機械原理間歇運動機構

機械原理間歇運動機構甘肅工業(yè)大學專用第一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用車床的走刀運動螺旋機構螺旋機構將絲杠的等速回轉變換成為刀架溜板的等速直線移動。后輪的驅動軸總是相對于發(fā)動機輸出軸上下擺動。第二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用第十二章其他常用機構及其設計§12－1棘輪機構§12－2槽輪機構§12－3擒縱輪機構§12－4凸輪式間隙運動機構§12－5不完全齒機構§12－6非圓齒輪機構§12－7螺旋機構§12－8萬向鉸鏈機構§12－9組合機構第三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用一、棘輪機構的組成及其工作原理組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動爪。§12－1棘輪機構工作原理：擺桿往復擺動，棘爪推動棘輪間歇轉動。優(yōu)點：結構簡單、制造方便、運動可靠、轉角可調。缺點：工作時有較大的沖擊和噪音，運動精度較差。適用于速度較低和載荷不大的場合。棘輪類型按工作方式有：按輪齒分布有：按轉角是否可調:固定轉角、可調轉角調桿長擺角、加滑動罩輪齒棘輪、摩擦棘輪演示模型外緣、內緣、端面棘輪機構。單向、雙向運動棘輪機構。二、棘輪機構的類型與應用按棘輪轉向是否可調:按工作原理分有:單動式、雙動式棘輪機構。第四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用雙動棘輪機構第五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用AB’B棘輪可雙向運動第六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用可調轉角的棘輪牛頭刨床進給調整機構通過調整桿長來調擺角023451φ調滑動罩023451φφ第七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用21摩擦棘輪超越離合器13243132第八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用運動特點：輪齒式棘輪工作時噪音大且轉角為步進可調，但運動準確。而摩擦棘輪正好相反。應用：在各類機床中實現(xiàn)進給、轉位、或分度。實例：止動器、牛頭刨床、沖床轉位、超越離合器（單車飛輪）。沖頭沖壓工位卸料工位裝料工位間歇轉動ABCD第九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用dao1Ao2Σ=90°LprpnptF三、設計要點要求在工作時，棘爪在Pn和F的作用下，能自動滑入棘輪齒槽。Pnsinα∵F=Pnf

代入得：tgα>f∴

α>φ當f=0.2時，φ＝11°30’

通常取α＝20°αFtFr正壓力－Pn摩擦力－F條件是兩者對O’的力矩要滿足如下條件：Mpn>MF將兩個力分解成切向和徑向分量M=tgφ齒偏角ααFcosα>LL第十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用棘輪幾何尺寸計算公式模數m

1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10頂圓直徑da

da=mz

與齒輪不同齒間距pP=πm齒高hh=0.75m齒頂弦長aa=m棘爪工作面長度a1

a1=(0.5~0.7)a齒偏角αα＝20°棘輪寬bb=(1~4)m棘爪斜高h1

、齒斜高h’

h1=h’

≈h/cosα棘輪齒根圓角半徑rf

rf=1.5mm棘爪尖端圓角半徑r1

r1=2mm棘爪長度L

一般取

L=2pa1Lp60°~80°hadaαo1o2齒數z12~25棘輪參數計算公式或取值h’h1rfr1齒槽角第十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用ω1ω2§12－2槽輪機構（馬爾它機構）一、槽輪機構的組成及其工作特點作用：將連續(xù)回轉變換為間歇轉動。組成：帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪。撥盤和槽輪上都有鎖止弧：槽輪上的凹圓弧、撥盤上的凸圓弧，起鎖定作用。特點：結構簡單、制造容易、工作可靠、機械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進行轉位。因槽輪運動過程中角速度有變化，不適合高速運動場合。o1工作過程：撥盤連續(xù)回轉，當兩鎖止弧接觸時，槽輪靜止；反之槽輪運動。o2鎖止弧槽輪撥盤圓銷第十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用二、槽輪機構的類型與應用球面槽輪機構應用實例：

電影放映機、自動攝影機、六角車床轉塔。外嚙合槽輪機構內嚙合槽輪機構槽輪機構類型軸線平行軸線相交放映機的反應用外嚙合槽輪機構內嚙合槽輪機構ω12φω2球面槽輪機構第十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用六槽內槽輪撥盤六角車床轉塔圓銷車螺紋41裝牙膏筒2車帽口6卸牙膏筒5切尾3空閑第十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用三、槽輪機構的運動系數及運動特性1.運動系數撥盤等速回轉，在一個運動循環(huán)內，總的運動時間為：

t＝2π/ω1定義：

k=td/t

為運動系數，即：

k=td/t為減少沖擊，進入或退出嚙合時，槽中心線與撥銷中心連線成90°角。故有：2α12φ2td＝2α1/ω1槽輪的運動時間為：=2α1/2π90°90°2α1=π－2φ2=π－(2π/z)=2π(z-2)/2z代入上式ω1ω2第十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用將2α1代入得：

∵k>0可知：當只有一個圓銷時，k=1/2-1/z如果想得到k≥0.5的槽輪機構，則可在撥盤上多裝幾個圓銷，設裝有n個均勻分布的圓銷，則撥盤轉一圈，槽輪被撥動n次。故運動系數是單圓柱銷的n倍，即:

k=n(1/2-1/z)∵k≤1∴槽輪的槽數z≥3得：n≤2z/(z-2)提問：whyk≤1？

事實上，當k=1時，槽輪機構已經不具備間歇運動特性了。k=1/2-1/z≥71~20.36~1槽數z圓銷數n運動系數k

31~61/6~141~40.25~1

5、61~30.3~1即槽輪的運動時間總是小于其靜止時間。<0.5第十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用當z=4及n=2時2.運動特性槽輪的運動是靠圓銷的撥動來實現(xiàn)的，在一個運動循環(huán)內，槽輪經歷了從靜止→運動→靜止的過程，因此，槽輪的角速度是變化的，從而具有角加速度，以下將分析槽輪運動的變化規(guī)律。(1)外嚙合槽輪機構圖示槽輪在運動的任一瞬時，設撥盤位置角用α來表示，槽輪位置角用φ表示。并規(guī)定和在圓銷進入區(qū)為正，在圓銷離開區(qū)為負，變化區(qū)間為：－α1≤α≤α1在△ABO1和△ABO2中有如下關系：R－φ2≤φ≤φ2ω1ω2o1

O2ABφαL令λ＝R/L，并代入上式得：α1-α1說明此時槽輪的運動時間和靜止時間相等。k=n(1/2－1/z)=0.5φ2-φ2第十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用分別對時間求一階導數、和二階導數，得：上式說明，當撥盤以等角速度運動時，槽輪隨位置的變化而變化。因為λ隨槽數z的不同而變化，因此，不僅隨機構位置變化，而且隨槽數變化。令i21=ω2/ω1(傳動比),kα=α2/ω21

得：將上述i21、kα隨α的變化繪制成曲線，稱為槽輪機構的運動特性曲線。dα/dt=ω1,dω1/dt=0第十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用kα=α2/ω21i21槽輪運動的前半段，槽輪的角速度ω2是增加的，角加速度α2>0運動特性曲線z=3z=3z=4z=6z=4z=6分析：槽輪運動的ωmax、amax隨z的增多而減小。圓銷進入或退出徑向槽時，角速度有突變，故存在柔性沖擊。Z愈少，沖擊愈大。α后半段正好相反。第十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用四槽內槽輪的角速度和角加速度變化曲線z=4(2)內嚙合槽輪機構用同樣方法可求得內嚙合槽輪機構的運動曲線如圖所示。分析：圓銷進入或退出徑向槽時，與外槽輪一樣，角速度有突變，且值相等。但隨著轉角增大，角加速度值迅速下降并趨于零；然后負角加速度又逐漸增大到開始時的數值，而不象外槽輪那樣有兩個峰值?？梢?，內槽輪機構的動力性能比外槽輪機構要好得多。第二十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用1四、槽輪機構的幾何尺寸計算圓銷半徑r

由受力大小確定r≈R/6中心距L

由安裝空間確定回轉半徑R

R=Lsinφ=Lsin(π/z)槽頂半徑s

s=Lcosφ=Lcos(π/z)槽深h

h≥s-(L-R-r)撥盤軸徑d1

d1≤2(L-s)槽輪軸徑d2

d2≤2(L-R-r)參數計算公式或依據槽數z

由工作要求確定圓銷數nRsd1d2rhLr0槽頂側壁厚b

b=3~5mm經驗確定b鎖止弧半徑r0

r0=R-r-b第二十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用§12－3擒縱輪機構一、擒縱輪機構的組成及其工作原理組成：擒縱輪、擒縱叉、游絲擺輪。工作原理：擒縱輪受發(fā)條力矩的驅動，游絲擺輪系統(tǒng)往復擺動，帶動擒縱叉往復擺動，卡住或釋放擒縱輪，并使它間歇轉動。46121‘33’78546121‘33’78546121‘33’78546121‘33’785第二十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用二、擒縱輪輪機構的類型與應用固有振動系統(tǒng)型擒縱輪輪機構無固有振動系統(tǒng)型擒縱輪輪機構1342124346121‘33’785----計時精度高，用于鐘表。----結構簡單、成本低、計時精度不高，用于自動記錄儀、時間繼電器、計數器、定時器、測速器、照相機快門和自拍器等。第二十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用§12－4凸輪式間歇運動機構

1.工作原理及特點圓柱凸輪連續(xù)回轉，推動均布有柱銷的從動圓盤間歇轉動。特點：從動圓盤的運動規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀。優(yōu)點：可通過選擇適當的運動規(guī)律來減小動載荷、避免沖擊、適應高速運轉的要求。定位精確、且結構緊湊。缺點：凸輪加工較復雜、安裝調整要求嚴格。2.類型及應用類型：圓柱凸輪間歇運動機構、蝸桿凸輪間歇運動機構第二十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用R2圓柱凸輪間歇運動機構蝸桿凸輪間歇運動機構牙膏灌漿機灌漿封口應用：

適用于高速、高精度的分度轉位機械制瓶機、紙煙、包裝機、拉鏈嵌齒、高速沖床、多色印刷機等機械。第二十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用§12－5不完全齒輪機構1.工作原理及特點工作原理：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據運動時間和停歇時間的要求在從動輪上做出與主動輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當兩輪齒進入嚙合時，與齒輪傳動一樣，無齒部分由鎖止弧定位使從動輪靜止。優(yōu)點：結構簡單、制造容易、工作可靠、從動輪運動時間和靜止時間的比例可在較大范圍內變化。2.類型及應用類型：外嚙合不完全齒輪機構、內嚙合不完全齒輪機構應用：適用于一些具有特殊運動要求的專用機械中。如乒乓球拍周緣銑削加工機床、蜂窩煤餅壓制機等。缺點：從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊，故一般只用于低速、輕載場合。其它常用機構第二十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用外嚙合不完全齒輪機構內嚙合不完全齒輪機構第二十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用銑刀不完全齒輪1乒乓球拍專用靠模銑床123458976球拍靠模凸輪不完全齒輪1第二十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用蜂窩煤餅壓制機不完全齒輪壓制退煤餅填料填料瞬心線附加桿鎖止弧鎖止弧使運動平穩(wěn)第二十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用§12－6非圓齒輪機構應用實例：滾筒式平板印刷機、壓力機、機床轉位機構、非線性函數電位機構、流量計、書心脊背加工聯(lián)動機構等。非圓齒輪機構是一種用于變傳動比傳動的齒輪機構。其節(jié)線不是圓，常用的橢圓形、心形和螺旋線形曲線等。有專門書籍介紹2ω21ω1橢圓齒輪第三十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用滾筒式平板印刷機壓力機自動機床轉位機構第三十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用非圓齒輪非線性函數電位機構橢圓齒輪書心脊背加工聯(lián)動機構橢圓齒輪流量計第三十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用§12－7螺旋機構組成：螺桿、螺母、機架。運動特點：一般情況下是螺桿連續(xù)回轉，螺母軸向移動。優(yōu)點：獲得很大的減速比和力的增益。缺點：機械效率較低。應用：螺旋壓力機、千斤頂、機床進給裝置、微調機構等。

肥皂輸送機構1.螺旋機構及其應用在γ>φv

時,也可以螺母為作軸向移動，迫使螺桿轉動。如起子第三十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用2.運動分析導程l－－螺旋轉一圈(2π)，螺母前進的距離。螺旋轉過任意φ角時，螺母的位移s為：

s/rφ=l/r2πl(wèi)r2πsrφ

s=lφ/2π螺距p－－相鄰螺紋牙齒同側齒面之間的距離。兩者的關系為：l=zp，z為螺紋的頭數。強調Z=1213將螺紋在中徑圓柱處展開得一斜三角形，于是：第三十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用圖示螺旋機構中，螺母A固定，螺母2可沿軸向移動，且:

lA≠lB當A、B段螺紋旋向相同時，螺桿1相對于機架3的位移為：

s=(lA－lB)φ/2π當差(lA－lB)很小時，s將很小。當A、B段螺紋旋向相反時，螺母2的位移為：

s=(lA＋lB)φ/2π稱為復式螺旋機構，用于車輛的快速靠近或離開、電桿拉線機構等。123這種螺旋機構稱為微(差)動螺旋機構，用于測微計（千分尺）、分度機構、調節(jié)機構（鏜刀微調機構）中。s1=lAφ/2π螺母2相對于螺桿1的位移為：s21=－lBφ/2π螺母2相對于機架3的位移為：第三十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用l1=1.25mm(右)l2=1mm(右)鏜刀進給量調整微動螺旋機構復式螺旋機構第三十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用§12－8萬向鉸鏈機構(萬向聯(lián)軸節(jié))作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且在傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。共軸、有夾角應用：廣泛應用于汽車、機床等機械傳動系統(tǒng)中。1.單萬向鉸鏈機構結構特點：兩傳動軸末端各有一個叉形支架，用鉸鏈與中間的“十字形”構件相聯(lián)，“十字形”構件的中心位于兩軸交點處，軸間角為α

。運動分析：兩軸平均傳動比為1，但瞬時傳動比是動態(tài)變化的。在任意位置有：ω2＝ω1＋ω21ω1ω2αω21第三十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用由圖可得：ω'2＝ω1/cosαω21

＝ω21A∴ω2

＝ω'2＝ω1＋ω21A在圖示位置時，∵

ω2

、ω1

、ω21A共面，故可知:ω21B

＝0ω1ω'2ω21αAω'2Aααω1B其中ω21是一個空間矢量，可分解成繞AB軸旋轉的兩個分量：ω21

＝ω21A

＋ω21B為最大值第三十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用可知ω2的變化范圍為：在圖示位置時，∵

ω"2

、ω1

、ω21B共面，故可知:ω21

＝ω21Bω21A＝0∴ω2

＝ω”2＝ω1＋ω21B由圖可得：ω”2＝ω1cosα即：ω1cosα≤ω2

≤ω1/cosαω”2≤

ω2≤

ω’2ω1αω21ω"21αω1BBαAω"2為最小值第三十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期六甘肅工業(yè)大學專用2.雙萬向鉸鏈機構為了消除從動軸變速轉動的缺點，常將兩個單萬向鉸鏈機構串聯(lián)實用，構成雙萬向鉸鏈機構。安裝要求：①主動、從動、中間三軸共面；②主動軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾角應相等；