其他常用机构总复习题及解答

第六章 其他常用机构

一．考点提要

本章的重点是万向联轴节，螺旋机构，棘轮机构及槽轮机构的组成，运动特点及设计要点。同时也简单介绍不完全齿轮等其他一些间歇运动机构。 1．万向联轴节

单万向联轴节由主动轴，从动轴，中间十字构件及机架组成，可用于两相交轴之间的传动，但需注意，从动轴的角速度呈周期性变化，如果以1和2分别表示主，从动轴的角速度，以表示两轴间的夹角，则从动轴转速的变化范围为：

1cos21/cos （6-1）

在实际使用中，为防止从动轴的速度波动过大，单万向铰链机构中两轴的夹角一般不超过20。欲使从动轴的角速度实现匀速可采用双万向联轴节，但需要满足以下三个条件： （1） 三轴要共面 （2） 中间轴的两叉面共面

（3） 主动轴与中间轴及中间轴与从动轴的轴间夹角相等。 若两轴间夹角，主动轴转角1则从动轴转角3为：

O

tg3

tg1

（6-2） cos单万向联轴节机构从动轴的转速为： 3

2．螺旋机构

螺旋机构由螺杆，螺母及机架组成，一般是螺杆主动旋转带动螺母直线运动，只有在极少数情况下，把导程角制作的比摩擦角大，则也可把直线运动变成旋转运动。

当螺杆转动角时，若单螺旋机构的位移为s,螺纹的导程为h则： sh/(2) （6-4）

若是差动螺旋机构，即存在两段不同导程分别为hB和hc的螺纹，则当螺杆转过角时，螺母的位移为s：

S(hBhC)/(2) （6-5）

其中：“”用于两段螺旋旋向相同，“”用于两段螺旋旋向相反。前者称为差动轮

1

cos1 （6-3） 22

1sincos1

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系，后者称为复式轮系。前者用于微调机构，后者用于快速位移机构。

若需要提高效率可采用多头螺旋。、 3．槽轮机构

槽轮机构由主动拨盘及拨盘上的圆销和具有径向槽的从动槽轮以及机架组成。可将主动拨盘的匀速转动变换为槽轮的间歇运动，但槽轮的转动角不能调节，在槽轮转动的开始和结束时有柔性冲击。但鉴于其结构简单紧凑，效率高，能平稳地间歇转位，所以得到广泛运用。

槽轮机构的运动系数是指主动拨盘转一周时，槽轮的运动时间td与主动拨盘转一周的时间t之比，所以又称动停比。对于外槽轮有：

td11

k() （6-6） t2Z

式中：k为圆销数；Z为槽轮的槽数。由于01，所以槽数Z3，且

2Z

k （6-7）

Z2



当主动拨盘位于1位置角，从动槽轮位于对应的2位置角，则角速度2和角加速度2

的计算可按以下算式进行：



Rsin （6-8） aZ

2arctan(2

sin1

) （6-9）

1acos1

(cos1)

1 （6-10）

12cos11

(21)sin12

2 （6-11） 1O22

(12cos30)

槽轮设计要把握以下原则：

（1） 槽数不能太少，槽数多，则转动时间增加，运动更可以平稳些。但也不可太多，太

多则尺寸大，惯性力加大，而且当Z>9之后，运动系数变化很小了。所以一般取4到8个槽。

（2） 圆销数多则运动系数增加，当要求槽轮动停时间相等时可以取运动系数为1。 （3） 槽轮的尺寸应按受力情况和实际机械所允许的空间安装尺寸定 （4） 内槽轮机构只允许用一个圆销。 4．棘轮机构

棘轮机构是由摇杆，棘爪，棘轮，止动爪及机架组成的饿。结构简单，加工成本低，运动可靠，但冲击和噪音大，动程只能有级调节。摩擦式棘轮可以无级调节但准确性相对较

2

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差。为了使棘爪能顺利地进入棘轮空间，棘轮的齿面倾斜角必须大于摩擦角。

棘轮机构要可靠工作不许满足两个条件，一是棘爪推或拉棘轮的自动锁紧条件。二是棘爪主动时要注意棘爪所在杆的摆动角度范围必须为棘轮行程角并在其前后各加一个空程角，以保证棘爪能落入下一个齿槽中。

二．习题

（一）问答题

1． 若使槽轮机构的拨盘连续转动时，从动槽轮也作连续转动，必须满足什么条件？ 2． 单万向联轴节用于什么场合？它有怎样的运动特性？ 3． 双万向联轴节如何实现定传动比传动？

4． 何为差动螺旋？何为复式螺旋？各用于什么场合？

5． 在间歇运动机构中，当从动件受主动件的驱动由静止转入运动的瞬间，用什么方法可以缓解两者之间的冲击？

6． 在间歇运动机构中，怎样保证从动件在停歇时间里确实静止不动？ 7．棘轮机构与槽轮机构都是间歇运动机构，它们各有什么特点？

8．何谓槽轮机构运动系数？τ=0.4表示什么意义？为什么运动系数必须大于零而小于1？ 9．止回棘爪的作用是什么？

10．调节棘轮转角大小都有哪些方法？ 11、棘轮机构有何特点?

12、槽轮的槽数与拨盘的圆销数有何关系?

13、为什麽圆销进出径向槽时，径向槽的中心线应切于圆销中心的运动圆周？ 14、槽轮槽数为什么常取4≤Z≤12？ 15、槽轮机构有什么特点？

16. 某外啮合槽轮机构中槽轮的槽数z=6，圆销的数目k=1，若槽轮的静止时间t12s试求主动拨盘的转速n。

17. 在六角车床上六角刀架转位用的外啮合槽轮机构中，已知槽轮槽数z=6，槽轮停歇时间

r，

t1

5s5

，运动时间tms，求槽轮机构的运动系数及所需的圆柱销数目。 6r3r18. 内啮合槽轮机构能不能采用多圆柱销拨盘？ （二）填空题

1．将连续回转运动转换为单向间歇转动的机构有 、 、 。

2．欲将一匀速回转运动转变成单向间歇回转运动，采用的机构有 、 、 等，其中间歇时间可调的机构是 机构。 3．齿式棘轮机构制动爪的作用是 。

4．径向槽均布的槽轮机构槽轮的最少槽数为 。

3

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5．槽数z4的外啮合槽轮机构，主动销数最多应为 。 6．单万向联轴节的转动不均匀系数随两轴夹角的增大而 。

7．传动两相交轴间的运动而又要求两轴间夹角经常变化时可以采用 机构。 8．在棘轮机构中，为使棘爪能自动啮紧棘轮齿根不滑脱的条件是 。 9．在齿式棘轮机构中，棘轮的模数m是 与 之比；槽轮的运动系数k是指在主动拨盘的 内， 时间t'与 时间t之比。 10．图示棘轮机构棘爪自动啮入的条件 。 11．四槽单销的外槽轮机构的运动系数为 。 12．轮齿式棘轮机构的转角可以 调整。

13．在单销四槽的外槽轮机构中，槽轮转动的时间与静止的时间之比为 。 14．有一外槽轮机构，已知槽轮的槽数z4，转臂上装有一个圆销，则该槽轮机构的运动

'

系数k ，静止系数k 。

15．径向槽均布的外槽轮机构，其径向槽数最少数为 ，利用槽轮上的 作为槽轮机构中的定位装置，齿式棘轮机构棘齿齿面的偏角应 棘爪与棘齿间的摩擦角。

16．槽轮机构是由 、 、 组成的。对于原动件转一周槽轮只运动一次的单销外槽轮机构来说，槽轮的槽数应不小于 ；机构的运动特性系数总小于 。

17．主动盘单圆销、径向槽均布的槽轮机构中，槽轮的最少槽数为 个，槽数

愈多柔性冲击将 ；在一个运动周期中，其 时间与 之比称为槽轮机构的运动特性系数k。

18．用单万向节传递相交轴之间的运动时，其瞬时角速比 ，平均角速比 。

19．双万向节传递相交轴之间的运动，在满足下列条件时其主、从动轴角速比为1：

(1) ； (2) 。

20．要使传递平行轴或相交轴的双万向联轴节瞬时角速比是常数，其必要条件是 。 （三）是非题

1．能实现间歇运动要求的机构，不一定都是间歇运动机构。 2．能使从动件得到周期性的时停、时动的机构，都是间歇运动机构。 3．单向间歇运动的棘轮机构，必须要有止回棘爪。 4．棘轮机构的主动件是棘轮。

5．与双向式对称棘爪相配合的棘轮，其齿槽必定是梯形槽。

4

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6．槽轮机构的主动件是槽轮。

7．不论是内啮合还是外啮合的槽轮机构，其槽轮的槽形都是径向的。 8．槽轮的锁止圆弧，制成凸弧或凹弧都可以。 9．止回棘爪和锁止圆弧的作用是相同的。 10．槽轮的转角大小是可以调节的。 11．槽轮的转向与主动件的转向相反。 12．摩擦式棘轮机构是“无级”传动的。

13．间歇运动机构的主动件和从动件，是可以互相调换的。

14. 单万向联轴节的从动轴角速度不均匀，改用双万向联轴节后从动轴的角速度即可变为均匀的。

15．在高速运转的场合，选择间歇机构应首选不完全齿轮机构 16．在单圆销的外接槽轮机构中，槽轮机构的运动系数总小于0.5 17．对只有一个圆销的外槽轮机构，槽轮的运动时间一定小于静止时间 （四）选择题

1.棘轮的标准模数等于棘轮的 直径与齿数的比 A.齿顶圆 B.齿根圆 C,分度圆

2.在外槽轮机构中，已知圆销数K=1，运动系数0.25，则槽数Z= A.4 B.5 C,6 D. 3

3.单销外槽轮机构槽轮的运动时间总是 静止时间 A.大于 B.等于 C,小于 D.可能大于也可能小于 4.槽轮机构中采用了止回棘爪主要是为了

A.防止棘爪反转 B.对棘爪进行双向定位 C.保证棘轮每次转过相同的角度

5.双万向联轴节要实现瞬时角速度恒定不变，除必须使中间轴两端的叉面位于同一平面外，还应使主动轴与中间轴的夹角 从动轴与中间轴的夹角。 A.大于 B.等于 C.小于 D.不等于

6.在间歇运动机构中，棘轮机构的传动平稳性比槽轮机构的 A.传动平稳性好 B.传动平稳性差 C.传动平稳性相同

7.在实际使用中，为防止从动轴的速度波动过大，单万向铰链机构中两轴的夹角一般不超过

A.20 B.30 C.40 D.10

8.为了使单销槽轮机构的槽轮运动系数K大于零，槽轮的槽数Z 应大于或等于 A. 2 B. 3 C. 4 D. 6

9.在单向间歇运动机构中，棘轮机构常用于 的场合 A.低速轻载 B.高速轻载 C.低速重载 D.高速重载

10.在单向间歇运动机构中， 的间歇回转角可以在较大的范围内调节。

5

O

O

O

O

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A.槽轮机构 B.棘轮机构 C.不完全齿轮机构

11. 在单向间歇运动机构中， 可以获得不同转向的间歇运动机构。 A.不完全齿轮机构 B. 棘轮机构 C.槽轮机构

12.在单向间歇运动机构中， 既可以避免柔性冲击又可以避免刚性冲击 A. 不完全齿轮机构 B.圆柱凸轮间歇运动机构 C. 棘轮机构 D.槽轮机构 13.要将连续单向转动变换为具有停歇功能的单向转动，可采用的机构是 A.曲柄摇杆机构 B. 摆动从动件盘形凸轮 C.棘轮机构 D. 槽轮机构

(五)计算题

1． 有一单万向联轴节如图6.1所示,已知其两轴夹角为30,轴1以等角速度转动,求当主动轴1转角为160O时,从动轴3的转角3及角速度3

O

图6.1 题1图

2． 在图6.2 中的螺旋机构中，已知螺杆为单头，左旋，其导程h6mm，当螺杆以

n10转/分，如图中箭头方向转动时，求螺母的移动速度和移动方向。

图6.2 题2图

3． 上题中，若螺杆为三头，其螺距S4mm，当螺杆以n10转/分，从A向逆时针方向转动时，求螺母的移动速度和移动方向。

4． 在图6.3的差动螺旋中，B和C处均为螺旋副，其导程分别为hB6mm，hC5mm 且均为右旋，当螺杆转动15O时，如图中箭头，求螺母C的移动距离和方向。

6

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图6.3 题4图

5． 上题中，若把B处螺旋副改为左旋，求求螺母C的移动距离和方向。

6． 有一外槽轮机构如图6.4，已知槽轮的槽数为Z4，中心距a100mm，转臂上装有一个圆销，求： 1．该槽轮的运动系数

2．当转臂以1100rad/s等角速度逆时针转动时，槽轮在图6.4位置130O的角速度

2和角加速度2

图6.4 题6图

7. 在图6.5的外槽轮机构中，转臂上装有两个圆销，两圆销间的中心夹角为120 求该槽轮机构的运动系数

O

7

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图6.5 题7图

8. 有一外啮合槽轮机构，槽轮的槽数Z6，槽轮运动时间和停歇时间分别为2秒和1秒，求该机构运动特性系数和所需要的圆销数目。

9. 某装配工作台有六个工位，每个工位在工作静止时间tj10秒内完成装配工序。转位机构采用单销外槽轮机构。求： （1）．该槽轮的运动特性系数 （2）．主动件拨盘的转速1 （3）．槽轮的转位时间td

10. 某牛头刨床工作台的横向进给丝杆，其导程为l5mm，与丝杆轴联动的棘轮齿数Z=40,问棘轮的最小转动角度和该刨床的最小横向进给量各为多少？

第六章 其他常用机构习题解答 （一）问答题

1．答：要使从动槽轮作连续转动，拨盘上前一销处于出槽位置时，后一销应处于下一槽的入槽位置，所以：

22 nZ2Z

即： n

Z2

2．答：单万向联轴节用于两相交轴之间的传动。但主动轴匀速转动时，从动轴转速是变化的，且两轴的夹角越大，速度的变化也越大。只有夹角为零时可实现从动轴也匀速转动。 3． 答：实现条件有：

（1） 中间轴与主，从动轴的夹角应相等 （2） 中间轴两端的叉部所在平面必须重合

4．答：差动螺旋如图11.3所示，在螺杆上有两段螺纹B和C，这两段螺纹如果旋向相同，而导程不同，则螺母C的位移与两者导程之差成正比，如果两者导程之差很小，就可以获得精确的位移，因此广泛应用于精密机械仪器中。反之，如果两段螺纹旋向相反，则螺母C的位移与两者导程之和成正比，可获得快速的位移，这时称为复式螺旋。

5．答：为了减小冲击，在槽轮机构中，使圆销开始进入槽轮的槽中时，其速度方向与槽的方向应一致；在棘轮机构和没有瞬心线附加杆的不完整齿轮机构中，则从动件启动瞬间冲击很大，仅用于低速轻载荷的场合，如果不完全齿轮机构加装了瞬心线附加杆则也可用于高速场合。

6．答：在槽轮机构中设置了锁止弧，在棘轮机构中设置了止回棘爪。但注意，棘爪只能防止从动件倒转，不能防止偶然的前转，不是有效的定位装置。

8

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7．答：棘轮机构特点：转位角度可调；结构可简单。可传递较大动力。 槽轮机构特点：转位角度不可调；转位工位数少，可传递较小动力。

8．答：槽轮机构运动系数：槽轮转动时间与停顿时间之比。τ=0.4表示槽轮转动时间与停顿时间之比为0.4。若运动系数等于零，则表示槽轮机构一直停止不动，即失去机构间歇运动的意义；若运动系数大于零，则表示槽轮转位时间大于停顿时间，不符合转位为辅助操作，停顿为主要工艺操作的工作要求。 9．答：防止棘轮反向转动。

10．答：改变滑动罩；改变调节杆长度。 11.答：转角准确，可调，反向制动工作可靠。 12.答：k≤2z/ (z -2)，Z>2，一般取Z=4~8，K=2~1

13.答：使圆销中心的线速度方向与径向槽中心线重合，以利于圆销顺利进入槽轮槽。 14.答：Z取较大值时，槽轮转动时间较多，停止时间较少，机器辅助工作时间增多，生产率低；

Z取较小值时，槽轮转动惯性大，平稳性差。故常取：4≤Z≤12。 15.答：优点:结构简单.制造容易.工作可靠.机械效率高，能间歇地进行转位。 缺点：槽轮转动角速度变化大；槽数少。 应用：低速.少工位转位场合。 16. 答：主动拨盘的转速为：

360180

360

1r6 n

23603s

5tm2

535 17. 答：运动系数

t1tm633

2622z3所需圆柱销数目k2

(z2)(62)

18. 答：不能。 （二）填空题

1．槽轮机构；不完全齿轮机构；凸轮式间歇运动机构

2．棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构；棘轮机构 3．防止棘轮逆转 4．3 5．3 6．增大 7．万向联轴节

8．棘轮对棘爪总反力的作用线必须通过两回转中心之间的连线 9．顶圆直径

da；齿数z；一个运动循环；槽轮的运动；一个循环的

10．棘轮对棘爪的总反力R的作用线必须通过两回转中心之间的连线

11． 0.25 12．有级 13． 13 14． 1/4；3/4 15．3；锁止弧；大于 16．槽轮.带圆销的原动件.机架；3；0.5 17．3；下降；槽轮运动；主动件运动

9

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18．不等于1；等于1

19．主.从动轴与中间轴的夹角相等，且三轴位于同一平面内；

中间轴两端叉面必须位于同一平面内

20．中间轴与两端轴夹角相等；中间轴两端叉面位于同一平面内 （三）是非题

1． T 2． F 3． T 4． F 5． T 6． F 7． T 8． F 9． T 10． F 11． T 12． T 13． F 14. F 15．F 16． T 17． T （四）选择题

1. A 2. A 3. C 4. A. 5. B 6. B 7. A 8. B 9. A 10. A 11. B 12. B 13. D (五)计算题 1．解：由公式

tgtg1tg60O

3coscos30

O

2 363.44O

cos30O

31sin230Ocos260

O

10.9241 2．解：

Vnh10660mm/min(向左) 3． 解：三头螺杆的导程为2612 Vnh1012120mm/min(向左) 4． 解：由公式

S(hBhC)

12(65)5136072

mm(向左) 5．解：

S(h1BhC)211

72

mm 6．解： 

Z242Z281

4



RasinZsin4

0.707 (cos1)0.707(cos30O0.707)

212cos1O

10040.8rad/s 1111.414cos300.5

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(21)sin10.707(0.70721)sin30O222

21002.33rad/s 1O22O22

(12cos30)(11.414cos300.707)

7. 解：



K(Z2)2(42)

0.5

2Z8

由于圆销不是均匀分布，因此，从第一个圆销进入槽轮到第二个销进入槽轮的一段时间中

(1

2

Z)1

32 3

Z4从第二个圆销进入槽轮到第一个销再次进入槽轮的一段时间中

21

)

2

(Z438 3

Z8. 解：

k

tdt23n(112Z

) 得：n2

9. 解：因工作台六工位，所以槽轮的槽数Z=6 （1）k

td1t21Z1

3

（2）ktdttj1

tt3

得：t15秒

1

2t

0.419rad/s （3）tdttj15105秒 10.解：

棘轮最小转动角度为：

360

9OZ

相应的横向进给量为：Sl20.125mm

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