機械原理計算機輔助教與學(xué)習(xí)-第章間歇運動機構(gòu)

第六章間歇運動機構(gòu)6.1內(nèi)容提要及基本概念6.2本章重點、難點6.3典型例題精解6.1內(nèi)容提要及基本概念6.1.1內(nèi)容提要①掌握棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)的工作原理、類型、特點、功用及適用場合，學(xué)會借助手冊對其進(jìn)行運動設(shè)計。②了解不完全齒輪機構(gòu)、凸輪式間歇運動機構(gòu)、星輪機構(gòu)的工作原理、特點、功用及其設(shè)計要點。6.1.2基本概念復(fù)習(xí)1）棘輪機構(gòu)的組成及其工作原理組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動爪。工作原理：擺桿往復(fù)擺動，棘爪推動棘輪間歇轉(zhuǎn)動。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)。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。作者：潘存云教授棘輪擺桿棘爪止動爪1.棘輪機構(gòu)2）棘輪機構(gòu)的類型與應(yīng)用①按輪齒分布：外緣、內(nèi)緣、端面棘輪機構(gòu)。作者：潘存云教授外緣作者：潘存云教授端面作者：潘存云教授內(nèi)緣2）棘輪機構(gòu)的類型和應(yīng)用①按輪齒分布：外緣、內(nèi)緣、端面棘輪機構(gòu)。②按工作方式：單動式、雙動式棘輪機構(gòu)。作者：潘存云教授單動式雙動式棘輪機構(gòu)2作者：潘存云教授作者：潘存云教授雙動式棘輪機構(gòu)1棘輪雙向運動1棘輪雙向運動2作者：潘存云教授作者：潘存云教授AB’B2）棘輪機構(gòu)的類型和應(yīng)用①按輪齒分布：外緣、內(nèi)緣、端面棘輪機構(gòu)。按工作方式：單動式、雙動式棘輪機構(gòu)。按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào):單向、雙向運動棘輪機構(gòu)。2）棘輪機構(gòu)的類型和應(yīng)用①按輪齒分布：外緣、內(nèi)緣、端面棘輪機構(gòu)。按工作方式：單動式、雙動式棘輪機構(gòu)。按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào)：單向、雙向運動棘輪機構(gòu)。按轉(zhuǎn)角是否可調(diào)：固定轉(zhuǎn)角、可調(diào)轉(zhuǎn)角。作者：潘存云教授作者：潘存云教授牛頭刨床進(jìn)給調(diào)整機構(gòu)通過調(diào)整桿長來調(diào)擺角023451φ023451φ通過調(diào)滑動罩來調(diào)角度2）棘輪機構(gòu)的類型和應(yīng)用①按輪齒分布：外緣、內(nèi)緣、端面棘輪機構(gòu)。按工作方式：單動式、雙動式棘輪機構(gòu)。按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào)：單向、雙向運動棘輪機構(gòu)。按轉(zhuǎn)角是否可調(diào)：固定轉(zhuǎn)角、可調(diào)轉(zhuǎn)角。按工作原理分：輪齒棘輪、摩擦棘輪。

作者：潘存云教授作者：潘存云教授132132摩擦棘輪作者：潘存云教授2134超越離合器作者：潘存云教授運動特點：輪齒式棘輪工作時噪音大且轉(zhuǎn)角為步進(jìn)可調(diào)，但運動準(zhǔn)確。而摩擦棘輪正好相反。應(yīng)用：在各類機床中實現(xiàn)進(jìn)給、轉(zhuǎn)位、或分度。實例：止動器、牛頭刨床、沖床轉(zhuǎn)位、超越離合器（單車飛輪）。作者：潘存云教授ABCD間歇轉(zhuǎn)動作者：潘存云教授沖頭卸料工位裝料工位沖壓工位3）設(shè)計要點Pn——正壓力，F(xiàn)——摩擦力要求在工作時，棘爪在Pn和F的作用下，能自動滑入棘輪齒槽。條件是兩者對O2的力矩要滿足如下條件：Mpn>MF。將力分解成切向和徑向分量Pnsinα

L>Fcosα

L∵F=Pn

f代入得：tanα>f=tanφ∴α>φ當(dāng)

f=0.2

時，φ＝11°30

通常取α＝20°作者：潘存云教授dao1Ao2Σ=90°LprPnFαFtFrM齒偏角ααpt棘輪幾幾何尺尺寸計計算公公式作者：潘存云教授作者：潘存云教授a1Lp60°~80°adaαo1o2h’h1rfr1齒槽角h模數(shù)m1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10頂圓直直徑dada=mz齒間距距pP=πm齒高h(yuǎn)h=0.75m齒頂弦弦長aa=m棘爪工工作面面長度度a1a1=(0.5~0.7)a齒偏角角αα＝20°棘輪寬寬bb=(1~4)m棘爪斜斜高h(yuǎn)1、齒斜斜高h(yuǎn)’h1=h’≈h/cosα棘輪齒齒根圓圓角半半徑rfrf=1.5mm棘爪尖尖端圓圓角半半徑r1r1=2mm棘爪長長度L一般取取L=2p齒數(shù)z8~30作者：：潘存存云教教授棘輪參參數(shù)計計算公公式或或取值值1）槽槽輪機機構(gòu)的的組成成及其其工作作特點點組成：：帶圓銷銷的撥撥盤、、帶有有徑向向槽的的槽輪輪。撥撥盤和和槽輪輪上都都有鎖鎖止弧?。翰鄄圯喩仙系陌及紙A弧弧、撥撥盤上上的凸凸圓弧弧，起起鎖定定作用用。工作過過程：：撥盤連連續(xù)回回轉(zhuǎn)，，當(dāng)兩兩鎖止止弧接接觸時時，槽槽輪靜靜止；；反之之槽輪輪運動動。作用：：將連續(xù)續(xù)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變換換為間間歇轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動。。特點：：結(jié)構(gòu)簡簡單、、制造造容易易、工工作可可靠、、機械械效率率高，，能平平穩(wěn)地地、間間歇地地進(jìn)行行轉(zhuǎn)位位。因因槽輪輪運動動過程程中角角速度度有變變化，，不不適合合高速速運動動場合合。2.槽槽輪輪機構(gòu)構(gòu)作者：潘存云教授O2ω1ω2O1鎖止弧槽輪撥盤圓銷2）槽槽輪機機構(gòu)的的類型型與應(yīng)應(yīng)用①外嚙合合槽輪輪機構(gòu)構(gòu)②內(nèi)內(nèi)嚙嚙合槽槽輪機機構(gòu)③球球面面槽輪輪機構(gòu)構(gòu)應(yīng)用實實例：：電影放放映機機、自動攝攝影機機、六六角車車床轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔。。軸線平行軸線相相交外嚙合合槽輪輪機構(gòu)構(gòu)內(nèi)嚙合合槽輪輪機構(gòu)構(gòu)球面槽槽輪機機構(gòu)作者：潘存云教授O1O2作者：潘存云教授ω12φω23）槽槽輪機機構(gòu)的的運動動系數(shù)數(shù)撥盤等等速回回轉(zhuǎn)，，在一一個運運動循循環(huán)內(nèi)內(nèi)，總總的運運動時時間為為：t＝2π/ω1槽輪的的運動動時間間為：：td＝2α1/ω1定義：：k=td/t為運動動系數(shù)數(shù)，即即：k=td/t=2α1/2π為減少少沖擊擊，進(jìn)進(jìn)入或或退出出嚙合合時，，槽中中心線線與撥撥銷中中心連連線成成90°角。故故有2α1=π－2φ2=π－(2π/z)=2π(z-2)/2z作者：潘存云教授2α12φ2ω1ω290°90°將2α1代入得k=1/2-1/z∵k>0∴槽數(shù)z≥3可知：當(dāng)只只有一個圓圓銷時，k=1/2-1/z<0.5即槽輪的運運動時間總總是小于其其靜止時間間。如果想得到到k≥0.5的槽輪機構(gòu)構(gòu)，則可在在撥盤上多裝裝幾個圓銷銷，設(shè)裝有有n個均勻分布布的圓銷，，則撥盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一圈，槽槽輪被撥動動n次。故運動動系數(shù)是單單圓柱銷的的n倍，即:k=n(1/2-1/z)∵k≤1得：n≤2z/(z-2)≥71~20.36~1槽數(shù)z圓銷數(shù)n運動系數(shù)k

31~61/6~141~40.25~15、61~30.3~1當(dāng)z=4及n=2時說明此時槽槽輪的運動時間和靜止時間相等。k=n(1/2－1/z)=0.54）槽輪機機構(gòu)的運動動特性槽輪的運動動是靠圓銷銷的撥動來來實現(xiàn)的，，在一個運運動循環(huán)內(nèi)內(nèi)，槽輪經(jīng)經(jīng)歷了從靜靜止→運動→靜止的過過程，因此此，槽輪的的角速度是是變化的，，從而具有有角加速度度，以下將將分析槽輪輪運動的變變化規(guī)律。。①外嚙合槽輪輪機構(gòu)。圖示槽輪在在運動的任任一瞬時，，設(shè)撥盤位位置角用α來表示，槽槽輪位置角角用φ表示。規(guī)定:和在圓銷進(jìn)進(jìn)入?yún)^(qū)為正正，在圓銷銷離開區(qū)為為負(fù)，變化化區(qū)間為：：－α1≤α≤α1－φ2≤φ≤φ2作者：潘存云教授ω2ω1O1-φ2-α1α1αφφ2在△ABO2中有如下關(guān)關(guān)系：作者：潘存云教授ω2ω1O1-φ2-α1RO2ABα1αφφ2L令λ＝R/L，并代入上式式得：分別對時間間求一階導(dǎo)導(dǎo)數(shù)、和二二階導(dǎo)數(shù)，，得：令i21=ω2/ω1(傳動比),kα=α2/ω21得：將上述i21、kα隨α的變化繪制制成曲線，，稱為槽輪輪機構(gòu)的運動特性曲曲線。其中：dα/dt=ω1其中：dω1/dt=0上式說明，，當(dāng)撥盤以以等角速度度運動時，，槽輪隨位位置的變化化而變化。。因為λ隨槽數(shù)z的不同而變變化，因此此，不僅隨隨機構(gòu)位置置變化，而而且隨槽數(shù)數(shù)變化。z=3z=3z=4z=6z=4z=6運動特性分分析：a.槽輪運動的的ωmax、amax隨槽數(shù)z的增多而減減小。b.存在柔性沖沖擊。z愈少，沖擊擊愈大。a=1作者：潘存存云教授作者：潘存存云教授運動特性曲線kα=α2/ω21-60?-40?-20?020?40?60?

-50?-30?-10?10?30?50?

8642-4-6-8αα54321-60?-40?-20?020?40?60?

-50?-30?-10?10?30?50?

6②內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)。用同樣方法可求得內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)的運動曲線如圖所示。特性分析：a.存在柔性沖擊。a=1b.但隨著轉(zhuǎn)角增大，角加速度值迅速下降并趨于零。c.曲線呈單調(diào)變化而不象外槽輪那樣有兩個峰值。d.內(nèi)槽輪機構(gòu)的動力性能比外槽輪機構(gòu)要好得多。

z=40.80.60.40.2-135?-90?-45?045?90?135?

α作者：潘存云教授1.00.750.50.250-0.25-0.5-0.75-1.0a=15）槽輪機機構(gòu)的幾何何尺寸計算算圓銷半徑r

由受力大小確定

r≈R/6中心距L

由安裝空間確定回轉(zhuǎn)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(shù)

計算公式或依據(jù)槽數(shù)z

由工作要求確定圓銷數(shù)n槽頂側(cè)壁厚b

b=3~5

mm經(jīng)驗確定鎖止弧半徑r0

r0=R-r-b作者：潘存云教授sd2rbRLh12d1r0φ1）不完全全齒輪機構(gòu)構(gòu)的工作原原理和特點點工作過程：：在主動齒輪輪只做出一一個或幾個個齒，根據(jù)據(jù)運動時間間和停歇時時間的要求求在從動輪輪上做出與與主動輪相相嚙合的輪輪齒。其余余部分為鎖鎖止圓弧。。當(dāng)兩輪齒齒進(jìn)入嚙合合時，與齒齒輪傳動一一樣，無齒齒部分由鎖鎖止弧定位位使從動輪輪靜止。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、、制造容易易、工作可可靠、從動動輪運動時時間和靜止止時間的比比例可在較較大范圍內(nèi)內(nèi)變化。缺點：從動輪在開開始進(jìn)入嚙嚙合與脫離離嚙合時有有較大沖擊擊，故一般般只用于低低速、輕載載場合。3.不完完全齒輪機機構(gòu)2）不完全全齒輪機構(gòu)構(gòu)的類型及及應(yīng)用類型：外嚙合不完完全齒輪機機構(gòu)、內(nèi)嚙嚙合不完全全齒輪機構(gòu)構(gòu)。應(yīng)用：適用于一些些具有特殊殊運動要求求的專用機機械中。如如乒乓球拍拍周緣銑削加工機機床、蜂窩煤餅壓壓制機等。外嚙合不完完全齒輪機機構(gòu)內(nèi)嚙合不完完全齒輪機機構(gòu)作者：潘存存云教授銑刀不完全齒輪輪1乒乓球拍專用靠模銑床123458976球拍靠模凸輪不完全齒輪輪1作者：潘存存云教授瞬心線附加加桿蜂窩煤餅壓壓制機退煤餅填料填料鎖止弧鎖止弧使運動平穩(wěn)穩(wěn)壓制不完全齒輪輪1）工作原原理和特點點工作原理：：圓柱凸輪連連續(xù)回轉(zhuǎn)，，推動均布布有柱銷的的從動圓盤盤間歇轉(zhuǎn)動動。特點：從動圓盤的的運動規(guī)律律取決于凸凸輪廓線的的形狀。優(yōu)點：可通過選擇擇適當(dāng)?shù)倪\運動規(guī)律來來減小動載載荷、避免免沖擊、適適應(yīng)高速運運轉(zhuǎn)的要求求。定位精精確、且結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊。。缺點：凸輪加工較較復(fù)雜、安安裝調(diào)整要要求嚴(yán)格。。2）類型及及應(yīng)用類型：圓柱凸輪間間歇運動機機構(gòu)、蝸桿桿凸輪間歇歇運動機。。應(yīng)用：適用于一些些具有特殊殊運動要求求的專用機機械。4.凸輪輪式間歇運運動機構(gòu)作者：潘存存云教授R2圓柱凸輪間間歇運動機機構(gòu)蝸桿凸輪間間歇運動機機構(gòu)牙膏灌漿機機應(yīng)用：適用于高速速、高精度度的分度轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位機械制制瓶機、紙紙煙、包裝裝機、拉鏈鏈嵌齒、高高速沖床、、多色印刷刷機等機械械。作者：潘存云教授封口灌漿1）星輪機機構(gòu)的組成成和嚙合特特點組成：不完全針輪輪、擺線齒齒輪。5.星輪輪機構(gòu)R2R3BA3CCCφ3ω3ω2φ22ω2φ3K’2K223ABP0K311主動輪2為一個不完全針輪，從動輪3為一個每隔若干個擺線齒就間隔一個特殊齒形厚齒C的擺線齒輪，一般稱輪3為星輪。嚙合合特特點點：：當(dāng)節(jié)節(jié)圓圓3與與節(jié)節(jié)圓圓2純純滾滾動動時時，，節(jié)節(jié)圓圓3上上的的點點P0在節(jié)節(jié)圓圓2動動平平面面上上畫畫出出外外擺擺線線K2，顯顯然然P0與K2可以以用用作作共共軛軛齒齒廓廓，，如如用用針針銷銷K3代替替點點P0，則則其其共共軛軛齒齒廓廓曲曲線線為為外外擺擺線線K2的等等距距曲曲線線K2。ω2φ3K2K223ABP0K311用K3

K2共軛曲線作齒廓的一對外嚙合針輪-擺線齒輪機構(gòu)。ω3B3ω2P0K2K36.2本本章章重重點點、、難難點點本章章的的重重點點是是棘棘輪輪機機構(gòu)構(gòu)、、槽槽輪輪機機構(gòu)構(gòu)的的組組成成、、工工作作原原理理、、運運動動特特點點及及其其運運動動設(shè)設(shè)計計的的要要點點。。至至于于不不完完全全齒齒輪輪機機構(gòu)構(gòu)、、凸凸輪輪式式間間歇歇運運動動機機構(gòu)構(gòu)、、星星輪輪機機構(gòu)構(gòu)，，只只需需了了解解它它們們的的運運動動特特點點、、并并了了解解其其適適用用的的場場合合，，以以便便在在進(jìn)進(jìn)行行機機械械系系統(tǒng)統(tǒng)方方案案設(shè)設(shè)計計時時，，能能夠夠根根據(jù)據(jù)工工作作要要求求正正確確地地選選擇擇執(zhí)執(zhí)行行機機構(gòu)構(gòu)的的型型式式。。6.3典型型例例題題精精解解例1設(shè)設(shè)計計一一單單轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臂臂四四槽槽外外槽槽輪輪機機構(gòu)構(gòu)，，要要求求槽槽輪輪在在停停歇歇時時間間完完成成工工作作動動作作，，所所需需時時間間為為30s，，求求轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臂臂的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速n2和槽槽輪輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位位所所需需的的時時間間t2。解由由題題意意，，圓圓銷銷數(shù)數(shù)K=1，，槽槽數(shù)數(shù)z=4，，所所以以槽槽輪輪每每循循環(huán)環(huán)停停歇歇時時間間t2=(30/n1)(1+2/z)=(30/n1)(1+2/4)而t2=30s，，故故n2=1.5r/min槽輪輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位位時時間間t2=(30/n1)(1-2/z)K