1、变速机构的种类、结构及工作原理学会确定机构的传动路线，计算传动比任务任务1 1 认识变速机构认识变速机构知识目标：技能目标：首页退出变速机构变速机构在输入轴转速不变的条件下，使输出轴获得不同转速的传动装置。变速机构可分为有级变速机构有级变速机构和无级变速机构无级变速机构。有级变速机构又可分为：滑移齿轮变速机构滑移齿轮变速机构 塔齿轮变速机构塔齿轮变速机构 倍增变速机构倍增变速机构 拉键变速机构拉键变速机构等。任务任务1 1 认识变速机构认识变速机构1.1.变速机构的种类变速机构的种类首页退出有级变速机构是通过改变机构中某一级的传动比的大小来实现转速的变换。（1 1）滑移齿轮变速机构）滑移齿轮变
2、速机构滑移齿轮变速机构通常用于定轴轮系中，广泛应用于各类机床的主轴变速。如图5-2所示为X6132万能升降台铣床的主轴传动系统。轴为输入轴，由电机（n=1450r/min）直接驱动，确定输出轴转速的变化范围。轴为输出轴，轴为输出轴，在轴和轴上分别安装有齿数为19-22-16和37-47-26的三联滑移齿轮以及齿数为82-19的双联滑移齿轮。任务任务1 1 认识变速机构认识变速机构2.2.有级变速机构有级变速机构首页退出图5-2 X6132万能升降台铣床变速机构由上图我们可以分析得出相邻两轴之间的传动路线及传动比数目。轴和轴之间只有54/26一种传动比；轴和轴之间有36/19、33/22、39/
3、16三种；轴和轴之间有37/28、47/18、26/39三种；轴和轴之间有38/82和71/19两种。故轴和轴之间总共可以得到1332=18种传动比。也就是说我们可以得到18种不同的转速。其中转速最小为30r/min，最大为1500r/min。故输出轴的转速变化范围为301500r/min。任务任务1 1 认识变速机构认识变速机构首页退出（2 2）塔齿轮变速机构）塔齿轮变速机构如图5-3所示，在从动轴8上八个排成塔形的固定齿轮组成塔齿轮7，主动轴1上的滑移齿轮6和拔叉5沿导向键2可在轴上滑动，并通过中间齿轮4可与塔齿轮中任意一个齿轮啮合，从而将主动轴的运动传递给从动轴8。机构的传动比与塔齿轮的
4、齿数成正比，因此很容易由塔齿轮的齿数实现传动比成等差数列的变速机构。任务任务1 1 认识变速机构认识变速机构首页退出图图5-3 5-3 塔齿轮变速机构塔齿轮变速机构任务任务1 1 认识变速机构认识变速机构 首页退出（3 3）倍增变速机构）倍增变速机构如图5-4所示，轴为主动轴，其上装有一个双联固定齿轮和两个双联空套齿轮；轴上装有三个齿数为52-39的双联空套齿轮和一个齿数为52的空套齿轮。轴为输出轴，其上装有一个齿数为26的滑移齿轮。第一条传动路线：26/52，39/39；第二条：26/52，52/26；第三条：26/52，52/26，39/39，52/26；第四条：26/52，52/26，3
5、9/39，52/26，39/39，52/26。各传动路线的传动比分别为：1/2、1、2、4。四个传动比是以倍数2递增的，形成等比数列，故把具有此特点的机构称为倍增变速机构。图图5-4 5-4 倍增变速机构倍增变速机构任务任务1 1 认识变速机构认识变速机构 首页退出 图图5-5 5-5 拉键变速机构拉键变速机构 （4 4）拉键变速机构）拉键变速机构 如图5-5所示，齿轮z1、z3、z5、z7 固定在主动轴3上；齿轮z2、z4、z6、z8空套在从动套筒轴2上，中间用垫圈分隔。插入套筒轴孔中的手柄轴4的前端设有弹簧键1，可由套筒轴的穿通的长槽中弹出，嵌入任一个空套齿轮的键槽中（图示位置键嵌入齿轮z
6、8内孔的键槽），从而可将主动轴的运动通过齿轮副和弹簧键传给从动轴。图示位置中，运动的传递是通过齿轮z7与z8实现。此时空套齿轮z2、z4、z6因与齿轮z1、z3、z5啮合，所以也在转动，且转速各不相同，但它们的转动与从动轴的回转无关。无级变速机构是采用摩擦轮传动实现的，其原理是通过适量地改变主动件和从动件的转动半径，使输出轴的转速在一定范围内无级的变化，如图5-6所示为滚子平盘式无级变速机构。当动力源带动轴I上的滚子以恒定的转速n1回转时，因滚子紧压在平盘上，靠摩擦力的作用，使平盘转动并带动从动轴以转速n2回转。可得n2=n1(r1/r2),其中r1可在一定范围内任意改变，故轴可获得无级变速。
7、任务任务1 1 认识变速机构认识变速机构3.3.无级变速机构无级变速机构首页退出图图5-6 5-6 滚子平盘式无级变速机构滚子平盘式无级变速机构任务任务1 1 认识变速机构认识变速机构4.4.变速机构计算实例变速机构计算实例首页退出 图5-1所示为多刀半自动车床主轴箱的传动系统。己知D1=D2=180mm，z1=45,z2=72，z3=36，z4=81，z5=59，z6=54，z7=25，z8=88。当电动机转速 n电=1443r/min时，求主轴的各级转速。n5-1 5-1 多刀半自动车床主轴箱传动系统多刀半自动车床主轴箱传动系统任务任务1 1 认识变速机构认识变速机构 表5-1 多刀半自动
8、车床主轴箱各级转速计算 首页退出步骤步骤计算过程计算过程结果结果1.轴的转速n1n1=1443r/min2.轴的转速（1）齿轮1、2啮合，齿轮5，6啮合时（2）齿轮3、4啮合，齿轮5、6时（3）齿轮1、2啮合，齿轮7、8啮合时（4）齿轮3、4啮合，齿轮7、8啮合时轴获得4种转速n1=985.4r/minn2=700.7r/minn3=256.2r/minn4=182.2r/min 21DDnn电）（min/14431801801443r）（min/4.985547259451443625111rzzzznn）（min/7.700548159361443645312rzzzznnIII）（min
9、/2.256887225451443827113rzzzznnIII）（min/2.182888125361443847314rzzzznnIII任务任务1 1 认识变速机构认识变速机构 练习题练习题简答题1.什么是变速机构？变速机构分哪两类？2.常用的有级变速机构有哪些？它们是如何实现变速的？3.无级变速机构如何实现无级变速？与有级变速机构有什么不同？首页退出1.棘轮机构的组成、工作原理2.棘轮机构的类型、特点及应用学会棘轮机构的应用任务任务2 2 认识棘轮机构认识棘轮机构知识目标：技能目标：首页退出（1 1）棘轮机构的组成）棘轮机构的组成典型的棘轮机构如图5-8所示。它主要由摇杆1、棘轮2
10、、棘爪3、机架4止推棘爪5和弹簧6组成。（2 2）棘轮机构的工作原理）棘轮机构的工作原理当摇杆1沿逆时针方向摆动时，棘爪2嵌入棘轮3的齿槽内，推动棘轮转动，如图5-9所示。当摇杆沿顺时针方向转动时，止动爪4阻止棘轮顺时针转动，同时棘爪2在棘轮齿背上滑过，此时棘轮静止。这样，当摇杆往复摆动时，棘轮便可以得到单向的间歇运动。任务任务2 2 认识棘轮机构认识棘轮机构1.1.棘轮机构的组成及工作原理棘轮机构的组成及工作原理首页退出 图5-8 棘轮机构的组成图5-9 齿式棘轮机构按照结构特点，常用的棘轮机构有齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两大类。（1 1）齿式棘轮机构）齿式棘轮机构1 1）单动式棘轮机构）
11、单动式棘轮机构图5-9所示棘轮机构的特点是摇杆1逆时针方向摆动时，棘爪2推动棘轮3沿同一方向转动，摇杆反向摆动时，棘轮静止。任务任务2 2 认识棘轮机构认识棘轮机构2.2.棘轮机构的类型棘轮机构的类型首页退出图5-9 齿式棘轮机构2 2）可变向棘轮机构）可变向棘轮机构这种机构的棘轮采用矩形齿。如图5-10a、b所示，当棘爪处在图示B的位置时，棘轮可得到逆时针方向的单向间歇运动；而当棘爪绕其销轴A翻转到虚线位置B时，棘轮可以得到顺时针方向的单向间歇运动。图5-10c所示为另一种可变向棘轮机构。当棘爪按图示位置安放时，棘轮可以得到逆时针方向的单向间歇运动；而当棘爪提起，并绕本身轴线旋转180后再放
12、下时，就可以使棘轮获得顺时针方向的单向间歇运动。任务任务2 2 认识棘轮机构认识棘轮机构首页退出 a)b)(c 图5-10 可变向棘轮机构3)3)双动式棘轮机构双动式棘轮机构双动式棘轮机构的特点是摇杆1往复摆动时，两棘爪交替带动棘轮2沿同一方向转动，如图5-10所示，a图为模型，b、c 分别为直棘爪和钩头棘爪。任务任务2 2 认识棘轮机构认识棘轮机构首页退出 a)b)c)图图5-11 5-11 双动式棘轮机构双动式棘轮机构任务任务2 2 认识棘轮机构认识棘轮机构首页退出 （2 2）摩擦式棘轮机构）摩擦式棘轮机构 当摇杆1逆时针方向摆动时，通过棘轮2与棘爪3之间的摩擦力，使棘轮沿逆时针方向运动。
13、当摇杆顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮上滑过，而止动爪5与棘轮之间的摩擦力促使止动爪与棘轮卡紧，从而使棘轮静止，以实现间歇运动，如图5-12所示,a、b分别为模型与简图。a)b)图 5-12 摩擦式棘轮机构任务任务2 2 认识棘轮机构认识棘轮机构首页退出 （1 1）棘轮机构的特点）棘轮机构的特点 齿式棘轮机构结构简单、运动可靠、棘轮的转角容易实现有级的调节。但是这种机构在回程时，棘爪在棘轮齿背上滑过产生噪声；在运动开始和终了时，由于速度突变而产生冲击，运动平稳行差，且棘轮轮齿容易磨损，故常用于低速轻载等场合。摩擦式棘轮传递运动较平稳、无噪声，棘轮角可以实现无级调节，但运动准确性差，不易用于运动精度
14、高的场合。3.3.棘轮机构的特点和应用棘轮机构的特点和应用任务任务2 2 认识棘轮机构认识棘轮机构首页退出 （2 2）棘轮机构的应用）棘轮机构的应用 棘轮机构常用在各种机床、自动机、自行车、螺旋千斤顶等各种机械中。棘轮还被广泛低用作防止机械逆转的制动器中，这类棘轮制动器常用在卷扬机、提升机、运输机和牵引设备中。图5-12所示为一提升机中的棘轮制动器，重物Q被提升后，由于棘轮受到止动爪的制动作用，卷筒不会在重力作用下反转下降。图5-13 防逆转棘轮制动器任务任务2 2 认识棘轮机构认识棘轮机构首页退出 棘轮齿与棘爪接触的工作齿面应与半径OA倾斜一定角度，以保证棘爪在受力时能顺利地滑入棘轮轮齿的齿
15、根。如图5-14所示，设棘轮齿对棘爪得法向压力为Pn，将其分解成Pt和Pr两个分力。其中径向分力Pr把棘轮推向棘轮齿的根部。而当棘爪沿工作齿面向齿根滑动时，棘轮齿对棘爪的摩擦力F=fPn，将阻止棘爪滑入棘轮齿根。为保证棘爪的顺利滑入，必须有:PrfPncos,Pr=Pnsin得tanf=tan式中 为摩擦角；f摩擦系数，钢对钢f=0.2，1130。通常取=20 4.4.棘轮轮齿工作齿面偏斜角棘轮轮齿工作齿面偏斜角的确定的确定图5-14 棘轮轮齿偏斜角任务任务2 2 认识棘轮机构认识棘轮机构 5.5.棘轮机构实例棘轮机构实例 棘轮机构应用广泛，如棘轮机构应用广泛，如图图5-75-7所示为自行车后
16、轴上所示为自行车后轴上的的“飞轮飞轮”，试分析自行车，试分析自行车“飞轮飞轮”的工作原理。的工作原理。首页退出 图5-7 自行车飞轮结构分析：分析：自行车上的“飞轮”实际上是内啮合棘轮机构。当脚蹬踏板时，经链轮1和链条2带动内圈具有棘齿的飞轮3顺时针转动，再经过棘爪4推动后轮轴5顺时针转动，从而驱使自行车前进。当自行车下坡或歇脚休息时，踏板不动，后轮轴5借助下滑力或惯性超越飞轮3而转动。此时棘爪4在棘轮齿背上滑过，产生从动件转速超过主动件转速的超越运动，从而实现不蹬踏板的滑行。任务任务2 2 认识棘轮机构认识棘轮机构 练习题练习题简答题：1.棘轮机构主要由哪几部分组成？简述棘轮机构的工作原理？
17、2.棘轮机构如何分类？3.比较齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构的工作特点。首页退出1.槽轮机构的组成及工作原理；2.槽轮机构运动系数学会槽轮机构的应用任务任务3 3 认识槽轮机构认识槽轮机构知识目标知识目标：技能目标技能目标：首页退出图5-16所示为一外啮合槽轮机构。它由带有圆销的主动拨盘1、具有径向槽从动槽轮2和机架所组成。当拨盘1以等角速度连续转动，拨盘上的圆销2进入槽轮的径向槽时，槽轮上的内凹锁止弧被拨盘上的外凸弧卡住，槽轮静止不动。当拨盘上的圆销刚开始进入槽轮径向槽时，内凹锁止弧也刚好被松开槽轮在圆销2的推动下开始转动。当圆销在另一边离开槽轮的径向槽时，内凹锁止弧又被卡住，槽轮又静止不动，
18、直至圆销2再一次进入槽轮3的另一径向槽时，槽轮重复上面的过程，如图5-16所示。该机构是一种典型的单向间歇传动机构。任务任务3 3 认识槽轮机构认识槽轮机构1 1.槽轮机构的组成及工作原理槽轮机构的组成及工作原理首页退出 a)b)图5-16 槽轮机构在一个运动循环中，槽轮运动时间t2与拨盘运动时间t1之比称为运动系数，用来表示。由于拨盘通常作等速运动，故运动系数也可以用拨盘转角表示，时间t2和t1分别对应的拨盘转角为21和2，有=1/。设z为均匀分布的径向槽数目，则可得：21=-22=-(2/z),槽轮机构的运动系数式中 槽轮机构的运动系数；z均匀分布的径向槽数目。由于运动系数必须大于零，故径
19、向槽数最少等于3，而总小于0.5，即槽轮的转动时间总小于停歇时间。如果要求槽轮转动时间大于停歇时间，即要求0.5，则可以在拨盘上装数个圆销。设n为均匀分布在拨盘上的圆销数目，则运动系数应为：由于槽轮机构中槽轮作间歇转动，因此槽轮运动时间t2必须大于零而小于拨盘运动时间t1，槽轮运动系数应大于零而小于1。一般取z=48。任务任务3 3 认识槽轮机构认识槽轮机构 2.2.槽轮机构的运动系数槽轮机构的运动系数首页退出 zz22zznntt2)2(12任务任务3 3 认识槽轮机构认识槽轮机构 3.3.槽轮机构的类型及特点槽轮机构的类型及特点首页退出 类型类型图例图例工作特点工作特点单圆销外槽轮机构 主
20、动拨盘每回转一周，圆销拨动槽轮运动一次，且槽轮与主动杆转向相反，槽轮静止不动的时间很长双圆销外槽轮机构 主动拨盘每回转一周，槽轮运动两次，减少静止不动的时间。槽轮与主动杆转向相反。增加圆销个数，可使槽轮运动次数增多，但应注意圆销数目不宜太多内啮合槽轮机构 主动拨盘匀速回转一周，槽轮间歇地转过一个槽口，槽轮与拨盘转向相同。内啮合槽轮机构结构紧凑，传动较平稳，槽轮停歇时间较短任务任务3 3 认识槽轮机构认识槽轮机构 练习题练习题习题：1.槽轮机构主要由哪几部分组成？简述槽轮机构的工作原理？2.某单销外槽轮机构的槽数z=6,试计算该槽轮机构的运动系数。首页退出如图如图5-175-17所示自行车的飞轮
21、，试拆卸和装配自行车飞轮。所示自行车的飞轮，试拆卸和装配自行车飞轮。任务任务4 4 实践课题实践课题自行车飞轮的拆装自行车飞轮的拆装一、实践课题一、实践课题首页退出 图5-17 自行车飞轮的拆装1.了解棘轮机构的组成特点及应用；2.学会自行车飞轮的更换安装；3.掌握飞轮间隙的调整。任务任务4 4 实践课题实践课题自行车飞轮的拆装自行车飞轮的拆装首页退出二、实践目的二、实践目的任务任务4 4 实践课题实践课题自行车飞轮的拆装自行车飞轮的拆装首页退出三、实践准备三、实践准备冲子冲子锤子锤子尖嘴钳尖嘴钳虎钳虎钳准备工具。自行车飞轮是棘轮机构的应用。如图5-18所示，飞轮主要由压盖、飞轮体、棘爪、内齿
22、棘轮组成，还有钢丝弹簧、调整垫片和滚珠。飞轮体与内齿棘轮、滚珠和压盖构成滚动轴承的结构形式。飞轮上的飞轮体与自行车后轮轴皮采用螺纹连接，使用时将飞轮旋紧在后轮轴皮上即可。任务任务4 4 实践课题实践课题自行车飞轮的拆装自行车飞轮的拆装首页退出四、任务实施四、任务实施图图5-18 5-18 内啮合棘轮机构飞轮内啮合棘轮机构飞轮任务任务4 4 实践课题实践课题自行车飞轮的拆装自行车飞轮的拆装首页退出1.1.拆卸飞轮步骤：拆卸飞轮步骤：（1）将飞轮夹紧固定在台虎钳上，用冲子抵触在飞轮压盖的凹孔中，按逆时针方向，用力锤击，松开并卸下压盖；（2）取出滚珠和垫片，拿下内齿棘轮齿圈，然后从飞轮体上取下棘爪，
23、完成拆卸过程。2.2.飞轮装配步骤：飞轮装配步骤：（1）将所有零件清洗、擦试干净，对于旧飞轮可用柴油清洗；（2）在飞轮体滚道上涂上少量黄油，放入滚动体（滚珠）后，放入内齿棘轮齿圈；（3）安装两个棘爪与内齿棘轮嵌合，并使其弹簧丝置于棘爪的凹沟中；（4）装上调整垫片，然后旋上压盖并预紧。任务任务4 4 实践课题实践课题自行车飞轮的拆装自行车飞轮的拆装首页退出3.3.注意事项：注意事项：（1）装配后，飞轮要转动自如、灵活，压盖、滚动体与飞轮体之间的间隙合适；（2）组装顺序要正确；（3）垫片的多少涉及调整配合间隙，配合间隙应以装配后转动灵活自如为准，压盖旋紧要适度，不宜过紧。学生分组拆卸和安装齿轮和轴
24、承，教师巡回指导。学生分组拆卸和安装齿轮和轴承，教师巡回指导。1.1.清点、归还工量具；清点、归还工量具；2.2.整理工作台；整理工作台；3.3.搞好实训场地卫生。搞好实训场地卫生。4.4.操作时注意安全。操作时注意安全。任务任务4 4 实践课题实践课题自行车飞轮的拆装自行车飞轮的拆装首页退出五、清理现场五、清理现场1.自行车用飞轮是什么机构？2.飞轮上设置两个棘爪的目的是什么？3.在骑自行车时，后轮转动，而倒链时，后轮因惯性仍按原方向转动，自行车会继续前行，这是什么原因？4.骑自行车时，有时飞轮有失灵现象，脚踏空转，这是什么原因？如何修理？任务任务4 4 实践课题实践课题自行车飞轮的拆装自行车飞轮的拆装首页退出六、思考与练习六、思考与练习
