第十章其它常用機(jī)構(gòu)

第十章其它常用機(jī)構(gòu)內(nèi)容提要第一節(jié)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)第二節(jié)組合機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介第三節(jié)機(jī)器人機(jī)構(gòu)

第十章其它常用機(jī)構(gòu)第一節(jié)

間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)例二、對(duì)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求三、棘輪機(jī)構(gòu)四、槽輪機(jī)構(gòu)五、凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)第十章其它常用機(jī)構(gòu)實(shí)例1灌裝冷霜的多工位自動(dòng)機(jī)實(shí)例2電影放映機(jī)送上空盒送出成品蓋盒蓋貼錫紙灌霜一、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)例第十章其它常用機(jī)構(gòu)

二、對(duì)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求

1．運(yùn)動(dòng)系數(shù)從動(dòng)構(gòu)件的一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期分為兩部分：運(yùn)動(dòng)時(shí)間Td和停歇時(shí)間Tt

。運(yùn)動(dòng)系數(shù):運(yùn)動(dòng)時(shí)間占整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的比例。

第十章其它常用機(jī)構(gòu)

運(yùn)動(dòng)系數(shù)越小，工作臺(tái)轉(zhuǎn)位越快，可提高生產(chǎn)率。但運(yùn)動(dòng)系數(shù)小，則啟動(dòng)和停止時(shí)的加速度可能太大。所以，在設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重選擇這一參數(shù)。也有用動(dòng)停比

k

來(lái)代替運(yùn)動(dòng)系數(shù)的，動(dòng)停比是運(yùn)動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間的比值：顯然，動(dòng)停比和運(yùn)動(dòng)系數(shù)間有如下關(guān)系第十章其它常用機(jī)構(gòu)⒉分度數(shù)n當(dāng)從動(dòng)構(gòu)件作間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在從動(dòng)構(gòu)件一周內(nèi)停歇的次數(shù)稱為分度數(shù)。它直接和工作臺(tái)的工位數(shù)有關(guān)，一般是設(shè)計(jì)的給定數(shù)據(jù)。也有一些間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不用分度數(shù)這一概念，而只討論每次分度運(yùn)動(dòng)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度。第十章其它常用機(jī)構(gòu)⒊動(dòng)力學(xué)性能間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)構(gòu)件在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)要經(jīng)歷啟動(dòng)、加速、減速、停止的過(guò)程。

和凸輪從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)一樣，如果從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不好，會(huì)產(chǎn)生較大的加速度，從而帶來(lái)慣性負(fù)荷并產(chǎn)生沖擊。因此，要注意從動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。第十章其它常用機(jī)構(gòu)⒋定位精度許多應(yīng)用場(chǎng)合要求從動(dòng)構(gòu)件（工作臺(tái)）有較好的定位精度。影響定位精度的因素制造誤差間隙動(dòng)態(tài)誤差：減速時(shí)的慣性力常常使從動(dòng)構(gòu)件在應(yīng)該停止時(shí)發(fā)生殘余振動(dòng)。保證定位精度的方法自身就能實(shí)現(xiàn)較精確的定位要另外設(shè)置定位裝置第十章其它常用機(jī)構(gòu)三、棘輪機(jī)構(gòu)

棘輪機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用歷史很久的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在第一章中牛頭刨床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中，我們已見(jiàn)過(guò)它的應(yīng)用。組成和特點(diǎn)

類(lèi)型應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

第十章其它常用機(jī)構(gòu)（一）棘輪機(jī)構(gòu)的組成和特點(diǎn)組成搖桿1—主動(dòng)構(gòu)件，作往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)棘輪3—單向的間歇運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)棘爪2止動(dòng)棘爪4彈簧5第十章其它常用機(jī)構(gòu)（1）調(diào)整搖桿擺角（2）裝置遮板

調(diào)整棘輪每次轉(zhuǎn)過(guò)角度的方法：第十章其它常用機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)沖擊和噪聲較大定位精度差只能用于速度不高、載荷不大、精度要求不高的場(chǎng)合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易步進(jìn)量易于調(diào)整特點(diǎn)第十章其它常用機(jī)構(gòu)（二）棘輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型齒式棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)外嚙合內(nèi)嚙合

克服了齒式棘輪機(jī)構(gòu)沖擊和噪聲大的缺點(diǎn),

可實(shí)現(xiàn)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),

運(yùn)動(dòng)精度較差。外嚙合內(nèi)嚙合結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小。第十章其它常用機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合齒式棘輪機(jī)構(gòu)第十章其它常用機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)外嚙合內(nèi)嚙合第十章其它常用機(jī)構(gòu)當(dāng)需要使棘輪得到不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棘輪的齒可作成矩形，而棘爪作成可翻轉(zhuǎn)的。第十章其它常用機(jī)構(gòu)（三）棘輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用范圍的擴(kuò)展棘輪機(jī)構(gòu)除了可實(shí)現(xiàn)間歇送進(jìn)、分度運(yùn)動(dòng)以外，還可作為制動(dòng)器和超越離合器使用。制動(dòng)器發(fā)生事故時(shí)，止動(dòng)棘爪３突然伸出，可防止卷筒逆轉(zhuǎn)。第十章其它常用機(jī)構(gòu)

單向離合器可看作是一個(gè)內(nèi)接式摩擦棘輪機(jī)構(gòu)。星輪1—主動(dòng)件套筒2—從動(dòng)件滾柱4超越離合器星輪1逆時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱4帶動(dòng)套筒一同回轉(zhuǎn)。星輪1順時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)，套筒停止不動(dòng)。套筒只隨星輪逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，從這個(gè)意義上說(shuō)，它是一個(gè)單向離合器。第十章其它常用機(jī)構(gòu)

它也可以成為一個(gè)超越離合器：當(dāng)套筒從另一條傳動(dòng)路線得到一個(gè)更快的逆時(shí)針回轉(zhuǎn)速度時(shí)，星輪相對(duì)于套筒成了順時(shí)針回轉(zhuǎn)，楔形空間中的摩擦不再起作用，套筒可以超越星輪以高速轉(zhuǎn)動(dòng)。超越離合器在機(jī)床中有所應(yīng)用，它使正常切削的運(yùn)動(dòng)鏈和快速運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈可并行不悖地起作用。第十章其它常用機(jī)構(gòu)（四）棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.模數(shù)和齒數(shù)的確定與齒輪相同，棘輪輪齒的有關(guān)尺寸也用模數(shù)作為計(jì)算的基本參數(shù)。模數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化，但棘輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)按其頂圓直徑來(lái)計(jì)算：棘輪齒數(shù)頂圓直徑模數(shù)

模數(shù)的選取根據(jù)棘輪機(jī)構(gòu)的使用條件和運(yùn)動(dòng)要求選定。由棘輪機(jī)構(gòu)的使用條件可確定棘輪的最小轉(zhuǎn)角，齒數(shù)太小則可能保證不了最小轉(zhuǎn)角的實(shí)現(xiàn)。模數(shù)決定了齒的大小，模數(shù)應(yīng)根據(jù)齒和棘爪的強(qiáng)度來(lái)確定。第十章其它常用機(jī)構(gòu)2.棘輪的齒形棘輪單向回轉(zhuǎn)非對(duì)稱梯形三角形

(載荷較小時(shí)使用)棘輪齒形和其它尺寸的計(jì)算可參閱機(jī)械設(shè)計(jì)的有關(guān)手冊(cè)。棘輪雙向回轉(zhuǎn)：矩形第十章其它常用機(jī)構(gòu)四、槽輪機(jī)構(gòu)

棘輪機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用很廣泛的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。組成和特點(diǎn)

類(lèi)型運(yùn)動(dòng)分析設(shè)計(jì)要點(diǎn)

第十章其它常用機(jī)構(gòu)外槽輪機(jī)構(gòu)分度數(shù)n＝4（一）槽輪機(jī)構(gòu)的組成和特點(diǎn)撥盤(pán)1—主動(dòng)構(gòu)件，作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圓柱銷(xiāo)A—安裝于撥盤(pán)上。槽輪2—從動(dòng)構(gòu)件，有徑向槽、鎖止弧。第十章其它常用機(jī)構(gòu)

當(dāng)撥盤(pán)上的圓柱銷(xiāo)進(jìn)入徑向槽之前，槽輪上的內(nèi)凹鎖止弧鎖住，槽輪靜止不動(dòng)。剛開(kāi)始進(jìn)入槽輪上的徑向槽的瞬間。鎖止弧剛好被松開(kāi)，圓柱銷(xiāo)A將驅(qū)動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

槽輪在圓柱銷(xiāo)驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)過(guò)90度。圓柱銷(xiāo)即將脫離徑向槽的瞬間，槽輪上的另一個(gè)鎖止弧又被鎖住，槽輪又靜止不動(dòng)。

撥盤(pán)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，槽輪作間歇運(yùn)動(dòng)，撥盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)4周，槽輪轉(zhuǎn)過(guò)1周。

第十章其它常用機(jī)構(gòu)實(shí)例灌裝冷霜的多工位自動(dòng)機(jī)

n＝6實(shí)例電影放映機(jī)

n＝4第十章其它常用機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于制造工作可靠機(jī)械效率較高同時(shí)具有分度和定位的功能（但撥盤(pán)上的鎖住弧定位精度有限，當(dāng)要求精確定位時(shí)，還應(yīng)設(shè)置定位銷(xiāo)）。

設(shè)計(jì)自由度?。涸诜侄葦?shù)確定以后，運(yùn)動(dòng)系數(shù)也隨之確定而不能改變，這是其突出缺點(diǎn)。不適用于高速：雖然振動(dòng)和噪聲比棘輪機(jī)構(gòu)小，但槽輪在啟動(dòng)和停止的瞬間加速度大，有沖擊。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)一般取分度數(shù)n

＝4～8。第十章其它常用機(jī)構(gòu)（二）槽輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型平面槽輪機(jī)構(gòu):傳遞平行軸間運(yùn)動(dòng)外槽輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用最廣

內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)停歇時(shí)間短，運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，因此傳動(dòng)更平穩(wěn)所占的空間小第十章其它常用機(jī)構(gòu)

曲線槽的槽輪機(jī)構(gòu)

不等臂長(zhǎng)的多銷(xiāo)槽輪機(jī)構(gòu)

可以改變分度過(guò)程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使之更為平穩(wěn)

槽輪一周中可實(shí)現(xiàn)幾個(gè)運(yùn)動(dòng)和停歇時(shí)間均不相同的運(yùn)動(dòng)要求。徑向槽的尺寸不同撥盤(pán)上圓銷(xiāo)分布不均勻第十章其它常用機(jī)構(gòu)空間槽輪機(jī)構(gòu):傳遞相交軸間的運(yùn)動(dòng)第十章其它常用機(jī)構(gòu)（三）外槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析1.運(yùn)動(dòng)系數(shù)和運(yùn)動(dòng)周期是與撥盤(pán)的轉(zhuǎn)角和進(jìn)入徑向槽的瞬間脫離徑向槽的瞬間圓柱銷(xiāo)的線速度應(yīng)沿著徑向槽的中心線方向vv避免發(fā)生剛性沖擊ωω第十章其它常用機(jī)構(gòu)因?yàn)閾鼙P(pán)是等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)間Td對(duì)應(yīng)2α1運(yùn)動(dòng)周期T

對(duì)應(yīng)2π運(yùn)動(dòng)系數(shù)AO1O2αφω槽輪徑向槽數(shù)２１第十章其它常用機(jī)構(gòu)

運(yùn)動(dòng)系數(shù)故

運(yùn)動(dòng)系數(shù)由此得出結(jié)論：，即最少為３槽若需要使，可在撥盤(pán)上均勻地放置個(gè)圓銷(xiāo)例如，第十章其它常用機(jī)構(gòu)２.運(yùn)動(dòng)分析αφ進(jìn)入?yún)^(qū)αφ為負(fù)離開(kāi)區(qū)αφ為正ＲＲxΑ解出幾何關(guān)系輸出角位移表達(dá)式第十章其它常用機(jī)構(gòu)輸出角位移表達(dá)式輸出角速度的無(wú)因次表達(dá)式輸出角加速度的無(wú)因次表達(dá)式求一階導(dǎo)數(shù)求二階導(dǎo)數(shù)輸出構(gòu)件的角速度和角加速度是槽數(shù)和位置的函數(shù)．輸出構(gòu)件的特性與什么有關(guān)？第十章其它常用機(jī)構(gòu)外槽輪機(jī)構(gòu)內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)在圓銷(xiāo)進(jìn)入和脫離的瞬間，角加速度存在突變，因此，在這兩個(gè)瞬間存在柔性沖擊。當(dāng)徑向槽數(shù)減少時(shí)，速度和加速度峰值急劇增加；所以，一般不推薦使用z＝3的情況。內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能比外槽輪機(jī)構(gòu)要好得多。第十章其它常用機(jī)構(gòu)（四）槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）槽數(shù)和圓銷(xiāo)數(shù)的確定根據(jù)使用場(chǎng)合所要求的分度數(shù)確定槽輪的槽數(shù)z，根據(jù)對(duì)運(yùn)動(dòng)系數(shù)的要求確定圓銷(xiāo)數(shù)m。（2）中心距的確定它是決定槽輪機(jī)構(gòu)所占空間大小的關(guān)鍵尺寸。中心距偏大受到空間布局的制約。若中心距太小，撥盤(pán)的關(guān)鍵尺寸R

也?。灰蚨鴪A銷(xiāo)直徑和各部分的其它尺寸都不得不受到限制。尺寸R小，圓銷(xiāo)和槽的受力就更大。所以，中心距偏小受到強(qiáng)度的制約。槽輪機(jī)構(gòu)的其它結(jié)構(gòu)尺寸的確定可參閱機(jī)械設(shè)計(jì)的有關(guān)手冊(cè)。第十章其它常用機(jī)構(gòu)凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)也稱為分度凸輪機(jī)構(gòu)．它是上個(gè)世紀(jì)中葉以后才發(fā)展起來(lái)的新型間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。五、凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成和工作原理類(lèi)型特點(diǎn)和應(yīng)用第十章其它常用機(jī)構(gòu)（一）凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成和工作原理蝸桿分度凸輪機(jī)構(gòu)（應(yīng)用最多）主動(dòng)凸輪從動(dòng)盤(pán)機(jī)架機(jī)架凸脊軸線相互垂直交錯(cuò)滾子第十章其它常用機(jī)構(gòu)凸輪上有一條凸脊，如果凸脊沿一條螺旋線布置，就像一個(gè)蝸桿，那么凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就帶動(dòng)從動(dòng)盤(pán)像蝸輪那樣連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。但凸輪上的凸脊經(jīng)過(guò)這樣的設(shè)計(jì)：當(dāng)凸輪在連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，使從動(dòng)盤(pán)作間歇運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)盤(pán)上的滾子可以繞其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，可減小凸輪面和滾子之間的滑動(dòng)摩擦。兩軸間的中心距可作微量調(diào)整，以消除凸輪輪廓面和滾子之間的間隙，實(shí)現(xiàn)“預(yù)緊”，不但可減小間隙帶來(lái)的沖擊，而且在從動(dòng)盤(pán)停歇時(shí)可得到精確的定位。Ａ第十章其它常用機(jī)構(gòu)（二）凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型１．蝸桿分度凸輪機(jī)構(gòu)２．圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)

在從動(dòng)盤(pán)上可以布置較多的滾子，能實(shí)現(xiàn)較大的分度數(shù)。難以實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。從動(dòng)盤(pán)主動(dòng)凸輪滾子分布在從動(dòng)盤(pán)的端面上第十章其它常用機(jī)構(gòu)３．平行分度凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)盤(pán)主動(dòng)凸輪均勻分布的三組滾子３片共軛平面凸輪凸輪的突起部分的曲線可推動(dòng)從動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪的圓弧部分卡在兩個(gè)滾子之間，實(shí)現(xiàn)停歇時(shí)的定位。第十章其它常用機(jī)構(gòu)平行分度凸輪可實(shí)現(xiàn)“一分度”，即凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一周，從動(dòng)盤(pán)也轉(zhuǎn)過(guò)一周，并停歇一段時(shí)間。模切機(jī)送進(jìn)系統(tǒng)（壓制紙盒）輸入：連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)模切區(qū)沖模分度凸輪機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器鏈輪牙排（夾持紙板）鏈條鏈輪：間歇轉(zhuǎn)動(dòng)鏈條：步進(jìn)運(yùn)動(dòng)第十章其它常用機(jī)構(gòu)（三）凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用和棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)相比，突出的優(yōu)點(diǎn)：1）運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，轉(zhuǎn)位準(zhǔn)確；2）無(wú)需另加定位裝置，而且定位可靠；3）設(shè)計(jì)自由度大：分度凸輪機(jī)構(gòu)的分度數(shù)決定了滾子數(shù)目，而動(dòng)停比則取決于凸輪廓線設(shè)計(jì)，二者之間沒(méi)有確定的關(guān)系，因此設(shè)計(jì)者有較大的設(shè)計(jì)自由度；4）通過(guò)從動(dòng)盤(pán)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的合理設(shè)計(jì)，可減小動(dòng)載荷和沖擊，因此它的運(yùn)轉(zhuǎn)速度可以比棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)高得多，蝸桿式分度凸輪的轉(zhuǎn)速已達(dá)3000r/min