北理工机械原理讲义第10章 实现其他功用的机构简介

第十章

实现其他功用的机构简介一、基本要求（1）理解螺旋传动机构的工作原理、类型特点及应用（2）理解摩擦传动机构的工作原理及类型特点（3）了解万向机构的两种主要形式的原理及应用（4）理解液压与气动机构的工作原理、类型特点及应用二、基本概念和基础知识1．螺旋机构由螺旋副连接相邻构件而成的机构称为螺旋机构。螺旋机构由螺杆、螺母及机架组成。一般是将螺杆的螺旋运动转换为螺母的直线移动，但在导程角大于当量摩擦角的情况下，也可将直线移动转换为旋转运动。分为单螺旋机构、差动螺旋机构和复式螺旋机构。单螺旋机构的位移为差动螺旋机构的位移为复式螺旋机构的位移为式中，为螺旋副A的导程；为螺旋副B的导程；f为回转角。2.摩擦传动机构利用接触面间的摩擦力传递运动和动力的机构。摩擦传动机构按轴线布置的形式分为平行轴摩擦传动机构、相交轴摩擦传动机构、交错轴摩擦传动机构等3.万向机构又称为万向联轴节，主要用于传递两相交轴之间的运动和动力。分为单万向联轴节和双万向联轴节。单万向联轴节主要由主动轴、从动轴、中间十字构件及机架组成。主动轴作等速转动时，其从动轴的角速度却是呈周期性变化。当两轴夹角为a，主动轴以等角速度w1转动时，从动轴的角速度w2的变化范围为双万向联轴节是由两个单万向机构形成的，可消除单万向机构中从动轴变速传动的缺点。为了实现主、从动轴的角速度恒等,其双万向结构必须满足的条件是：（1）主动轴、中间轴及从动轴三轴线必须位于同一平面内；（2）中间轴的两叉面位于同一平面内；（3）主动轴与中间轴及中间轴与从动轴的轴夹角相等，即4.液压与气动机构指以液压油或压缩空气作动力源来传递运动和动力的机构。主要由缸体（油缸或汽缸）、活塞、摇杆和机架组成。

三、学习重点及难点本章重点内容是：螺旋机构和万向机构的工作原理、运动特点和应用。难点为摩擦传动和液压与气动机构的工作原理和运动特点。四、例题精选例题10-1

图10-1示螺旋机构中，已知螺旋副

A为右旋，导程

mm；螺旋副B为左旋，导程

为3mm，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10.6mm。图10-1解：螺母2

的位移方程：

螺杆1右旋1转，左移2.8mm，同时由相对运动原理，也左移3mm，

mm又

∵

∴杆1转1.83转使螺母2

相对于杆3

移动10.6mm。

例题10-2

图10-2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

mm

，

mm，如果要求构件2

和3

如图示箭头方向由距离

mm快速趋近至

mm，试确定：(1)两个螺旋副的旋向(螺杆1

的转向如图)。(2)

螺杆

1应转过多大的角度。

图10-2解：(1)

左边的螺旋副为左旋，右边的为右旋。(2)

mm设两螺母移动的距离分别为和，

则

∵

∴

∴

因此，螺杆1应转过。

例题10-3

轴1、2、3

三轴线共面，轴1与轴2

以万向联轴节A

相联，轴2

与3

以万向联轴节B

相联，各叉面位置如图10-3所示。试写出在图示位置时轴3

角速度w3与轴1

角速度w1以及角aA

、aB的关系。

图10-3解：例题10-4

螺旋机构如图10-4所示，A、B、C

均为右旋，导程分别为LA=6mm，LB=4

mm，LC=24

mm。试求当构件1

按图示方向转1转时，构件2

的轴向位移及转角。图10-4设轴向位移向右为正，构件1所示右视图逆时针方向转动为正，则。构件1

轴向位移：其中j1为构件1的转角。构件2

相对于1

的轴向位移把已知量j1=-2p

、LA=6mm，LB=4

mm，LC=24

mm代入上式得：s2=-2.4mm，即构件向左移2.4mm。再将s2代入得：j2=-p/5，即构件2

右视逆时针转36°。

五、试题自测与答案1.选择题（1）用单万向节传递两相交轴之间的运动时，其传动比为变化值；若用双万向节时，其传动比。(A)

是变化值

(B)

一定是定值

(C)

在一定条件下才是定值（2）要求一工作构件实现单向间歇转动，主动件每转一转的过程中工作构件将沿顺时针方向转过后停歇一段时间，主动件运动为等速单向转动，可实现该运动的一种机构是。(A)

曲柄摇杆机构

(B)单个棘轮机构

(C)

单个槽轮机构

(D)单万向联轴节（3）生产工艺要求某机构将输入的匀速单向运动，转变为按正弦规律变化的移动输出，一种可供选择的机构是。(A)

齿轮齿条机构

(B)

直动滚子从动件盘形凸轮机构

(C)

偏置曲柄滑块机构

(D)螺旋机构（4）某技术革新项目，需完成将单向连续转动转换成直线往复运动。主、从动件的相对位置和从动件的位移线图如图10-5示，

为主动件转角，为从动件位移，一种可供考虑采用的方案是用

。(A)

曲柄滑块机构；(B)

圆柱凸轮机构；(C)

盘形凸轮机构；(D)

齿轮齿条机构。图10-52．填空题（1）能实现微小位移的差动螺旋机构，其两个螺旋的旋向应

，导程应

；当需实现快速位移时，则复式螺旋机构两个螺旋的旋向应。(2)

单万向联轴节的传动比决定于主动轴转角和轴夹角，

当主动轴转过一周时，从动轴也转过，而从动轴的角速度波动为。3．螺旋机构如图10-6所示，已知A为右旋，导程

mm；B为左旋，导程

mm；

rad/s。试求：①

的大小和方向；②的大小和方向。

图10-64．为修磨钢笔笔尖，要求夹持笔尖的主轴能绕其自身的轴线往复摆动(摆动的角度应大于)，同时又能沿其自身的轴线往复移动(两种运动互相独立)。试确定使该主轴实现上述运动的机构，画出其机构示意图；并对机构的功能作必要的说明。图10-75．图10-8示为一摩擦式单向离合器，若以构件1

为原动件，试问构件1在什么转向下能带动构件3同速转动？在什么转向下构件1不能带动构件3转动？图10-86．试构思一实现图10-9示轨迹的机构方案，绘出机构示意图，并简述机构的设计步骤。

图10-97．图10-10示为一压榨机，拟用一个电动机同时带动四个螺母旋转，以便使其带动压板沿立柱向下移动，完成压榨任务。请画出实现这一要求的机构示意图。图10-10

8．在一传动中，主、从动件的传动轴线平行，但其轴间距离可能会发生变化，现又要求主、从动轴同速转动。试确定两种能实现这种传动的机构，画出运动简图，并简要说明设计该机构时应注意哪些问题。9．轴1、2用万向联轴节A

相联，轴2

与3

用万向联轴节B

相联，1、2

轴线所在平面与2、3轴线所在平面相互垂直.

试问:欲使轴1与轴3

的角速度相等,须满足哪些条件?

参考答案1.选择题（1）C

（2）

C

（3）B

（4）B

2．填空题（1）相同；

近于相等；

相反(2)(A)

一周

(B)

两次3．解：

①

mm/s，指向左②

rad/s，

与

反向。4．解：轴的往复移动可由拨叉带动，而拨叉与曲柄滑块机构的滑块相联。

轴的往复摆动可由往复移动的齿条(它可与另一曲柄滑块机构的滑块相联)带动齿轮来实现，齿轮与轴用导向键相联。如图10-11所示图10-115．解：在构件1顺时针方向转动时能带动构件3同速转动，在构件1逆时针方向转动时不能带动构件3同速转动。6．解：设计步骤：题解示意图如图10-12示。

图10-121)

在图示轨迹上按要求取若干位置点。2)

把凸轮同样等分求出轨迹上各点对应的、

得

图和

图；3)

由

曲线图设计

凸轮；由

曲线图设计

凸轮。7．解：如图10-13示,由电机带传动机构蜗杆蜗轮机构圆柱齿轮机构螺母螺杆。使四个螺母向同一方向转动。

图10-138．解：①

双万向连轴器

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