槽轮棘轮机构

第十二章 其他常用机构
12-1 棘轮机构


1.机构组成
图示为机械中常用的外啮合式棘 轮机构，它由主动摆杆，棘爪， 棘轮、止回棘爪和机架组成。


2.工作原理
主动件空套在与棘轮固连的从动 轴上，并与驱动棘爪用转动副相 联。当主动件顺时针方向摆动时， 驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中， 使棘轮跟着转过一定角度，此时， 止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。 当主动件逆时针方向转动时，止 回棘爪阻止棘轮发生逆时针方向 转动，而驱动棘爪却能够在棘轮 齿背上滑过，所以，这时棘轮静 止不动。因此，当主动件作连续 的往复摆动时，棘轮作单向的间 歇运动。
将2α1代入得：k=1/2-1/z ① 因为 k>0 所以槽轮的槽数z ≥3，由①式可知 其运动系数k总小于0.5，故这种单销外槽轮机构槽轮 的运动时间总小于其静止时间。 如果想要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： k=n（1/2-1/z） 因为 k ≦1 得：n ≦ 2z/(z-2) ② 由②可得槽数与圆销数的关系
6、棘轮机构的设计要点
12-2 槽轮机构




1、组成及工作特点 槽轮机构是由带有圆销A的主动拨 盘1 具有径向槽的从动槽2和机架组成， 如图 拨盘1做匀速转动时，驱使槽轮2作 时转时停的间歇运动。 拨盘1上的圆销A尚未进入槽轮2的径向 槽时，由于槽轮2的内凹锁止弧β被拨盘 1的外凸圆弧α卡住，故槽轮2静止不动。 当圆销A开始进入槽轮2的径向槽时， 这时止锁弧被松开，故槽轮2受圆销A 驱使沿逆时针转动。 当圆销A开始脱离槽轮2的径向槽时， 槽轮的另一內凹锁止弧又被拨盘1的外 凸圆弧卡住，致使槽轮2又静止不动， 直到圆销A再进入槽轮2的另一径向槽 时，两者又重复上述的运动循环。 槽轮机构结构简单，外形尺寸小，机械 效率高，并能较平稳地、间歇地进行转 位。但因转动时尚存柔性冲击，故常用 于速度不太高的场合。

槽数z 圆销数n 3 1~6 4 1~4 5、6 1~3 ≥7 1~2
当n=4及n=2时 k=n（1/2-1/z）=0.5 说明此时槽轮的运动时间和静止时间相等。
（2）普通槽轮机构的运动特性

设拨盘和槽轮的位置分别用α和φ 表示，并规定α和φ在圆销进入区 为负，在圆销离开区为正。 tg φ=AB/O2B =Rsin α /(L-Rcos α) 令λ=R/L,则 tgφ= λsinα/（1- λcos α） 对上式时间t求导，并令 d φ/dt=ω2， d ²φ/dt ²=α2得 ω2 / ω1= λ(cosα- λ)/(1-2λcos+ λ ²)

二、螺纹的几何参数

1、螺距P

2、导程S S=nP

3、螺纹升角ψ tg ψ=nP/πd2
三、螺纹牙型特点和应用

联接螺纹
普通螺纹
管螺纹
自攻钉用螺纹
传动螺纹
Leabharlann Baidu
矩形螺纹
梯形螺纹
锯齿形螺纹
四：螺旋机构的运动分析







导程：当螺杆转过角度一定角度时， 对应螺母沿螺杆的轴向移动的距离s。 图示机构中，设A段，B段的导程分 别为lA 和lB ， 当A,B段旋向相同时， 当螺杆转过角度φ时，螺母2移动距离 s=（ lA - lB ）φ/（2π） 所以当lA 和 lB 相差很小时，S可以很小。 这种螺旋机构称为微动螺旋机构，常用 于测微计、分度机构及调节机构中。 若两段螺旋的螺纹旋向相反 s=（ lA +lB ）φ/（2π） 这种称为复式螺旋机构，应用于自动定心 夹紧机构。
2、类型及应用
外槽轮机构
内槽轮机构
槽 条 机 构
单 销 槽 轮 机 构
双 销 槽 轮 机 构
槽轮机构一般应用在转速不高、要求间歇地转过一定角度的分度装置中， 如转塔车床上的刀具转位机构。它还常在电影放映机中用以间歇移动胶片等。
3、普通槽轮机构的运动系数及运动特性




（1）运动系数 拨盘等速回转，在一个 运动循环内，总的运动 时间内：t=2π/ω1 槽轮运动时间：td =2α1 / ω1 定义：k= td /t为运动系数，即： k= td /t= 2α1 /2π 为减少冲击，进入或退 出啮合时，槽中心线与 拨销中心线连成90֯ 角。 则 2α1 =π-2α2 =π（2π/z）=2π（z-2）/2z
3.棘轮机构的类型

双向棘轮机构

双动棘轮机构
回转棘爪双向式
勾头双动式

摩擦式

单动式
4.棘轮转角的调节

（1）调节摇杆的摆角
（2）变更遮板位置
5、特点和应用

（1）棘轮机构具有结构简单、制造方便和运动 可靠等优点，故在各类机械中有广泛的应用。 但是由于回程时摇杆上的棘爪在棘轮齿面上滑 行时引起噪声和齿尖磨损。同时为使棘爪顺利 落入棘轮齿间，摇杆摆动的角度应略大于棘轮 的运动角，这样就不可避免地存在空程和冲击。 此外棘轮的运动角必须以棘轮齿数为单位有级 地变化。因此棘轮机构不宜应用于高速和运动 精度要求较高的场合。 （2）棘轮机构所具有的单向间歇运动特性， 在实际应用中可满足如送进、制动、超越离合 和转位、分度等工艺要求。
α2/ω1² =λ(λ² -1)sinα/(1-2λcosα+λ² )² 由式可知，当拨盘角速度ω1一定 时，槽轮角速度及角速度及角加速 度的变化取决于槽轮的模数。
槽轮运动前半段，槽轮角速度ω2 是增加的，角速度α2>0，后半段相反。 由图可知，当圆销开始进入和退出径向槽时，和外槽轮机构一样，也有角 加速度突变，但当|α| ～0时，角加速度数值迅速下降并趋于零。可见，内 槽轮机构的动力性能比外槽轮机构好得多。
12-4万向铰链机构

万向铰链机构又称万向联轴器。他用于传 递两相交轴间的运动，在传动过程中，两 轴之间的夹角可以变动，是一种常用的变 角传动机构，广泛应用于汽车、机床等机 械传动系统中。可分为单万向铰链机构和 双万向铰链机构。
1、单万向铰链机构
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连，十字架构件的 中心位于两轴交点处。
3.棘轮机构的类型





按结构形式分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构 齿式棘轮机构结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选 择合适的驱动机构实现。该机构的缺点是动程只能作有级调节； 噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。 摩擦式棘轮机构是用偏心扇形楔块代替齿式棘轮机构中的棘爪， 以无齿摩擦代替棘轮。特点是传动平稳、无噪音；动程可无级 调节。但因靠摩擦力传动，会出现打滑现象，虽然可起到安全 保护作用，但是传动精度不高。适用于低速轻载的场合。 按啮合方式 分外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构 外啮合式棘轮机构的棘爪或楔块均安装在棘轮的外部，而内啮 合棘轮机构的棘爪或楔块均在棘轮内部。外啮合式棘轮机构由 于加工、安装和维修方便，应用较广。内啮合棘轮机构的特点 是结构紧凑，外形尺寸小。 按从动件运动形式 分单动式棘轮机构、双动式棘轮机构和双 向式棘轮机构
锁止弧半径r0
r0 =R-r-b
12-3 螺旋机构
一、螺纹 螺纹有内外螺纹之分， 他们共同组成螺旋副。 螺纹按工作性质分为联 接用螺纹和传动用螺纹。 螺旋线——一动点在一 圆柱体的表面上，一边 绕轴线等速旋转，同时 延轴向作等速移动的轨 迹。 螺纹——一平面图形沿 螺旋线运动，运动时保 持该图形通过圆柱体的 轴线，就得到螺纹。


轴间角：α=0～45° 当主动轴Ⅰ以角速度ω1 等速回转时。从动轴Ⅱ 的角速度ω2 将在下式范围 ω1 cosα≤ω2 ≤ ω1 /cosα
2 、双万向铰链机构
为了消除单万向铰链机构中从动轴变速转 动的缺点，常降单万向铰链机构成对使用。 安装要求： ①主动、从动、中间三轴共面； ②主动轴从动轴的轴线与中间轴的轴线之 间的夹角应相等； ③中间轴两端的叉面应在同一平面内。
4 、槽轮机构的几何尺寸
参数 槽数z 圆销数n 中心距L 回转半径R 圆销半径r 槽顶半径s 槽深h 拨盘轴径d1 槽轮轴径d2 槽顶侧壁厚b 由安装空间确定
R=Lsinφ=Lsin（π/z）
计算公式 由工作要求确定
由受力大小确定r≈R/6 s=Lcosφ=Lcos（π/z） h≥s-（L-R-r） d1 ≤2（L-s） d2 ≤2（L-R-r） b=3～5mm经验确定
螺旋传动的应用、 特点与分类




1 、应用 螺旋传动主要应用于将会转运动变为直线运动或将直线运 动变为回转运动，同时传递运动或动力。 2 、特点 优点：工作平稳，传动精度高，易于自锁，有良好的减速性 能。 缺点：相对滑动大，磨损大，效率低 3 、分类 按用途：传动螺旋、传导螺旋和调整螺旋 按照摩擦性质分：滑动螺旋、滚动螺旋和静压螺旋