制造容易、工作可靠、不 完全齿轮机构的从动轮在一周转动中可作多 次停歇。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：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。 2.类型及应用
外啮合不完全齿轮机构
内啮合不完全齿轮机构
外啮合不完全齿轮机构
内啮合不完全齿轮机构
二、凸轮式间歇运动机构的类的分度传动。
2、蜗杆形凸轮间歇运动机构（应用最多）
如图所示。凸轮形 状如同圆弧面蜗杆一样， 滚子均匀分布在从动盘 的圆柱面上，犹如蜗轮 的齿。凸轮连续转动时 就带动从动盘像蜗轮那 样转动。
凸轮上的凸脊经过这样的设计：当凸 轮在连续回转时，使从动盘作间歇运动。
运动特性分析： ①槽轮运动的ω max、amax随槽数z的增多而减小。 ②存在柔性冲击。Z愈少，冲击愈大。
四、槽轮机构的几何尺寸计算 参数
槽数z
圆销数n 中心距L 回转半径R 圆销半径r 拨盘轴径d1 由安装空间确定 R=Lsinφ=Lsin(π /z) s
r≈R/6
计算公式或依据 由工作要求确定
ω1
2α1
2φ2
ω2
定义： k = td / t 为运动系数，即：
为避免发生刚性冲击 圆柱销的线速度应沿着径向槽的中心线方向 v
ω ω
v 进入径向 槽的瞬间 脱离径向 槽的瞬间
槽中心线与拨销中心连线成90°角。故有：
2α1=π－2φ2
=π－(2π/z)
ω1
= 2π(z-2)/2z
将2α1代入前式得： k =(z-2)/2z
得多，它的转速已达3000 r/min。 蜗杆式分度凸轮运动机构许多场合正逐
渐取代棘轮机构和槽轮机构，已在高速冲床、
加工中心、模切机、多色印刷机、包装机和
许多轻工自动机械中得到应用，而且会得到
越来越广泛的应用。
§12－5 不完全齿轮机构 1.工作原理及特点 工 作原理 ： 在主 动 齿轮 只做出几个齿 ， 根据运 动 时间和 停 歇时 间 的要 求 在从动 轮 上做 出 与主 动轮相啮合的轮齿 。其 余 部分为 锁 止圆 弧 。当 两 轮齿啮 合 时 ， 与 齿轮 传 动一样 ， 不啮 合 时 ， 由 锁止弧 定 位使 从 动轮 静止。
拨盘 锁止弧
工作过程： 拨盘连续回转， 当两锁止弧接触 时，槽轮静止； 反之槽轮运动。