機械原理第七章1

第七章其他常用機構(gòu)第七章其他常用機構(gòu)

在機器工作時，當主動件作連續(xù)運動時，常需要從動件產(chǎn)生周期性的運動和停歇，實現(xiàn)這種運動的機構(gòu)，稱為間歇運動機構(gòu)。最常見的間歇運動機構(gòu)有棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)和凸輪式間歇運動機構(gòu)等，它們廣泛應(yīng)用于自動機床的進給機構(gòu)、送料機構(gòu)、刀架的轉(zhuǎn)位機構(gòu)、精紡機的成形機構(gòu)等。本章將扼要介紹幾類間歇運動機構(gòu)的組成及運動特點。

§7-1棘輪機構(gòu)一、棘輪機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

由搖桿、棘爪、棘輪和機架組成。二、棘輪機構(gòu)的類型常用棘輪機構(gòu)可分為輪齒式與摩擦式兩大類輪齒式棘輪機構(gòu)摩擦式棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)偏心楔塊式棘輪機構(gòu)滾子楔緊式棘輪機構(gòu)單動式棘輪機構(gòu)外嚙式內(nèi)嚙式棘條機構(gòu)雙動式棘輪機構(gòu)雙動式棘輪機構(gòu)雙向式棘輪機構(gòu)雙向式棘輪機構(gòu)雙向式棘輪機構(gòu)偏心楔塊式棘輪機構(gòu)偏心楔塊式棘輪機構(gòu)滾子楔緊式棘輪機構(gòu)滾子楔緊式棘輪機構(gòu)三、棘輪機構(gòu)的特點和應(yīng)用輪齒式棘輪機構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、運動可靠、棘輪轉(zhuǎn)角容易實現(xiàn)有級調(diào)整棘爪在齒面滑過時會引起噪聲，高速時更為嚴重輪齒式棘輪機構(gòu)多用于低速、輕載時間歇運動的控制棘輪機構(gòu)用于將搖桿的周期性擺動轉(zhuǎn)換為棘輪的間歇轉(zhuǎn)動，也常作為防逆轉(zhuǎn)裝置摩擦式棘輪機構(gòu)：傳遞運動較平穩(wěn)、無噪聲，適合高速運動，從動件的轉(zhuǎn)角可作無級調(diào)整易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，運動準確性較差，不適合用于精確傳遞運動的場合各種棘輪機構(gòu)在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用滾子楔緊式棘輪機構(gòu)還具有超越功能根據(jù)棘輪機構(gòu)的上述特點，在生產(chǎn)中主要用于進給、超越、制動和轉(zhuǎn)位等工藝動作的控制。棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)實現(xiàn)進給運動棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)實現(xiàn)快速超越運動棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)實現(xiàn)分度或轉(zhuǎn)位運動實現(xiàn)制動功能athtφDDf（１）不對稱梯形齒不對稱梯形齒強度較高，已經(jīng)標準化，是最常用的一種齒形Φ=15～30m——模數(shù)，z——齒數(shù)a=m,t=πmD=mz，Df=D-2h，三、棘輪機構(gòu)設(shè)計中的主要問題１、棘輪齒形的選擇（2）直線型三角形齒這種齒形的齒頂尖銳，強度較低，用于小載荷場合。直線（3）圓弧型三角形齒圓弧這種齒形較直線型三角形齒強度高，沖擊也小一些。（4）對稱型矩形齒這種齒用于雙向驅(qū)動的棘輪2、棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整（1）采用棘輪罩通過改變棘輪罩的位置實現(xiàn)棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整滑塊擺桿（2）改變擺桿擺角通過改變滑塊A的位置，改變擺桿擺角的大小，從而實現(xiàn)棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整

以上兩種調(diào)整棘輪轉(zhuǎn)角的方法，棘輪的最小轉(zhuǎn)角都不小于一個齒距角。若要使棘輪的轉(zhuǎn)角小于一個齒距角，則應(yīng)采取以下方法：（3）多爪棘輪機構(gòu)角

1

2棘爪數(shù)——n棘輪齒距角——

擺桿轉(zhuǎn)角——

1棘輪轉(zhuǎn)角——

2

1

1

2

2多爪棘輪機構(gòu)3、棘輪機構(gòu)的可靠工作條件（1）棘爪的可靠嚙合條件PPPFRFNf?FN欲使棘爪順利的滑入棘輪齒根，則必須有：棘輪齒面角

大于摩擦角

或者棘輪對棘爪的總反力FN的作用線在棘爪軸心O1和棘輪軸心O2之間穿過O1O1O1O2O2O2（2）偏心塊楔緊條件

FRf?FNFN欲使楔塊楔緊棘輪，則必須有：楔塊廓線升角

小于摩擦角

（2）滾子楔緊條件欲使?jié)L子被楔緊，則必須有：FAFNAFNBFB楔緊角

小于2倍的摩擦角

楔緊角

不宜過小，以防套筒反向運動時滾子不易退出楔緊狀態(tài)。注意：

§7-2槽輪機構(gòu)一、槽輪機構(gòu)的組成及其工作原理主動撥盤從動槽輪鎖止弧鎖止弧徑向槽圓柱銷槽輪機構(gòu)是由主動撥盤、從動槽輪和機架組成。在撥盤上帶有圓柱銷，在槽輪上具有徑向槽。通過撥盤上的凸鎖止弧與槽輪上的凹鎖止弧使槽輪靜止。當主動撥盤作連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動槽輪被驅(qū)動作單向間歇運動。二、槽輪機構(gòu)的基本類型及其應(yīng)用常見的槽輪機構(gòu)有兩種類型：外嚙合槽輪機構(gòu)內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)的特點結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。機械效率高。容易制造。低速時運動較平穩(wěn)。5有一定程度的沖擊，不適于高速。槽輪機構(gòu)在生產(chǎn)中的應(yīng)用電影放映機的間歇卷片機構(gòu)間歇轉(zhuǎn)位機構(gòu)電影放映機的間歇卷片機構(gòu)二、槽輪機構(gòu)的運動性質(zhì)1、槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)：當主動撥盤轉(zhuǎn)一周時（一個運動循環(huán)），槽輪的運動時間t2與撥盤的運動時間t1的比值

。即：z：槽輪上均布的徑向槽數(shù)槽輪運動角（等于2）主動撥盤的轉(zhuǎn)角從動撥盤的轉(zhuǎn)角(=)（1）外槽輪機構(gòu)撥盤轉(zhuǎn)過一周的時間為：若撥盤上只有

1個圓柱銷，則撥盤每轉(zhuǎn)一周，撥動槽輪的運動時間為：運動系數(shù)：對應(yīng)在一個運動循環(huán)內(nèi)，槽輪的停歇時間為：從公式：可以得出：只與Z有關(guān)。且必須大于0。因而得出Z必須大于2，即槽輪上徑向槽數(shù)最小為3。單柱銷外嚙合槽輪機構(gòu)的槽輪運動時間總小于停歇時間。即總是小于0.5。Z值越小，值也越小，即槽輪的運動時間越短。為了獲得大于0.5的槽輪機構(gòu)，須在主動撥盤上安裝若干柱銷。k次撥動槽輪的運動時間為：若撥盤上有k個圓柱銷，則主動撥盤每轉(zhuǎn)一周，k次撥動槽輪。運動系數(shù)：要使槽輪運動，其運動時間t2>0即：t2<t1，即：。時

（k=1～5)，時（k=1～3)，時k=1～3)，對于公式：2要使槽輪有停歇，其運動時間故得Z=6時，K=1---2。生產(chǎn)實際中槽輪機構(gòu)的槽數(shù)常取為4—8。對于K=2，Z=4的槽輪機構(gòu)其運動系數(shù)=0.5即：在一個運動循環(huán)內(nèi)，槽輪的運動時間與停歇時間相等注意：此時，除了徑向槽和柱銷都是均勻分布外，兩圓柱銷至O1軸的距離也相等。（2）內(nèi)槽輪機構(gòu)撥盤轉(zhuǎn)過一周的時間為：若撥盤上只有1

個圓柱銷，則撥盤每轉(zhuǎn)一周，只1

次撥動槽輪。1次撥動槽輪的運動時間為：得運動系數(shù)：由上式可知：內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)的值總大于0.5。即運動時間總大于停歇時間。因值應(yīng)小于1，故Z應(yīng)大于2。即內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)的徑向槽的數(shù)目同樣最少應(yīng)為3。若均布K個柱銷時，有，當Z大于等于

3時，可得K值小于2，故內(nèi)槽輪機構(gòu)撥盤上的圓柱銷只能有一個。2、槽輪機構(gòu)的角速度和角加速度槽輪的轉(zhuǎn)角

2和撥盤的轉(zhuǎn)角

1關(guān)系為：R──圓柱銷回轉(zhuǎn)半徑，a──中心距令l=Ra當

1為常數(shù)時，槽輪的角速度與角加速度均為槽數(shù)z和撥盤位置角

1的函數(shù)。為避免圓柱銷進入與脫離槽輪徑向槽時發(fā)生剛性沖擊，圓柱銷中心的運動方向應(yīng)與徑向槽的中心線相切，因而有：內(nèi)槽輪機構(gòu)的運動參數(shù)其中：槽輪機構(gòu)的運動線圖外槽輪機構(gòu)內(nèi)槽輪機構(gòu)z外槽輪機構(gòu)內(nèi)槽輪機構(gòu)外槽輪機構(gòu)內(nèi)槽輪機構(gòu)36.460.4631.441.7342.410.415.411.0051.430.372.300.7361.000.331.350.5880.620.280.700.41內(nèi)、外槽輪機構(gòu)的角速度和角加速度運動平穩(wěn)性差，不宜采用內(nèi)、外槽輪機構(gòu)幾何尺寸計算公式名

稱符號外嚙合槽輪機構(gòu)計算公式內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)計算公式圓銷的回轉(zhuǎn)半徑R圓銷半徑r槽頂高H槽底高hhaRr=-+()或haRr=-+-()(3～5)mmhaRr=-+()或haRr=-+-()(3～5)mm鎖止弧半徑RxRx=h－(a+r)鎖止弧張角ggpp=-=+-22211121kkzF()g=21F

§7-3不完全齒輪機構(gòu)一、不完全齒輪機構(gòu)的工作原理不完全齒輪機構(gòu)是由普通漸開線齒輪機構(gòu)演變而成的一種間歇運動機構(gòu)主動輪鎖止弧S1與從動輪的鎖止弧S2接觸主動輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，從動輪靜止不動兩輪輪齒部分相嚙合兩輪的運動關(guān)系與漸開線齒輪傳動相同不完全齒輪機構(gòu)的類型外嚙合傳動內(nèi)嚙合傳動齒輪齒條嚙合傳動二、不完全齒輪機構(gòu)的嚙合特點1、不完全齒輪機構(gòu)的嚙合過程Z1=1（1）前接觸段：EEEEB2B2B2B2兩齒輪在E點開始接觸，從動輪齒頂沿主動輪齒廓頂部向齒根滑動直至B2點，輪2轉(zhuǎn)速逐漸增大。（2）正常嚙合段：B2B2B2B2B1B1B1B1與漸開線齒輪嚙合相同，B2為輪齒開始嚙合點，B1為終止嚙合點，兩輪作定傳動比傳動。（3）后接觸段：B1B1B1B1DDDD兩輪齒嚙合點到達B1后并未脫離嚙合，而是主動輪的輪齒沿從動輪齒廓向其齒頂滑動，直至D點脫離接觸。輪2的角速度是逐漸降低。2、不完全齒輪機構(gòu)的齒頂干涉當兩齒輪的齒頂圓的交點C’

在從動輪上第一個正常齒齒頂點C的右面時，主動齒輪的齒頂被從動齒輪的齒頂擋住，不能進入嚙合，發(fā)生齒頂干涉。C’C’C’C’C’C’C’C’CCCCCCCC為了避免干涉發(fā)生，將主動輪齒頂降低，使兩輪齒頂圓交點正好是C點或在C點左邊。不完全齒輪的主動輪除首齒齒頂修正外，末齒也應(yīng)修正，而其它各齒均保持標準齒高，不作修正。由于主動輪首、末齒齒頂降低，這將降低傳動時的重合度。若重合度

1則第二個齒進入嚙合時將有沖擊，為了避免第二次沖擊，需保證首齒工作時重合度

1。2、從動輪的運動時間和停歇時間當z1=1時主動輪轉(zhuǎn)過角：從動輪轉(zhuǎn)過角：從動輪運動時間：從動輪停歇時間：當z1>1時從動輪運動時間：從動輪停歇時間：——主動輪假想齒數(shù)，即輪齒布滿節(jié)圓時的齒數(shù)。注意：當主動輪的末齒修頂后將影響轉(zhuǎn)角從而影響從動輪的運動時間和停歇時間。三、具有瞬心線附加桿的不完全齒輪機構(gòu)

在不完全齒輪機構(gòu)傳動中，從動輪在開始運動和終止運動時速度有突變，因而產(chǎn)生沖擊。為減小沖擊，可在兩輪上安裝瞬心線附加桿。瞬心線附加桿加瞬心線附加桿后，

2的變化情況如圖中虛線所示

§7-４萬向聯(lián)軸節(jié)一、單萬向聯(lián)軸節(jié)結(jié)構(gòu)與運動情況主動軸從動軸十字頭轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副轉(zhuǎn)動副主動軸與從動軸間的瞬時角速度比：或或主動軸角速度從動軸角速度單萬向聯(lián)軸節(jié)的特點：1可以傳遞空間交叉軸之間的運動和動力2主、從動軸之間的整周傳動比為1運動過程中，當兩軸夾角在一定值范圍內(nèi)變化不影響正常工作當兩軸夾角不為0時，主、從動軸之間的瞬時傳動比不為1二、雙萬向聯(lián)軸節(jié)雙萬向聯(lián)軸節(jié)