第七章其他常用机构
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应用
机械工业、仪器仪表、工装夹具、测量工具等方面。
具体：螺旋压力机，千斤顶
车床，台钳 螺旋测微器，圆规
螺旋机构应用实例
1
5
A
2 3
B
2
13
A
B
5 4
3 2
1
4 4
76
返回通道
C
A
B
§7-3 棘轮机构
一、棘轮机构的工作原理和类型
组成：棘轮、棘爪、机架
摆杆
棘爪
O
棘轮
⚫原理：主动件为摇杆做往复摆动，
⚫
第七章其他常用机构
§7-1 万向联轴节
一、单万向联轴节 用于传递两相交轴间的转动
y
B
β
3
D
zC
O
2
1 Ax
3 1
=
1
−
cos
sin2
cos2
1
(7 −1)
当 1
= 0或180,3max
=
1
cos
1
4
当 1 = 90或270,3min = 1 cos
= 3max
− 3min
=
1
(
1 cos
− cos )
行传动的现象。
1
措施如图：
1 o1
ra1
D
B2
P
B1
ra1
c c´2 ra2
2 o2
四、瞬心线附加杆的不完全齿轮机构
瞬心线附加杆
O2 2
L
K
1
P´ O1
2 = 1(O1P / O2 P)
P´逐渐远离O1向两轮节点移动，使速度从0逐渐增到稳定值。
§7-6 凸轮式间歇运动机构
圆柱凸轮式间隙运动机构
蜗杆形凸轮间隙运动机构
1 ……
s=0.125mm
z ……
L= 5mm
z = L = 40 S
（二）棘轮转角的调整 螺母 C 丝杆
BA
D
1.改变曲柄的转角
摆杆摆角
O2 O1 遮板 2.利用遮板
（三）棘轮齿面偏斜角和棘爪轴心位置的确定（略）
l
1
2
o2 R
nN
Ff n A B
o1 3
1
l
o2 n
R
Ff A
n
N
B
o1
0
=0
(O2 A ⊥ O1A)
s
=
pB
2
2
1
B
A
2
1
B
A
C
3
差动螺旋
s
=
(
pA
−
pB
)
2
C
3
复式螺旋
s = ( pA + pB ) 2 = 2 pA 2 = 2s'
特点
优：结构简单，制造方便， 能将回转运动变换为直移运动，运动准确性高，降速比大 可传递很大的轴向力， 工作平稳、无噪音，有自锁作用。
缺：效率低，需有反向机构才能反向运动。
外槽轮机构
= k(z − 2)
2z
1
O1
201
P´
20F2S2
O2
2
2.槽轮机构设计时应注意的问题
（1）要使槽轮运动， 0 ，z3；
（2）z ， ，槽轮运动时间 ；
（3）确保槽轮有停歇时间， 1 ，
k 2z
E
z−2
（4）对于K=1的槽轮机构， 0.5 ；
（5）为使拨盘转一周，槽轮K次停歇 P 时间互不相等，如右图；
外槽轮机构
1
S1
O1
201
P´
2F02S2
O2
2
内槽轮机构
球面槽轮机构
二、槽轮结构的设计
确定槽数Z、圆销数K及槽轮机构的尺寸
（一）槽数Z、圆销数K的选择
1.运动系数
=一个循环中槽轮运动的时间
E
一个循环中拨盘运动的时间
= t2 = 201 / = 201 = − 2 / z P t1 202 / 202 2 / k
=
sin2
3m
1
cos
3 1
2．0
1．0
O
δ
= 45
1 ．0
0．5
φ（°）
β（°）
90
180
270
360
O 10 20 30 40 50 60 70
10
二、双万向联轴节 用于平行轴或相交轴之间的传动。
O1 β1
ω1
ω2 β2
O2
O1 β1
ω1
O2 β2
ω2
总角速度比恒为1的两个条件
⚫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 ⚫2）中间轴两端的叉面必须位于同一平面
二、万向联轴节的特点和应用
•单万向联轴节：两轴瞬时角速度变化，从动轴的平均角速 度不变
•双万向联轴节：两轴间夹角变化时，总角速比不变，如主 动轴匀速，则输出轴也匀速转动
应用：
1、单：
2、双：长距离传动、组合机床
§7-2 螺旋机构
一、工作原理和类型
由螺旋副联接相邻构件而形成的机构称为螺旋机构。
螺杆相对螺母的位移
N R
t
t
k
Ff
特点： 噪音小； 棘轮的转角可以无级调整； 运动正确性差。
2 3
o3
3´ 4
可实现超越运动
O1
1
三、齿式棘轮机构 的设计（略）
（一）模数、齿数的确定
标准模数在顶圆上，m = d a z
齿数根据所要求的棘轮的最小转角来定，例如：
牛头刨床工作台横向进给机构单头螺旋的导程L=5mm, 最小进给量s=0.125mm，棘轮模数m=5mm，求棘轮齿数，
2. 实际啮合线B1B2上啮合；
ra1
o1 1
3. 轮1齿顶尖D与轮2齿廓接触。
（二） z>1的传动过程 z>1的传动过程可视为：
D
B2 B1 P E c
1 2
1.z=1的传动过程
ra2
2.（ z-1）个齿的普通齿的传动
o2 2
三、不完全齿轮机构的干涉问题
齿顶干涉：
开始传动时，主动轮齿顶
被从动 轮齿顶所阻，不能进
槽轮机构的基本尺寸请见书本
优点：
⚫结构简单，制造容易 ⚫工作可靠，能准确控制转角 ⚫机械效率高
缺点：
⚫槽轮转角大小不能调节 ⚫槽轮始、末位置的加速度变化大、有冲击
应用：
⚫转速不高的间隙运动场合
§7-5 不完全齿轮机构
一、不完全齿轮机构
二、不完全齿轮机构的传动过程
（一）z=1的传动过程
1. 轮1齿廓与轮2齿顶尖E接触；
BAO2 = 90 + 90 +
棘爪在法向力N作用下的滑入力矩应大于摩擦力Ff作用下 阻止滑入的力矩，
Nl sin Ff l cos
四、棘轮机构的优缺点和应用
优点
⚫运动可靠 ⚫易实现有级调节
缺点
⚫噪声和冲击 ⚫磨损
应用
⚫低速、轻载、间隙
§7-4 槽轮机构（认识）
一、槽轮机构的工作原理和类型 E P
= k(z − 2)
2z
1
O1
P´
F S2
O2
2
为使拨盘转一周，槽轮K次 运动 时间也互不相等，如图；
（6）内槽轮机构的拨盘的圆销 数只能为1，
1
= z + 2 (z 3)
2z
2
O2
（7）槽数的选择原则
为缩短机械的工艺辅助时间，槽数不宜过多， 但槽数越多，动力特性好，运动平稳，综合考虑， 槽数z取4、6、8。 （二）槽轮机构的基本尺寸
从动件棘轮做单向间歇转动。
制动棘爪
1、轮齿式棘轮机构 特点：依靠棘齿传动，运动可靠； 棘爪在齿面上滑行时引起噪音和齿尖磨损。
Biblioteka Baidu1.单动式棘轮机构
2
4
3
外棘轮机构
o 1
4´ 2´ 内棘轮机构
2.双动式棘轮机构
端面棘轮机构
O2
B
B´
O1 棘条机构
3.可换向的棘轮机构 O2
B
B´
O1
2、摩擦式棘轮机构
机械工业、仪器仪表、工装夹具、测量工具等方面。
具体：螺旋压力机，千斤顶
车床，台钳 螺旋测微器，圆规
螺旋机构应用实例
1
5
A
2 3
B
2
13
A
B
5 4
3 2
1
4 4
76
返回通道
C
A
B
§7-3 棘轮机构
一、棘轮机构的工作原理和类型
组成：棘轮、棘爪、机架
摆杆
棘爪
O
棘轮
⚫原理：主动件为摇杆做往复摆动，
⚫
第七章其他常用机构
§7-1 万向联轴节
一、单万向联轴节 用于传递两相交轴间的转动
y
B
β
3
D
zC
O
2
1 Ax
3 1
=
1
−
cos
sin2
cos2
1
(7 −1)
当 1
= 0或180,3max
=
1
cos
1
4
当 1 = 90或270,3min = 1 cos
= 3max
− 3min
=
1
(
1 cos
− cos )
行传动的现象。
1
措施如图：
1 o1
ra1
D
B2
P
B1
ra1
c c´2 ra2
2 o2
四、瞬心线附加杆的不完全齿轮机构
瞬心线附加杆
O2 2
L
K
1
P´ O1
2 = 1(O1P / O2 P)
P´逐渐远离O1向两轮节点移动，使速度从0逐渐增到稳定值。
§7-6 凸轮式间歇运动机构
圆柱凸轮式间隙运动机构
蜗杆形凸轮间隙运动机构
1 ……
s=0.125mm
z ……
L= 5mm
z = L = 40 S
（二）棘轮转角的调整 螺母 C 丝杆
BA
D
1.改变曲柄的转角
摆杆摆角
O2 O1 遮板 2.利用遮板
（三）棘轮齿面偏斜角和棘爪轴心位置的确定（略）
l
1
2
o2 R
nN
Ff n A B
o1 3
1
l
o2 n
R
Ff A
n
N
B
o1
0
=0
(O2 A ⊥ O1A)
s
=
pB
2
2
1
B
A
2
1
B
A
C
3
差动螺旋
s
=
(
pA
−
pB
)
2
C
3
复式螺旋
s = ( pA + pB ) 2 = 2 pA 2 = 2s'
特点
优：结构简单，制造方便， 能将回转运动变换为直移运动，运动准确性高，降速比大 可传递很大的轴向力， 工作平稳、无噪音，有自锁作用。
缺：效率低，需有反向机构才能反向运动。
外槽轮机构
= k(z − 2)
2z
1
O1
201
P´
20F2S2
O2
2
2.槽轮机构设计时应注意的问题
（1）要使槽轮运动， 0 ，z3；
（2）z ， ，槽轮运动时间 ；
（3）确保槽轮有停歇时间， 1 ，
k 2z
E
z−2
（4）对于K=1的槽轮机构， 0.5 ；
（5）为使拨盘转一周，槽轮K次停歇 P 时间互不相等，如右图；
外槽轮机构
1
S1
O1
201
P´
2F02S2
O2
2
内槽轮机构
球面槽轮机构
二、槽轮结构的设计
确定槽数Z、圆销数K及槽轮机构的尺寸
（一）槽数Z、圆销数K的选择
1.运动系数
=一个循环中槽轮运动的时间
E
一个循环中拨盘运动的时间
= t2 = 201 / = 201 = − 2 / z P t1 202 / 202 2 / k
=
sin2
3m
1
cos
3 1
2．0
1．0
O
δ
= 45
1 ．0
0．5
φ（°）
β（°）
90
180
270
360
O 10 20 30 40 50 60 70
10
二、双万向联轴节 用于平行轴或相交轴之间的传动。
O1 β1
ω1
ω2 β2
O2
O1 β1
ω1
O2 β2
ω2
总角速度比恒为1的两个条件
⚫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 ⚫2）中间轴两端的叉面必须位于同一平面
二、万向联轴节的特点和应用
•单万向联轴节：两轴瞬时角速度变化，从动轴的平均角速 度不变
•双万向联轴节：两轴间夹角变化时，总角速比不变，如主 动轴匀速，则输出轴也匀速转动
应用：
1、单：
2、双：长距离传动、组合机床
§7-2 螺旋机构
一、工作原理和类型
由螺旋副联接相邻构件而形成的机构称为螺旋机构。
螺杆相对螺母的位移
N R
t
t
k
Ff
特点： 噪音小； 棘轮的转角可以无级调整； 运动正确性差。
2 3
o3
3´ 4
可实现超越运动
O1
1
三、齿式棘轮机构 的设计（略）
（一）模数、齿数的确定
标准模数在顶圆上，m = d a z
齿数根据所要求的棘轮的最小转角来定，例如：
牛头刨床工作台横向进给机构单头螺旋的导程L=5mm, 最小进给量s=0.125mm，棘轮模数m=5mm，求棘轮齿数，
2. 实际啮合线B1B2上啮合；
ra1
o1 1
3. 轮1齿顶尖D与轮2齿廓接触。
（二） z>1的传动过程 z>1的传动过程可视为：
D
B2 B1 P E c
1 2
1.z=1的传动过程
ra2
2.（ z-1）个齿的普通齿的传动
o2 2
三、不完全齿轮机构的干涉问题
齿顶干涉：
开始传动时，主动轮齿顶
被从动 轮齿顶所阻，不能进
槽轮机构的基本尺寸请见书本
优点：
⚫结构简单，制造容易 ⚫工作可靠，能准确控制转角 ⚫机械效率高
缺点：
⚫槽轮转角大小不能调节 ⚫槽轮始、末位置的加速度变化大、有冲击
应用：
⚫转速不高的间隙运动场合
§7-5 不完全齿轮机构
一、不完全齿轮机构
二、不完全齿轮机构的传动过程
（一）z=1的传动过程
1. 轮1齿廓与轮2齿顶尖E接触；
BAO2 = 90 + 90 +
棘爪在法向力N作用下的滑入力矩应大于摩擦力Ff作用下 阻止滑入的力矩，
Nl sin Ff l cos
四、棘轮机构的优缺点和应用
优点
⚫运动可靠 ⚫易实现有级调节
缺点
⚫噪声和冲击 ⚫磨损
应用
⚫低速、轻载、间隙
§7-4 槽轮机构（认识）
一、槽轮机构的工作原理和类型 E P
= k(z − 2)
2z
1
O1
P´
F S2
O2
2
为使拨盘转一周，槽轮K次 运动 时间也互不相等，如图；
（6）内槽轮机构的拨盘的圆销 数只能为1，
1
= z + 2 (z 3)
2z
2
O2
（7）槽数的选择原则
为缩短机械的工艺辅助时间，槽数不宜过多， 但槽数越多，动力特性好，运动平稳，综合考虑， 槽数z取4、6、8。 （二）槽轮机构的基本尺寸
从动件棘轮做单向间歇转动。
制动棘爪
1、轮齿式棘轮机构 特点：依靠棘齿传动，运动可靠； 棘爪在齿面上滑行时引起噪音和齿尖磨损。
Biblioteka Baidu1.单动式棘轮机构
2
4
3
外棘轮机构
o 1
4´ 2´ 内棘轮机构
2.双动式棘轮机构
端面棘轮机构
O2
B
B´
O1 棘条机构
3.可换向的棘轮机构 O2
B
B´
O1
2、摩擦式棘轮机构