《几种常用机构》PPT课件.ppt

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 轴从 动 轴 十 字 头转 动 副转动副 转动副 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 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 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 ： 1212 11 cossin1 cos MM 3232 33 cossin1 cos MM 1 1 3 3 所 以 ： 1= 3 3 232212 131 cos cossin1cossin1 cos 31 MM 三 、 万 向 联 轴 节 的 特 点 和 应 用单 万 向 联 轴 节 特 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 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 用 挠 性 联 轴 器 。 万 向 联 轴 器 的 计 算 转 矩 ：Tc=T*Kn*Kh*K *Ka Tn(N m)Tn 万 向 联 轴 器 的 公 称 转 矩 ， N mTf 万 向 联 轴 器 的 疲 劳 转 矩 ， N mT 万 向 联 轴 器 的 理 论 转 矩 ;其 中 T=9550Pw/ N (N m)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=1.1 1.3； 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 ：在 汽 车 中 的 应用 在 轧 钢 机 中的 应 用 螺旋机构 螺 旋 机 构1、 定 义 ： 由 螺 旋 副 联 接 相 邻 构 件 而 成的 机 构 。2、 组 成 ： 螺 旋 副 、 转 动 副 和 移 动 副 。 最 简 单 的 三 构 件 螺 旋 机 构 ：移 动 副 螺 旋 副 转 动 副 AB 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 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 主 动 摆 杆 驱 动 棘 爪 棘 轮止 回 棘 爪一 、 棘 轮 机 构 的 基 本 结 构 和 工 作 原 理棘 轮 不 动 棘轮运动 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 构双 向 式 棘 轮 机 构轮齿式棘轮机构 摩擦式 棘轮机构棘轮机构 偏 心 楔 块 式 棘 轮 机 构滚 子 楔 紧 式 棘 轮 机 构 单 动 式 棘 轮 机 构双 动 式 棘 轮 机 构 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 PFRF NfFN 欲 使 棘 爪 顺 利 的 滑 入棘 轮 齿 根 ， 则 必 须 有 ： cosfsin LFLF NN tantan f 棘 轮 齿 面 角 大 于 摩 擦 角 或 者 棘 轮 对 棘 爪 的 总 反 力 F N的 作 用 线 在 棘 爪 轴 心 O1和 棘 轮轴 心 O2之 间 穿 过 O1O 2 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 ： sin2cos22 dFddF NAA FAFNAF NBFB 2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 FRfF NFN欲 使 楔 块 楔 紧 棘 轮 ，则 必 须 有 ： NN fFAOFAO cossin 22 tantan 楔 块 廓 线 升 角 小 于 摩 擦角 a tht DDf不 对 称 梯 形 齿 强 度较 高 ， 已 经 标 准 化 ，是 最 常 用 的 一 种 齿形 =15 30m模 数 ， z齿 数a=m, t= m， b=0.75mD=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 。 直 线 （ 3） 圆 弧 型 三 角 形 齿 圆 弧这 种 齿 形较 直 线 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 滑 块 摆 杆（ 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 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 棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构 棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构 棘 轮 机 构棘 轮 机 构棘 轮 机 构棘 轮 机 构棘 轮 机 构棘 轮 机 构棘 轮 机 构棘 轮 机 构 槽轮机构 一 、 槽 轮 机 构 的 组 成 及 其 工 作 原 理 主 动 拨 盘 从 动 槽 轮锁 止 弧锁 止 弧径 向 槽圆 柱 销主 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 动 时 间 t1的 比 值 为 槽 轮 机 构 的 运 动 系数 。 12tt （ 1） 外 槽 轮 机 构拨 盘 转 过 一 周 的 时 间 为 ：11 2t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 ： 1 12 2t k 次 拨 动 槽 轮 的 运 动 时 间为 ： 112 2 Kt 22 112 ktt ,22 21 z22 2 z 槽 轮 径 向 槽 数 2 )2( zk zzk 2 2要 使 槽 轮 运 动 ， 其 运 动 时 间 t20即 ： 0 2z要 使 槽 轮 有 停 歇 ， 其 运 动 时 间 t 2 t1， 即 ：1 22 z zk3z 时 6k （ k=1 5)， 4z 时 4k （ k=1 3)，5z 时 310k （ k=1 3)。 （ 2） 内 槽 轮 机 构拨 盘 转 过 一 周 的 时 间 为 ：11 2t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 ： 12 t k 次 拨 动 槽 轮 的 运 动 时 间为 ： 12 kt 2 12 ktt ,22 21 z22 2 z槽 轮 径 向 槽 数 1 22 2 )2( zk zzk 22要 使 槽 轮 有 停 歇 ， 其 运动 时 间 t2 t1， 即 ：1 22 z zk3z 时 必 然 有 ：由 于 当 2221 z z 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 2 和 拨 盘 的 转 角 1 关 系为 ： 1122 cossintan Ra RBOAB R圆 柱 销 回 转 半 径 ， a中 心 距令 l Ra 112 cos1 sinarctan l l 121122 cos21 )(cos ll ll dtd 21221 1222 )cos21( sin)1( ll ll dtd 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 ： zaR l sinsin 2 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 )cos1 sinarctan()cossinarctan( 11112 l l Ra R 121122 cos21 )(cos ll ll dtd 21221 1222 )cos21( sin)1( ll ll dtd zaR l sinsin 2 z 外 槽 轮 机 构 内 槽 轮 机 构 外 槽 轮 机 构 内 槽 轮 机 构3 6.46 0.46 31.44 1.734 2.41 0.41 5.41 1.005 1.43 0.37 2.30 0.736 1.00 0.33 1.35 0.588 0.62 0.28 0.70 0.411max2 21max2 内 、 外 槽 轮 机 构 的 角 速 度 和 角 加 速 度运 动 平 稳 性 差 ， 不 宜 采 用 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 式名 称 符 号 外 啮 合 槽 轮 机 构 计 算 公 式 内 啮 合 槽 轮 机 构 计 算 公 式圆 销 的 回 转 半 径 R圆 销 半 径 r槽 顶 高 H槽 底 高 h h a R r= - +( )或 h a R r= - + -( ) (3 5)mm h a R r= - +( )或 h a R r= - + -( ) (3 5)mm锁 止 弧 半 径 Rx Rx = h (a +r) 锁 止 弧 张 角 g g pp= -= + -2 22 1 1 121k k zF( ) g =2 1FzpaR sin zpaR sinRr 61 Rr 41zpaH cos zpaH coserRRx 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 间 歇 转 位 机 构 电 影 放 映 机 的 间 歇 卷 片 机 构