其他常用机构PPT课件

缺点：①对一个已定的槽轮机构来说，其转角不能调节。 ②在转动始、末，加速度变化较大，有冲击。
应用：应用在转速不高，要求间歇转动的装置中。 电影放映机中，用以间歇地移动影片。自动机中的自动传送 链装置。
§9-3 间歇机构
三、不完全齿轮机构
从动轮每转一周的停歇时间、运动时间及每次转动的角度变化 范围都较大，设计较灵活；但加工工艺复杂，从动轮在运动开 始，终了时冲击较大，故一般用于低速、轻载场合。
例1
例2
c.可变向棘轮机构
§9-3 间歇机构
(2)内啮合式棘轮机构
自行车后轴上安装的“飞 轮”机构为内啮合式棘轮 机构。
§9-3 间歇机构
3、棘轮转角的调节 （1）调节摇杆摆用遮板调节棘轮转角
齿式棘轮机构运动可靠，从动棘轮容易实现有级调节，但是有噪声、 冲击，轮齿易摩损，高速时尤其严重，常用于低速、轻载的间歇传 动。
§9-3 间歇机构
间歇运动机构:机器工作时，当主动件作连续运动时，常需要从动 件产生周期性的运动和停歇，实现这种运动的机 构，称间歇运动机构。
类型： 1.主动件往复摆动，从动件间歇运动---棘轮机构 2.主动件连续转动，从动件间歇运动---槽轮机构
应用：自动机床的进给机构、送料机构、刀架的转位机构等
第九章 其他常用机构
§9-1变速机构
一、有级变速机构 在输入转速不变的条件下，使输出轴获得一定的转速级 数。 1、 滑移齿轮变速机构 2、塔齿轮变速机构 3、倍增速变速机构 4、拉键变速机构
二、无级变速机构 是依靠摩擦来传递转矩，适当地改变主动件和从动件的 转动半径，可使输出轴的转速在一定范围内无级变化。
步进运动机构：机构的间歇运动是单方向的。
§9-3
一、棘轮机构 1、齿式棘轮机构工作原理

图1
图2
放
刀
映
架
ห้องสมุดไป่ตู้
机
转
的
位
卷
机
片
构
机
构
本章小结
1、机械式变速机构的有级变速机构、无级变速机构的类型 和工作原理。 2、机械式换向机构的常用类型和工作原理。 3、棘轮机构、槽轮机构等间歇机构的常见类型和工作原理。
前述棘轮机构，棘轮的转角都是以棘轮的轮齿为单位的，即棘轮转角 的改变都是有级的。
(2)摩擦式棘轮机构
若要无级地改变棘轮的转角，可采用无棘齿的摩擦棘轮机构(图4）， 该机构是摩擦棘轮机构中的一种。摩擦式棘轮机构的使用优点是无 噪声，多用于轻载间歇运动机构。
第三节 间歇机构
二、槽轮机构
1、槽轮机构的工作原理
槽轮机构能把主动轴的等速连续运动转变为从动轴周期性的间歇运动， 槽轮机构常用于转位或分度机构。图1所示为一单圆外啮合槽轮机构，它 由带圆柱销2的主动拨盘1、具有径向槽的从动槽轮3和机架等组成。槽轮 机构工作时，拨盘为主动件并以等角速度连续回转，从动槽轮作时转时 停的间歇运动。
当圆销2未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外 凸圆弧卡住，故槽轮静止不动。图1a所示为圆销2刚开始进入槽轮径向 槽的位置。这时锁止弧刚好被松开，随后槽轮受圆销2的驱使而沿反向 转动。当圆销2开始脱出槽轮的径向槽时（图1b），槽轮的另一内凹锁 止弧又被曲柄的外凸圆弧卡住，致使槽轮又静止不动，直到曲柄上的圆 销2进入下一径向槽时，才能重复上述运动。这样拨盘每转一周，槽轮 转过两个角度。
图 2 滑 移 齿 轮 变 向 机 构
第二节 换向机构
3、圆锥齿轮变向机构
图所示为圆锥齿轮变向机构。在图a中，两个端面带有爪形齿的圆锥齿轮 Z2和Z3，空套在水平轴上，这两个圆锥齿轮能与同轴上可滑移的双向爪形离合 器啮合或分离，双向爪形离合器和水平轴用键联接。另一个圆锥齿轮Z1固定在 垂直轴上。当圆锥齿轮Z1旋转时，带动水平轴上两个圆锥齿轮Z2和Z3，这两个 齿轮同时以相反的方向在轴上空转。如果双向离合器向左移动，与左面圆锥齿 轮Z2上的端面爪形齿啮合，那么运动由左面的圆锥齿轮Z2通过双向离合器传给 水平轴；若双向离合器向右移动，与圆锥齿轮Z3端面爪形齿啮合，那么运动将 由圆锥齿轮Z3通过双向离合器传给水平轴，且旋转方向相反。图b所示为滑移 齿轮式变向机构。通过水平轴上的滑移齿轮，使左或右齿轮与主动轮分别啮合， 水平轴可得到转向相反的转动。

5.4 齿轮－连杆机构
齿轮－连杆机构由定传动比的齿轮机构和变传动比的连杆机 构所组成，它可以实现复杂的运动规律和运动轨迹。
第七章 机械速度波动的调节
7.1 机械速度波动调节的目的和方法 7.2 机械运转的平均速度和不均匀系数
7.1 机械速度波动调节的目的和方法
机械工作时，不仅受驱动力的作用，同时也受各种阻 力的作用。在机械工作的某个时间段内，驱动力所作的 功与各种阻力所作的功相比，不同的比值对速度的变化 是不同。 （1）恒功 当驱动力所作的功等于阻力所作的功时，称 为恒功，则机械为匀速运动； （2）盈功 当驱动力所作的功大于阻力所作的功时，称 为盈功，则机械作增速运动； （3）亏功 当驱动力所作的功小于阻力所作的功时，称 为亏功， 则机械作减速运动。 当机械工作速度发生变化时，机械中将产生附加的 动载荷，会造成机械的振动，这样会降低机械的效率、 可靠性和精度，影响机械零件的强度和寿命等。一般来
得，在动能变化值相同时，飞轮的转动惯量J越大，角速度ω 的波动 越小。上图中虚线为没有安装飞轮时的速度波动，实线是安装飞轮 后的速度波动。
7.1.2 非周期性速度波动
当外力（驱动力和阻力）的变化是随机的、不规则的，没有 一定的周期性时，机械和速度也呈非周期性波动。当盈功过多 时，速度可能变得太快；当亏功过多时，速度可能变得太慢。 为此，必须调节驱动力作功和阻力作功的比值，此时飞轮已不 能满足要求，只能采用特殊的装置使驱动力所作的功随阻力作 功的变化而变化，并使两两功稳于平衡，以使机械平稳运转。 这种特殊的装置称为调整器。
5.1 组合机构的组合方式和类型
我们已学过了最常见的几种基本机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇机构等。但 这些基本机构的运动和动力性能等具有一定的局限性。当单独使用某一种基本机构不能满足 机械的功能、性能要求时，人们自然想到采用由几种基本机构组合起来的组合机构。 按照基本机构组合方式的不同，常见的组合机构有以下几种： （1）由两个或两个以上的基本机构串联而成的组合机构。这种机构的分析和综合比较简单， 可以对串联的机构依次进行分析和综合。

如图3-23所示，当曲柄以等角速度ω1顺时针转α1＝180°＋θ时， 摇杆由位置C1D摆到C2D，摆角为Ψ，设所需时间为t1，C点的平均 速度为ｖ1。当曲柄继续转过α2＝180°一θ时，摇杆又从位置C2D回 到C1D，摆角仍然是Ψ，设所需时间为t2。C点的平均速度为ｖ2。由
于摇杆往复摆动的摆角虽然相同，但是相应的曲柄转角不等,即 α1>α2，而曲柄又是等速转动的，所以有t1>t2，v1>v2。摇杆的这种
F=3n-2pl-ph=33-23-11=2
但是，由于滚子2绕其自身轴线的转动，并不影 响其他构件的运动，因而它只是一种局部自由度。 如图3-9b所示，如设想将滚子2和推杆3焊在一起， 显然并不影响其他构件的运动形式。所以，应将 机构中的局部自由度除去不计。即F=3×2－2×2 －1×1=1
教学指导
例3-２ 试计算图3-6所示颚式碎矿机的自由度。
解 由其机构运动简图不难看出，此机构共有5个活动构件（即构件1、2、3、4、 5），7个低副（即转动副0、A、B、C、D、E及F），而没有高副，故根据式 （3-1）可求得其自由度为
F=3n一2pl一ph＝35一27一0＝1
在应用公式(3-1)计算机构的自由度时，有些应该注意的事项要正确考虑。
教学指导
习题解答
第3章 常用机构
3．双摇杆机构
若铰链四杆机构中两连架杆都是摇杆，则称为双摇杆机构。图3-20所示为双摇杆机 构在鹤式起重机中的应用。当摇杆AB摆动时，另一摇杆CD随之摆动，使得悬挂在E 点上的重物在近似的水平直线上运动，避免重物平移时因不必要的升降而消耗能量。
在双摇杆机构中，若两摇杆长度相等，则形成等腰梯形机构。图3-21所示为汽车前轮的转向 机构，即为其应用实例。

（１）1 2
即主动轴与中间轴的夹角等于从动轴与中 间轴的夹角
（２） M1 M 3 即中间轴两端的叉面必须位于同一平面内。
三、万向联轴节的应用
在汽车中的 应用
在轧钢机 中的应用
在铣床中 的应用
在机床工装中应用
§7-2 螺 旋 机 构
1.螺旋机构及其应用
组成：螺杆、螺母、机架。 运动特点：一般情况下是螺杆连续回转，螺母轴向移动。
１、棘轮齿形的选择
a
（１）不对称梯形齿
φ
不对称梯形齿强度 较高，已经标准化， 是最常用的一种齿 形
m——模数， z——齿数
a=m, t=πm，h=0.75m
D=mz，Df=D-2h，Φ=15゜～30゜
（2）直线型三角形齿
直线
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
名称
符号
圆销的回转半径 R
圆销半径
r
槽顶高
H
槽底高
h
锁止弧半径 Rx
锁止弧张角
g
外啮合槽轮机构计算公式
R a sin p z
r1R 6
H a cos p z
h = a -(R +r) 或h =a -(R +r) -(3 ～5)mm
Rx R r e
g
=
2p k
-
2
F 1
=
2
p
(
1 k
+
1 z-
主动轮锁止弧S1与从动 轮的锁止弧S2接触
主动轮连续转动，从动 轮静止不动
两轮轮齿部分相啮合
两轮的运动关系与渐开线 齿轮传动相同
不完全齿轮机构的类型

2. 从动件的运动规律 (1)等速运动规律。 当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动规律称为 等速运动规律。 ① 位移曲线(Ｓ- δ 曲线)。 如图4-9所示，若从动件在整个升程中的总位移为ｈ，凸轮上对应的升程角为 δ０，那么由运动学可知，在等速运动中，从动件的位移Ｓ与时间ｔ的关系为 Ｓ＝ｖ·ｔ 凸轮转角 δ 与时间ｔ的关系为
位置所夹的锐角，用 θ 表示，如图４-３所示。
图４-３ 曲柄摇杆机构
急回特性指空回行程时的平均速度大于工作行程时的平均速度的特性。 机构的急回特性可用行程速比系数Ｋ表示。
K
v2 v1
t1 t2
180 180
极位夹角 θ 越大，机构的急回特性越明显。
曲柄摇杯机构中，当曲柄 AB 沿顺时针方向以等角速度 ω 转过 ϕ１ 时，摇 杆CD自左极限位置C１D 摆至右极位置C２D，设所需时间为ｔ１，C 点的平均速 度为 V１；而当曲柄 AB 再继续转过 ϕ２ 时，摇杆 C D 自 C２Ｄ 摆回至 C１D，设 所需的时间为ｔ２，C点的平均速度为Ｖ２ 。由 于 ϕ１>ϕ２，所以ｔ１>ｔ２，Ｖ２ >Ｖ１ 。由此说明:曲柄ＡＢ虽作等速转动，而摇杆ＣＤ空回行程的 平均速度却 大于工作行程的平均速度，这种性质称为机构的急回特性。
图4-5 铰链四杆机构的死点应用 １-手柄 ;２-工件
第二节 凸轮机构
一、凸轮机构概述 凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成 (图４-６)。 凸轮是主动件，从动件的运 动规律由 凸轮轮廓决定。 凸轮机构是机械工程中广泛应用的一种高副机构。 凸轮机构常用于低速、轻载的自动机或自动机的控制机构。 图４-７所示为汽车内燃机的配气机构，当凸轮１ 转动时，依靠凸轮的轮廓， 可以迫使 从动件气阀２向下移动打开气门(借助弹簧的作用力关闭)，这样就可以 按预定时间打开 或关闭气门，以完成内燃机的配气动作。

2、不完全齿轮机构的工作原理
当主动轮做连续转 动时，从动轮做间 歇回转运动。从动 轮间歇期间，利用 两轮边缘的锁止弧 防止从动轮游动。
3、不完全齿轮机构的特点
结构简单、制造容易，工作可靠，从动轮动停时间 比例变化范围大。但冲击较大，只宜于低速、轻载场合。
4、不完全齿轮机构类型及应用 外啮合不完全齿轮机构 内啮合不完全齿轮机构
不完全齿轮齿条机构
不完全齿轮机构应用场合：常用于多工位、多工序的自 动机械或生产线上，实现工作台的间歇转位和进给运动。
自动打标机
10.1.4 凸轮式间歇运动机构
1、凸轮式间歇运动机构的组成
主动凸轮、从动盘
2、凸轮式间歇运动机构的工作原理 主动凸轮连续转动，推动从动盘实现间歇分度转动。
3、凸轮式间歇运动机构的特点
螺旋机构结构简单、制造方便、工作可靠、易于自锁， 它能将回转运动变换为直线运动。 螺旋机构应用较广。如螺旋千斤顶、螺旋压力机、车床 刀架和工作台的丝杠、台钳、本实例中上料机器人的提升 机构等。
上料机器人的提升机构
10.3摩擦轮传动机构
1 2
（a）
（b）
10.4 机构变异、创新与组合简介
10.4.1、机构的变异
1）结构紧凑，不需定位装置即可获得高的定位精度
2）廓线设计得当，可使从动件获得预期的任意运动；
3）动载荷小，无冲击，宜高速； 4）加工成本高，安装、调整要求严。
4、凸轮式间歇运动机构类型
圆柱凸轮间歇运动机构 蜗杆凸轮间歇运动机构
10.2 螺旋机构
由螺旋副联接相邻构件而成的机构称为螺旋机构
螺旋机构的特点和应用
第10章 其他常用机构

机械系统中，除了齿轮机构、连杆机 构、凸轮机构外，还有许多其它常用机构， 如螺旋机构、棘轮机构、槽轮机构等，它 们在工程上的应用也相当广泛。本章介绍 这些常用机构的应用特点，对机构的变异、 创新和组合方法作了扼要的阐述。

机械传动系统
轴系零部件
熟悉带传动、链传动、齿轮传动等传动方 式的工作原理、特点及应用场合。
了解轴承、轴、联轴器、离合器等轴系零部 件的结构、功能及选用原则。
机械原理在实际工程应用中的价值
1 2
指导机械设计
机械原理为机械设计提供理论依据，指导设计师 进行科学合理的机构选型、传动方案制定和零部 件设计。
获得综合性能最优的连杆机构方案。
多目标优化
在给定设计空间和约束条件下，寻求连杆机构材料的 最优分布，以实现轻量化设计和提高机构的整体性能 。
04 凸轮机构设计与 分析
凸轮机构类型及特点
盘形凸轮
凸轮为绕固定轴线转动且有变化 直径的盘形构件，具有结构简单 、紧凑的特点，适用于较小行程
的场合。
移动凸轮
等因素。
07 轮系设计与分析
轮系类型及特点
定轴轮系
所有齿轮的几何轴线均固定不变，适 用于简单、低速的传动系统。
混合轮系
由定轴轮系和行星轮系组合而成，兼 具两者的特点，适用于复杂、高速的 传动系统。
行星轮系
至少有一个齿轮的几何轴线绕其他齿 轮的几何轴线转动，结构紧凑、承载 能力大、传动效率高。
轮系传动比计算方法
06 蜗杆传动设计与 分析
蜗杆传动类型及特点
蜗杆传动类型
包括圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。
蜗杆传动特点
具有传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小、自锁性好等特点。但同时也存在 效率低、发热量大、制造成本高等缺点。
蜗杆传动参数选择与强度计算
参数选择
包括蜗杆头数、蜗轮齿数、模数、压 力角、螺旋角等参数的选择，需根据 传动要求和工作条件进行确定。
机械原理课程目标与要求

38
二、从动件运动规律的选择
1.机器的工作过程只要求凸轮转过一角度时，推杆完成 一行程h或φ，对运动规律并无严格要求。
则应选择直线或圆弧等易加工曲线作为凸轮的轮廓曲 线。如夹紧凸轮。
φ ω
工件
39
2. 机器的工作过程对推杆运动有要求，则应严格按工作 要求的运动规律来设计凸轮廓线。如刀架进给凸轮。
设计：凸轮轮廓曲线。
ω
r0
o
44
μs＝（ ）mm/mm
8’ 9’
7’
11’
5’ 3’
1’
12’
13’ 14’
12 345 67 8 9 11 13 15
μφ＝（ ）°/mm
取适当的比例尺μl＝μs
-ω ω
15
o
45
设计步骤：
① 按给定从动件的运动规律绘制从动件的位移线图。 ② 确定从动件尖底的初始位置。 ③ 确定导路在反转过程中的一系列位置。 ④ 确定尖底在反转过程中的一系列位置。 ⑤ 绘制凸轮廓线。
偏置尖底直动从动件盘形
凸轮机构
20
9.从动件的运动线图
从动件的运动规律——从动件 的位移、速度和加速度与时间 或凸轮转角间的关系。
位移方程 s = f(φ)
速度方程
v
ds dt
ds d
d dt
ds d
加速度方程
a
d
2 s
dt 2
dv dt
dv d
d dt
2
d
2 s
d 2
21
M s1 M1
M’ s1
第一节 凸轮机构的类型
一、凸轮机构的组成
内 燃 机 的 配 气 凸 轮 机 构
1