機械設計基礎間歇運動機構與組合機構PPT教案

1、會計學1機械設計基礎間歇運動機構與組合機構機械設計基礎間歇運動機構與組合機構 槽輪機構又稱馬爾他機構，由槽輪、裝有圓銷的撥盤和機架組成。如圖6-1所示，撥盤做勻速轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動槽輪作時轉(zhuǎn)時停的間歇運動。當圓銷未進入輪槽時，槽輪靜止。圓銷進入輪槽時，鎖止弧松開，槽輪轉(zhuǎn)動；當圓銷離開槽時，槽輪又被撥盤的外鎖止槽卡住，槽輪靜止。直到圓銷A在進入槽輪另一徑向槽時，兩者又重復上述的運動循環(huán)。 6.1 槽輪機構 槽輪機構有兩種基本型式：一種是外嚙合槽輪機構，如圖6-1所示，另一種是內(nèi)嚙合槽輪機構，如圖6-2所示。槽輪機構的工作原理 第1頁/共28頁21Rr1dr112L2b2s2dh2OA(單擊打開)6-1

2、.swf第2頁/共28頁22221121圖6-2 內(nèi)嚙合槽輪機構第3頁/共28頁 槽輪機構結構簡單，效率高，運動平穩(wěn)，因此在自動機床轉(zhuǎn)位機構、電影放映機卷片機構等自動機械中得到廣泛的應用。 第4頁/共28頁槽輪機構的主要參數(shù)z22221 槽輪機構的主要參數(shù)是槽數(shù) z 和撥盤圓銷數(shù)K。 如圖6-1所示。為了使槽輪2在開始和終止轉(zhuǎn)動時的瞬時角速度為零，以避免圓銷A與槽輪發(fā)生撞擊，圓銷進入或脫出徑向槽的瞬時，徑向槽的中線應與圓銷中心相切，即O2A應與O1A垂直。設z為均勻分布的徑向槽數(shù)，當槽輪2轉(zhuǎn)過22=2z弧度時，撥盤1相應轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角為：（6-1）21Rr1dr112L2b2s2dh2OA圖6-1

3、第5頁/共28頁在一個運動循環(huán)內(nèi)，槽輪2的運動時間 t 與主動撥盤轉(zhuǎn)一周的總時間t 之比，稱為槽輪機構的運動系數(shù)。用 表示。槽輪停止時間 t與主動撥盤轉(zhuǎn)一周的總時間t之比，稱為槽輪的靜止系數(shù)，用表示。當撥盤勻速轉(zhuǎn)動時，時間之比可用槽輪與撥盤相應的轉(zhuǎn)角之比來表示。如圖6-1所示，只有一個圓銷的槽輪機構，t、t、t分別對應于撥盤的轉(zhuǎn)角為21、（2-21）、2。21Rr1dr112L2b2s2dh2OA圖6-1第6頁/共28頁因此，該槽輪機構的運動系數(shù)和靜止系數(shù)分別為：zzzztt1212222221（6-2）zzzttttt121221 （6-3） 為保證槽輪運動，其運動系數(shù)應大于零。由式（6-2

4、）可知，槽輪的徑向槽數(shù)z 應等于或大于3。由式（6-2）還可以看出，這種槽輪機構的運動系數(shù) 恒小于0.5，即槽輪的運動時間 t總小于靜止時間t。第7頁/共28頁 欲使槽輪機構的運動系數(shù) 大于0.5，可在撥盤上裝數(shù)個圓銷。設撥盤上均勻分布的圓銷數(shù)為K，當撥盤轉(zhuǎn)一整周時，槽輪將被撥動K次。因此，槽輪的運動時間為單圓銷時的K倍。即：zzK2)2( （6-4） 運動系數(shù) 還應當小于1（=1表示槽輪 2與撥盤1一樣作連續(xù)轉(zhuǎn)動，不能實現(xiàn)間歇運動），故由上式得：12)2(zzK即22zzK 第8頁/共28頁 由上式可知，當 z =3時，圓銷的數(shù)目可為15，當z=4 或 5 時，圓銷數(shù)目可為13，而當 z 6

5、時，圓銷的數(shù)目為1或2。從提高生產(chǎn)效率觀點看，希望槽數(shù)z小些為好，因為此時 也相應減小，槽輪靜止時間（一般為工作行程時間）增大，故可提高生產(chǎn)效率。但從動力特性考慮，槽數(shù) z 適當增大較好，因為此時槽輪角速度減小，可減小震動和沖擊，有利于機構正常工作。但槽數(shù)z 9的槽輪機構比較少見。因為槽數(shù)過多，則槽輪機構尺寸較大，且轉(zhuǎn)動時慣性力矩也增大。另外，由式（6-3）可知，當z 9時，槽數(shù)雖增加，運動系數(shù)的變化卻不大，故z 常取為48。第9頁/共28頁 圖6-3所示為外嚙合棘輪機構。它由擺桿1、棘爪2、棘輪3、止回爪4和機架5組成。通常以擺桿為主動件、棘輪為從動件。當擺桿1連同棘爪2順時針轉(zhuǎn)動時，棘爪進

6、入棘輪的相應齒槽，并推動棘輪轉(zhuǎn)過相應的角度；當擺桿逆時針轉(zhuǎn)動時，棘爪在棘輪齒頂上滑過。為了防止棘輪跟隨擺桿反轉(zhuǎn)，設置止回爪4。這樣，擺桿不斷地作往復擺動，棘輪便得到單向的間歇運動。6.2 棘輪機構棘輪機構的工作原理及應用圖6-3 外嚙合棘輪機構 123453(單擊打開)6-3.swf第10頁/共28頁 棘輪機構還可以作成內(nèi)嚙合形式（圖6-4）12343圖6-4 內(nèi)嚙合棘輪機構(單擊打開)6-4.swf第11頁/共28頁12343v圖6-5 棘條機構 移動棘輪（即棘條）形式（圖6-5），其工作原理和外嚙合棘輪機構類似。第12頁/共28頁如圖6-6所示為摩擦式棘輪機構，當擺桿1作逆時針轉(zhuǎn)動時，利用

7、楔塊2與摩擦輪3之間的摩擦產(chǎn)生自鎖，從而帶動摩擦輪3和擺桿一起轉(zhuǎn)動；當擺桿作順時針轉(zhuǎn)動時，楔塊2與摩擦輪3之間產(chǎn)生滑動。這時由于楔塊4的自鎖作用能阻止摩擦輪反轉(zhuǎn)。這樣，在擺桿不斷作往復運動時，摩擦輪3便作單向的間歇運動。圖6-6 摩擦棘輪機構1234(單擊打開)6-6.swf第13頁/共28頁 棘輪機構除了常用于實現(xiàn)間歇運動外，還能實現(xiàn)超越運動。如圖6-7所示為自行車后輪軸上的棘輪機構。當腳蹬踏板時，經(jīng)鏈輪1和鏈條2帶動內(nèi)圈具有棘齒的鏈輪3順時針轉(zhuǎn)動，再通過棘爪4的作用，使后輪軸5順時針轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)使自行車前進。當自行車前進時，如果令踏板不動，后輪軸5便會超越鏈輪3而轉(zhuǎn)動，讓棘爪4在棘輪齒背上

8、劃過，從而實現(xiàn)不蹬踏板的自由滑行。 圖6-7 超越式棘輪機構 1232345第14頁/共28頁 如圖6-8，為使棘爪受力最小，應使棘輪齒頂A和棘爪的轉(zhuǎn)動中心O2的連線垂直與棘輪半徑。作用力有：正壓力Fn和摩擦力F。Fn可分為圓周力Ft和徑向力Fr。力Fr使棘爪落到齒根，力F阻止棘爪落向齒根，為了保證正常工作，須使棘爪落到齒根而又不致于與齒脫開。這就要求輪齒工作面相對棘輪半徑朝齒體內(nèi)偏斜一角度，稱為棘齒的偏斜角。 棘爪工作條件 圖6-8aOCEBAhnnFArFLnFtF2OD第15頁/共28頁偏斜角 的大小由下列關系求出：cosLFLFr（6-6）因為sinnnrFFF（6-7）有tantan

9、cossin（6-8）第16頁/共28頁即 式中，為齒與爪間的摩擦角，=arctan。當=0.2時，11.5。為安全起見，通常取=20。 選定齒數(shù)z和按強度要求確定模數(shù)m后，棘輪棘爪的主要幾何尺寸可按以下經(jīng)驗公式計算：頂圓直徑 D=mz 齒高 h=0.75m齒頂厚 a=m齒槽夾角 =60或50棘爪長度 L=2m其他結構尺寸可參閱機械設計手冊。第17頁/共28頁 由于棘輪是在動棘爪的突然撞擊下啟動的，接觸瞬間，理論上是剛性沖擊。故棘輪機構只能用于低速的間歇運動場合。 棘輪機構的使用特點 1棘輪機構結構簡單，容易制造。常用作防止轉(zhuǎn)動件反轉(zhuǎn)的附加保險機構。 2棘輪每次轉(zhuǎn)角和動停時間比可調(diào)。常用于機構

10、工況經(jīng)常改變的場合。第18頁/共28頁 圖6-9所示為不完全齒輪機構。主動輪1為只有一個齒或幾個齒的不完全齒輪，從動輪2可以是普通的完整齒輪，也可以由正常齒和帶鎖住弧的厚齒彼此相間地組成（圖6-9a,b）。當主動輪1的有齒部分作用時，從動輪2就轉(zhuǎn)動；當主動輪1的無齒圓弧部分作用時，從動輪停止不動，因而當主動輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動輪獲得時轉(zhuǎn)時停的間歇運動。6.3 不完全齒輪機構圖6-9 外嚙合不完全齒輪機構2121(a)(b)(單擊打開)6-9.swf第19頁/共28頁當主動輪勻速轉(zhuǎn)動時，這種機構的從動輪在運動期間也保持勻速轉(zhuǎn)動，但是當從動輪由停歇而突然到達某一轉(zhuǎn)速，以及由某一轉(zhuǎn)速突然停止時都會象等

11、速運動規(guī)律的凸輪機構那樣產(chǎn)生剛性沖擊。因此，對于轉(zhuǎn)速較高的不完全齒輪機構，可在兩輪的端面分別裝上瞬心線附加桿L和K（圖6-9c），使從動件的角速度由零逐漸增加到某一數(shù)值從而避免沖擊。12KL圖6-9C第20頁/共28頁 不完全齒輪機構有外嚙合和內(nèi)嚙合（圖6-10）兩種型式，一般用外嚙合型式。 圖6-10 內(nèi)嚙合不完全齒輪機構12(單擊打開)6-10.swf第21頁/共28頁不完全齒輪機構與其他間歇運動機構相比，它的結構簡單，制造方便，從動輪的運動時間和靜止時間的比例不受機構結構的限制。缺點是從動輪在轉(zhuǎn)動開始和終止時，角速度有突變，沖擊較大，故一般只適用于低速或輕載場合。 不完全齒輪機構常用于多

12、工位自動機和半自動機工作臺的間歇轉(zhuǎn)位及某些間歇進給機構中。 第22頁/共28頁如圖6-11所示的手動沖床是六桿或由兩個四桿機構組成。一個是原動件（手柄）1、連桿2、從動搖桿3和機架4組成的雙搖桿機構；另一個是由搖桿3、小連桿5、沖桿6和機架組成的搖桿滑塊機構。采用六桿機構，增大了沖桿的作用力。 6.4 組合機構下面介紹幾種常見的組合機構。連桿連桿1BCDEFG56A234圖6-11 手動沖床中的復合鉸鏈機構第23頁/共28頁圖6-12所示為篩料機主題機構的運動簡圖。這個六桿機構也可看成由兩個四桿機構組成。第一個是由原動曲柄1、連桿2、從動曲柄3和機架6組成的雙曲柄機構；第二個是由曲柄3（原動件

13、）、連桿4、滑塊5（篩子）和機架6組成的曲柄滑塊機構。 圖6-12 篩料機機構的復合連桿機構512436第24頁/共28頁 圖6-13所示為雙凸輪機構，由兩個凸輪機構協(xié)調(diào)配合控制十字滑塊3上一點M準確地描繪出虛線所示預定的軌跡。凸輪凸輪機構圖6-13 雙凸輪機構112345xy5(單擊打開)6-13.swf第25頁/共28頁 凸輪連桿機構的形式很多，這種組合機構通常用于實現(xiàn)從動件的預定的運動軌跡和規(guī)律。 主動曲柄OA回轉(zhuǎn)時，B點強制在凸輪凹槽中運動，從而使托桿達到圖示運動規(guī)律，托包時慢進，不托包時快退，以提高生產(chǎn)效率。因此，只要把凸輪輪廓線設計得當，就可以使托桿達到上述要求。 連桿凸輪圖6-14 巧克力包裝機托包用的凸輪連桿機構慢托快退h L30OABx12060180（a)（b)(單擊打開)(單