中國礦業(yè)大學(xué)機械原理課件 (間歇運動機構(gòu))

7間歇運動機構(gòu)7.1概述7.2棘輪機構(gòu)7.3槽輪機構(gòu)7.4不完全齒輪機構(gòu)

7.5

滾子分度凸輪機構(gòu)

Chapter7IntermittentMotionMechanisms7.6平行分度凸輪機構(gòu)

7.1概述

當(dāng)從動件在某一位置或某一點的速度、加速度或加速度的變化率為零時，稱為瞬時停歇的間歇運動機構(gòu)。當(dāng)主動件作勻速運轉(zhuǎn)時，從動件作斷續(xù)運動的機構(gòu)稱為間歇運動機構(gòu)。間歇運動機構(gòu)的型式眾多，根據(jù)從動件的運動特性可分為兩大類，作步進(jìn)運動的間歇運動機構(gòu)和具有瞬時停歇的間歇運動機構(gòu)。當(dāng)從動件作單方向的、有規(guī)則的、時動時停的運動時，稱為步進(jìn)運動的間歇運動機構(gòu)。7.2棘輪機構(gòu)

圖7.1棘輪機構(gòu)的組成與工作原理棘輪機構(gòu)如圖7.1所示，圖中構(gòu)件1為搖桿，構(gòu)件2為棘爪，構(gòu)件3為棘輪，構(gòu)件4為止動爪，構(gòu)件5為確保止動爪與棘輪接觸的彈簧，構(gòu)件6為機架。

adadfω312456O4O13ω1當(dāng)搖桿1作往復(fù)擺動時，棘輪3單向間歇運動。若棘輪3的齒數(shù)為Z，棘輪3每一次轉(zhuǎn)過一個齒，則棘輪3的一次運動角為2π/Z。

圖7.2帶遮板的棘輪機構(gòu)若搖桿1的一次擺角為2πi/Z，i為正整數(shù)，此時，可以采用在棘輪上增加遮板7的辦法來解決搖桿1的一次擺角與棘輪3的一次運動角不同的問題，如圖7－2所示。

123456ω1dfdaAO3O47a圖7.3三爪棘輪機構(gòu)的三維動畫

(1)

三爪棘輪機構(gòu)可以將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單向間歇運動圖7.4雙爪棘輪機構(gòu)的三維動畫

(2)

雙爪棘輪機構(gòu)可以將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單向間歇運動圖7.5可換向棘輪機構(gòu)的三維動畫

(3)

槽輪機構(gòu)可以將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單向或換向后的間歇運動圖7.6摩擦式單向間歇運動機構(gòu)的三維動畫

(4)

摩擦輪機構(gòu)可以將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單向間歇運動圖7.7摩擦式超越離合器的三維動畫

(5)

超越離合器的從動件可以傳遞主動件的運動，也可以獨立運動，實現(xiàn)從動件相對于主動件的超越運動(6)

棘輪機構(gòu)的受力分析圖7.8棘輪機構(gòu)的受力分析1rfraO32F21fN21O1ABαφ∑R21在設(shè)計棘輪機構(gòu)時，棘爪不僅應(yīng)能順利地進(jìn)入棘輪的齒槽中，而且在受力時棘爪不應(yīng)被擠出。

圖7.8為棘輪與棘爪的受力分析簡圖，N21為棘輪對棘爪的法向反力，F(xiàn)21f

為棘輪對棘爪的切向摩擦力，F(xiàn)21f與O1A之間的夾角為α。(6)

棘輪機構(gòu)的受力分析圖7.8棘輪機構(gòu)的受力分析1rfraO32F21fN21O1ABαφ∑R21

α也是棘輪工作齒面的傾斜角，R21為棘輪對棘爪的總作用力，R21與N21之間的夾角為摩擦角φ。若R21的作用線與O1、O2連線的交點B在O1、O2之間，R21關(guān)于O1點的力矩阻止棘爪滑出，則棘爪將不被擠出。若令∠O1AO2＝∑，則棘爪不被擠出的幾何條件為7.3槽輪機構(gòu)圖7.9槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)由撥桿1、槽輪2和機架3組成。撥桿1上設(shè)有鎖止弧，與槽輪2的凹弧形成鎖死結(jié)構(gòu)，當(dāng)槽輪2處于靜止?fàn)顟B(tài)時，該凸凹弧使槽輪2靜止，如圖7.9所示。1－ω2

2－α2

3－dα2/dt

4－d2α2/dt21234π－φ0π+φ0φ圖7.11槽輪機構(gòu)的運動規(guī)律LO1O2DAC2ω11R12ψB2φ03圖7.10槽輪機構(gòu)的三維動畫

(1)四槽槽輪機構(gòu)將主動件的連續(xù)運動轉(zhuǎn)化為從動件的單向間歇運動圖7.12球面槽輪機構(gòu)三維動畫

(2)

空間四槽槽輪機構(gòu)將主動件的連續(xù)運動轉(zhuǎn)化為從動件的單向間歇運動7.3.1槽輪機構(gòu)的組成與工作特點槽輪機構(gòu)由帶外凸圓弧的主動撥桿1、從動槽輪2和機架組成。

撥桿1作等速轉(zhuǎn)動，撥桿1的圓銷A在槽輪的槽之外時，槽輪2靜止；撥桿1的圓銷A在槽輪的槽之內(nèi)時，槽輪2被驅(qū)動。為了減少圓銷A在進(jìn)入槽輪的導(dǎo)槽時的沖擊力，圓銷A在進(jìn)入槽輪的瞬時，圓銷A的瞬時速度方向平行于導(dǎo)槽的方向。

該種機構(gòu)把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為單向間歇運動。槽輪機構(gòu)運動規(guī)律與Excel數(shù)據(jù)生成LO1O2DAC2ω11R12ψB2φ03圖7.9槽輪機構(gòu)7.3.2槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)

圖7.9槽輪機構(gòu)LO1O2DAC2ω11R12ψB2φ03在圖7.9所示的槽輪機構(gòu)中，主動銷只有一個，若主動銷轉(zhuǎn)一圈的時間為T，槽輪運動的時間為td，則稱td與T之比為槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)，并以

k

表示，即

k＝td/T

(7.2)

當(dāng)主動銷作勻速運轉(zhuǎn)時，T對應(yīng)2π，td對應(yīng)2φ0，2φ0＝π－2ψB＝π－2π/z，為此，槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)k與槽數(shù)

z

的關(guān)系為

k＝2φ0/(2π)＝(π－2π/z)/(2π)＝0.5－1/z

(7.3)

由于k

應(yīng)大于零，所以z應(yīng)大于等于3。由式(7.3)可見，k總小于0.5。7.4不完全齒輪機構(gòu)圖7.13

不完全齒輪機構(gòu)aω1ω212

不完全齒輪機構(gòu)是由齒輪機構(gòu)演化出來的一種間歇運動機構(gòu)。當(dāng)主動不完全齒輪作勻速轉(zhuǎn)動時，從動不完全齒輪作單向間歇運動。其型式有單主動齒、多主動齒、內(nèi)齒、外齒、不控制從動不完全齒輪的加速度和控制從動不完全齒輪的加速度六種型式。內(nèi)嚙合不完全齒輪機構(gòu)O1O2ω1ω2圖7.14內(nèi)嚙合不完全齒輪機構(gòu)當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)一圈時，從動輪被驅(qū)動1/8圈。

Z2Z17.5滾子分度凸輪機構(gòu)

圖7.15滾子分度凸輪機構(gòu)滾子分度凸輪機構(gòu)如圖7.15所示，蝸桿凸輪1為主動件，從動轉(zhuǎn)盤2上均布安裝圓柱銷3，蝸桿凸輪1與從動轉(zhuǎn)盤2的軸線垂直交錯，當(dāng)蝸桿凸輪轉(zhuǎn)動時，從動轉(zhuǎn)盤2作間歇運動。

圖7.15滾子分度凸輪機構(gòu)由于兩個圓柱銷與凸輪輪廓接觸，當(dāng)從動轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)動時，無須附加的零件將其鎖住，且定位的精度較高。只要設(shè)計出合適的凸輪輪廓，從動轉(zhuǎn)盤可以獲得較高的運轉(zhuǎn)速度。該種凸輪機構(gòu)的缺點是制造成本較高。

圖