1、第7章间歇运动机构和其它常用机构第 7 章间歇运动机构和其它 常用机构7.1间歇运动机构间歇运动机构7.2其它机构其它机构7.3组合机构组合机构思考题及习题思考题及习题第7章间歇运动机构和其它常用机构7.1间歇运动机构间歇运动机构7.1.1棘轮机构棘轮机构1 棘轮机构的工作原理棘轮机构的工作原理棘轮机构的基本结构如图7-1所示。图7-1(a)为外啮合棘轮机构，图7-1(b)为内啮合棘轮机构。其机构的组成主要由摆杆1、棘爪2、棘轮3、机架4和止回爪5组成。当摆杆1顺时针方向摆动时，棘爪2将插入棘轮齿槽中，并带动棘轮顺时针方向转过一定的角度；当摆杆逆时针方向摆动时，棘爪在棘轮的齿背上滑过，这时棘轮
2、不动。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-1棘轮机构的基本结构第7章间歇运动机构和其它常用机构为防止棘轮倒转，机构中装有止回棘爪5，并用弹簧使止回爪与棘轮轮齿始终保持接触。这样，当摆杆1连续往复摆动时，就实现了棘轮的单向间歇运动。内啮合棘轮机构（见图7-1(b)）和移动棘轮（即棘条）机构（见图7-2）的工作原理与外啮合棘轮机构类似。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-2棘条机构第7章间歇运动机构和其它常用机构如果改变摆杆1的结构形状，就可以得到如图7-3所示的双动式棘轮机构，摆杆1往复摆动时，棘轮2沿着同一方向间歇转动。驱动棘爪3可以制成直杆的，如图7-3（a）所示，也可以制成带钩头的，如
3、图7-3（b）所示。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-3双动式棘轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构要使一个棘轮获得双向的间歇运动，可把棘轮轮齿的侧面制成对称的形状，一般采用矩形，棘爪需制成可翻转的或可回转的，如图7-4所示。图7-4（a）所示的可变向棘轮机构，通过翻转棘爪1实现棘轮的反方向转动。当棘爪1在图示的实线位置时，棘轮2将沿逆时针方向作间歇运动；当棘爪1翻转到虚线位置时，棘轮2将沿着顺时针方向作间歇运动。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-4双向式棘轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-4（b）所示的可变向棘轮机构，通过回转棘爪实现棘轮的反方向转动。当棘爪在图示位置时，
4、棘轮将沿逆时针方向作间歇运动；若棘爪被提起绕自身轴线旋转180后再插入棘轮中，则可实现沿顺时针方向的间歇运动；若棘爪被提起绕自身轴线旋转90放下，棘爪就会架在壳体的顶部平台上，使棘轮与架子脱离接触，则当摆杆往复运动时棘轮静止不动。此种棘轮机构常应用在牛头刨床工作台的自动进给装置中。第7章间歇运动机构和其它常用机构齿式棘轮机构转动时，棘轮的转角都是相邻两齿所夹中心角的整数倍。为了实现棘轮转角的任意性，可采用无棘齿的棘轮机构，如图7-5所示。当摆杆1作逆时针方向的转动时，利用楔块2与摩擦轮3之间的摩擦产生自锁，从而带动摩擦轮3和摆杆一起转动；当摆杆作顺时针方向的转动时，楔块2与摩擦轮3之间产生滑动
5、。这时由于楔块4的自锁作用能阻止摩擦轮反转。这样，在摆杆不断作往复运动时，摩擦轮3便作单向的间歇运动。这种机构通过棘爪2与棘轮3之间的摩擦力来实现传动，故也称为摩擦式棘轮机构。摩擦式棘轮机构工作时噪声较小，但其接触面间容易发生滑动,为了增加摩擦力，可以将棘轮做成槽形。第7章间歇运动机构和其它常用机构棘轮机构除了常用于实现间歇运动外，还能实现超越运动。如图7-6所示为自行车小链轮中的内啮合棘轮机构。当脚蹬踏板时，经链轮3带动内圈具有棘齿的链轮3顺时针转动，再通过棘爪2的作用，使后轮轴1顺时针转动，从而驱使自行车前进。当自行车前进时，如果踏板不动，后轮轴1便会超越链轮3而转动，让棘爪2在棘轮齿背上
6、划过，从而实现不蹬踏板的自由滑行。这种从动件具有超越主动件作快速转动的特点，称为棘轮机构的超越运动特性。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-5摩擦式棘轮机构(无级变速棘轮机构)第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-6超越式棘轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构2 棘爪的工作条件棘爪的工作条件1）棘爪回转轴位置的确定在确定棘爪回转轴轴心O1的位置时，最好使O1点至棘轮轮齿顶尖A点的连线O1A与棘轮过A点的半径O2A垂直，这样，当传递相同的转矩时，棘爪受力最小。第7章间歇运动机构和其它常用机构2）棘轮轮齿工作齿面偏斜角的确定 棘轮齿与棘爪接触的工作齿面应与半径O1A倾斜一定角度，以保证棘爪在受
7、力时能顺利地滑入棘轮轮齿的齿根。偏斜角的大小可如下得出：如图7-7所示，设棘轮齿对棘爪的法向压力为Pn，将其分解成Pt和Pr两个分力。其中径向分力Pr把棘爪推向棘轮齿的根部。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=f Pn，将阻止棘爪滑入棘轮齿根。为保证棘爪的顺利滑入，必须保证有第7章间歇运动机构和其它常用机构 Prf Pn cos （7-1）又 Pr=Pn sin可以得到 tanf=tanj即 j （7-2）式中,j为摩擦角。在无滑动的情况下，钢对钢的摩擦系数f0.2，所以j=1130。为安全起见，通常我们取20。式(7-2)说明，若齿面有倾角,且O2A垂直于O1A，这时,棘
8、爪顺利进入齿槽的条件为j。一般取1520。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-7棘爪顺利进入棘轮齿槽的条件第7章间歇运动机构和其它常用机构3.棘轮机构的主要参数棘轮机构的主要参数1）齿数z齿数z主要根据工作要求的转角选定。例如牛头刨床横向进给机构的丝杆，导程s=6 mm,要求最小进给量为0.2 mm,如果棘爪每次拨过一个齿,则棘轮最小转角为1236062.0所以,此时棘轮的最小齿数z为z=36012=30此外,还应当考虑载荷大小。对于传递载荷较轻的进给机构,齿数可取多一点,可达z=250；传递载荷较大时，应考虑轮齿的强度，齿数通常取少一点，一般取z=830。第7章间歇运动机构和其它常用机构2
9、）模数与齿轮一样，棘轮轮齿的有关尺寸也以模数m作为计算的基本参数，但棘轮的标准模数要按棘轮的齿顶圆直径da来计算，即zdma3）几何尺寸在图7-8中,选定齿数z并按强度要求确定模数m后，棘轮棘爪的主要几何尺寸可按以下经验公式计算：齿顶圆直径为da=mz 齿高为h=0.75 m 齿顶厚为a=m 齿槽夹角为=60或55 棘爪长度为L=2m第7章间歇运动机构和其它常用机构 图7-8棘轮和棘爪的尺寸第7章间歇运动机构和其它常用机构4 棘轮机构的特点及应用棘轮机构的特点及应用(1）棘轮机构结构简单，容易制造，常用作防止转动件反转的附加保险机构。图7-9所示为一提升机中的棘轮制动器，重物Q被提升后，由于棘
10、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。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。第7章间歇运动机构和其它常用机构(2）棘轮的转角和动停时间比可调，常用于机构工况经常改变的场合。如图7-10所示，齿罩2在棘爪1摆角的范围内遮住一部分棘齿，使棘爪在摆动过程中，只能与未遮住的棘轮轮齿啮合。改变齿罩的位置，可以获得不同的啮合齿数，从而改变棘轮的转动角度，实现有级变速传动。由于棘轮是在动棘爪的突然撞击下启动的，在接触瞬间，理论上是刚性冲击，故棘轮机构只能用于低速的间歇运动场合。棘轮机构常用在机床、自动机、自行车、螺旋千斤顶等机械中。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-9棘
11、轮制动器第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-10有级变速棘轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构7.1.2槽轮机构槽轮机构1 槽轮机构的工作原理槽轮机构的工作原理 槽轮机构又称马尔他机构，它是由槽轮、装有圆销的拨盘和机架组成的间歇运动机构。如图7-11所示，它由带圆销A的主动拨盘1、具有径向槽的从动槽轮2和机架组成。拨盘作匀速转动时，驱动槽轮作时转时停的单向间歇运动。当拨盘上圆销A未进入槽轮径向槽时，因槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外凸圆弧卡住，故槽轮静止。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-11所示位置是圆销A刚开始进入槽轮径向槽时的情况，这时锁止弧刚被松开，因此槽轮受圆销A的驱动开始沿顺时针
12、方向转动；当圆销A离开径向槽时，槽轮的下一个内凹锁止槽又被拨盘的外锁止槽卡住，致使槽轮静止，直到圆销A在进入槽轮另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。第7章间歇运动机构和其它常用机构槽轮机构有两种基本形式：一种是外啮合槽轮机构，如图7-11所示；另一种是内啮合槽轮机构，如图7-12所示。外槽轮机构中槽轮径向槽的开口是自圆心向外的，主动构件与从动槽轮转向相反；内槽轮机构中槽轮径向槽的开口是向着圆心的，主动构件与从动槽轮转向相同。上述两种槽轮机构都用于传递平行轴运动。与外槽轮机构相比，内槽轮机构传动较平稳，停歇时间较短，所占空间小。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-11外啮合槽轮机构第7章间
13、歇运动机构和其它常用机构图7-12内啮合槽轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-13所示球面槽轮机构是一种典型的空间槽轮机构，用于传递两垂直相交轴的间歇运动机构。从动槽轮2呈半球形，槽a、槽b和锁止弧均分布在球面上，主动构件1的轴线、销A的轴线都与槽轮2的回转轴线汇交于槽轮球心O，故称为球面槽轮机构。主动件1连续转动，槽轮2作间歇转动，转向如图7-13所示。空间槽轮机构结构比较复杂，设计和制造难度较大。槽轮机构结构简单，机械效率高，并且运动平稳，因此在自动机床转位机构、电影放映机卷片机构等自动机械中得到了广泛的应用。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-13空间槽轮机构第7章间歇运动机构
14、和其它常用机构2.槽轮机构的主要参数槽轮机构的主要参数槽轮机构的主要参数是槽数z和拨盘圆销数K。如图7-11所示，为了使槽轮2在开始和终止转动时的瞬时角速度为零，以避免圆销A与槽轮发生撞击，圆销进入或脱出径向槽的瞬时，径向槽的中线应与圆销中心相切，即O2A应与O1A垂直。设z为均匀分布的径向槽数，当槽轮2转过2j2=2/z弧度时，拨盘1相应转过的转角为第7章间歇运动机构和其它常用机构z22221j(7-3)在一个运动循环内，槽轮2的运动时间t与主动拨盘转一周的总时间t之比，称为槽轮机构的运动系数。用表示；槽轮停止时间t与主动拨盘转一周的总时间t之比，称为槽轮的静止系数，用表示。当拨盘匀速转动时
15、，时间之比可用槽轮与拨盘相应的转角之比来表示。如图7-11所示，只有一个圆销的槽轮机构，t、t、t分别对应于拨盘的转角为21、(221)、2。因此，该槽轮机构的运动系数和静止系数分别为第7章间歇运动机构和其它常用机构zzzztt1212222221(7-4)zzzttttt121221 (7-5)为保证槽轮运动，其运动系数应大于零。由式（7-4）可知，槽轮的径向槽数z应等于或大于3。由式（7-4）还可以看出，这种槽轮机构的运动系数恒小于0.5，即槽轮的运动时间t总小于静止时间t。第7章间歇运动机构和其它常用机构欲使槽轮机构的运动系数大于0.5，可在拨盘上装数个圆销。设拨盘上均匀分布的圆销数为K
16、，当拨盘转一整周时，槽轮将被拨动K次。因此，槽轮的运动时间为单圆销时的K倍,即zzK2)2(7-6)运动系数还应当小于1（=1表示槽轮2与拨盘1一样作连续转动，不能实现间歇运动），故由上式得22zzK(7-7)第7章间歇运动机构和其它常用机构由式(7-7)可知，当z=3时，圆销的数目可为15；当z=4或z=5时，圆销数目可为13；而当z6时，圆销的数目为1或2。从提高生产效率观点看，希望槽数z小些为好，因为此时也相应减小，槽轮静止时间（一般为工作行程时间）增大，故可提高生产效率。但从动力特性考虑，槽数z适当增大较好，因为此时槽轮角速度减小，可减小震动和冲击，有利于机构正常工作。但槽数z9的槽轮
17、机构比较少见。因为槽数过多，则槽轮机构尺寸较大，且转动时惯性力矩也增大。另外，由式（7-7）可知，当z9时，槽数虽增加，运动系数的变化却不大，故z常取为48。第7章间歇运动机构和其它常用机构例7-1有一外啮合槽轮机构，已知槽轮槽数z=6，槽轮的停歇时间为1 s，槽轮的运动时间为2 s。求槽轮机构的运动特性系数及所需的圆销数目。解解当主动拨盘1回转一周时，槽轮2的运动时间为t=26=12 s，主动拨盘转一周的总时间为t=(1+2)6=18 s，由式（7-6）可知：zzKtt2)2(321812因此2266232K即槽轮机构所需的圆销数目为2。第7章间歇运动机构和其它常用机构3 槽轮机构的特点及应
18、用槽轮机构的特点及应用槽轮机构能准确控制转角、工作可靠、机械效率高，与棘轮机构相比，工作平稳性较好，但槽轮机构动程不可调节，转角不可太小，销轮和槽轮的主从动关系不能互换,启停有冲击。槽轮机构的结构要比棘轮机构复杂，加工精度要求较高，因此制造成本上升。槽轮机构一般应用于转速不高和要求间歇转动的机械当中，如自动机械、轻工机械或仪器仪表等。第7章间歇运动机构和其它常用机构7.1.3不完全齿轮机构不完全齿轮机构1 不完全齿轮机构的组成和工作原理不完全齿轮机构的组成和工作原理不完全齿轮机构是由普通齿轮机构演变而得的一种间歇运动机构。不完全齿轮机构主动轮的轮齿不是布满在整个圆周上的,而只有一个或几个齿，并
19、根据运动时间与停歇时间的要求，在从动轮上加工出与主动轮相啮合的齿。不完全齿轮机构同齿轮啮合相同，可分为外啮合、内啮合及不完全齿轮齿条机构。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-14（a）所示为外啮合不完全齿轮机构，其主动轮1转动一周时，从动轮2转动 1/6 周，从动轮每转一周停歇6次。当从动轮停歇时，主动轮上的锁止弧与从动轮上的锁止弧互相配合锁住，以保证从动轮停歇在预定位置。图7-14（b）为内啮合不完全齿轮机构。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-14不完全齿轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-15所示为不完全齿轮齿条机构，当主动轮连续转动时，从动轮作时动时停的往复移动。图7-15
20、不完全齿轮齿条机构第7章间歇运动机构和其它常用机构2 不完全齿轮机构的特点及应用不完全齿轮机构的特点及应用 与其他间歇运动机构相比，不完全齿轮机构结构简单，制造方便，从动轮的运动时间和静止时间的比例不受机构结构的限制，很容易实现一个周期中的多次动、停时间不等的间歇运动。不完全齿轮机构的缺点是从动轮在转动开始和终止时，角速度有突变，冲击较大，加工复杂；主、从动轮不能互换。因此，不完全齿轮机构一般只用于低速、轻载的场合，如用于计数器、电影放映机、多工位自动机和半自动机工作台的间歇转位及某些间歇进给机构中。第7章间歇运动机构和其它常用机构7.1.4凸轮式间歇运动机构凸轮式间歇运动机构1 凸轮式间歇运
21、动机构的组成和工作原理凸轮式间歇运动机构的组成和工作原理 凸轮式间歇运动机构一般由主动凸轮、从动转盘和机架组成。图7-16所示为圆柱凸轮间歇运动机构，其主动凸轮1的圆柱面上有一条两端开口不闭合的曲线沟槽（或凸脊），从动转盘2的端面上有均匀分布的圆柱销3。当凸轮转动时，通过其曲线沟槽（或凸脊）拨动从动盘2上的圆柱销，使从动转盘2作间歇运动。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-16凸轮式间歇运动机构 第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-17所示的蜗杆凸轮间歇运动机构，其主动凸轮1上有一条凸脊，犹如圆弧面蜗杆，从动盘2的圆柱面上均匀分布有圆柱销3，犹如蜗轮的齿。当蜗杆凸轮转动时，将通过转盘上的圆
22、柱销推动从动转盘2作间歇运动。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-17蜗杆凸轮间歇运动机构第7章间歇运动机构和其它常用机构2 凸轮式间歇运动机构的特点及应用凸轮式间歇运动机构的特点及应用 凸轮式间歇运动机构的优点是结构简单、运转可靠、转位精确，无需专门的定位装置，易实现工作对动程和动停比的要求。通过适当选择从动件的运动规律和合理设计凸轮的轮廓曲线，可减小动载荷和避免冲击，以适应高速运转的要求，这是这种间歇运动机构不同于棘轮机构、槽轮机构的最突出优点。第7章间歇运动机构和其它常用机构凸轮式间歇运动机构的主要缺点是精度要求较高，加工比较复杂，安装调整比较困难。凸轮式间歇运动机构在轻工机械、冲压机
23、械等高速机械中常用作高速、高精度的步进进给、分度转位等机构,例如用于高速冲床、多色印刷机、包装机、折叠机等。第7章间歇运动机构和其它常用机构7.2其其 它它 机机 构构7.2.1螺旋机构螺旋机构螺旋机构是由螺杆、螺母及机架组成的,是利用螺旋副传递运动和动力的机构。一般情况下，它将螺杆的旋转运动转换为螺母沿螺杆轴向的移动。但在导程角jv(当量摩擦角)的情况下，也可将螺母移动变为螺杆的转动。螺旋机构的主要优点是能获得很大减速比和力的增益。可通过选择螺旋导程角使机构具有自锁性，但机构效率较低。第7章间歇运动机构和其它常用机构1 螺旋机构的运动分析螺旋机构的运动分析在螺旋机构中，当螺杆1转过角度j时，
24、螺母2沿螺杆1轴向移动的距离为s，其值为2jls 式中，l为螺旋的导程，单位为mm。1）差动螺旋机构图7-18（b）所示的螺旋机构中存在具有两段不同导程lA和lB且螺纹旋向相同的螺杆。当螺杆转过角度j时，螺母相应移动的距离为s，即第7章间歇运动机构和其它常用机构2)(BAjlls(7-9)当导程lA与lB相差很小时，位移s很小。这种差动螺旋机构又称为微动螺旋机构，常用于微调、测微和分度机构中。2）复式螺旋机构图7-18(b)所示的螺旋机构中存在两段不同导程lA和lB且螺纹旋向相反的螺杆。当螺杆转过角度j时，螺母相应移动的距离为s，即2)(jBAlls此种螺旋机构可实现螺母的快速移动。第7章间歇
25、运动机构和其它常用机构图7-18螺旋机构第7章间歇运动机构和其它常用机构按螺杆与螺母之间的摩擦状态，螺旋机构可分为滑动螺旋机构和滚动螺旋机构。滑动螺旋机构中螺杆与螺母的螺旋面直接接触，摩擦状态为滑动摩擦。滚动螺旋机构在螺杆与螺母的螺纹滚道间有滚动体，如图7-19所示。当螺杆或螺母转动时，滚动体在螺纹滚道内滚动，使螺杆和螺母间为滚动摩擦，提高了传动效率和传动精度。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-19滚动螺旋机构第7章间歇运动机构和其它常用机构滚动螺旋机构按其滚动体的循环方式不同，分为外循环和内循环两种形式。所谓外循环，是指滚珠在回程时，脱离螺杆的滚道，而在螺旋滚道外进行循环。所谓内循环,是
26、指滚珠在循环过程中始终和螺杆接触，内循环螺母上开有侧孔，孔内装有反向器将相邻的滚道连通，滚珠越过螺纹顶部进入相邻滚道，形成封闭循环回路。因此一个循环回路里只有一圈滚珠，设置有一个反向器。一个螺母常装配24个反向器，这些反向器均匀分布在圆周上。外循环螺母只需前后各设置一个反向器。第7章间歇运动机构和其它常用机构2.螺旋机构的特点及应用螺旋机构的特点及应用螺旋机构结构简单、制造方便、运动准确、工作平稳、无噪音，能获得很大的降速比和力的增益，合理选择螺纹导程角可具有自锁功能，但效率较低，实现往复运动要靠主动件改变转动方向。螺旋机构主要应用于传递运动和动力、转变运动形式、调整机构尺寸、微调与测量等场合
27、。第7章间歇运动机构和其它常用机构例例7-2图7-20所示螺旋机构中，螺杆1分别与构件2和3组成螺旋副，导程分别为l12=2 mm，l13=3 mm，如果要求构件2和3在图示箭头方向由距离H1=100 mm快速趋近至H2=90 mm，试确定：（1)两个螺旋副的旋向(螺杆1的转向如图7-20所示)；（2)螺杆1应转过的角度。第7章间歇运动机构和其它常用机构 图7-20例7-2图第7章间歇运动机构和其它常用机构解解（1)左边的螺旋副为左旋，右边的为右旋。（2)移动距离为H=H1H2=10090=10 mm设两螺母移动的距离分别为s1和s2，则222121jjjls232132jj ls第7章间歇运
28、动机构和其它常用机构得Hss21因此 mm1023jj解得 j=4所以螺杆1应转过4(rad)角度。第7章间歇运动机构和其它常用机构7.2.2摩擦轮机构摩擦轮机构1 摩擦轮机构的工作原理和特点摩擦轮机构的工作原理和特点摩擦轮机构是由主动轮、从动轮、压紧装置等组成的，它是利用主、从动轮接触处的摩擦力来传递运动和动力的。该机构的优点是结构简单、制造容易；过载可以打滑（可防止设备中重要零部件的损坏）、工作平稳、噪声小，并能无级改变传动比，有较大的应用范围，但因运转中有滑动、传动效率低、结构尺寸较大、作用在轴和轴承上的载荷大等缺点，故只宜用于传递动力较小的场合。第7章间歇运动机构和其它常用机构2 摩擦
29、轮机构的类型和应用摩擦轮机构的类型和应用 常用的摩擦轮机构主要有圆柱摩擦轮机构、圆锥摩擦轮机构、滚轮圆盘式摩擦轮机构等类型，下面介绍几种基本摩擦轮机构的结构和应用。1）圆柱摩擦轮机构 圆柱摩擦轮机构用来传递平行轴的运动，按其形状可分为圆柱平摩擦轮机构和圆柱槽摩擦轮机构。（1)圆柱平摩擦轮机构。圆柱平摩擦传动机构分为外切（见图7-21（a）与内切(见图 7-21(b)两种类型，轮1（小轮）和轮2（大轮）的传动比为第7章间歇运动机构和其它常用机构)1(1212RRi式中，为滑动率，通常=0.010.02；为“”用于外切,为“”用于内切，表示两轮的转向相反或相同。此种形式结构简单，制造容易，但压紧力
30、大，宜用于小功率传动。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-21圆柱平摩擦轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构（2)圆柱槽摩擦轮机构。如图7-22所示，圆柱槽摩擦传动机构的压紧力较圆柱平摩擦传动机构小，当=15时，约为平摩擦传动机构的30%;但这种机构易发热与磨损，故效率较低，对加工和安装要求较高。该机构适用于铰车驱动装置等机械中。2)圆锥摩擦轮机构圆锥摩擦轮机构可传递两相交轴间的运动，如图7-23所示。其中，两轮锥面相切并纯滚动，可传递两相交轴之间的运动，两轮锥面相切。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-22圆柱槽摩擦轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-23圆锥摩擦轮机构第7章间
31、歇运动机构和其它常用机构当两圆锥角1+90时，其传动比为)1(sin22112nni当1+2=90时，其传动比为)1(tan212i圆锥摩擦轮机构结构简单，易于制造，但安装要求较高，常用于摩擦压力机中。第7章间歇运动机构和其它常用机构7.2.3非圆齿轮机构非圆齿轮机构1 非圆齿轮机构的工作原理和类型非圆齿轮机构的工作原理和类型非圆齿轮机构是一种瞬时传动比按一定规律变化的齿轮机构。根据齿廓啮合基本定律，一对齿轮作变速传动比传动，其节点不是定点，因此，节线不是圆，而是两条非圆曲线。理论上讲，对节线的形状并没有限制，常用的曲线有：椭圆、变态椭圆（卵线）以及对数螺线等。第7章间歇运动机构和其它常用机构
32、非圆齿轮机构的类型主要有以下几种：1）椭圆齿轮机构 如图7-24所示，椭圆齿轮机构的节线为两个相同的椭圆，传动时以椭圆节线作纯滚动，其传动比按一定规律周期性变化。偏心率越大，不均匀系数也越大，传动比的变化也越剧烈。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-24椭圆齿轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构椭圆齿轮机构常与其它机构组合，如改变传动的运动特性、改善动力条件或用于要求从动件按一定规律变化的场合。2)卵形齿轮机构 图7-25所示卵形齿轮机构的节线为两个相同的卵形曲线，传动时以卵形曲线作纯滚动运动。主动齿轮1转动一周，传动比周期性地变化2次。因以几何中心为回转中心，故机构有较好的平衡性。卵形齿
33、轮机构常用于仪器仪表中。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-25卵形齿轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构3)偏心圆齿轮机构如图7-26（a）所示，两个全等的偏心圆齿轮组成非匀速转动机构。两个全等的偏心圆齿轮传动，可得周期性变化的传动比。这种机构制造简单，但传动中几何中心矩是变动的，两齿轮分度圆不相切，存在变动的齿侧间隙，且也可能会因重合度不够影响连续传动，所以角速度变化范围受很大限制。为扩大变速范围可采用一个偏心圆齿轮和一个与其共轭的非圆齿轮传动（见图7-26（b）、（c）。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-26偏心圆齿轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构偏心圆齿轮机构可代替椭圆齿
34、轮机构实现从动件的非匀速转动。2 非圆齿轮机构的特点和应用非圆齿轮机构的特点和应用 非圆齿轮机构与连杆机构相比较，其机构紧凑、容易平衡。由于数控机床的发展，非圆齿轮的加工成本大大下降，现已广泛地应用于机床、自动化设备、印刷机、纺织机械、仪器及解算装置中，作为自动进给机构或用以实现函数关系，或借以改善运动和动力性能。第7章间歇运动机构和其它常用机构7.3组合机构组合机构前面介绍的连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇运动机构是工程上最常用的几种基本机构。对于比较复杂的运动变换，单独使用基本机构往往难以满足实际生产过程的需要。例如：连杆机构难以实现某些特定运动规律，高速情况下的动平衡问题也十分突出；凸
35、轮机构可实现任意运动规律，但行程不能太大，也不可调；齿轮机构运动和动力性能良好，但运动形式简单；间歇运动机构的运动和动力特性均不理想，速度波动带来的冲击、振动在所难免。第7章间歇运动机构和其它常用机构因此，人们常把若干基本机构按一定的方式联接起来构成组合机构，从而得到单个基本机构所不具有的运动和动力性能。机构的组合是发展新机构的重要途径之一。通常将用一种机构去约束和影响另一个多自由度机构所形成的封闭式机构系统，或者是由几种基本机构有机联系、互相协调和配合所组成的机构系统称为组合机构。第7章间歇运动机构和其它常用机构7.3.1机构的组合方式机构的组合方式机构的组合方式有多种。在机构组合系统中，单
36、个的基本机构称为组合系统的子机构。机构组合方式可分为以下四种：串联式、并联式、反馈式和复合式。1 串联式组合串联式组合在机构组合系统中，若干个单自由度的基本机构顺序联接，前置机构的输出运动作为后置机构的运动输入。这种组合方式称为串联式组合，如图7-27（a）所示。它可用图 7-27（b）所示的框图来表示。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-27串联式组合机构第7章间歇运动机构和其它常用机构2 并联式组合并联式组合图7-28所示的双色胶版印刷机中的接纸机构就是这种组合方式的一个实例，并可用图示框图表示。图7-28(a)所示的双色胶版印刷机中的接纸机构就是这种组合方式的一个实例。其中，凸轮 1、
37、1为一个构件，当其转动时，同时带动四杆机构 ABCD（子机构1）和四杆机构 GHKM（子机构2）运动，而这两个四杆机构的输出运动又同时传给五杆机构 DEFNM（子机构 3），从而使其连杆 9 上的 P 点描绘出一条工作所要求的运动轨迹。图 7-28(b)所示为这种组合方式的框图。第7章间歇运动机构和其它常用机构 图7-28并联式组合机构第7章间歇运动机构和其它常用机构3 反馈式组合反馈式组合在机构组合系统中，若其多自由度子机构的一个输入运动是通过单自由度子机构从该多自由度子机构的输出构件回授的，则这种组合方式称为反馈式组合。图7-29所示的精密滚齿机中的分度校正机构就是这种组合方式的一个实例。
38、图7-29（a）中，蜗杆 1 除了可绕自身的轴线转动外，还可以沿轴线移动，它和蜗轮 2 组成一个自由度为 2 的蜗杆蜗轮机构（子机构 1）；凸轮 2 和推杆 3 组成自由度为 1 的移动滚子从动件盘形凸轮机构（子机构 2）。其中，蜗杆 1 为主动件，凸轮 2和蜗轮 2 为一构件。蜗杆 1 的一个输入运动（沿轴线方向的移动）就是通过凸轮机构从蜗轮 2 回授的。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-29反馈式组合机构第7章间歇运动机构和其它常用机构4 复合式组合机构复合式组合机构组合系统中，若由一个或几个串联的基本机构去封闭一个具有两个或多个自由度的基本机构，则这种组合方式称为复合式组合。图7-3
39、0（a）所示的凸轮-连杆组合机构就是这种组合方式的一个实例。在这种组合方式中，各基本机构有机连接，互相依存，它与串联式组合和并联式组合既具有共同之处，又有不同之处。其中，构件 1、4、5 组成自由度为 1 的凸轮机构（子机构 1），构件 1、2、3、4、5 组成自由度为 2 的五杆机构（子机构 2）。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-30复合式组合机构第7章间歇运动机构和其它常用机构当构件 1 为主动件时，C 点的运动是构件 1 和构件 4 运动的合成。与串联式组合相比，其相同之处在于子机构 1 和子机构 2 的组成关系也是串联关系，不同的是子机构 2 的输入运动并不完全是子机构1的输出运
40、动；与并联式组合相比，其相同之处在于 C 点的输出运动也是两个输入运动的合成，不同的是这两个输入运动一个来自子机构1，而另一个来自主动件。机构组合是机械创新最重要的途径之一，涉及的理论和技能较多，机构组合方式往往也并非上述组合方式的单一使用，有兴趣的读者可参考有关资料。第7章间歇运动机构和其它常用机构7.3.2组合机构的类型组合机构的类型1 连杆连杆连杆组合机构连杆组合机构如图7-31所示的手动冲床是一个六杆机构。它可以看成是由两个四杆机构组成的。第一个是由原动件（手柄）1、连杆2、从动摇杆3和机架4组成的双摇杆机构；第二个是由摇杆3、小连杆5、冲杆6和机架组成的摇杆滑块机构。前一个四杆机构的
41、输出件被作为第二个四杆机构的输入件。扳动手柄1，冲杆就上下运动。采用六杆机构，使扳动手柄的力获得两次放大，从而增大了冲杆的作用力。这种增力作用在连杆机构中经常用到。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-31手动冲床中的复合连杆机构第7章间歇运动机构和其它常用机构2.凸轮凸轮凸轮组合机构凸轮组合机构图7-32所示为双凸轮机构，由两个凸轮机构协调配合控制十字滑块3上一点M准确地描绘出虚线所示预定的轨迹。3.凸轮凸轮连杆组合机构连杆组合机构图7-33为巧克力包装机托包用的凸轮连杆机构。主动曲柄OA回转时，B点强制在凸轮凹槽中运动，从而使托杆达到图示运动规律，托包时慢进，不托包时快退，以提高生产效率。
42、因此，只要把凸轮轮廓线设计得当，就可以使托杆达到上述要求。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-32双凸轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-33巧克力包装机托包用的连杆-凸轮机构第7章间歇运动机构和其它常用机构4.连杆连杆棘轮组合机构棘轮组合机构 图7-34所示为连杆与棘轮两个基本机构组合而成的组合机构。棘轮的单向间歇运动是由摇杆3 的摆动通过棘爪4推动的，而摇杆的往复摆动又需要由曲柄摇杆机构ABCD来完成，从而实现将输入构件（曲柄1）的等角速度回转运动转换成输出构件（棘轮5）的间歇转动。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-34连杆-棘轮组合第7章间歇运动机构和其它常用机构5.齿轮齿
43、轮-连杆组合机构连杆组合机构齿轮-连杆组合机构是由定传动比的齿轮机构和变传动比的连杆机构组合而成的。近年来，这类组合机构在工程实际中应用日渐广泛，这不仅由于其运动特性多种多样，还因为组成它的齿轮和连杆便于加工、精度易保证、运转可靠。1）实现复杂运动轨迹的齿轮-连杆组合机构这类组合机构多是由自由度为2的连杆机构作为基础机构，自由度为1的齿轮机构作为附加机构组合而成的。利用这类组合机构的连杆曲线，可方便地实现工作要求的预定轨迹。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-35所示为工程实际中常用来实现复杂运动轨迹的一种齿轮-连杆组合机构。该机构是由定轴轮系1、4、5和自由度为2的五杆机构1、2、3、4、
44、5经复合式组合而成的。当改变两轮的传动比、相对相位角和各杆长度时，连杆上M点即可描绘出不同的轨迹。2）实现复杂运动规律的齿轮-连杆组合机构这类组合机构多是以自由度为2的差动轮系为基础机构，以自由度为1的连杆机构为附加机构组合而成的。其中最具特色的是用曲柄摇杆机构来封闭自由度为2的差动轮系而形成的齿轮-连杆组合机构。图7-36为两轮式齿轮-连杆组合机构。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-35实现复杂运动轨迹的齿轮-连杆组合机构第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-36实现复杂运动规律的齿轮-连杆组合机构第7章间歇运动机构和其它常用机构思考题及习题思考题及习题7-1什么是间歇运动？有哪些机构能
45、实现间歇运动？7-2常见的棘轮机构有哪几种？试述棘轮机构的工作特点。7-3槽轮机构有哪几种基本形式？槽轮机构的运动系数是如何定义的？7-4槽轮机构的运动系数=0.4表示什么意义？为什么运动系数必须大于零而小于1？五个槽的单销槽轮机构其运动系数等于多少？第7章间歇运动机构和其它常用机构7-5试述凸轮间歇运动机构的工作原理及运动特点。7-6不完全齿轮机构与普通齿轮机构的啮合过程有何异同点？7-7各种常用机构的工作原理、工作特点及适用场合是什么？7-8组合机构的组合方式有哪几种？请各举出一应用实例。7-9已知棘轮齿数z=15，棘轮直径da=100 mm，原动件摆动角为30，每次摆动滑过棘轮上两齿，试确定棘轮机构的几何尺寸。第7章间歇运动机构和其它常用机构7-10某单销槽轮机构，槽轮的运动时间为1 s，静止时间为2 s，它的运动特性系数是多少？槽数为多少？7-11图7-37所示螺旋机构中，已知螺旋副A为右旋，导程lA=2.8 mm；螺旋副B为左旋，导程lB=3 mm；C为移动副。试问螺杆1转多少转时才使螺母2相对构件3移动10.6 mm。7-12某牛头刨床送进丝杠的导程为6 mm，要求设计一棘轮机构，使每次送进量可在0.21.2 mm之间作有级调整（共6级），设棘轮机构由一曲柄摇杆机构推动。试绘出机构简图，并作必要的计算和说明。第7章间歇运动机构和其它常用机构图7-37题7-11图
