《机械工程概论》-第１ 章

第一章常用机构1233第一节基本概念第二节平面连杆机构第三节凸轮机构返回34第四节螺旋机构35第五节间歇运动机构第一节基本概念机构是具有确定相对运动的构件组合。若机构中所有的构件均在同一平面或相互平行的平面内运动，则称为平面机构，否则称为空间机构。一、运动副及其分类两构件直接接触并产生相对运动的连接，称为运动副。如内燃机中气缸体与活塞、活塞与连杆、连杆与曲轴、曲轴与气缸体间的连接等，都是运动副。两构件只能在同一平面做相对运动的运动副，称为平面运动副。平面运动副按照两构件的接触特性分为高副和低副。下一页返回第一节基本概念１高副两构件通过点或线接触形成的运动副，称为高副，如图１－１（ａ）所示中凸轮１与从动件２及图１－１（ｂ）中轮齿３与轮齿４，它们分别在接触处Ａ形成高副。２低副两构件通过面接触形成的运动副，称为低副，如图１－２所示。低副按两构件间相对运动形式的不同，分为转动副和移动副。（１）转动副如图１－２（ａ）所示，构件１与２以圆柱面接触，两构件只能绕ｚ轴做相对转动。两构件间只能做相对转动的低副，称为转动副或铰链。上一页下一页返回第一节基本概念（２）移动副如图１－２（ｂ）所示，构件１与２以平面接触，两构件只能沿ｘ轴方向做相对移动。两构件间只能做相对移动的低副，称为移动副。二、构件的分类机构中的构件，按其运动性质不同，可分为三类。（１）机架机构中固定不动的构件，用来支撑整个机构，如图１－３中的构件４。（２）原动件机构中运动规律已知的活动构件，一般与机架相连，如图１－３中的构件１。一个机构可以有一个或几个原动件。上一页下一页返回第一节基本概念（３）从动件除原动件以外的其余活动构件。如图１－３中的构件２和３都是从动件。三、平面机构运动简图为了便于分析或设计，通常不考虑构件的外形、截面尺寸、组成构件的零件数目和运动副的实际结构，而是用简单的线条与规定的符号表示构件和运动副，并按比例确定各运动副间的相对位置，这种表达机构各构件间相对运动关系和运动特征的图形，称为机构运动简图。只要求表示机构的组成和运动情况而不严格按比例绘制的机构运动简图，称为机构示意图。上一页下一页返回第一节基本概念四、构件和运动副的表示方法１构件构件一般用线段、小方块、封闭的曲线、点画线的圆周等来表示。２转动副图１－４所示为两构件间组成的转动副。图１－４（ａ）表示组成转动副的两构件均是活动构件；图１－４（ｂ）和图１－４（ｃ）表示组成转动副的两构件中，构件２是活动构件，构件１为机架固定不动。圆圈用来表示转动副，其圆心代表回转轴线。上一页下一页返回第一节基本概念３移动副图１－５所示为两构件间组成的移动副。图１－５（ａ）表示组成移动副的两构件均是活动构件；图１－５（ｂ）表示组成移动副的两构件中，构件２是活动构件，构件１为机架固定不动。４高副高副用两构件接触处的曲线轮廓表示。图１－６所示为两构件间组成高副的表示方法。上一页下一页返回第一节基本概念五、平面机构的自由度１构件的自由度如图１－７所示，构件Ｓ运动时，可以沿ｘ轴、ｙ轴方向移动和绕平面上任一点Ａ转动。构件所具有的独立运动，称为构件的自由度。可见，做平面自由运动的构件具有三个自由度。２运动副对构件的约束两个构件通过运动副连接后，其相对运动会受到限制。运动副对构件独立运动的限制，称为约束。每增加一个约束，构件的自由度会相应减少。运动副的类型不同，引入的约束数目不同。上一页下一页返回第一节基本概念如图１－１所示的高副，约束构件沿接触处公法线ｎ－ｎ方向的相对移动，保留沿接触处切线ｔ－ｔ方向的相对移动和绕接触处的相对转动；如图１－２（ａ）所示的转动副，约束构件沿ｘ、ｙ轴方向的相对移动，保留绕ｚ轴的相对转动；如图１－２（ｂ）所示的移动副，约束构件沿ｙ轴方向的相对移动和绕ｚ轴方向的转动，保留沿ｘ轴方向的相对移动。显然，高副引入一个约束，低副引入两个约束。３平面机构自由度的计算机构的自由度就是机构所具有的独立运动参数的数目。设一个平面机构由ｎ个活动构件组成，它们在未通过运动副连接前，共有３ｎ个自由度。上一页下一页返回第一节基本概念当用ＰＬ个低副和ＰＨ个高副连接组成机构后，每个低副引入两个约束，每个高副引入一个约束，共减少２ＰＬ＋ＰＨ个自由度，则平面机构自由度Ｆ的计算公式为４机构具有确定运动的条件机构的自由度就是机构所具有的独立运动参数的数目。显然，只有机构的自由度大于零，且机构输入的独立运动数目与机构的自由度数相等，机构运动才能确定。当原动件数大于自由度数时，机构中较薄弱的构件或运动副可能被破坏，如图１－８所示。上一页下一页返回第一节基本概念当原动件数小于自由度数时，机构会出现运动不确定的现象，如图１－９所示。由上可知，机构具有确定相对运动的条件为：机构的自由度数与原动件数相等且大于零。五、计算平面机构自由度的注意事项应用式（１－１）计算平面机构自由度时，要注意以下几个问题。１复合铰链由两个以上的构件在一处组成的转动副，称为复合铰链。图１－１０所示为三个构件在点Ａ处形成复合铰链。构件１分别与构件２、构件３构成两个转动副。依次类推，若ｋ个构件组成复合铰链，则应有ｋ－１个转动副。上一页下一页返回第一节基本概念２局部自由度机构中出现的与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度。在计算机构自由度时，局部自由度应除去不计。如图１－１１（ａ）所示的凸轮机构，当原动件凸轮１绕Ｏ轴逆时针转动时，通过滚子４使从动件２在导路中往复移动。显然，滚子４绕其自身轴线Ｂ的转动并不影响从动件２的运动，所以滚子的这一转动属于局部自由度。在计算机构自由度时，假设将滚子４和从动件２焊成一体，如图１－１１（ｂ）所示，这样就除去了局部自由度，故ｎ＝２，ＰＬ＝２，ＰＨ＝１，其自由度为上一页下一页返回第一节基本概念由于机构的自由度数等于原动件数且大于零，故机构运动确定。局部自由度虽不会影响机构的运动，但可增大支撑面积并减少高副处的摩擦和磨损，所以在机械中常有局部自由度。３虚约束在机构中，有些运动副引入的约束与其他运动副引入的约束相重复。这种对机构的运动不起独立限制作用的约束，称为虚约束。计算机构自由度时，虚约束应除去不计。上一页返回第二节平面连杆机构若干构件通过低副连接而成，且各构件都在同一平面内运动的连杆机构，称为平面连杆机构。一、平面连杆机构的特点平面连杆机构广泛应用于各种机械和仪表中，其主要优点有：１）由于连杆机构中的运动副都是面接触的低副，因而承受的压强小，便于润滑，磨损较轻，承载能力高；２）构件形状简单，加工方便，构件之间的接触是由构件本身的几何约束来保持的，故构件工作可靠；３）可实现多种运动形式之间的变换；４）利用连杆可实现多种运动轨迹的要求。下一页返回第二节平面连杆机构其缺点有：１）低副中存在间隙，构件数目较多时会产生较大的累积运动误差，从而降低运动精度，效率低；２）机构运动时产生的惯性力难以平衡，故不适宜于高速场合。二、平面连杆机构基本型式如图１－１５所示，由四个构件通过转动副（铰链）连接而成的四杆机构，称为铰链四杆机构。其中，固定不动的构件４称为机架。与机架相连的构件１和３称为连架杆。在两连架杆中，能做整周转动的连架杆称为曲柄，不能做整周转动的连架杆称为摇杆，与机架不相连的构件称为连杆。上一页下一页返回第二节平面连杆机构１铰链四杆机构的基本类型按连架杆是否为曲柄，铰链四杆机构可分为三种基本类型。（１）曲柄摇杆机构在铰链四杆机构的两连架杆中，如果一个为曲柄，另一个为摇杆，则称为曲柄摇杆机构。通常曲柄为主动件做匀速转动，摇杆为从动件做变速往复摆动。如图１－１６所示的颚式破碎机，当曲柄（轮１）转动时，通过连杆２使摇杆（动颚３）往复摆动，以粉碎矿石。在曲柄摇杆机构中，也可以摇杆为主动件、曲柄为从动件。图１－１７所示为脚踏砂轮机，踏板ＣＤ为摇杆，做上下摆动，通过连杆ＢＣ，带动曲柄ＡＢ连续转动，与曲柄固连的砂轮随之转动，以磨削工件。上一页下一页返回第二节平面连杆机构（２）双曲柄机构在铰链四杆机构中，若两连架杆均为曲柄，则称为双曲柄机构。如图１－１８所示的双曲柄机构。通常当主动曲柄ＡＢ做匀速转动时，从动曲柄ＣＤ做变速转动。如图１－１９所示的惯性筛，当曲柄ＡＢ匀速转动时，另一曲柄ＣＤ做变速转动，使筛子具有所需要的加速度，利用加速度产生的惯性力使颗粒材料在筛箅上往复运动，达到筛分的目的。在双曲柄机构中，应用较广的是平行双曲柄机构，或称为平行四边形机构，如图１－１２中的ＡＢＣＤ所示，这种机构的对边长度相等，组成平行四边形。当杆ＡＢ匀角速转动时，杆ＣＤ以相同的角速度同向转动，连杆２则做平移运动。上一页下一页返回第二节平面连杆机构图１－２０所示为机车驱动轮联动机构。（３）双摇杆机构在铰链四杆机构中，若两连架杆均为摇杆，则称为双摇杆机构，如图１－２１

所示。图１－２２所示为港口起重机的变幅机构，当摇杆ＡＢ摆动时，可使悬挂在连杆ＢＣ延长部分Ｅ处的吊钩在近似水平直线ＥＥ′上移动，这样可以避免因不必要的升降而引起的能量消耗。上一页下一页返回第二节平面连杆机构二、单移动副四杆机构的基本形式１曲柄滑块机构在如图１－２３所示的机构中，若构件１为曲柄，则构件３为滑块，即为曲柄滑块机构。若滑块的导路延长线通过曲柄回转中心Ａ，则称为对心曲柄滑块机构（见图１－２３（ａ））；若滑块的导路偏离曲柄回转中心Ａ一段距离ｅ，则称为偏置曲柄滑块机构（见图１－２３（ｂ））。如图１－２４所示的自动上料装置，当曲柄ＡＢ转动时，通过连杆ＢＣ使滑块Ｃ做往复移动，曲柄每转动一周，滑块往复运动一次，即推出一个工件，实现自动上料。上一页下一页返回第二节平面连杆机构２导杆机构（１）转动导杆机构如图１－２５（ａ）所示，当ｌ１＜ｌ２，即构件１的长度小于构件２的长度时，若构件２为主动件做转动，且通过滑块３使导杆４也做整周转动，则称为转动导杆机构。如图１－２５（ｂ）所示简易刨床的主运动就采用了这种机构，当曲柄２做转动时，通过滑块３使导杆４转动，通过连杆５使刨刀６做往复运动。上一页下一页返回第二节平面连杆机构（２）摆动导杆机构如图１－２６（ａ）所示，当ｌ１＞ｌ２时，若构件２为主动件做转动，且通过滑块３使导杆４只能做往复摆动，则称为摆动导杆机构。如图１－２６（ｂ）所示牛头刨床中的主运动机构，当曲柄２转动时，通过滑块３使导杆４摆动，并通过构件５带动滑枕６和刨刀一起往复移动，进行刨削加工。３摇块机构如图１－２７（ａ）所示，取构件２为机架，构件１做转动，并通过导杆４使滑块３相对机架做往复摆动，即称为摇块机构。如图１－２７（ｂ）所示自卸汽车的翻斗机构，利用油缸中油压推动活塞杆４移动时，迫使车厢１绕点Ｂ翻转，物料便自动卸下。上一页下一页返回第二节平面连杆机构４定块机构如图１－２８（ａ）所示，取滑块３为机架，当构件１做往复摆动时，导杆４在滑块３中往复移动，故称为定块机构。如图１－２８（ｂ）所示手动压水机，扳动手柄１，使导杆４连同活塞上下移动，便可抽水。三、平面连杆机构曲柄的存在条件在铰链四杆机构中，是否存在曲柄，取决于机构中各构件的长度和机架的选择，铰链四杆机构中曲柄的存在条件如下：（１）曲柄为最短杆；（２）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。上一页下一页返回第二节平面连杆机构根据曲柄存在的条件可知：若最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，取最短杆的相邻杆为机架得曲柄摇杆机构，取最短杆为机架得双曲柄机构，取最短杆的相对杆为机架得双摇杆机构。若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则无论取哪个杆为机架，均无曲柄存在，此时机构只能是双摇杆机构。四、平面连杆机构的急回特性如图１－２９所示的曲柄摇杆机构，当主动件曲柄在转动一周的过程中，有两次与连杆共线，此时从动件摇杆分别位于两个极限位置Ｃ１Ｄ和Ｃ２Ｄ，其夹角ψ称为摇杆的摆角。上一页下一页返回第二节平面连杆机构在从动件摇杆处于两极限位置时，对应曲柄ＡＢ１和ＡＢ２两位置所夹的锐角θ，称为极位夹角。设曲柄以匀角速度ω顺时针转动，由ＡＢ１转到ＡＢ２时，转角φ１＝１８０°＋θ，从动件摇杆由Ｃ１Ｄ摆动到Ｃ２Ｄ，其摆角为ψ，此过程称为工作行程，所用时间为ｔ１，摇杆上点Ｃ的平均速度为ｖ１。当曲柄继续由ＡＢ２转到ＡＢ１时，转角φ２＝１８０°－θ，从动件摇杆由Ｃ２Ｄ摆回到Ｃ１Ｄ，其摆角为ψ，此过程称为回程，所用时间为ｔ２，摇杆上点Ｃ的平均速度为ｖ２。上一页下一页返回第二节平面连杆机构由于曲柄以匀角速度ω转动，φ１＞φ２，对应的时间ｔ１＞ｔ２，则有φ１／φ２＝ｔ１／ｔ２。而摇杆上点Ｃ的平均速度为：

显然ｖ２＞ｖ１。由此可见，当主动件匀速转动时，从动件回程速度大于工作行程速度的现象，称为急回特性。它能满足某些机械的工作要求，如插床、牛头刨床等，在工作行程时要求速度慢且均匀，以提高加工质量；在回程时要求速度快，以缩短非工作时间，提高生产效率。上一页下一页返回第二节平面连杆机构为了表达机构急回特性的相对快慢程度，常用从动件回程速度ｖ２与工作行程速度ｖ１之比来说明，即式中，Ｋ称为行程速比系数。由式（１－２）可得极位夹角的计算式为上一页下一页返回第二节平面连杆机构由式（１－２）可知，机构的急回程度取决于极位夹角θ的大小。只要θ≠０°，则Ｋ＞ｌ，机构具有急回特性；θ越大，则Ｋ越大，机构急回作用越显著。除曲柄摇杆机构外，偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构也具有急回特性。上一页返回第三节凸轮机构一、凸轮机构的应用及特点凸轮机构是机械传动中的一种常用机构，在自动化和半自动化机械中应用较广泛。凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过与从动件的高副接触，在运动时可使从动件获得任意预期的运动。图１－３０所示为内燃机配气机构，当凸轮１做匀速转动时，其轮廓驱使从动件２（阀杆）按预期的运动规律上、下往复移动，以控制阀门定时开启和关闭。图１－３１所示为靠模车削机构，工件１回转，凸轮３作为靠模被固定在床身上，刀架２在弹簧作用下与凸轮轮廓紧密接触。当拖板４纵向移动时，刀架２在凸轮轮廓曲线的推动下做横向移动，从而切削出与靠模板曲线一致的工件。下一页返回第三节凸轮机构图１－３２所示为机床横向进给机构。当具有凹槽的圆柱凸轮１做匀速转动时，其轮廓迫使从动件（扇形齿轮）２绕轴线Ｏ２做往复摆动，从而控制刀架（齿条）３按一定的运动规律完成进刀、退刀运动。由以上例子可以看出：凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的高副机构。一般凸轮为主动件，且在传动过程中可将凸轮的连续转动变换为从动件的往复移动或摆动。与连杆机构相比，凸轮机构的优点是：只要适当地设计凸轮轮廓曲线，即可使从动件实现各种预期的运动规律，且结构简单、紧凑，工作可靠。缺点是：由于凸轮与从动件间为高副接触，故压强较大，易磨损；凸轮加工较困难，成本较高；由于受凸轮尺寸的限制，从动件工作行程较小。因此，凸轮机构多用于要求能精确实现较复杂的运动规律且传力不大的控制装置中。上一页下一页返回第三节凸轮机构二、凸轮机构的类型凸轮机构的类型很多，可按以下方法分类。１按凸轮的形状分（１）盘形凸轮机构（见图１－３０）盘形凸轮是绕固定轴线转动且具有变化向径的盘形构件，是凸轮机构的基本形式。（２）移动凸轮机构（见图１－３１）当盘形凸轮的转动中心趋于无穷远处时，凸轮的转动可看作移动，即称为移动凸轮机构。上一页下一页返回第三节凸轮机构（３）圆柱凸轮机构（见图１－３２）将移动凸轮卷成圆柱体，即成为圆柱凸轮机构。盘形凸轮、移动凸轮与从动件之间的相对运动是平面运动，称为平面凸轮机构。圆柱凸轮与从动件之间的相对运动是空间运动，称为空间凸轮机构。２按从动件的型式分（１）尖顶从动件（见图１－３３）尖顶从动件能与任何形状的凸轮轮廓接触，故能实现复杂的运动规律，且结构简单。但易磨损，只适用于传力不大的低速凸轮机构，如仪表中的凸轮机构。上一页下一页返回第三节凸轮机构（２）滚子从动件（见图１－３１和图１－３２）滚子与凸轮间为滚动摩擦，磨损较小，可以承受较大载荷，应用较广泛。（３）平底从动件（见图１－３０）从动件与凸轮轮廓间是平面接触。忽略摩擦时，凸轮与从动件间的作用力始终垂直于平底，受力较平稳，接触处易于形成油膜，有利于润滑，能减少磨损，所以常用于高速凸轮中。但不适宜于凹槽轮廓的凸轮机构。３按从动件的运动方式和相对位置分上一页下一页返回第三节凸轮机构（１）直动从动件从动件做往复直线运动，若从动件的导路通过凸轮的转动中心，则称为对心直动从动件凸轮机构（见图１－３３（ａ）），否则称为偏置直动从动件凸轮机构（见图１－３３（ｂ））。（２）摆动从动件从动件做往复摆动（见图１－３４）。上一页下一页返回第三节凸轮机构三、凸轮机构的工作过程图１－３５所示为一尖顶对心直动从动件凸轮机构。以凸轮轮廓的最小向径ｒｂ为半径所作的圆称为基圆，ｒｂ称为基圆半径。凸轮以匀角速度ω逆时针转动，当凸轮转过角δ０

时，凸轮轮廓按一定的运动规律，将从动件从初始位置点Ａ推到了最高位置点Ｂ′，这个过程称为推程（一般推程是凸轮机构的工作行程），凸轮转过的角度δ０

称为推程运动角，从动件上升的位移ｈ称为从动件的行程。当凸轮继续转过角δ１

时，从动件的尖顶与凸轮上的圆弧轮廓ＢＣ接触，此时从动件位于距凸轮回转中心距离最远处静止不动，这个过程称为远休止，凸轮转过的角度δ１

称为远休止角。上一页下一页返回第三节凸轮机构当凸轮继续转过角δ２

时，从动件在自重的作用下按一定的运动规律返回初始位置，这个过程称为回程，对应凸轮的转角δ２

称为回程运动角。当凸轮继续转过角δ３

时，从动件静止不动，此过程称为近休止，凸轮的转角δ３

称为近休止角。当凸轮继续转动时，从动件重复上述的运动过程。上一页返回第四节螺旋机构一、螺纹的分类及特点１螺纹的形成如图１－３６所示，把一锐角为ψ的直角三角形绕到一直径为ｄ的圆柱体上，绕时底边与圆柱底面重合，则斜边就在圆柱体上形成一条空间螺旋线。沿螺旋线切削圆柱体外表面与孔的内表面即得到外螺纹和内螺纹。２螺纹的类型按牙型分为三角形螺纹（图１－３７（ａ））、梯形螺纹（图１－３７（ｂ））、锯齿形螺纹（图１－３７（ｃ））和矩形螺纹（图１－３７（ｄ））。三角形螺纹用于连接，梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹用于传动。下一页返回第四节螺旋机构按螺旋线绕行方向分为右旋螺纹（见图１－３８（ａ））和左旋螺纹（见图１－３８（ｂ））。螺纹按线数分为单线螺纹（见图１－３８）、双线螺纹（见图１－３９（ａ））和多线螺纹（见图１－３９（ｂ））。单线螺纹用于连接，双线和多线螺纹用于传动。３螺纹的主要参数现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要参数，如图１－４０所示，主要有以下几种：上一页下一页返回第四节螺旋机构１）大径ｄ———螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。２）小径ｄ１———螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。３）中径ｄ２———螺纹轴向截面内牙型上的沟槽和凸起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径，ｄ２≈１/２（ｄ＋ｄ１）。中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。４）线数ｎ———螺纹的螺旋线数目。常用的连接螺纹要求有自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或多线螺纹。为了便于制造，一般采用线数ｎ≤４。上一页下一页返回第四节螺旋机构５）螺距Ｐ———螺纹相邻两牙在中径线上对应点间的轴向距离。６）导程Ｐｈ———同一螺旋线上的相邻两牙，在中径线上对应点间的轴向距离。单线螺纹Ｐｈ＝Ｐ，多线螺纹Ｐｈ＝ｎＰ。７）螺纹升角ψ———螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径ｄ２处计算，即８）牙型角α———螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。上一页下一页返回第四节螺旋机构４螺旋传动的类型和应用螺旋传动是利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它的主要作用是将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。滑动螺旋一般采用梯形、矩形和锯齿形螺纹。按照螺杆上的螺旋副数目，螺旋传动分为单螺旋传动和双螺旋传动。（１）单螺旋传动由一个螺母和一个螺杆组成。根据机构的组成及运动方式，单螺旋机构又可分为以下两种形式：１）由螺母１和螺杆２组成的单螺旋机构，螺母与机架固连，螺杆转动并移动，这种螺旋机构以传递动力为主，故又称为传力螺旋机构。一般要求用较小的转矩产生较大的轴向力，多用在工作时间短、速度较低、要求自锁的场合，如图１－４１所示的螺旋千斤顶。上一页下一页返回第四节螺旋机构２）由螺母１、螺杆２和机架３组成的单螺旋机构，螺杆２转动，螺母１移动，这种螺旋机构以传递运动为主，故又称为传导螺旋机构。用于转速高、连续工作且要求高效率、高精度的场合。图１－４２所示为车床丝杠进给机构。螺母移动距离可按式（１－４）计算：螺旋机构中螺杆或螺母的移动方向可用左（右）手定则判定，左（右）旋螺纹用左（右）手，四指握向代表螺杆的转动方向，拇指方向则为螺杆移动方向。上一页下一页返回第四节螺旋机构（２）双螺旋机构螺杆３上具有不同导程Ｐｈ１、Ｐｈ２的螺纹，分别与螺母１、２组成两个螺旋副，称为双螺旋机构，螺杆３转动并移动，螺母２移动，螺母１兼作机架，如图１－４３所示，其主要用于调整、固定零件的位置。按Ｐｈ１、Ｐｈ２的旋向，双螺旋机构可分为以下两种形式：１）当螺杆３上Ｐｈ１、Ｐｈ２旋向相同时，称为差动螺旋传动。可动螺母２移动的距离为上一页下一页返回第四节螺旋机构２）当螺杆３上Ｐｈ１、Ｐｈ２旋向相反时，称为复式螺旋机构。可动螺母２移动的距离为由于复式螺旋机构的位移ｌ与两段导程之和成正比，所以多用于需要快速移动或调整两构件相对位置的场合。图１－４５所示为铣床棒料快动卡紧装置。上一页返回第五节间歇运动机构将原动件的连续运动转换成从动件周期性运动和停歇的机构，称为间歇运动机构。间歇运动机构主要有棘轮机构和槽轮机构。一、棘轮机构１棘轮机构的工作原理如图１－４６所示，棘轮机构由棘轮１、驱动棘爪２、摇杆３、止回棘爪４和机架７等组成。棘轮通过键与输出轴相连，驱动棘爪铰接在摇杆上，摇杆空套在棘轮轴上，可自由转动。当摇杆顺时针摆动时，驱动棘爪插入棘轮齿槽内，推动棘轮转过一定的角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动；当摇杆逆时针摆动时，止回棘爪阻止棘轮逆时针转动，而驱动棘爪在棘轮齿背上滑过，棘轮静止不动。因此，在摇杆做往复摆动时，棘轮做单向间歇运动。为了保证棘爪可靠工作，可利用扭簧５将棘爪紧压在棘轮齿面上。下一页返回第五节间歇运动机构２棘轮机构的类型棘轮机构利用棘爪和棘轮齿啮合传动，按啮合方式可分为外啮合棘轮机构（见图１－４６）和内啮合棘轮机构（图１－４７）两种形式。棘轮机构按从动件的运动形式分类，可分为单向式和双向式棘轮机构两种类型，单向式棘轮机构又分为单动式和双动式棘轮机构。（１）单向式棘轮机构①单动式棘轮机构。如图１－４６所示，只有当摇杆顺时针摆动时，才能驱动棘轮沿同一方向转动；当摇杆逆时针摆动时，棘轮静止不动。上一页下一页返回第五节间歇运动机构②双动式棘轮机构。如图１－４８所示，棘爪３可做成平头撑杆（见图１－４８（ａ））或钩头拉杆（见图１－４８（ｂ）），当摇杆１往复摆动一次时，通过两个棘爪驱使棘轮间歇转动两次。（２）双向式棘轮机构上述棘轮机构，棘轮的齿形为锯齿形，只能单向转动。当需要棘轮改变转向时，可采用如图１－４９所示的双向式棘轮机构。图１－４９（ａ）所示为控制牛头刨床工作台进给的棘轮机构，棘轮２为矩形齿，可双向间歇转动，从而实现工作台的往复移动。当棘爪在图１－４９（ａ）所示位置时，棘轮将逆时针间歇转动，带动工作台前进；需要换向时，将棘爪１提起，并绕其轴转动１８０°后放下，则可实现棘轮顺时针间歇转动，即实现工作台的后退。上一页下一页返回第五节间歇运动机构若将棘爪１提起，并绕其轴转动９０°，将棘爪放置在壳体的平台上，则棘爪与棘轮脱开，摇杆往复摆动，棘轮静止不动。棘轮换向也可以用图１－４９（ｂ）所示的转动棘爪机构来实现，棘爪１设有对称爪端，转动棘爪到双点画线位置，棘轮２可实现反向的间歇运动。双向式棘轮机构的棘轮齿形必须为对称形。３棘轮转角的调节在棘轮机构中，棘轮转角可以进行有级调节，常用的调节方法有以下两种。上一页下一页返回第五节间歇运动机构（１）采用遮板调整棘轮转角如图１－５０所示，在棘轮外面罩一遮板（遮板不随棘轮一起转动），在摇杆摆角不变的前提下，通过改变遮板的位置，使棘爪行程的一部分在遮板上滑过，不与棘轮齿接触，从而调整棘轮转角的大小。（２）改变摇杆的摆角如图１－５１所示，通过调节曲柄的长度ｒ来改变摇杆摆角的大小，以实现棘轮转角大小的调整。上一页下一页返回第五节间歇运动机构４棘轮机构的特点和应用齿式棘轮机构具有结构简单、制造方便、运动可靠及棘轮转角可调等优点，在机械中应用广泛。其缺点是工作时冲击大，运动平稳性差，此外，棘爪在棘轮齿背上滑行时会产生噪声。因此，其只适用于低速、轻载和棘轮转角不大的场合。棘轮机构常用来实现送进、输送、转位、分度和超越等工作要求。（１）送进和输送图１－５２所示为牛头刨床工作台的横向进给机构，当摇杆摆动时，棘爪推动棘轮做间歇转动。此时，与棘轮固连的丝杠便带动工作台做进给运动。上一页下一页返回第五节间歇运动机构图１－５３所示为浇铸自动线上的砂型输送装置，其也是利用棘轮机构的间歇运动特性来实现浇铸（停止）和输送（运动）工作的。（２）转位或分度图１－５４所示为冲床工作台的自动转位机构，转盘式工作台与棘轮固连，ＡＢＣＤ为一空间四杆机构。当冲头（滑块Ｄ）上升时，摇杆ＡＢ顺时针摆动，通过棘爪驱动棘轮带动工作台顺时针转过一定角度，将工件送至冲压位置；当冲头下降进行冲压时，摇杆逆时针摆动，棘爪在棘轮齿背上滑过，棘轮和工作台静止不动。上一页下一页返回第五节间歇运动机构（３）超越图１－４７所示为自行车后轮轴上的棘轮机构，当脚蹬踏板时，经链轮１和链条２带动内圈具有棘齿的棘轮３顺时针转动，再通过棘爪４使后轮轴５顺时针转动，自行车前进。如果踏板不动，原动件链轮不转动，从动件后轮轴便会超越链轮而转动，这时棘爪在棘轮齿背上滑过，从而实现不蹬踏板的自由滑行。上一页下一页返回第五节间歇运动机构二、槽轮机构１槽轮机构的工作原理槽轮机构也是一种间歇运动机构。如图１－５５所示，槽轮机构由带圆销Ｃ的主动拨盘１、具有径向槽的从动槽轮２和机架组成。主动拨盘以匀角速度连续转动，当圆销未进入槽轮径向槽时，槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外凸锁止弧锁住而静止；当圆销进入槽轮径向槽时，内、外锁止弧脱开，槽轮在圆销的驱动下顺时针转动；当圆销开始脱离径向槽时，槽轮因另一锁止弧又被锁住而静止，直到圆销再次进入下一个径向槽时，锁止弧脱开，槽轮才能继续转动，从而实现从动槽轮的单向间歇转动。

上一页下一页返回第五节间歇运动机构２槽轮机构的类型槽轮机构按啮合方式可分为外槽轮机构和内槽轮机构。如图１－５５所示的外槽轮机构，拨盘１与槽轮２转向相反。如图１－５６所示的内槽轮机构，拨盘１与槽轮２转向相同。外槽轮机构按机构中圆销的数目可分为单圆销、双圆销和多圆销槽轮机构。图１－５５所示为单圆销外槽轮机构，工作时，拨盘转动一周，槽轮转动一次。图１－５７所示为双圆销外槽轮机构，工作时，拨盘转动一周，槽轮转动两次。上一页下一页返回第五节间歇运动机构３槽轮机构的特点及应用槽轮机构的优点是结构简单、制造方便、工作可靠、转角准确、机械效率高，但是其转角不