《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 第4版》 課件 朱龍英 第7、8章 其他常用機(jī)構(gòu)、機(jī)械的調(diào)速與平衡

第7章其他常用機(jī)構(gòu)教學(xué)要求、重點(diǎn)與難點(diǎn)7.1棘輪機(jī)構(gòu)7.2槽輪機(jī)構(gòu)7.3其它間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)小結(jié)作業(yè)教學(xué)要求、重點(diǎn)與難點(diǎn)

一、教學(xué)要求了解棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)的組成、工作原理和運(yùn)動特性，并了解其適用場合。二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理及其應(yīng)用。

。

難點(diǎn)：棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理。

返回章目錄7.1棘輪機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)的組成及工作原理1.組成：棘輪機(jī)構(gòu)由擺桿、棘爪、棘輪、機(jī)架、止回爪等部分組成。2.棘輪機(jī)構(gòu)的類型1)外接棘輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動特點(diǎn)：只能夠?qū)崿F(xiàn)單向間歇運(yùn)動。2)內(nèi)接棘輪機(jī)構(gòu)3)雙動式棘輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動特點(diǎn)：搖桿來回擺動都能使棘輪向同一方向轉(zhuǎn)動。二、棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和功能1.應(yīng)用場合

各種機(jī)床中，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給、轉(zhuǎn)位或分度功能。2.功能1)轉(zhuǎn)位、分度

沖床工作臺自動轉(zhuǎn)位棘輪機(jī)構(gòu)的工作過程：沖頭D上升時通過棘爪帶動棘輪和工作臺順時針轉(zhuǎn)位。沖頭下降時，搖桿AB逆時針擺動，工作臺不動。

牛頭刨床工作臺橫向進(jìn)給過程：運(yùn)動通過齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)傳遞給棘輪機(jī)構(gòu)，帶動與棘輪固聯(lián)的絲杠做間歇運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)工作臺間歇進(jìn)給運(yùn)動。2)間歇送進(jìn)返回章目錄一、槽輪機(jī)構(gòu)的組成及工作特點(diǎn)7.2槽輪機(jī)構(gòu)1.典型槽輪機(jī)構(gòu)的組成：由主動撥盤、從動槽輪和機(jī)架等組成。

2.槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理：主動撥盤連續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)主動撥盤的圓銷A未進(jìn)入槽輪徑向槽時，槽輪在鎖，靜止不動；當(dāng)主動撥盤的圓銷A進(jìn)入槽輪徑向槽時，槽輪受圓銷A驅(qū)動而轉(zhuǎn)動。從而使槽輪做間歇運(yùn)動。槽輪機(jī)構(gòu)動畫演示3.槽論機(jī)構(gòu)的類型1)外槽輪機(jī)構(gòu)

特點(diǎn)：主、從動輪轉(zhuǎn)向相反，且具有傳動較平穩(wěn)、停歇時間短、所占空間小等特點(diǎn)。2)內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：徑向槽徑向尺寸不同，撥盤上銷分布不均勻。槽輪轉(zhuǎn)一周，可以實(shí)現(xiàn)動停時間均不相同的運(yùn)動要求。3.不等臂長多銷槽輪機(jī)構(gòu)4.球面槽輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：

主動輪1和撥銷3的軸線均通過球心。二、槽輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用

一般用于轉(zhuǎn)速不很高的自動機(jī)械、輕工機(jī)械或儀器儀表中。如：電影放映機(jī)的送片機(jī)構(gòu)。返回章目錄7.3其它間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)

一、凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)1.組成

由主動凸輪和從動盤組成。2.工作原理主動凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，推動從動盤實(shí)現(xiàn)間歇分度轉(zhuǎn)動。3.機(jī)構(gòu)特點(diǎn)

1)結(jié)構(gòu)緊湊，不需定位裝置即可獲得高的定位精度；

2)廓線設(shè)計得當(dāng)，可使從動件獲得預(yù)期的任意運(yùn)動；

3)加工成本高，安裝、調(diào)整要求嚴(yán)。4.凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)類型圓柱凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)蝸桿凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)1.工作原理

由齒輪機(jī)構(gòu)演變而來。主動輪有一個或幾個齒，根據(jù)運(yùn)動與停歇時間要求，在從動輪上做出主動輪齒相嚙合的輪齒，當(dāng)主動輪做連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動輪做間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動。從動輪間歇期間，利用兩輪邊緣的鎖止弧防止從動輪游動。二、不完全齒輪機(jī)構(gòu)

1、不完全齒輪機(jī)構(gòu)工作原理及特點(diǎn)3.不完全齒輪機(jī)構(gòu)類型2.機(jī)構(gòu)特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，工作可靠，從動輪動停時間比例變化范圍大。但沖擊較大，只宜于低速、輕載場合。1)外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)2)內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)

不完全齒輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用場合：常用于多工位、多工序的自動機(jī)械或生產(chǎn)線上，實(shí)現(xiàn)工作臺的間歇轉(zhuǎn)位和進(jìn)給運(yùn)動。3)不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu)三、萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)

1、萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)的組成和應(yīng)用

萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)用于傳遞兩相交軸間的運(yùn)動和動力，廣泛用于汽車、機(jī)床等機(jī)械中；2、萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)的類型1)單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)

兩軸瞬時角速比隨時變化，并不恒等于12)雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)主、從動軸角速度恒等的條件：◆主、從動軸與中間軸位于同一平面；◆主、從動軸線與中間軸線之間的夾角相等；◆中間軸兩端叉面應(yīng)位于同一平面內(nèi)。四、螺旋機(jī)構(gòu)1.組成

螺桿、螺母、機(jī)架2.特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運(yùn)動準(zhǔn)確、能獲得較大的降速比和力的增益，工作平穩(wěn)，無噪音，合理選擇螺紋導(dǎo)程角可具有自鎖性，但效率低，要反轉(zhuǎn)則需要反向裝置。3.應(yīng)用常用在起重機(jī)、壓力機(jī)及功率不大的進(jìn)給系統(tǒng)和微調(diào)裝置中。返回章目錄本章小結(jié)1．棘輪機(jī)構(gòu)分為：外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)、內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和工作可靠，但沖擊、噪音大，只適用于低速輕載場合。2．槽輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單、效率高、工作平穩(wěn)，但其運(yùn)動時間不可調(diào)節(jié)，在起動和停止時有沖擊，適合于中速場合。返回章目錄作業(yè)7-1在間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)中，怎樣保證從動件在停歇時間確實(shí)靜止不動？7-2常見的棘輪機(jī)構(gòu)有哪幾種？試述棘輪機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)。7-3槽輪機(jī)構(gòu)有哪幾種基本型式？槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)是如何定義的？7-4試述凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的工作原理及運(yùn)動特點(diǎn)。7-5不完全齒輪機(jī)構(gòu)與普通齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合過程有何異同點(diǎn)？返回章目錄外接槽輪機(jī)構(gòu)教學(xué)要求、重點(diǎn)與難點(diǎn)8.1機(jī)械的速度波動與調(diào)節(jié)8.2機(jī)械平衡小結(jié)作業(yè)第8章機(jī)械的調(diào)速與平衡教學(xué)要求、重點(diǎn)與難點(diǎn)

一、教學(xué)要求

了解回轉(zhuǎn)件平靜的目的；了解周期性速度波動調(diào)節(jié)的目的和方法。

二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：回轉(zhuǎn)件平靜的目的；周期性速度波動調(diào)節(jié)的目的。

難點(diǎn)：平面機(jī)構(gòu)的靜平衡；機(jī)構(gòu)速度波動調(diào)節(jié)和方法。

返回章目錄8.1機(jī)械的速度波動與調(diào)節(jié)外力的分類：驅(qū)動力：驅(qū)使主動件運(yùn)動的力。

阻力：阻止構(gòu)件運(yùn)動的力。速度波動：驅(qū)動功大于阻力功時，出現(xiàn)盈功，機(jī)械的動能將增加；當(dāng)驅(qū)動功小于阻力功時，出現(xiàn)虧功，則使機(jī)械的動能將減小。機(jī)械動能的變化使得機(jī)械主軸的角速度發(fā)生變化。一、機(jī)械速度波動的類型及調(diào)節(jié)方法速度波動的類型有：周期性速度波動和非周期性速度波動。周期性速度波動周期性速度波動調(diào)節(jié)方法：安裝飛輪。

飛輪：轉(zhuǎn)動慣量很大的回轉(zhuǎn)件。機(jī)械動能的增量：

當(dāng)動能變化值ΔE一定時，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量J越大，主軸角速度ω的波動越小。

安裝飛輪的實(shí)質(zhì)就是增加機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。飛輪在系統(tǒng)中的作用相當(dāng)于一個容量很大的儲能器。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)盈功，它將多余的能量以動能形式“儲存”起來，并使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的升高幅度減??；反之，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)虧功時，它可將“儲存”的動能釋放出來以彌補(bǔ)能量的不足，并使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度下降的幅度減小。從而減小了系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動的程度，獲得了調(diào)速的效果。飛輪的作用：2、非周期性速度波動非周期性速度波動：如果機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，速度的變化是非周期性的，則機(jī)械出現(xiàn)的速度波動稱為非周期性速度波動。

非周期性速度波動產(chǎn)生的原因：

由于工作阻力或驅(qū)動力在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生突變，從而使輸入能量與輸出能量在一段較長時間內(nèi)失衡所造成的。非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法：

1)當(dāng)機(jī)械的原動機(jī)所發(fā)出的驅(qū)動力矩是速度的函數(shù)且具有下降的趨勢時，機(jī)械具有自動調(diào)節(jié)非周期性速度波動的能力。2)對于沒有自調(diào)性的機(jī)械系統(tǒng)就必須安裝一種專門的調(diào)節(jié)裝置-調(diào)速器，來調(diào)節(jié)機(jī)械出現(xiàn)的非周期性速度波動。原動機(jī)２和工作機(jī)１1.平均角速度2.不均勻系數(shù)二、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的平均速度和不均勻系數(shù)三、飛輪設(shè)計根據(jù)動能定理：

設(shè)計要求：則：飛輪設(shè)計的基本問題就是計算飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。分析上式可知：a)當(dāng)一定時，取值很小，則就很大，所以過分追求均勻可使飛輪過于笨重。b)由于不可能為無窮大，而又都是有限值，所以不可能為零。c)當(dāng)一定時，所以為了減少飛輪的轉(zhuǎn)動慣量，最好將飛輪安裝在高速軸上。飛輪尺寸的確定：返回章目錄8.2機(jī)械平衡一、機(jī)械平衡的目的：

盡量減小慣性力所引起的附加動壓力，減輕機(jī)械振動，改善機(jī)械工作性能，延長機(jī)械使用壽命。

二、機(jī)械平衡的種類：（1）回轉(zhuǎn)件的平衡

1)剛性回轉(zhuǎn)件的平衡：工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的回轉(zhuǎn)件的平衡。軸線變形忽略不計。

2)撓性回轉(zhuǎn)件的平衡：工作轉(zhuǎn)速高于一階臨界轉(zhuǎn)速的回轉(zhuǎn)件的平衡。（2）機(jī)構(gòu)的平衡：往復(fù)運(yùn)動和平面復(fù)合運(yùn)動的構(gòu)件系統(tǒng)的平衡。三、靜平衡1.靜不平衡：對軸向尺寸較小的回轉(zhuǎn)件（），可近似地認(rèn)為其不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。若其質(zhì)心不在回轉(zhuǎn)軸線上，質(zhì)心對軸線產(chǎn)生靜力矩，稱為靜不平衡。2.靜平衡：質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸線重合，在任何位置都靜止。

如下圖所示為一盤形轉(zhuǎn)子，已知分布于同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的偏心質(zhì)量為m1,m2和m3，從回轉(zhuǎn)中心到各偏心質(zhì)量中心的向徑為r1，r2和r3。

慣性力組成一平面匯交力系：

若

，則平衡。若

，則不平衡。必須：加一平衡質(zhì)量mb，平衡質(zhì)量的向徑為rb。

即稱為質(zhì)徑積，是矢量。的大小和方向可采用圖解法求得。即：m和e分別為轉(zhuǎn)子的總質(zhì)量和總質(zhì)心的向徑。

選定即可求出的反方向處除去一部分3.結(jié)論:

(1)

靜平衡的條件：各個偏心質(zhì)量的離心慣性力的合力為零或質(zhì)徑積的向量和為零。

(2)對于靜不平衡的回轉(zhuǎn)件，無論它有多少個偏心質(zhì)量，都只需要適當(dāng)?shù)卦黾右粋€平衡質(zhì)量即可獲得平衡,即對于靜不平衡的轉(zhuǎn)子，需加平衡質(zhì)量的最少數(shù)目為1。

四、動平衡

1)

動不平衡：對于的轉(zhuǎn)子，其質(zhì)量不能再視為分布在同一平面內(nèi)，由于各慣性力不在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，因而將形成慣性力偶，即使質(zhì)心在回轉(zhuǎn)軸線上，仍然是不平衡的。這種不平衡只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)動時才顯示出來，故稱其為動不平衡。2）動平衡計算：各不平衡質(zhì)量的慣性力組成——空間力系。

空間力系平衡條件：動平衡措施：將每個平面的慣性力平衡。

動平衡條件：比較：

靜平衡條件：

經(jīng)過動平衡的回轉(zhuǎn)件一定是靜平衡的，反之，靜平衡的回轉(zhuǎn)件不一定是動平衡的。

3）動平衡方法：

設(shè)轉(zhuǎn)子上的偏心質(zhì)量m1,m2和m3分別在回轉(zhuǎn)平面1，2，3內(nèi)，其質(zhì)心的向徑分別為r1,r2,r3。4）動平衡計算：

（a）選定兩個垂直轉(zhuǎn)子軸線的平面T'、T",并設(shè)T'

與T"

相距l(xiāng)，平面1到平面T'

、T"

的距離分別為l'1，l''1，則F1可用分解到平面T'

和T"

中的力F'1，F(xiàn)''1來代替。即：m'1，m"1所產(chǎn)生的離心慣性力同理：（b）對于平面：

可解出

的大小及方位。

（b）對于平面：

可求出

。偏心質(zhì)量m1,m2,m3就可以被平面

、

內(nèi)的平衡質(zhì)量

所平衡。平面

、

稱為平衡平面或校正平面。

5）結(jié)論：

(1)動平衡的條件：轉(zhuǎn)子上分布在不同平面內(nèi)的各個質(zhì)量所產(chǎn)生的空間離心慣性力系的合力及合力矩均為零。(2)對于動不平衡的轉(zhuǎn)子，無論它有多少個偏心質(zhì)量，都只需要在任選的兩個平衡平面內(nèi)各增加或減少一個合適的平衡質(zhì)量即可使轉(zhuǎn)子獲得動平衡，即對于動不平衡的轉(zhuǎn)子，需加平衡質(zhì)量的最少數(shù)目為2。因此，動平衡又稱為雙面平衡，而靜平衡則稱為單面平衡。由于動平衡同時滿足靜平衡條件，所以經(jīng)過動平衡的轉(zhuǎn)子一定靜平衡的；反之，經(jīng)過靜平衡的轉(zhuǎn)子則不一定是動平衡的。返回章目錄本章小結(jié)1.周期性速度波動調(diào)節(jié)方法：安裝飛輪。

2.非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法：1)當(dāng)機(jī)械的原動機(jī)所發(fā)出的驅(qū)動力矩是速度的函數(shù)且具有下降的趨勢時，機(jī)械具有自動調(diào)節(jié)非周期性速度波動的能力。2)對于沒有自調(diào)性的機(jī)械系統(tǒng)就必須安裝一種專門的調(diào)速器。

3.靜平衡的條件：各個偏心質(zhì)量的離心慣性力的合力為零或質(zhì)徑積的向量和為零。

4.動平衡的條件：轉(zhuǎn)子上分布在不同平面內(nèi)的各個質(zhì)量所產(chǎn)生的空間離心慣性力系的合力及合力矩均為零。動平衡