《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第4版》 教案 第7章 其他常用機(jī)構(gòu)

PAGEPAGE10第7章其他常用機(jī)構(gòu)基本要求：了解棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪間歇機(jī)構(gòu)、開式鏈機(jī)構(gòu)的工作原理，應(yīng)用情況；掌握棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。重點(diǎn)：常用的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。難點(diǎn)：棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。學(xué)時(shí)：課堂教學(xué)：1學(xué)時(shí)。教學(xué)方法：多媒體結(jié)合板書。7.1棘輪機(jī)構(gòu)7.1.1棘輪機(jī)構(gòu)的組成及其工作特點(diǎn)如圖7-1所示，棘輪機(jī)構(gòu)由5個(gè)部分組成。圖7-1棘輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)7.1.2棘輪機(jī)構(gòu)的類型與應(yīng)用1、棘輪機(jī)構(gòu)的類型2、棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于各種機(jī)床的進(jìn)給、轉(zhuǎn)位和分度系統(tǒng)，如圖7-2所示：牛頭刨工作臺(tái)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)。圖7-2牛頭刨工作臺(tái)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)3、棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)的棘輪輪齒的工作齒面與向徑OA的傾斜角α應(yīng)使棘爪能順利的滑入棘輪齒底。如圖6-3所示，已知∠OAO′=Σ，若不計(jì)棘爪的重力和轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦，則棘爪受到棘輪輪齒對(duì)其作用的法向壓力和摩擦力。為使棘爪不致從棘輪輪齒上滑脫出來，則要求和的合力對(duì)O′的力矩方向，應(yīng)迫使棘爪進(jìn)入棘輪齒底。即合力的作用線應(yīng)位于之間，亦即應(yīng)使β<Σ式中β是合力與OA方向之間的夾角。又由圖知：β=90°-α+φ代入上式，得：α>90°+φ-Σ為了在傳遞相同的轉(zhuǎn)矩時(shí)，棘爪受力最小，一般取Σ=90°。所以，有：α>φ?qǐng)D7-3棘輪輪齒當(dāng)f=0.2時(shí)，φ=11°30′，故常用α=20°。7.2槽輪機(jī)構(gòu)7.2.1槽輪機(jī)構(gòu)的組成及其工作特點(diǎn)如圖6-4所示，槽輪機(jī)構(gòu)由3個(gè)部分組成。7.2.2槽輪機(jī)構(gòu)的類型及其應(yīng)用1、槽輪機(jī)構(gòu)的類型圖7-4槽輪機(jī)構(gòu)基本構(gòu)成2、槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用槽輪機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于電影放映機(jī)、車床的轉(zhuǎn)位及分度機(jī)構(gòu)。7.2.3槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)及運(yùn)動(dòng)特性1、槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)如圖7-5所示外槽輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)撥盤1回轉(zhuǎn)一周時(shí)，槽輪2的運(yùn)動(dòng)時(shí)間td與主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)一周的總時(shí)間t之比，稱為該槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)，用k表示，即設(shè)槽輪的槽數(shù)為z，撥盤圓銷數(shù)為n，為使槽輪在開始和終止運(yùn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)角速度為零，以避免圓銷與槽發(fā)生撞擊，圓銷進(jìn)入和脫出徑向槽時(shí)，槽的中心線O2A應(yīng)垂直于O1的槽均布，則槽輪2轉(zhuǎn)過時(shí)，撥盤1的轉(zhuǎn)角為圖7-5外槽輪機(jī)構(gòu)因此，外槽輪的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為為了保證槽輪運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)系數(shù)k應(yīng)大于零（td大于零）。由上式知，外槽輪的槽數(shù)應(yīng)大于或等于3。又由上式知，當(dāng)撥盤圓柱銷數(shù)為n等于1時(shí)，k總是小于0.5。若撥盤上均勻地分布有n個(gè)圓柱銷數(shù)，則當(dāng)撥盤轉(zhuǎn)一周時(shí)，槽輪將被撥動(dòng)n次，故：由因k應(yīng)小于或等于1，即：即所以，槽數(shù)z與圓柱銷數(shù)n的關(guān)系如下：z345，6≥7n1~61~41~31~22、外槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性圖7-6所示為外槽輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中的任一位置，其幾何關(guān)系為：(a)(b)將(a)代入(b)，消去rX，得圖7-6外槽輪機(jī)構(gòu)即或令R/L=λ，得將上式對(duì)時(shí)間求一階導(dǎo)，得令dφ/dt=ω2，dα/dt=ω1，ω2/ω1=i21，得對(duì)時(shí)間求一階導(dǎo)，得令d2φ=dt2=α2，α2/ω12=ka（角加速度系數(shù)），得得由上式可見，當(dāng)ω1一定時(shí)，ω2及α2的變化取決于z。下圖7-7給出了槽數(shù)z=3、4、6時(shí)的外槽輪機(jī)構(gòu)的角速度和角加速度的變化曲線。由圖可見，槽輪機(jī)構(gòu)的角速度和角加速度的最大值隨槽數(shù)z的增加而減小。且在圓銷進(jìn)入和脫出時(shí)，角加速度有突變，故在此兩瞬時(shí)有柔性沖擊。而槽數(shù)越少，沖擊越大。圖7-7外槽輪機(jī)構(gòu)的角速度和角加速度的變化曲線右圖7-8是槽數(shù)z為4的內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的角速度和角加速度曲線。由圖可見，圓銷進(jìn)入和脫出時(shí)，和外槽輪機(jī)構(gòu)一樣，也有角加速度突變，且其值與外槽輪機(jī)構(gòu)相等。但隨著轉(zhuǎn)角增大，角加速度迅速下降并趨零。然后，負(fù)角加速度又逐漸增大到開始時(shí)的數(shù)值，但不象外槽輪機(jī)構(gòu)那樣有兩個(gè)峰值。可見，內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能比外槽輪機(jī)構(gòu)好得多。7.2.4槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算圖7-8內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的角速度和角加速度曲線首先根據(jù)工作要求確定槽輪的槽數(shù)z和主動(dòng)撥盤圓銷數(shù)n；再確定中心距L和圓銷半徑r；最后，求出其它尺寸：撥盤軸的直徑d1及槽輪軸的直徑d2受下列條件制約鎖止弧半徑的大小，根據(jù)槽輪齒頂厚度b來確定。7.3其它間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7.3.1凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理及特點(diǎn)如圖7-9所示。2凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)類型及應(yīng)用1）圓柱凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2）蝸桿凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖7-9凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)基本構(gòu)成7.3.2不完全齒輪機(jī)構(gòu)1．不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理和特點(diǎn)2．不完全齒輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用7.3.3萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)1單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)圖7-10單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)基本構(gòu)成圖7-11單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)(如圖7-11所示)當(dāng)主動(dòng)軸Ⅰ以等角速度ω1回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)軸Ⅱ的角速度ω2的變化范圍是2雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)為了消除從動(dòng)軸變速傳動(dòng)的缺點(diǎn)，常將單雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)成對(duì)使用，如圖7-12所示，這便是雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)。在雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)中，為了使主、從動(dòng)軸的瞬時(shí)角速度相等，則必須滿足下列兩個(gè)條件：1）主、從動(dòng)軸和中間軸必須位于同一平面（或稱中間軸兩端叉平面必須位于同一平面）。2）主、從動(dòng)軸的軸線與中間軸的軸線之圖7-12雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)夾角必須相等，即本章小結(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。