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机械设计机构介绍1． 棘轮机构的设计1.棘轮与棘爪的轴心位置在棘轮机构工作时，棘爪给棘轮轮齿的作用力沿 A 方向(视棘爪为二力构件) ，在相同推力的情况下，为了能使棘 2．棘轮的齿面偏斜角 α，棘爪进入棘轮的齿槽时在 A 点处开始接触，此时棘爪上受到棘轮齿面法向反力 N 和摩擦力 Ff 的作用为了使棘爪能顺利地进入齿槽底部，通常将棘轮齿面做成与半径 02A 成一定的夹角 α，这一偏斜角称棘轮的齿面偏斜角，一般取 α=lO°～l 5°3．棘轮机构的主要参数（1 ） ． 棘轮齿数 z　根据工作要求选定轻载时齿数可取得多些，可达 250 齿；载荷较大时，齿数取少些，通常取 z=8～30例如牛头刨床横向进给机构中的丝杠，其导程 L=6mm,要求最小进给量为0.2mm,若棘爪每次拨过一个齿，则棘轮的最小转角为：所以棘轮的最少齿数 z=360o/12o=302） ．棘轮齿距 ρ　相邻两齿齿顶圆周上对应点间的弧长，mm（3） ．棘轮模数 m　棘轮齿距 ρ与 π之比，即 ρ=πm4 ） ．齿顶圆直径 da　齿顶圆直径可由公式 da=mz 求得齿数 z 和模数 m 确定后，棘轮机构的其他几何尺寸，可由公式算出。

上图是两个带棘轮棘爪的齿轮机构图片，下面是另一个棘轮棘爪的工程图，共大家设计参考2．防止钢丝绳缠绕的解决办法：可加排绳器，也叫导绳器、引绳器，排绳器有槽式、齿式和板槽式，还有自动排绳滚筒，其作用就是将钢丝绳有序地整齐排列在卷筒上见下图，若需要可联系 2 倍；同时机构具有自锁性其国标编号是：GB/T8010 ,参见下面简图（第 1 张图是国家标准的片段，第 3 张图是偏心夹紧机构的使用中典型结构）：4. 轴用偏心夹箍：几十年前，我首先在发动机曲轴磨削中使用该技术，解决了原用鸡心夹箍，当螺钉拧不紧时，曲轴跟随每秒 35 米线速度的砂轮高速旋转，多次飞出机床的重大事故隐患 （正常情况下，机床头架主轴的拨杆应该通过鸡心夹箍带动曲轴低速转动；与砂轮的转向相反 ）受到总工的表扬该结构日后风弥同行其结构与前述偏心夹紧机构的效果是异曲同工下图是个用偏心轮夹紧的钻夹具图左侧图是加工件，件 9 是偏心轮，件 2 是压板，件 5 是钻套5.下图的我公司的空气汽缸机构的改进结构：而原结构设计是不合理的：它采用两个深沟球轴承，由于该结构两轴承很难做到制造轴线平行，使用中造成运动负荷较大我的设计是将其改成两个调心球轴承，问题就可解决了。

调心滚子轴承能承受多大的轴向力？答：标准 GB/T4662-1993 ；基本额定静载荷及当量静载荷 ，手册上应该有计算轴向基本额定静载荷的计算公式，都是用“ 少量"，"较小" 来描述调心轴承能承受的轴向力，没有具体量化比如在大型摇摆式音乐喷泉中采用两个全陶瓷调心球轴承取代钢球式轴承得到很好的效果；解决了因使用场地高低、不在同一平面，无法保证两轴承同轴度的问题调心球轴承：由于外圈滚道面呈球面，具有调心性能，因此可自动调整因轴或外壳的挠曲或不同心引起的轴心不正,圆锥孔轴承通过使用紧固件可方便地安装在轴上，但调心球轴承的轴线最大允许转动角度不超过3 度下图是滚柱调心轴承: 自调心球轴承；单列；开式设计： 6.内圆锥轴的弹性涨套机构：上图零件的轴孔呈圆锥面接触，轴套圆柱开均布的槽口，在夹具设计中，它具有自动定心作用；装夹方便、快捷下图则是在联轴器领域里也使用了雷同的结构：这张图是我公司的另部件：直线电机中对永久磁铁的孔定位的弹性定心套图纸，它解决了永久磁铁的孔公差大，直接定心同心度达不到要求的问题：7. 汽缸旋转压紧机构: 图示夹具是被加工的零件被夹紧时的状态，如图压板处于 92 度夹角。

此时该角度使夹具处于自锁状态这种夹紧仅用在装夹零件的高度尺寸变化不太大的情况下当压板松开时呈垂直位置该结构适合于大批量生产实际使用详见专题 8 中的第 2 和第 3 张图夹具两端各用一个该旋转压紧机构8. 定位孔直径 60 以上孔的加工件的中心夹紧机构： 上图工作原理：工件以直径 60 的孔定位件 10 的活塞杆推动件 2，件 2 推动件 3 夹紧工件松开时，件 2 推动件 3 右端的突起，使其绕件 7 旋转回到工件的定位孔内，便可轻松取出工件第 2张图是中心夹紧机构在焊接工件的机器人半自动定位夹具上使用的情况；图中右上端的是机器人和焊枪第 3 张图是中心夹紧机构的剖面中心夹紧机构在工件（电器罩壳体）的右上部（见图中紫红色圆环部分就是）：（前面机构 6 中的“汽缸旋转压紧机构”在该夹具中的左右两端各用一个 ）由于本图中的汽缸总成是 SMC 日资公司的外购件，所以是简易画法9．利用差动螺纹原理设计出一种微调锉刀装置：1. 图 1 螺纹差动式微调镗刀结构2. 刀头体 2.镗刀杆 3.内螺纹导向套 4.径向紧定螺钉 5.弹簧 6.调节套 7.轴向紧定螺钉 8.刀头体联接螺钉 9.紧定导向螺钉 10.压紧螺钉 3. 微调镗刀由刀头体 1、内螺纹导向套 3、调节套 6 等组成，安装在镗刀杆 2 上，其中调节套 6 与内螺纹导向套 3 的联接螺纹为 M27×1.5-7H，而刀头体连接螺纹 8 与调节套 6 的联接螺纹为 M12×1.25-6H(左)。

为了防止内螺纹导向套 3 的转动和移动，分别采用一个径向紧定螺钉 4和一个轴向紧定螺钉 7为了确保刀头体的轴向导向移动和固定不动，采用了两只紧定螺钉9、10为了消除联接螺纹 M27×1.5-6H 的间隙，采用了压缩弹簧 5弹簧 5 的作用是使调节套6 向右运动，微调时调节套 6 的外螺纹 M27×1.5 的右侧面与内螺纹导向套 M27×1.5 的左侧面相接触，该弹簧力的作用方向与刀具在切削中产生的挤压力方向是一致的，所以镗刀工作时不会松动，该力经过径向和轴向紧定螺钉 4、7 ，直接传至镗刀杆 2 上(见图 2) 图 2 弹簧 5 的间隙消除原理在对调节套 6 进行微调时，由于该联接的外螺纹 M27×1.5 是右旋螺纹，故当其顺时针转动一周时，将使刀头体向左(前) 移动 1.5mm；与此同时由于调节套与刀头体连接的螺纹 M12×1.25 是左螺纹，在其顺时针转动一周时，该左螺纹又将使刀头体向右(后)移动 1.25mm，所以此时刀头体的实际移动为 ：L=1.5-1.25=0.25(mm) 即镗刀实际只前伸 0.25mm由于调节套 6 右端面上有等分刻度50 格，所以旋转调节套 6 每微调一格时镗刀的进刀量为 ：0.25÷50=0.005(mm/格)=5µm/格 。

实践证明，螺距差动式微调镗刀微调精度高，操作简单方便，工作稳定性好，加工时不易振动，能自动消除 M27×1.5 螺纹的间隙；同时，该微调镗刀的刀头体采用可转位刀片，容易拆装更换，可广泛用于坐标镗床和数控机床上的精密孔加工该微调镗刀调节范围小，为适应大孔的加工，可通过改变刀头体 1 的不同长度以扩大调节范围上图由于加工孔径较大，设计容易如果加工孔径较小，如直径在 26~36 左右时，可以将图 1 的刀杆截面设计成与刀杆轴线呈 45 度左右夹角，以保证刀杆截面尺寸满足设计要求此时由于受空间的限制，图 1 中的件 3 和件 5 可能都要取消；即刀头体直接与镗刀杆接触，后者在发动机制造行业中用的较多10. 微调镗刀在发动机汽缸盖的导管底孔加工中径向尺寸的对刀机构对刀机构装通过弹性开口孔径加螺栓装夹在刀杆上，右侧的手柄螺距差动式微调微调机构（图中局部剖开），实现了对小直径刀头进行体外微调刀对刀结束后，快速卸去对刀机构，就可加工了此百分表头前端不是常见的球面螺钉，而是焊有硬质合金块的平面螺钉，因为所接触的刀尖是一个点 11．我公司呼吸机上用到的铝形材是非标件，但市场上各种铝形材却是各企业的标准作为一个设计者平时要大量收集网络行业的信息，到设计时才能够思路敏捷，优选市场现有产品。

这里我仅发几张各公司的产品图片：下图是南京科敏铝业制品厂、南京美诚铝业有限公司和上海比迪工业铝型材配件有限公司（APS-8-4080)的铝形材产品 ：上海比迪工业铝型材配件有限公司和无锡安普机械有限公司（产品编号：AP45-10）的铝形材：南京科敏铝业制品厂的铝形材：12. 谐波传动它是 1959 年由美国人发明传动原理：谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的；是少齿差行星传动的一种谐波传动包括三个基本构件：波发生器、柔轮、刚轮三个构件可任意固定一个，其余两个一为主动、一为从动，可实现减速或增速（固定传动比），也可变换成两个输入，一个输出，组成差动传动（其原理如图）当刚轮固定，波发生器为主动，柔轮为从动时：柔轮在椭圆凸轮作用下产生变形，在波发生器长轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全啮合；在短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全脱开；在波发生器长轴与短轴的区间，柔轮轮齿与刚轮轮齿有的处于半啮合状态，称为啮入；有的则逐渐退出啮合处于半脱开状态，称为啮出由于波发生器的连续转动，使得啮入、完全啮合、啮出、完全脱开这四种情况依次变化，循环不已由于柔轮比刚轮的齿数少 2，所以当波发生器转动一周时，柔轮向相反方向转过两个齿的角度，从而实现了大的减速比。

二，传动特点：谐波传动为多齿同时啮合，传动比大并且范围广、精度高、空回小、承载能力大、体积小、重量轻、传动效率高达 92~96%、传动平稳、噪声小、可向密封空间传递运动等实际应用：由于谐波传动具有许多优点，现已广泛应用在航空、航天、电子工业、军事工业、机器人、假肢、机床、仪器仪表、石油化工、纺织机械、印刷包装机械、医疗器械、食品加工机械等领域.谐波减速机传动比范围大单级谐波减速器传动比可在 50—300 之间，优选在 75—250 之间；双级谐波减速器传动比可在 3000—60000 之间；复波谐波减速器传动比可在 200—140000 之间谐波传动包括三个基本构件：波发生器、柔轮、刚轮三个构件可任意固定一个，其余两个一为主动、一为从动，可实现减速或增速（固定传动比） ，也可变换成两个输入，一个输出，组成差动传动（其原理如下图）当刚轮固定，波发生器为主动，柔轮为从动时：柔轮在椭圆凸轮作用下产生变形，在波发生器长轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全啮合；在短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿完全脱开；在波发生器长轴与短轴的区间，柔轮轮齿与刚轮轮齿有的处于半啮合状态，称为啮入；有的则逐渐退出啮合处于半脱开状态，称为啮出。

波发生器是强迫柔轮变形的重要零件按变形的波不同，分为双波和 3 波两种下面各图都是双波；波发生器的结构有 3 种，见最后的图片由于波发生器的连续转动，使得啮入、完全啮合、啮出、完全脱开这四种情况依次变化，循环不已，同一时刻啮合的齿数多达近 30%，所以承载能力大由于柔轮比刚轮的齿数少 2，所以当波发生器转动一周时，柔轮向相反方向转过两个齿的角度，从而实现了大的减速比 13. 我公司的呼吸机产品上用到的圆锥管螺纹应该是一般密封圆锥管螺纹（标记：NPT），我国是公制国家，应该用 60 度牙形角的圆锥管螺纹，但是有人设计中使用 55 度牙形角的密封圆锥管螺纹（标记：R），这个问题在不少设计者的设计中时常出现混乱不清的情况55 度牙形角的密封圆锥管螺纹——在我国除了自来水行业的煤气管道上仍沿用英制标准，其余行业一般应该使用前者：即NPT 美国标准，直到 1991 年我国才颁布了相应的一般密封圆锥管螺纹标准，并且明确说明与美国标准等效，其国标号是 GB/。