《机械基础》教程全集7章

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1、机械基础第6章其他常用机构学习目的与要求主要内容：本章主要介绍凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和螺旋机构的工作原理、类型和应用。学习目的与要求：了解凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和螺旋机构的工作原理、结构、类型和在生产实践中的应用。在机械中，特别在各种自动和半自动机械中，除了前面讨论过的平面连杆机构外，还经常会遇到诸如凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、螺旋机构等各种类型繁多、功能各异的机构。本章将着重介绍这些常用机构的工作原理、类型特点及应用场合。6.1凸轮机构的类型和应用凸轮机构运动简图如图6-1所示，是由凸轮1、从动件2

2、和机架3组成的高副机构。凸轮机构按其运动形式，分为平面凸轮机构和空间凸轮机构两种。1.凸轮机构的应用及特点凸轮机构应用广泛，尤其在机器的控制机构中应用更广。下面试举其中几例。图6-2所示为用于内燃机配气的凸轮机构。盘形凸轮1等速回转时，由于其轮廓向径不同，迫使从动件(气门挺杆)上、下移动，从而控制气门4的启闭，以满足配气时间和气门挺杆运动规律的要求。图6-3所示为绕线机的引线机构。当绕线轴3快速转动时，通过蜗杆传动带动盘形凸轮1缓缓转动，通过尖顶A使引线杆(从动件)2往复摆动，从而使线均匀地卷绕在线轴上。图6-4所示为冲床的自动截料机构。凸轮1(为板框形结构)沿

3、着导轨(机架)2上、下移动，其上的沟槽经滚子3带动截料刀(从动件)4左、右移动，从而完成截料和退刀的动作。图6-5所示为机床自动进给机构。圆柱凸轮1等速转动时，其上的沟槽经滚子迫使扇形齿轮(从动件)2按一定的运动规律往复摆动，通过齿轮齿条机构，控制刀架3左、右移动，从而完成进刀、退刀和停歇的动作。该凸轮机构的运动不是在同一平面内完成的，所以它属于空间凸轮机构。图6-6所示为自动车床中的凸轮组，它由两个凸轮机构组成，用以控制前、后刀架的进、退和停歇动作，从而实现自动车削的目的。由以上分析可见，凸轮机构将凸轮的转动(或移动)变换成从动件的移动或摆动，并在其运动转换中

4、，实现从动件不同的运动规律，完成力的传递。与平面连杆机构相比，凸轮机构的特点是：结构简单、紧凑，工作可靠，容易设计，因而在自动和半自动机械中得到了广泛的应用；但是，由于从动件与凸轮间为高副接触，易磨损，因而凸轮机构只宜用于传力不大的场合。2.凸轮机构的类型凸轮机构的类型很多，可按如下方法分类：1)按凸轮形状，分为盘形凸轮(图6-2、图6-3、图6-6)、移动凸轮(图6-4)和圆柱凸轮机构(图6-5)。2)按从动件端部形状，分为尖端从动件(图6-3)、滚子从动件(图6-4、图6-5、图6-6)和平底从动件(图6-2)三种凸轮机构。其中，尖端从动件与凸轮轮廓是点接触

5、条件下的滑动摩擦，阻力大、磨损快，多用于仪器仪表中受力不大的低速凸轮控制机构中；滚子从动件与凸轮轮廓是线接触条件下的滚动摩擦，阻力小，故在机械中应用广泛；平底从动件与凸轮接触处易形成油膜，有利于润滑，且传力性能好、效率高，故常用于转速较高的凸轮机构中。3)按从动件的运动方式，分为直动从动件(图6-2、图6-4)和摆动从动件(图6-3、图6-6)两种凸轮机构。4)按从动件与凸轮保持接触的方式，分为力锁合和形锁合两种凸轮机构。力锁合是靠重力、弹簧力或其他外力，使从动件与凸轮保持接触(图6-2、图6-3)。这种结构简单、易制造，因而被广泛采用；形锁合是依靠凸轮上的沟槽

6、等特殊结构形式，使从动件与凸轮保持接触(图6-4、图6-5)，它避免了使用弹簧产生的附加力，但结构与设计较复杂。3.凸轮的结构与材料凸轮的结构形式及与轴的固定方式有整体式(图6-7)、键联接式(图6-8)、销联接式(图6-9)、弹性开口锥套螺母联接式(图6-10，多用于凸轮与轴的角度需要经常调整的场合)等。图6-7凸轮轴图6-8用平键联接图6-9用圆锥销联接图6-10用弹性锥套和螺母联接凸轮的材料应具有较高的强度和耐磨性，载荷不大、低速时可选用HT250、HT300、QT800—2、QT900—2等作为凸轮的材料，轮廓表面需经热处理，以提高其耐磨性；中速、中载的

7、凸轮常用45钢、40Cr、20Cr、20CrMn等材料，并经表面淬火，使硬度达55～60HRC;高速、重载凸轮可用40Cr，表面淬火至56～60HRC，或用38CrMoAl，经渗氮处理至60～67HRC。6.2棘轮机构的工作原理、类型和应用齿式棘轮机构是利用棘爪与棘轮上棘齿的啮合与分离，实现周期性间歇运动的机构，如图6-11和图6-12所示为其典型结构及其简图。棘轮机构由棘轮、棘爪、摇杆及机架等组成(图6-11)。主动件棘爪2铰接在连杆机构的摇杆4上，当摇杆顺时针摆动时，棘爪推动棘轮1转过一定的角度；当摇杆逆时针摆动时，棘爪在棘齿背上滑过，此时棘轮停歇不动。因此

8、，在摇杆作往复摆动时，棘