《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教案十

1、浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院日期：2009.10 NO10課 題6.1棘輪機(jī)構(gòu)6.2槽輪機(jī)構(gòu)目的要求了解棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用；熟悉棘輪和棘爪的正確位置及主要幾何尺寸；了解槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用；4、熟悉槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)選擇及幾何尺寸計(jì)算。重點(diǎn)、難點(diǎn)棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用是本次課的重點(diǎn)，槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)選擇是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。復(fù)習(xí)提問(wèn)要點(diǎn)：棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用？2、棘輪和棘爪的正確位置？3、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用？何謂槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)？教具、實(shí)驗(yàn)及教學(xué)手段教材、教案、教參等。老師講解為主（舉例、介紹經(jīng)驗(yàn)），舉一反三，課后小結(jié)，布置作業(yè)。作業(yè)布置P80：6-1教學(xué)反映

2、上課情況較正常。 課后分析本次課重點(diǎn)是了解棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和應(yīng)用特點(diǎn)， 特別講清楚教材的舉例情況，以幫助學(xué)生理解和熟悉機(jī)構(gòu)原理及應(yīng)用。復(fù)習(xí)提問(wèn)：1、凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律2、凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角3、凸輪機(jī)構(gòu)的尺度綜合新課導(dǎo)入：在機(jī)械中，有時(shí)需要將原動(dòng)件的等速連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件的周期性停歇間隔單向運(yùn)動(dòng)或者時(shí)停時(shí)動(dòng)的間歇運(yùn)動(dòng)，如牛頭刨床的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。最常見(jiàn)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等。6.1棘輪機(jī)構(gòu)一、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用如圖所示，典型的棘輪機(jī)構(gòu)由棘輪1、棘爪2、止回爪4和機(jī)架組成。彈簧5用來(lái)使刺爪2、止回爪4與棘輪保持接觸。棘輪裝在軸上，用鍵聯(lián)接。棘爪2鉸接于搖

3、桿3上，搖桿3可繞棘輪軸擺動(dòng)。當(dāng)搖桿3順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，棘爪在棘輪齒頂滑過(guò)；當(dāng)搖桿3逆是時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，棘輪插入棘輪齒間轉(zhuǎn)過(guò)一定角度。這樣，搖桿3連續(xù)往復(fù)擺動(dòng)，棘輪1實(shí)現(xiàn)單向間歇運(yùn)動(dòng)。棘輪的棘齒可做成可以做在棘輪的外緣，也要以做在棘輪的內(nèi)緣，棘齒的齒形有鋸齒形、矩形等。 圖10-1棘輪機(jī)構(gòu) a）外嚙合棘輪機(jī)構(gòu) b）內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)如果棘輪需作雙向間歇運(yùn)動(dòng)，可把棘輪的齒制成可翻轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。棘輪的轉(zhuǎn)角可以調(diào)節(jié)。常用的調(diào)節(jié)方法有：（1）改變搖桿擺角（2）利用棘輪覆蓋罩調(diào)節(jié)棘輪的轉(zhuǎn)角用改變覆蓋罩的位置以遮住棘撲行程的部分棘爪，來(lái)改變棘爪推動(dòng)棘輪的實(shí)際轉(zhuǎn)角。棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用特點(diǎn)：棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，棘

4、輪的轉(zhuǎn)角可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)易產(chǎn)生沖擊或噪音，適用于低速和轉(zhuǎn)角要求不大的場(chǎng)合。棘輪機(jī)構(gòu)常用于各種機(jī)床和自動(dòng)化的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、可轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中。如牛頭刨床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)。棘輪還常用作防止機(jī)構(gòu)逆轉(zhuǎn)的停止器。廣泛用于卷?yè)P(yáng)機(jī)、提升機(jī)及運(yùn)輸機(jī)構(gòu)中。二、棘輪和棘爪的正確位置及主要幾何尺寸1、棘輪和棘爪的正確位置棘輪在工作時(shí)，受到棘爪推力的作用，同時(shí)，棘爪也受到棘輪反作用力的作用。棘爪的推力作用線應(yīng)通過(guò)棘爪的軸心；在相同的推力下，為了獲得棘輪最大的轉(zhuǎn)矩，應(yīng)使推力作用線垂直于，即。圖10-2提升機(jī)棘輪停止器 圖10-3棘輪、棘爪的位置2、棘輪的齒面位置應(yīng)能使棘爪順利進(jìn)入齒面設(shè)齒面與半徑的夾角為，為齒面傾角。棘

5、爪進(jìn)入齒面的前提是法向反力對(duì)棘爪中心的主動(dòng)力矩大于摩擦力對(duì)棘爪軸心的摩擦力矩，故，為摩擦角，鋼對(duì)鋼的摩擦系數(shù)時(shí)，=，所以一般取棘輪齒面傾角。3、主要參數(shù)及幾何尺寸（1）棘輪齒數(shù)z 應(yīng)根據(jù)工作要求選定。輕載時(shí)齒數(shù)可多些，可達(dá)齒；載荷較大時(shí)，齒數(shù)選少些，通常取。（2）棘輪齒距 相鄰兩齒齒頂圓周上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的弧長(zhǎng)。（3）棘輪模數(shù) 。模式是數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值。6.2槽輪機(jī)構(gòu)一、槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用 如圖所示，槽輪機(jī)構(gòu)由帶圓銷(xiāo)的撥盤(pán)1、具有徑向槽的槽2和機(jī)架組成。撥盤(pán)1以等角速度作連續(xù)回轉(zhuǎn)，槽輪2作間歇運(yùn)動(dòng)，圓銷(xiāo)A未進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，槽輪的內(nèi)凹鎖弧被撥盤(pán)的外凸鎖卡住，槽輪靜止不動(dòng)；當(dāng)圓銷(xiāo)A進(jìn)入槽輪時(shí)，內(nèi)外鎖

6、住鎖所處位置對(duì)槽輪無(wú)鎖住作用，槽輪因圓銷(xiāo)的撥動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)圓銷(xiāo)A在另一邊離開(kāi)徑向槽時(shí)，凹凸鎖住弧又起作用槽 輪又被卡住不動(dòng)。當(dāng)撥盤(pán)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，槽輪重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。圖10-4單圓柱外嚙合槽輪機(jī)構(gòu) a）圓銷(xiāo)進(jìn)入徑向槽 b）圓銷(xiāo)脫出徑向槽槽輪機(jī)構(gòu)有內(nèi)外嚙合之分。外嚙合時(shí)，撥盤(pán)與槽輪的轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙合時(shí)，撥盤(pán)與槽輪的轉(zhuǎn)向相同。撥盤(pán)上圓銷(xiāo)可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。當(dāng)圓銷(xiāo)有兩個(gè)時(shí)，撥盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩次。圖10-5內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 圖10-6雙圓柱銷(xiāo)外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，轉(zhuǎn)位迅速。但轉(zhuǎn)角不能調(diào)節(jié)，當(dāng)槽數(shù)確定以后，槽輪的轉(zhuǎn)角即被子確定。由于槽數(shù)不宜過(guò)多，所

7、以槽輪機(jī)構(gòu)不能用于轉(zhuǎn)角較小的場(chǎng)合。槽輪機(jī)構(gòu)的定位精度不高，只適用于各種轉(zhuǎn)速不太高的自動(dòng)機(jī)械中作轉(zhuǎn)位或分度機(jī)構(gòu)。二、槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)選擇及幾何尺寸計(jì)算1、槽輪數(shù)的選擇為了避免圓銷(xiāo)A與徑向槽發(fā)生沖擊，圓銷(xiāo)進(jìn)入徑向槽或自徑向槽脫出時(shí)，徑向槽中的中心線應(yīng)與圓銷(xiāo)速度方向一致，即圓銷(xiāo)從進(jìn)出槽至出槽的轉(zhuǎn)角與槽輪相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度的關(guān)系為+=槽輪轉(zhuǎn)角與槽數(shù)的關(guān)系為=由此得出=對(duì)于單圓銷(xiāo)的外槽輪機(jī)構(gòu)，撥盤(pán)轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為一個(gè)工作循環(huán)，用T表示。設(shè)一個(gè) 圖10-7槽輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸工作循環(huán)中槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，定義，為槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)。要實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足：1。由于及，則由上式分析可知：1）由于槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)系數(shù)必須大于零，可得槽輪的槽數(shù)。2）對(duì)于單圓銷(xiāo)外槽輪機(jī)構(gòu)，由于，所以。即槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間總是小于靜止時(shí)間，且小時(shí)也較小。槽輪回轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)器一般不進(jìn)行加工，所以越小，槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間也越少，即縮短子機(jī)器非工作時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。但是圓銷(xiāo)剛進(jìn)入徑向槽時(shí)，槽輪的角速度為零，然后角速度逐漸加大，當(dāng)圓銷(xiāo)轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，槽輪角速度達(dá)到最大值，由于角加速度的存在，故必有沖擊，且槽輪槽數(shù)少角加速度大。2、圓銷(xiāo)數(shù)的選擇若要撥盤(pán)轉(zhuǎn)一周，槽輪轉(zhuǎn)幾次，可采用多圓銷(xiāo)機(jī)構(gòu)。若設(shè)圓銷(xiāo)數(shù)為k，運(yùn)動(dòng)系數(shù)為=k，由于1，則k可見(jiàn)，圓銷(xiāo)數(shù)與槽輪的槽數(shù)有關(guān)：當(dāng)時(shí)，k6（即可?。划?dāng)z=4或z=5時(shí)，k可??；