几种常用机构.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35 45 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 1 1 3 3 所以 1 3 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 3 1 5 特大冲击载荷和频繁正反转时Ka 1 5 万向联轴节的应用 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 A B 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 一 棘轮机构的基本结构和工作原理 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 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 P P P 欲使棘爪顺利的滑入棘轮齿根 则必须有 棘轮齿面角 大于摩擦角 或者棘轮对棘爪的总反力FN的作用线在棘爪轴心O1和棘轮轴心O2之间穿过 O1 O1 O1 O2 O2 O2 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 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 FNAff tan 3 偏心块楔紧条件 欲使楔块楔紧棘轮 则必须有 楔块廓线升角 小于摩擦角 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 30 m 模数 z 齿数 a m t m b 0 75m D 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 3 圆弧型三角形齿 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 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 槽轮机构 一 槽轮机构的组成及其工作原理 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2 1 槽轮转过2 2 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 1 外槽轮机构 拨盘转过一周的时间为 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 k次拨动槽轮的运动时间为 槽轮径向槽数 要使槽轮运动 其运动时间t2 0即 要使槽轮有停歇 其运动时间t2 t1 即 2 内槽轮机构 拨盘转过一周的时间为 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 k次拨动槽轮的运动时间为 槽轮径向槽数 要使槽轮有停歇 其运动时间t2 t1 即 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 R 圆柱销回转半径 a 中心距 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 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 4 8 内槽轮机构的运动参数 内 外槽轮机构的角速度和角加速度 结论 内槽轮的运动平稳性比外槽轮好 内