第十一章 其他传动机构简介

课件制作官德娟等

机械工业出版社

本章主要内容棘轮机构槽轮机构不完全齿轮机构液压传动机构气压传动机构

电气传动

本章学习要求

1、掌握槽轮机构的工作原理、运动特点、使用场合

以及设计要点。

2、掌握棘轮机构的工作原理、运动特点、使用场合

以及设计要点。

3、了解不完全齿轮机构、液压传动机构、气压传动

机构的工作原理、特点及应用。

4、了解负载的转矩特性，掌握并能为机械系统选择

合适的电动机。

本章重点

1、槽轮机构和棘轮机构的工作原理、

运动特点、使用场合及设计要点2、电动机的选择

第一节棘轮机构

一、棘轮机构的组成及工作原理

组成：工作原理：摇杆的连续往复摆动

棘轮的单向间歇运动

图11－1 单向外齿合式棘轮机构

1 －摇杆

2 －棘爪

3 －棘轮

4 －止回爪

5 －弹簧片

第一节

（一）齿式棘轮机构

棘轮机构

二、棘轮机构的类型、特点及应用

图11－3 单向双动式棘轮机构

图11－2 单向内啮合式棘轮机构

a)单头拉杆式

b) 推杆式

优点：机构结构简单，制造方便，工作可靠，棘轮每次转过的角度大小可在较大的范围内调节。

缺点：在开始和终止运动时，产生刚性冲击；会产生噪声，棘爪和棘轮齿面易磨损；棘轮每次转过的角度只能以相邻两齿所夹圆心角为单位进行调整。

第一节

（一）齿式棘轮机构（续）

棘轮机构

二、棘轮机构的类型、特点及应用

11－4 可换向棘轮机构

a ）棘爪翻转式

b ）棘爪旋转式

第一节

（二）摩擦式棘轮机构

棘轮机构

二、棘轮机构的类型、特点及应用

图11－5 摩擦式棘轮机构

a ）外接式

b ）内接式

1－摇杆2－棘爪3－从动轮

优点：机构工作较为平稳，无噪声，从动轮每次转过的角度可无级调整。缺点：从动轮转角精度差。

第一节

棘轮机构应用及要求

应用:

棘轮机构

低速轻载且对运动精度要求不很严格的场合。

常用以满足以下工作要求：

（1）转位、分度和送进（2）止动

（3）超越离合

图11－6 棘轮止动器

第一节

棘轮机构应用及要求(续）

棘轮机构

图11－7 爪式超越离合器图1－棘轮

2－棘爪

3－从动轮

图11－8 摩擦式超越离合器1－星轮

2－套筒

3－滚柱4－弹簧顶杆

第一节

三、齿式棘轮机构的设计

棘轮机构

以模数m作为计算的基本参数，按齿顶圆直径d计算：

damza棘轮模数系列化，常用1、2、3、4、5 ……16等。

棘轮齿数Z根据使用条件和运动要求确定。

进给和分度用棘轮机构，根据所要求的最小转角确定棘轮齿数（取Z≤250,一般取Z = 8 ~ 60), 然后选定模数。

传递相同转距时应使棘爪受力最小，棘轮齿的倾角应大于摩擦角，

棘爪自动啮紧条件

＞

0020常取

1119当棘爪与棘轮齿面间的摩擦因素f0.2时，

第二节槽轮机构

一、槽轮机构的组成及工作原理

组成：1－拨盘工作原理：

2－槽轮

拨盘的连续回转运动槽轮的间歇回转运动

图11 －9 外槽轮机构1 －拨盘

2 －槽轮

第二节槽轮机构

二、槽轮机构的类型、特点及应用

槽轮机构有两种形式：1）外槽轮机构优点：

结构简单，工作可靠，机械效率高，工作较为平稳。

缺点：

存在柔性冲击，产生较大的动载荷；转角与轮槽槽数有关，不能调节。应用场合：

图11 －10 内槽轮机构

2）内槽轮机构

适用于低速、轻载不要求经常调整转角的场合。

第二节

槽轮机构的典型应用举例：槽轮机构

二、槽轮机构的类型、特点及应用

转塔车床刀架转位机构中的槽轮机构电影放映机中的槽轮机构图11 －11

图11 －12

第二节

三、槽轮机构的运动分析

（一）普通槽轮机构的运动系数

槽轮机构

单拨销外槽轮机构的运动系数：

td2122(2/z)11kt2222zk <0.5n个拨销外槽轮机构的运动系数：

kn(1/21/z)单拨销内槽轮机构的运动系数：

k ＞0.5td21222/z11kt2222z第二节

三、槽轮机构的运动分析

（二）普通槽轮机构的运动特性

槽轮机构

由几何关系推得

R/Lsin(/z)2/1(cos)/(12cos)22/(1)sin/(12cos)21222当拨盘角速度1一定时，槽轮角速度

2图11－13 槽轮机构运动特性分析

和角加速度2的变化取决于槽轮

槽数

z

第二节

四、槽轮机构的设计

槽轮机构

槽轮槽数z与拨盘拨销数n 的确定原则：

1）由于k >0，所以应z≥3；2）

z, k；

3）对于单拨销外槽轮机构，无论槽数z取多少，运动系数

k< 0.5 ；若要求k >0.5，应增加拨销数n。

4）拨盘拨销数与槽轮槽数的关系为：

n2z/(z2)5）内槽轮机构，k >0.5。为了保证槽轮有停歇时间，要求k< 1 ，

故槽轮槽数z≥3 。

6）槽轮槽数越多，角加速度变化越小，运动越平稳。因此，

槽轮槽数不应太少，常取z为4、6、8．

第三节不完全齿轮机构

一、不完全齿轮机构的工作原理

工作原理:主动轮连续回转

从动轮单向间歇回转

图11 －14 外啮合不完全齿轮机构

a）主动轮齿数为1 b）主动轮齿数为41 —主动轮

2 —从动

第三节不完全齿轮机构

二、不完全齿轮机构的类型、特点及应用

类型：外啮合和内啮合

优点：

结构简单，制造容易；选择范围大，设计灵活。缺点：

工作过程中，从动轮在开始转动和终止转动的瞬时，角速度有突变，会产生刚性冲击。

应用：

一般只应用于低速轻载的工作条件。常用于多工位自动机和半自动机工作台的间歇转位装置、计数机构.

图11－15 内啮合不完全齿轮机构

1 —主动轮

2 —从动轮

第四节液压传动机构

一、液压传动系统的组成及工作原理

一个完整的液压系统主要组成：

（一）动力元件—液压泵（二）执行元件—液压缸（7）（三）控制元件—各种液压阀（8）（四）辅助元件—管道、管接头、过滤

器、油箱、过滤器和液压参数监测仪表

图11 －17 液压千斤顶工作原理

1 －手柄2 －小活塞3 －泵缸4、5 －单向阀6 －大活塞7 －液压缸8 －截止阀9 －油箱

第四节液压传动机构

二、液压传动的特点及应用

优点：

1）单位功率重量轻、结构尺寸小、惯性小、反应快，易于快速启动、制动和频繁换向。2）可大范围实现无级调速，调速比可达2000：1。

3）传递较大力和力矩，低速液压马达输出力矩可达几千牛·米到几万牛·米。4）液压油的可压缩性，能吸收振动、缓和冲击，因此工作平稳，噪声小。5）易于实现过载保护，工作安全可靠。

6）液压元件可自润滑，因此磨损小，使用寿命长。7）容易实现直线运动。

8）液压元件可根据需要方便、灵活地布置。

9）易于实现自动化，电液联合控制后，工作过程自动化程度更高，且可实现遥控。

第四节液压传动机构

二、液压传动的特点及应用

主要不足：

1）液压油存在可压缩性及泄漏，不易获得严格的定比传动。泄露还可能会对工作场地造成污染。

2）液压油对温度比较敏感，传动系统受环境温度变化影响，不宜在温度很高或很低的环境下工作。

3）流体流动有阻力损失，传动效率低，不宜远距离传动。4）液压元件的制造精度要求较高，价格较贵。

5）液压传动系统出现故障不易找出原因，及时排除。因此使用和维修技术要求较高。

应用：

冶金机械、矿山机械、钻探机械、起重运输机械、建筑机械、塑料机械、农业机械、液压机、铸锻机及飞机和军舰的许多控制机构。

第五节气压传动机构

一、气压传动系统的组成及工作原理

典型的气压传动系统由以下四部分组成：

1 气压发生器2 执行元件

3 控制元件

图11 －18 气压传动系统的组成

1－电动机2－空气压缩机3－储气罐4－压力控制阀5－逻辑元件6－方向控制阀7－流量控制阀8－行程阀9－汽缸

10－消声器

11－油雾器

12－分水排水器

4 辅助元件

第五节气压传动机构

二、气压传动的特点及应用

优点：

1）以空气为介质，易获取，不存在变质、补充和更换问题；不对环境产生污染。

2）空气粘度小，在管内流动阻力小，压力损失小，便于集中供气和远距离输送。

3）与液压传动系统相比，反应速度快，动作迅速，维护简单，管路不易堵塞。

4）对工作环境适应性好，在特殊环境中安全可靠优于电子、电气和液压传动。

5）空气具有可压缩性，气压传动系统能够实现过载自动保护；便于储存能量。

6）排气因气体膨胀自动降温，不易发生过热现象，利于长期运行。7）气动元件结构简单，制造容易，适于标准化、系列化、通用化。

第五节气压传动机构

二、气压传动的特点及应用

缺点：

1）因空气具有可压缩性，载荷变化时，系统的动作稳定性差。

2）工作压力低（0.3 ～1.0 MPa），结构尺寸不易过大，输出功率较小。3）排气噪声大，需加消声装置。应用：

在机械工业、冶金工业、轻纺食品工业、化工、交通运输、

航天航空、国防建设等。

第六节电气传动

一、电力拖动系统转动方程

图11－19 单轴电力拖动系统

单轴电力拖动系统的转动方程可简化为

动转矩GDdnTTF375dt2dTTFJdt第六节电气传动

二、负载的转矩特性

（一）恒转矩负载的转矩特性（1）反抗性恒转矩负载的转矩特性

（2）位能性恒转矩负载的转矩特性

特点：工作机构负载转矩Tf的绝对值大小恒定不变，且方向不变。如起重机升降重物的转矩。

特点：

工作机构负载转矩Tf的绝对值大小恒定不变，是阻碍运动的制动性力矩。如带式运输机、轧钢机、机床刀架、行走机构等由摩擦力产生的转矩负载

图11 －20 反抗性恒转矩负载的转矩特性

图11－21 位能性恒转矩负载的转矩特性

nf0时,Tf0为制动转矩; nf0时,Tf0为拖动性转矩nf0时,Tf0; nf0时,Tf0第六节电气传动

二、负载的转矩特性

（二）泵类负载转矩特性

特点：

负载转矩与转速的平方成正比。如水泵、油泵、通风机、螺旋桨

（三）恒功率负载的转矩特性

特点：

负载转矩与转速之积为常数。

图11 －22 泵类负载的转矩特性

图11 －23 恒功率负载的转矩特性

第六节电气传动

三、电力拖动系统的稳定运行

工作点1 —电动机的机械特性曲线2 —恒转矩负载特性曲线要使系统能够在工作点处稳定运行

图11 －24 电力拖动系统稳定运行工作点

1 －电动机的机械特性曲线

2 －恒转矩负载特性曲线

第六节电气传动

四、电动机的选择

（一）电动机类型的选择1 电动机的主要类型

（1）电动机的机械特性（3）电动机的起动性能（5）经济性

（见P233页表11－1）

（2）电动机的调速性能（4）供电电源

2 电动机类型选择时需要考虑的主要因素

（二）电动机结构形式的选择

（1）安装方式（2）轴伸个数（3）防护方式

卧式和立式，一般情况选用卧式安装。单轴伸和双轴伸，通常采用单轴伸。开启式、防护式、封闭式和防爆式。

根据生产机械传动系统的要求来选择。

（三）电动机额定转速的选择（四）电动机额定功率的选择

根据电动机最高温升等于或接近允许温升确定。