《機械設(shè)計基礎(chǔ) 》課件-項目二 常用機構(gòu)

任務(wù)一汽車內(nèi)燃機中曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計任務(wù)情境1.汽車內(nèi)燃機的基本結(jié)構(gòu)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的組成部分主要有曲柄連桿機構(gòu)、機體和汽缸蓋、配氣機構(gòu)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動裝置等。其具體結(jié)構(gòu)如圖211所示。2.汽車內(nèi)燃機的工作原理在內(nèi)燃機中,為了將熱能轉(zhuǎn)化為機械能,其汽缸內(nèi)部要進行進氣、壓縮、做功、排氣等過程。排氣過程結(jié)束,又緊接著開始下一個進氣過程,就這樣周而復(fù)始地進行循環(huán)。每進氣、壓縮、做功、排氣一次叫作一個循環(huán)。四沖程內(nèi)燃機是活塞每走四個行程,即曲軸每轉(zhuǎn)兩圈完成一個工作循環(huán),其工作過程如圖212所示。相關(guān)知識2.1.1平面連桿機構(gòu)的類型和特點根據(jù)構(gòu)件間的相對運動可將連桿機構(gòu)分為平面連桿機構(gòu)和空間連桿機構(gòu)。所有構(gòu)件間的相對運動均為平面運動且只用低副連接的機構(gòu)稱為平面連桿機構(gòu),又稱為平面低副機構(gòu)。根據(jù)構(gòu)件數(shù)目分為四桿機構(gòu)、五桿機構(gòu)等。而在平面連桿機構(gòu)中最常見的形式則是平面四桿機構(gòu),它同時也是多桿機構(gòu)的基礎(chǔ)。平面連桿機構(gòu)具有以下優(yōu)點:(1)平面連桿機構(gòu)的運動副都是低副,組成運動副的兩構(gòu)件之間為面接觸,因而承受的壓強小,便于潤滑,磨損較輕,可以承受較大的載荷。(2)構(gòu)件形狀簡單,加工方便,構(gòu)件之間的接觸是由構(gòu)件本身的幾何約束來保持的,所以構(gòu)件工作可靠。(3)在原動件等速連續(xù)運動的條件下,當各構(gòu)件的相對長度不同時,可使從動件實現(xiàn)多種形式的運動,滿足多種運動規(guī)律的要求。(4)利用平面連桿機構(gòu)中的連桿可以滿足多種運動軌跡的要求。平面連桿結(jié)構(gòu)具有以下缺點:(1)根據(jù)從動件所需要的運動規(guī)律或軌跡來設(shè)計連桿機構(gòu)比較復(fù)雜,而且精度不高。(2)連桿機構(gòu)運動時產(chǎn)生的慣性力難以平衡,所以不適用于高速的場合。2.1.2鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型及演化1.鉸鏈四桿機構(gòu)的基本類型全部用轉(zhuǎn)動副相連的平面四桿機構(gòu)稱為平面鉸鏈四桿機構(gòu),簡稱鉸鏈四桿機構(gòu)。如圖213所示,固定構(gòu)件AD稱為機架,與機架用轉(zhuǎn)動副相連接的桿AB或桿CD稱為連架桿,不與機架直接連接的桿BC稱為連桿。連架桿AB或桿CD如能繞機架上的轉(zhuǎn)動副中心A或D做整周轉(zhuǎn)動,則稱為曲柄;若僅能在小于360°的某一角度內(nèi)擺動,則稱為搖桿。對于鉸鏈四桿機構(gòu)來說,機架和連架桿總是存在的,因此可按照連架桿是否有曲柄存在,把鉸鏈四桿機構(gòu)分為三種基本類型:曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)。在鉸鏈四桿機構(gòu)中,若兩個連架桿,一個為曲柄,另一個為搖桿,則此鉸鏈四桿機構(gòu)稱為曲柄搖桿機構(gòu)。通常曲柄為原動件,并做勻速轉(zhuǎn)動;而搖桿為從動件,做變速往復(fù)擺動。圖214(a)所示為牛頭刨床橫向自動進給機構(gòu)。當齒輪1轉(zhuǎn)動時,驅(qū)動齒輪2(曲柄)轉(zhuǎn)動,再通過連桿3使搖桿4往復(fù)擺動,搖桿另一端的棘爪便撥動棘輪5,帶動進絲桿6作單向間歇運動。圖214(b)是其曲柄搖桿機構(gòu)的運動簡圖。圖215所示為調(diào)整雷達天線俯仰角的曲柄搖桿機構(gòu)。曲柄1緩慢地勻速轉(zhuǎn)動,通過連桿2使搖桿3在一定角度范圍內(nèi)擺動,從而調(diào)整天線俯仰角的大小。2.鉸鏈四桿機構(gòu)的演化1)曲柄滑塊機構(gòu)如圖216(a)所示的曲柄搖桿機構(gòu),桿1為曲柄,桿3為搖桿,現(xiàn)將桿4做成環(huán)形槽,槽的中心在D點,而把桿3做成弧形滑塊,與環(huán)形槽相配合,如圖216(b)所示。圖216(a)和(b)所示的機構(gòu)中盡管轉(zhuǎn)動副D的形狀發(fā)生了變化,但其相對運動的性質(zhì)卻是等效的。如果將環(huán)形槽的半徑CD增加到無窮大,轉(zhuǎn)動副D的中心移到無窮遠處,則環(huán)形槽變成了直槽,而轉(zhuǎn)動副變成了移動副,機構(gòu)演化成偏置曲柄滑塊機構(gòu),如圖216(c)所示。圖中e為曲柄中心A至直槽中心線的垂直距離,稱為偏心距。當e=0時,稱為對心曲柄滑塊機構(gòu),如圖216(a)所示。因此可以認為,曲柄滑塊機構(gòu)是由曲柄搖桿機構(gòu)演化而來的。2)導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)可以看成是改變曲柄滑塊機構(gòu)中的固定構(gòu)件演化而來的。如圖217(a)所示的曲柄滑塊機構(gòu),若改取桿1為固定件,即得圖217(b)所示的導(dǎo)桿機構(gòu)。桿4稱為導(dǎo)桿,滑塊3相對導(dǎo)桿滑動并一起繞A點轉(zhuǎn)動。通常取桿2為原動件。當l1<l2時,桿2和桿4可整周轉(zhuǎn)動,稱為曲柄轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)或轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu);當l1>l2時,桿4只能往復(fù)擺動,稱為曲柄擺動導(dǎo)桿機構(gòu),或擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。由于導(dǎo)桿機構(gòu)的傳動角始終等于90°,具有很好的傳力性能,故用于牛頭刨床、插床和回轉(zhuǎn)式油泵之中。3)搖塊機構(gòu)在圖217(a)所示的曲柄滑塊機構(gòu)中,若取桿2為固定構(gòu)件,即可得圖217(c)所示的擺動滑塊機構(gòu)(或稱搖塊機構(gòu))。此時,滑塊只能繞C點擺動,稱為搖塊,其運動特點是若桿1做整周回轉(zhuǎn)或擺動時,導(dǎo)桿4相對滑塊3移動,并一起繞C點擺動。這種機構(gòu)廣泛應(yīng)用于擺動式內(nèi)燃機和液壓驅(qū)動裝置中。例如在圖218所示卡車車廂自動翻轉(zhuǎn)卸料機構(gòu)中,當油缸3中的壓力油推動活塞桿4運動時,車廂1便繞回轉(zhuǎn)副中心B傾轉(zhuǎn),當達到一定角度時,物料就自動卸下。4)定塊機構(gòu)在圖217(a)所示的曲柄滑塊機構(gòu)中,若取滑塊3為固定件,即可得圖217(d)所示的固定滑塊機構(gòu)(或稱定塊機構(gòu)),其運動特點是當主動件桿1回轉(zhuǎn)時,桿2繞C點擺動,桿4僅相對固定滑塊做往復(fù)移動。這種機構(gòu)常用于抽水唧筒(如圖219所示)和抽油泵中。5)偏心輪機構(gòu)圖2110所示為偏心輪機構(gòu)。桿1為圓盤,其幾何中心為B,因運動時該圓盤繞偏心A轉(zhuǎn)動,故稱之為偏心輪。A、B之間的距離e稱為偏心距。按照相對運動的關(guān)系,可畫出該機構(gòu)的運動簡圖,如圖2110(b)所示。由圖可知,偏心輪是回轉(zhuǎn)副B擴大到包括回轉(zhuǎn)副A而形成的,偏心距e即是曲柄的長度。2.1.3平面四桿機構(gòu)的基本特性1.鉸鏈四桿機構(gòu)曲柄存在的條在鉸鏈四桿機構(gòu)中,能作整周轉(zhuǎn)動的連架桿稱為曲柄。而曲柄是否存在則取決于機構(gòu)中各桿的長度關(guān)系,即欲使曲柄能作整周轉(zhuǎn)動,各桿長度必須滿足一定的條件,也就是曲柄存在的條件。機構(gòu)有曲柄存在的條件如下:(1)最長桿與最短桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。(2)最短桿或其相鄰桿應(yīng)為機架。根據(jù)有曲柄的條件可得以下推論:(1)當最長桿與最短桿長度之和小于或等于其余兩桿長度之和時:①最短桿為機架時得到雙曲柄機構(gòu);②最短桿的相鄰桿為機架時得到曲柄搖桿機構(gòu);③最短桿的對面桿為機架時得到雙搖桿機構(gòu)。(2)當最長桿與最短桿的長度之和大于其余兩桿長度之和時,只能得到雙搖桿機構(gòu)。判斷鉸鏈四桿機構(gòu)有無曲柄存在的邏輯過程如圖2113所示。2.壓力角和傳動角圖2114所示的曲柄搖桿機構(gòu),如不計各桿質(zhì)量和運動副中的摩擦,則連桿BC為二力桿,它作用于從動搖桿上的力F是沿BC方向的。作用在從動件上的驅(qū)動力F與該力作用點絕對速度vc之間所夾的銳角α稱為壓力角。由圖可見,力F在vc方向的有效分力Ft=Fcosα,即壓力角越小,有效分力就越大。也就是說,壓力角可作為判斷機構(gòu)傳動性能的指標。在連桿設(shè)計中,為了度量方便,習慣用壓力角α的余角γ(連桿和從動件搖桿之間所夾的銳角)來判斷傳力性能,γ稱為傳動角。因γ=90°-α,所以α越小,γ越大,機構(gòu)傳力性能越好,反之,α越大,γ越小,機構(gòu)傳力越費勁,傳動效率越低。機構(gòu)運轉(zhuǎn)時,傳動角是變化的,為了保證機構(gòu)正常工作,必須規(guī)定最小傳動角γmin的下限。對于一般機械通常取γmin≥40°~50°;對于顎式破碎機、沖床等大功率機械,最小傳動角應(yīng)當取大一些,可取γmin≥50°;對于小功率的控制機構(gòu)和儀表,γmin可略小于40°。鉸鏈四桿機構(gòu)運轉(zhuǎn)時,其最小傳動角出現(xiàn)的位置可由下述方法求得。如圖2114所示,當連桿與從動件的夾角δ為銳角時,則γ=δ;若δ為鈍角,則γ=180°-δ。因此,這兩種情況下分別出現(xiàn)δmin和δmax的位置即為可能出現(xiàn)γmin的位置。由圖可知,在△BCD中,BC和CD為定長,BD隨δ而變化,即δ變大,則BD變長;δ變小,則BD變短。因此,當δ=δmax時,BD=BDmax;當δ=δmin時,BD=BDmin。對于圖2114所示的機構(gòu),BDmax=AD+AB2,BDmin=AD-AB1,即此機構(gòu)在曲柄與機架共線的兩個位置出現(xiàn)最小傳動角。對于曲柄滑塊機構(gòu),當原動件為曲柄時,最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機架垂直的位置,如圖2115所示。對于圖2116所示的導(dǎo)桿機構(gòu),由于在任何位置時主動曲柄通過滑塊傳給從動桿的力的方向,與從動桿上受力點的速度方向始終一致,所以傳動角始終等于90°。3.急回運動圖2117所示的曲柄搖桿機構(gòu),當曲柄AB為原動件并作等速回轉(zhuǎn)時,搖桿CD為從動件并作往復(fù)擺動,曲柄AB在回轉(zhuǎn)一周的過程中有兩次與連桿BC共線。這時搖桿CD分別處在左右兩個極限位置C1D、C2D。在這兩個極限位置時曲柄所在直線之間所夾的銳角θ稱為極位夾角。曲柄順時針從AB1轉(zhuǎn)到AB2,轉(zhuǎn)過角度φ1=180°+θ,搖桿從C1D轉(zhuǎn)到C2D,所需時間為t1,C點的速度為v1=C1C2/t1。曲柄繼續(xù)順時針從AB2轉(zhuǎn)到AB1,轉(zhuǎn)過角度φ2=180°-θ,搖桿從C2D轉(zhuǎn)到C1D,所需時間為t2,C點平均速度為v2=C1C2/t2。由于φ1>φ2,所以t1>t2,v1<v2,說明當曲柄等速轉(zhuǎn)動時,搖桿來回擺動的速度不等,返回時速度較大。機構(gòu)的這種性質(zhì),稱為機構(gòu)的急回特性。牛頭刨床、往復(fù)式輸送機等機械就是利用這種急回特性來縮短非生產(chǎn)時間,提高生產(chǎn)率。機構(gòu)的急回特性通常用行程速度變化系數(shù)K來表示,即若θ=0,K=1,機構(gòu)無急回特性;若θ>0,K>1,機構(gòu)有急回特性,且θ越大,機構(gòu)的急回特性越顯著。設(shè)計新機械時,總是根據(jù)該機械的急回要求先給出K值然后由式(218)算出極位夾角θ,再確定各構(gòu)件的尺寸。4.死點位置對于圖2118所示的曲柄搖桿機構(gòu),當搖桿CD為主動件時,在曲柄與連桿共線的位置,機構(gòu)的傳動角γ=0°,這時主動件CD通過連桿作用于從動件AB上的力F恰好通過其回轉(zhuǎn)中心,因此不論連桿BC對曲柄的作用力F有多大,都不能使AB桿轉(zhuǎn)動,機構(gòu)的這種位置稱為死點。死點位置會使機構(gòu)的從動件出現(xiàn)卡死或運動不確定的現(xiàn)象。為了消除死點位置的不良影響,可以對從動曲柄施加外力,或利用飛輪及構(gòu)件自身的慣性作用,使機構(gòu)順利通過死點位置。工程上有時也利用死點來實現(xiàn)一定的工作要求。如圖2119所示的飛機起落架,當機輪放下時BC桿與CD桿共線,機構(gòu)處在死點位置,地面對機輪的力不會使CD桿轉(zhuǎn)動,使降落可靠。2.1.4平面連桿機構(gòu)的設(shè)計方法1.按給定連桿位置設(shè)計四桿機構(gòu)如圖2120所示,已知連桿長度BC以及它所處的三個位置B1C1、B2C2、B3C3,要求設(shè)計該鉸鏈四桿機構(gòu)。由于連桿上鉸鏈點B(C)是在以A(D)為圓心的圓弧上運動的,已知B1(C1)、B2(C2)、B3(C3)的位置,就可以求出圓心A(D)。分別作B1、B2和B2、B3連線的垂直平分線b12、b23,其交點就是固定鉸鏈中心A;同理作C1、C2和C2、C3連線的垂直平分線c12、c23,其交點就是固定鉸鏈中心D。連接A、B1、C1、D就是所求的鉸鏈四桿機構(gòu)。由求解過程可知,給定BC的三個位置只有一個解,如給定兩個位置,則A、D兩點可分別在b12、c12上任取,因此有無窮多解,在設(shè)計時可按實際情況給定輔助條件,即可得一個確定解。2.按給定兩連架桿的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)設(shè)已知機架AD的長度、連架桿AB的長度及連架桿AB、CD的兩組對應(yīng)位置α1、φ1和α2、φ2,試設(shè)計該鉸鏈四桿機構(gòu)。如圖2122(a)所示,已知四桿機構(gòu)一連架桿AB和機架AD的長度,連架桿AB和另一連架桿上標線ED的三組對應(yīng)位置φ1、ψ1、φ2、ψ2及φ3、ψ3,要求設(shè)計該鉸鏈四桿機構(gòu)。設(shè)計步驟如下:(1)選取適當?shù)谋壤擀蘬,按給定條件畫出兩連架桿對應(yīng)位置,并連接DB2和DB3,如圖2122(b)所示。(2)用反轉(zhuǎn)法將DB2和DB3分別繞D點反轉(zhuǎn)(ψ1-ψ2)、(ψ1-ψ3),得B'2和B'3。(3)作B1B'2和B'2B'3的垂直平分線b12和b23交于C1點,連接A、B1、C1、D即為要求的該鉸鏈四桿機構(gòu)。(4)桿BC和桿CD的長度lBC、lCD為lBC=μl·B1C1lCD=μl·C1D3.按給定行程速度變化系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)1)曲柄搖桿機構(gòu)設(shè)已知搖桿CD的長度c、擺角ψ和行程速度變化系數(shù)K,試設(shè)計該曲柄搖桿機構(gòu)。設(shè)計的關(guān)鍵是確定固定鉸鏈A的位置。設(shè)計步驟如下:(1)選取適當?shù)谋壤擀蘬,按c和ψ作出搖桿的兩個極限位置C1D和C2D,如圖2123所示。(2)按式算出極位夾角θ。(3)連接C1C2,作∠C1C2O=∠C2C1O=∠90°-θ,以O(shè)為圓心、OC1為半徑作圓η,C1C2所對的圓心角∠C1OC2=2θ。(4)在圓η上,C1C2所對的圓周角為θ,因此在圓周上適當選取A點,使∠C1AC2=θ,則AC1、AC2即為曲柄與連桿共線的兩個位置。設(shè)曲柄與連桿的長度分別為a和b,則μl·AC1=b-a,μl·AC2=a+b于是曲柄的長度為連桿的長度為2)曲柄滑塊機構(gòu)已知曲柄滑塊機構(gòu)的行程速度變化系數(shù)K、行程H和偏心距e,試設(shè)計該曲柄滑塊機構(gòu)(如圖2124所示)。作圖步驟如下:(1)按給定行程速度變化系數(shù)K,求出極位夾角θ,即(2)按給定的行程H,畫出滑塊的兩個極限位置C1和C2。(3)以C1C2為底作等腰三角形△C1OC2,使∠C1C2O=∠C2C1O=∠90°-θ,∠C1OC2=2θ。以O(shè)為圓心、OC1為半徑作圓。(4)作與C1C2相距為e的平行線MN,此線與圓交于A點,A點即為曲柄與機架的固定鉸鏈中心。(5)作直線AC1和AC2得到曲柄與連桿的兩個共線位置,由AC1=B1C1-AB1、C2=B2C2+AB2可得曲柄AB及連桿BC的長度。3)導(dǎo)桿機構(gòu)已知擺動導(dǎo)桿機構(gòu)的機架長度d和行程速度變化系數(shù)K,試設(shè)計該機構(gòu)。取比例尺μl,作AD=d/μl。由K算出θ,由圖2125可知,極位夾角θ等于導(dǎo)桿的擺角ψ,因此作∠ADB1=∠ADB2=θ/2,作AB1(或AB2)垂直于B1D(或B2D),則AB就是曲柄,其長度a=μl·AB1。2.1.5雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)1.雙曲柄機構(gòu)在鉸鏈四桿機構(gòu)中,若兩連架桿均為曲柄,則稱為雙曲柄機構(gòu)。在雙曲柄機構(gòu)中,兩個曲柄可以分別為主動件。圖2126所示雙曲柄機構(gòu),若取曲柄AB為主動件,當主動曲柄從AB順時針回轉(zhuǎn)180°到AB1位置時,從動曲柄CD順時針回轉(zhuǎn)到C1D,轉(zhuǎn)過角度φ1;主動曲柄AB繼續(xù)回轉(zhuǎn)180°,從動曲柄CD轉(zhuǎn)過角度φ2。顯然φ1>φ2,φ1+φ2=360°。所以雙曲柄機構(gòu)的運動特點是:主動曲柄勻速回轉(zhuǎn)一周,從動曲柄隨之變速回轉(zhuǎn)一周,即從動曲柄每回轉(zhuǎn)的一周中,其角速度有時大于從動曲柄的角速度,有時小于從動曲柄的角速度。圖2127所示的慣性篩,ABCD就是雙曲柄機構(gòu),這是雙曲柄機構(gòu)的應(yīng)用實例。慣性篩機構(gòu)中,主動曲柄AB與從動曲柄的長度不等,當主動曲柄等速回轉(zhuǎn)一周時,從動曲柄CD變速回轉(zhuǎn)一周,該機構(gòu)具有急回特性,使篩子EF獲得了加速度,從而將被篩選的材料分離。雙曲柄機構(gòu)中,用得最多的是平行雙曲柄機構(gòu)。在平行雙曲柄機構(gòu)中,主動曲柄與從動曲柄的旋轉(zhuǎn)方向一致,旋轉(zhuǎn)的角速度也相同。圖2128所示的機車車輛機構(gòu)就是平行四邊形機構(gòu)(平行雙曲柄機構(gòu)),它使各車輪與主動輪具有相同的速度,當曲柄、機架與連桿共線時,會出現(xiàn)運動不確定的情況。其內(nèi)含有一個虛約束,以防止在曲柄與機架共線時運動不確定。2.雙搖桿機構(gòu)在鉸鏈四桿機構(gòu)中,若連架桿均為搖桿則稱為雙搖桿機構(gòu),如圖2129所示。在雙搖桿機構(gòu)中,兩搖桿可以分別為主動件,當連桿與搖桿共線時(圖2129中AB與BC、DC與BC),機構(gòu)處于死點位置。雙搖桿機構(gòu)有兩個死點位置。圖2130所示為利用雙搖桿機構(gòu)的鶴式起重機,當CD桿擺動時,連桿BC上懸掛重物的點M在近似水平直線上移動。圖2131所示的搖頭機構(gòu)也是雙搖桿機構(gòu)的應(yīng)用,電動機安裝在搖桿4上,鉸鏈A處裝有一個與連桿1固接在一起的蝸輪。電動機轉(zhuǎn)動時,電動機軸上的蝸桿帶動蝸輪迫使連桿1繞A點做整周轉(zhuǎn)動,從而使連桿2和4做往復(fù)擺動,達到風扇搖頭的目的。任務(wù)二汽車內(nèi)燃機配氣機構(gòu)中盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計任務(wù)情境圖221所示是內(nèi)燃機的配氣機構(gòu),配氣機構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動機的工作順序和工作過程定時開啟和關(guān)閉進氣門和排氣門,使可燃混合氣或空氣進入汽缸,并使廢氣從汽缸內(nèi)排出,實現(xiàn)換氣過程。配氣機構(gòu)可從不同角度來分類:按氣門的布置分為氣門頂置式和氣門側(cè)置式;按凸輪軸的布置位置分為下置式、中置式和上置式(如圖222所示);按曲軸和凸輪軸的傳動方式分為齒輪傳動式、鏈條傳動式和齒帶傳動式;按每汽缸氣門數(shù)目分,有二氣門式和四氣門式等。目前大部分內(nèi)燃機采用凸輪軸下置式和氣門頂置式結(jié)構(gòu)。配氣機構(gòu)主要由氣門傳動組和氣門組組成,如圖223所示。氣門依靠氣門彈簧作用力落座,與氣門座緊密結(jié)合,保證了汽缸的密封性能;曲軸通過皮帶、鏈條或齒輪驅(qū)動凸輪軸旋轉(zhuǎn),由凸輪軸凸起通過挺桿、搖臂等驅(qū)動氣門打開(凸輪軸也可直接驅(qū)動氣門打開),所以氣門的打開和關(guān)閉特性取決于凸輪軸的設(shè)計。任務(wù)提出與任務(wù)分析1.任務(wù)提出用作圖法設(shè)計汽車內(nèi)燃機配氣機構(gòu)對心直動盤形凸輪輪廓曲線。已知凸輪的基圓半徑r0=13mm,推程h=8mm,推程角為60°,近休止角為220°,遠休止角為20°,回程角為60°,凸輪順時針勻速轉(zhuǎn)動,從動件推程和回程中按等加速等減速規(guī)律運動。2.任務(wù)分析內(nèi)燃機配氣機構(gòu)中運用到了凸輪機構(gòu),凸輪機構(gòu)由哪些部件組成?它是如何工作的?其分類及應(yīng)用又是怎樣的?設(shè)計該凸輪機構(gòu)中的輪廓曲線,需要了解圖解法的設(shè)計原理、凸輪機構(gòu)的工作過程、從動件的運動規(guī)律及機構(gòu)實現(xiàn)預(yù)期工作要求的參數(shù)。相關(guān)知識2.2.1凸輪機構(gòu)的應(yīng)用、類型及特點1.凸輪機構(gòu)的基本組成凸輪是一種具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件,它通過與從動件的高副接觸,在運動時可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期運動規(guī)律。凸輪機構(gòu)是機械中的一種常用機構(gòu),在自動化和半自動化機械中應(yīng)用非常廣泛。凸輪機構(gòu)一般是由凸輪1、從動件2和機架3三個基本構(gòu)件組成的高副機構(gòu)。在凸輪機構(gòu)中,凸輪通常作為主動件作等速連續(xù)運動,借助其輪廓曲線(或凹槽)使從動件作相應(yīng)的運動(移動或擺動),如圖224所示。2.凸輪機構(gòu)的應(yīng)用如圖225所示的靠模切削機構(gòu),工件1回轉(zhuǎn),凸輪3作為靠模被固定在床身上,刀架2在彈簧的作用下與凸輪輪廓緊密接觸。當拖板4縱向移動時,刀架2在靠模板(凸輪)曲線輪廓的推動下做橫向移動,從而切削出與靠模板曲線一致的工件。圖226所示為自動送料機構(gòu),帶凹槽的圓柱凸輪作等速轉(zhuǎn)動,槽中的滾子帶動從動件2做往復(fù)移動,將工件推至指定的位置從而完成送料任務(wù)。3.凸輪機構(gòu)的分類凸輪機構(gòu)的種類很多,主要從以下幾個角度進行分類。1)按凸輪的形狀分類(1)盤形凸輪(見圖227(a))。它是凸輪中最基本的形式。凸輪是繞固定軸轉(zhuǎn)動且向徑變化的盤形零件,凸輪與從動件互做平面運動,是平面凸輪機構(gòu)。(2)移動凸輪(見圖227(b))。它可看作是回轉(zhuǎn)半徑無限大的盤形凸輪,凸輪做往復(fù)直線移動,也是平面凸輪機構(gòu)的一種。(3)圓柱凸輪(見圖227(c))。它可看作是移動凸輪繞在圓柱體上演化而成的,從動件與凸輪之間的相對運動為空間運動,是一種空間凸輪機構(gòu)。圓柱凸輪可以用圓柱體上的凹槽來控制從動件的運動規(guī)律,也可以用圓柱體的端面輪廓曲線來控制。(4)曲面凸輪(見圖227(d))。當圓柱表面用圓弧面代替時,就演化成曲面凸輪,它也是一種空間凸輪機構(gòu)。2)按鎖合方式分類鎖合是指使從動件與凸輪始終保持接觸。按鎖合方式,凸輪機構(gòu)主要分為以下兩種:(1)力鎖合的凸輪機構(gòu)。依靠重力、彈簧力鎖合的凸輪機構(gòu),如圖228(a)、(b)、(c)所示。(2)形鎖合的凸輪機構(gòu)。依靠凸輪幾何形狀鎖合的凸輪機構(gòu),如溝槽凸輪、等徑及等寬凸輪、共軛凸輪等,如圖228(d)、(e)、(f)所示。3)按從動件的形式分類(1)尖頂從動件。如圖229(a)所示,尖頂能與復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸,從而實現(xiàn)任意預(yù)期的運動規(guī)律。但由于凸輪與從動件之間通過點或線接觸,容易產(chǎn)生磨損,所以只適用于受力較小的低速凸輪機構(gòu)。(2)滾子從動件。在從動件端部裝一滾子,即成為滾子從動件,如圖229(b)所示。滾子與凸輪之間為滾動摩擦,磨損較小,并且可以承受較大的載荷。其缺點是凸輪上凹陷的輪廓未必能很好地與滾子接觸,從而影響實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律。(3)平底從動件。在從動件端部固定一平板,即成為平底從動件,如圖229(c)所示。平底與凸輪之間易于形成油膜,利于潤滑,適用于高速運行,而且凸輪驅(qū)動從動件的力始終與平底垂直,傳動效率較高。其缺點也是凸輪上凹陷的輪廓未必能很好地與平底接觸。在凸輪機構(gòu)中,從動件不僅有不同的類型,而且也可有不同的運動形式。根據(jù)從動件的運動形式不同,可以把從動件分為直動從動件(如圖229(a)、(b)、(c)所示)和擺動從動件(如圖229(d)、(e)、(f)所示)兩種。在直動從動件中,若導(dǎo)路軸線通過凸輪的回轉(zhuǎn)軸,則稱為對心直動從動件(如圖224所示),否則稱為偏置直動從動件。將各種不同類型的從動件和凸輪組合起來,就可得到各種不同類型的凸輪機構(gòu),如圖224所示的凸輪機構(gòu)可命名為對心直動平底從動件盤形凸輪機構(gòu)。4.凸輪機構(gòu)的特點1)凸輪機構(gòu)的優(yōu)點對于凸輪機構(gòu),只需設(shè)計適當?shù)耐馆嗇喞?便可使從動件得到任意的預(yù)期運動,而且其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便,可以高速啟動,動作準確可靠,因此在自動機床、輕工機械、紡織機械、印刷機械、食品機械、包裝機械和機電一體化產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。2)凸輪機構(gòu)的缺點(1)凸輪與從動件間為點或線接觸,易磨損,只宜用于傳力不大的場合。(2)凸輪輪廓精度要求較高,需用數(shù)控機床進行加工。(3)從動件的行程不能過大,否則會使凸輪變得笨重。2.2.2凸輪的結(jié)構(gòu)和材料1.凸輪的結(jié)構(gòu)1)凸輪在軸上的固定方式當凸輪輪廓尺寸接近于軸的直徑時,凸輪與軸可制作成一體,如圖2210(a)所示;當其尺寸相差比較大時,凸輪與軸分開制造,凸輪與軸通過鍵連接,如圖2210(b)所示,或通過銷連接,如圖2210(c)所示。當凸輪與軸的相對角度需要自由調(diào)節(jié)時,可采用圖2210(d)所示的方式用彈性錐套和螺母連接。2)滾子及其連接如圖2211所示為常見的幾種滾子結(jié)構(gòu)。圖2211(a)為專用的圓柱滾子及其連接方式,即滾子與從動件底端用螺栓連接。圖2211(b)、(c)為滾子與從動件底端用銷軸連接,其中圖(c)為滾子直接采用合適的滾動軸承代替。但無論上述哪種情況,都必須保證滾子能自由轉(zhuǎn)動。2.凸輪機構(gòu)的材料在選擇凸輪和從動件材料時,首先要求有較高的耐磨性,以便在長期工作中能保持足夠的精度,不會因磨損而失效;其次要求材料摩擦系數(shù)小、加工方便、經(jīng)濟等。1)凸輪常用材料對于載荷很大的凸輪用合金鋼或滾珠軸承鋼來制造,并考慮采用高頻淬火、淬火(低溫回火)、氮化等熱處理方法,使凸輪工作表面有較高的硬度及耐磨性。為了提高凸輪的耐磨性和抗腐蝕性,常用硬青銅、高級黃銅制造凸輪,對鋼制凸輪表面可以鍍鉻。一般對于承載不大的凸輪要求不高時,可以使用碳素鋼制造,并且可不經(jīng)過淬火。對于輕載機構(gòu),從動件運動精度要求不高時,也可采用塑料制造凸輪。2)從動件的材料尖頂從動件的尺寸比凸輪小,并且只用它的尖端與凸輪接觸,因此容易磨損。從更換易損零件力求簡便、經(jīng)濟的觀點出發(fā),一般應(yīng)當選擇比凸輪軟一些的材料制造尖頂從動件(或滾子從動件的滾子)。滾子從動件的工作條件是相對滾動,磨損較小,因此,對耐磨性要求較低,但它對滾子軸的材料和熱處理的要求與尖頂從動件相同。2.2.3從動件常用運動規(guī)律1.平面凸輪機構(gòu)的基本尺寸和運動參數(shù)圖2212所示為尖頂移動從動件盤形凸輪機構(gòu),以凸輪軸心O為圓心,以凸輪輪廓的最小向徑r0為半徑所作的圓稱為基圓,r0為基圓半徑,凸輪以等角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動。在圖示位置,尖頂與A點接觸,A點是基圓與開始上升的輪廓曲線的交點,此時從動件的尖頂離凸輪軸心最近。凸輪轉(zhuǎn)動,向徑增大,從動件按一定規(guī)律被推上遠處,到向徑最大的B點與尖頂接觸時,從動件被推向最遠處,這一過程稱為推程。與之對應(yīng)的轉(zhuǎn)角(∠BOB')稱為推程運動角δt,從動件移動的距離AB'稱為行程,用h表示。接著BC︵與尖頂接觸,從動件在最遠處停止不動,對應(yīng)的轉(zhuǎn)角稱為遠休止角δs。凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動,尖頂與向徑逐漸變小的CD段輪廓接觸,從動件返回,這一過程稱為回程,對應(yīng)的轉(zhuǎn)角稱為回程運動角δh。圓弧DA與尖頂接觸時,從動件在最近處停止不動,對應(yīng)的轉(zhuǎn)角稱為近休止角δ's。當凸輪繼續(xù)回轉(zhuǎn)時,從動件重復(fù)上述的升-停-降-停的運動循環(huán)。通常推程是凸輪機構(gòu)的工作行程,而回程則是凸輪機構(gòu)的空回行程。從動件的位移s與凸輪的轉(zhuǎn)角δ的關(guān)系可以用曲線來表示,該曲線稱為從動件的位移曲線(也稱為s-δ曲線),如圖2212(b)所示。由于大多數(shù)凸輪做等速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)角與時間成正比,因此橫坐標也代表時間t。位移曲線直觀地表示了從動件的位移變化規(guī)律,它是凸輪輪廓設(shè)計的依據(jù)。2.常用的從動件運動規(guī)律1)等速運動規(guī)律從動件上升或下降的速度為一個常數(shù)的運動規(guī)律稱為等速運動規(guī)律。設(shè)凸輪以等角速度ω1回轉(zhuǎn),當凸輪轉(zhuǎn)過推程運動角δt時,推桿等速上升h,其推程的運動方程為從動件運動的速度為常數(shù)時的運動規(guī)律,稱為等速運動規(guī)律。在推程階段,凸輪以等角速度ω轉(zhuǎn)動,經(jīng)過T時間,凸輪轉(zhuǎn)過的推程運動角為δt,而從動件等速完成的行程為h。從動件的位移s與凸輪轉(zhuǎn)角φ成正比,其推程運動線圖如圖2213所示,即位移曲線為一過原點的傾斜直線。在回程階段,凸輪以等角速度ω轉(zhuǎn)動,經(jīng)過T'時間,凸輪轉(zhuǎn)過回程運動角δh,而從動件等速下降h。同理,可推得從動件在回程階段的運動方程。由圖2213可知,從動件在運動開始時,凸輪開始轉(zhuǎn)動的瞬間,速度由零突變?yōu)関0,運動終止時,速度由v0突變?yōu)榱?由于速度發(fā)生突變,而這時的加速度在理論上達到無窮大(當然由于材料的彈性變形,實際上不能達到無窮大),致使從動件突然產(chǎn)生非常大的慣性力,因而使凸輪機構(gòu)受到極大的沖擊,這種沖擊稱為剛性沖擊,這對工作是不利的。因此,如果單獨采用這種運動規(guī)律,只適用于低速輕載的場合。2)等加速等減速運動規(guī)律凸輪轉(zhuǎn)速較高時,為了避免剛性沖擊,可采用等加速等減速運動規(guī)律。所謂等加速等減速運動,是指一個行程中先做等加速運動,后做等減速運動,且通常加速度與減速度的絕對值相等。按照這種運動規(guī)律,等加速段從動件速度由零值加速到末速vmax和等減速段由初始vmax減速到末速為零值所用的時間相等,各為T/2,從動件在加速段和減速段所完成的位移也必然相等,各為h/2。凸輪以ω勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)角也各為δ/2。推程時,等加速段運動方程為推程時,等減速段運動方程為圖2214所示為推程等加速等減速運動規(guī)律的運動位移曲線圖。由圖2214(b)可知,這種運動規(guī)律的速度曲線是連續(xù)的,不會產(chǎn)生剛性沖擊。但在圖2214(c)中O、A、B三處加速度有突變,表明所產(chǎn)生的慣性力突變也是有限值的,由此引起的沖擊稱為柔性沖擊。因此,這種運動規(guī)律可用于中速輕載的場合。當用圖解法設(shè)計凸輪輪廓時,通常需要繪制從動件的位移曲線。由運動方程可知,其位移曲線為一拋物線,因此可按拋物線畫法繪制。如圖2214(a)所示,在s-δ坐標系中的縱、橫坐標軸上,將h/2和δ/2對應(yīng)分成相同的若干等份,得分點1'、2'、3'…和1、2、3、…(圖中分4等份)。再將點O與1'、2'、3'、…相連,得連線O1'、O2'、O3'、…,這些連線分別與由點1、2、3、…作縱坐標軸的平行線交于點1″、2″、3″…,再將點O、1″、2″、3″…連成光滑曲線,即得等加速段的位移曲線,如圖2214(a)所示。等減速段的拋物線可用同樣的方法按相反的次序畫出。3)余弦加速度運動規(guī)律當質(zhì)點在圓周上做勻速運動時,質(zhì)點在該圓直徑上的投影所構(gòu)成的運動規(guī)律稱為簡諧運動規(guī)律。從動件做簡諧運動時,其加速度是按余弦規(guī)律變化的,故這種運動規(guī)律稱為余弦加速度運動規(guī)律。當推程的加速度按余弦規(guī)律變化時,其推程的運動方程式為圖2215所示為推程余弦加速度運動規(guī)律的運動線圖。由此圖可見,這種運動規(guī)律在始末位置加速度有突變,故也會引起柔性沖擊,因此在一般情況下它也只適用于中速中載場合,當從動件做升—降—升運動循環(huán)時,若在推程和回程中都采用這種運動規(guī)律,則可用于高速凸輪機構(gòu)。這種運動規(guī)律位移曲線的畫法如圖2215(a)所示。以從動件的行程h為直徑畫半圓,將此半圓和橫坐標軸上的推程運動角δ對應(yīng)分成相同等份(圖中為6等份),再過半圓周上各分點做水平線與δ中的對應(yīng)等分點的垂直線各交于一點,過這些點連成光滑曲線即為所畫的推程位移曲線。3.從動件運動規(guī)律的選擇在選擇從動件運動規(guī)律時,應(yīng)根據(jù)機器工作時的運動要求來確定。如機床中控制刀架進刀的凸輪機構(gòu),要求刀架進刀時做等速運動,則從動件要選擇等速運動規(guī)律,至于行程始末端,可以通過拼接其他運動規(guī)律的曲線來消除沖擊;對無一定運動要求,只需要從動件有一定位移量的凸輪機構(gòu),如夾緊送料等凸輪機構(gòu),可只考慮加工方便,采用圓弧、直線等組成的凸輪輪廓;對于高速機構(gòu),應(yīng)減小慣性力、改善動力性能,可選用正弦加速度運動規(guī)律或其他改進型的運動規(guī)律。2.2.4盤形凸輪輪廓的設(shè)計1.反轉(zhuǎn)法原理用圖解法設(shè)計凸輪輪廓的原理是“反轉(zhuǎn)法”,基本原理如下:圖2216所示為一對心尖頂直動從動件盤形凸輪機構(gòu),當凸輪以等角速度ω繞軸心O轉(zhuǎn)動時,從動件按預(yù)期的運動規(guī)律運動。現(xiàn)設(shè)想在整個凸輪機構(gòu)(從動件、凸輪、導(dǎo)路)上加一個與凸輪角速度ω大小相等、方向相反的角速度-ω,于是凸輪靜止不動,而從動件與導(dǎo)路一起以角速度-ω繞凸輪轉(zhuǎn)動,且從動件仍以原來的運動規(guī)律相對導(dǎo)路移動(或擺動)。由于從動件尖頂與凸輪輪廓始終接觸,所以加上反轉(zhuǎn)角速度后從動件尖頂?shù)倪\動軌跡就是凸輪輪廓曲線。把原來轉(zhuǎn)動的凸輪看成是靜止不動的,而把原來靜止不動的導(dǎo)路及原來往復(fù)移動的從動件看成為反轉(zhuǎn)運動的這一原理,稱為“反轉(zhuǎn)法”原理。假若從動件是滾子,則滾子中心可看作是從動件的尖頂,其運動軌跡就是凸輪的理論輪廓曲線,凸輪的實際輪廓曲線是與理論輪廓曲線相距滾子半徑rT的一條等距曲線。2.作圖法設(shè)計凸輪輪廓曲線當從動件的運動規(guī)律已經(jīng)選定并作出位移曲線之后,各種平面的凸輪輪廓曲線都可以用作圖法求出。作圖法的依據(jù)為“反轉(zhuǎn)法”原理。1)尖頂對心移動從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計2)尖頂偏置移動從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計已知偏距為e,基圓半徑為r0,凸輪以角速度ω順時針轉(zhuǎn)動,從動件的位移線圖如圖2217(b)所示。設(shè)計該凸輪的輪廓曲線。設(shè)計步驟如下:(1)以與位移線圖相同的比例尺作出偏距圓(以e為半徑的圓)及基圓,過偏距圓上任一點K作偏距圓的切線作為從動件導(dǎo)路,并與基圓相交于B0點,該點也就是從動件尖頂?shù)钠鹗嘉恢谩?2)從OB0開始按-ω方向在基圓上畫出推程運動角180°(δt)、遠休止角30°(δs)、回程運動角90°(δh)及近休止角60°(δ's),并在相應(yīng)段與位移線圖對應(yīng)劃分出若干等份,得點C1、C2、C3、…。(3)過各等分點C1、C2、C3、…向偏距圓作切線,作為從動件反轉(zhuǎn)后的導(dǎo)路線。(4)在以上的導(dǎo)路線上,從基圓上的點C1、C2、C3、…開始向外量取相應(yīng)的位移量得B1、B2、B3、…,即B1C1=11'、B2C2=22'、B3C3=33'、…,得出反轉(zhuǎn)后從動件尖頂?shù)奈恢谩?5)將B1、B2、B3、…點連成光滑曲線就是凸輪的輪廓曲線。3)滾子從動件盤形凸輪輪廓的設(shè)計將滾子中心看作尖頂,按上述方法作出輪廓曲線η(稱為理論輪廓曲線),然后以η上各點為圓心,以滾子半徑rg為半徑作一系列的圓,最后作出這些圓的包絡(luò)線η',η'就是滾子從動件盤形凸輪的輪廓曲線(即為實際輪廓曲線),如圖2218所示。從圖中可知,滾子從動件盤形凸輪的基圓半徑是在理論輪廓上度量的。任務(wù)三蜂窩煤成型機中間歇運動機構(gòu)的設(shè)計任務(wù)情境1.沖壓式蜂窩煤機的基本結(jié)構(gòu)沖壓式蜂窩煤成型機是我國城鎮(zhèn)蜂窩煤(通常又稱煤餅,在圓柱形餅狀煤中沖出若干通孔)生產(chǎn)廠的主要生產(chǎn)設(shè)備,它是將煤粉加入轉(zhuǎn)盤上的模筒內(nèi),經(jīng)沖頭沖壓成蜂窩煤。如圖231(a)所示是沖壓式蜂窩煤成型機的示意圖,其中1為模筒轉(zhuǎn)盤,2為滑梁,3為沖頭,4為掃屑刷,5為脫模盤。實際上沖頭與脫模盤都與上下移動的滑梁連成一體,當滑梁下沖時沖頭將煤粉壓成蜂窩煤,脫模盤將已壓成的蜂窩煤脫模。在滑梁上升過程中掃屑刷將刷除沖頭和脫模盤上黏附的煤粉。模筒轉(zhuǎn)盤上均布了模筒,轉(zhuǎn)盤的間歇運動使加料后的模筒進入加壓位置,成型后的模筒進入脫模位置,空的模筒進入加料位置,如圖231(b)所示。2.沖壓式蜂窩煤機的工作原理沖壓式蜂窩煤成型機通過加料、沖壓成型、脫模、掃屑、模筒轉(zhuǎn)模間歇運動及輸送六個動作來完成整個工作過程。任務(wù)提出與任務(wù)分析1.任務(wù)提出已知一沖壓式蜂窩煤成型機的轉(zhuǎn)盤采用槽輪間歇運動機構(gòu)。已知槽數(shù)z按工位要求選定為6,按結(jié)構(gòu)情況確定中心距A=300mm,試設(shè)計該槽輪間歇運動機構(gòu)。2.任務(wù)分析沖壓式蜂窩煤成型機是和我們生活密切相關(guān)的機器,轉(zhuǎn)盤的間歇運動機構(gòu)是沖壓式蜂窩煤成型機必不可少的構(gòu)件。為了合理地設(shè)計出轉(zhuǎn)盤的間歇運動機構(gòu),我們必須了解槽輪機構(gòu)是如何組成并工作的,它的運動原理是什么,有什么運動特點,其主要參數(shù)及幾何尺寸應(yīng)如何確定和計算。相關(guān)知識在機器工作時,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)和凸輪式間歇機構(gòu)等,它們廣泛用于自動車床的進給機構(gòu)、送料機構(gòu)及刀架的轉(zhuǎn)位機構(gòu)等。2.3.1棘輪機構(gòu)1.棘輪機構(gòu)的工作原理圖232所示為棘輪機構(gòu),它主要由搖桿、棘爪、棘輪、彈簧片和制動爪組成。彈簧用來使制動爪和棘輪保持接觸。搖桿與棘輪的回轉(zhuǎn)軸線重合。當搖桿逆時針擺動時,棘爪插入棘輪的齒槽中,推動棘輪轉(zhuǎn)過一定角度,而制動爪則阻止棘輪順時針轉(zhuǎn)動,使棘輪靜止不動。因此,當搖桿做連續(xù)的往復(fù)擺動時,棘輪將做單向間歇運動。2.棘輪機構(gòu)的分類和應(yīng)用1)棘輪機構(gòu)的分類棘輪機構(gòu)按棘輪的運動方向可分為單向棘輪機構(gòu)(見圖232)和雙向棘輪機構(gòu)(見圖233);按棘輪的齒形可分為棘齒棘輪機構(gòu)(見圖232)、矩形齒棘輪機構(gòu)(見圖233(a))和無棘齒的摩擦式棘輪機構(gòu)(見圖234)。2)棘輪機構(gòu)的特點及應(yīng)用棘輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便,運動可靠,轉(zhuǎn)角可調(diào),但在工作時有較大的沖擊與噪聲、運動精度不高,因此常用于低速輕載場合。棘輪機構(gòu)多用于機床及自動機械的進給機構(gòu)上。如牛頭刨床工作臺的橫向移動機構(gòu),就是采用圖233所示的雙向棘輪機構(gòu)。此外,棘輪機構(gòu)也常用作停止器和制動器。如圖235所示,這類停止器廣泛用于卷揚機、提升機以及運輸機中。3.棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)(1)調(diào)節(jié)搖桿擺動角度的大小,以控制棘輪的轉(zhuǎn)角。圖236所示的棘輪機構(gòu)是利用曲柄搖桿機構(gòu)帶動棘輪作間歇運動的。可利用調(diào)節(jié)螺釘改變曲柄長度r以實現(xiàn)搖桿擺角大小的改變,從而控制棘輪的轉(zhuǎn)角。(2)用遮板調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角。如圖237所示,在棘輪的外面罩一遮板(遮板不隨棘輪一起轉(zhuǎn)動),使棘爪行程的一部分在遮板上滑過,不與棘輪的齒接觸,通過變更遮板的位置即可改變棘輪轉(zhuǎn)角的大小。2.3.2槽輪機構(gòu)1.槽輪機構(gòu)的工作原理槽輪機構(gòu)又稱為馬氏機構(gòu)。如圖238所示為單圓柱銷槽輪機構(gòu),它由主動撥盤1、從動槽輪2及機架3組成。撥盤1以等角速度ω1做連續(xù)回轉(zhuǎn),槽輪2做間歇運動。當撥盤上的圓柱銷A沒有進入槽輪的徑向槽時,槽輪2的內(nèi)凹鎖止弧面被撥盤1上的外凸鎖止弧面卡住,槽輪2靜止不動。當圓柱銷A進入槽輪的徑向槽時,鎖止弧面被松開,則圓柱銷A驅(qū)動槽輪2轉(zhuǎn)動。當撥盤上的圓柱銷離開徑向槽時,下一個鎖止弧面又被卡住,槽輪又靜止不動。由此將主動件的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為從動槽輪的間歇轉(zhuǎn)動。2.槽輪機構(gòu)的類型、特點及應(yīng)用槽輪機構(gòu)有外嚙合槽輪機構(gòu)(見圖238)和內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)(見圖239),前者撥盤與槽輪的轉(zhuǎn)向相反,后者撥盤與槽輪的轉(zhuǎn)向相同,它們均為平面槽輪機構(gòu)。此外還有空間槽輪機構(gòu)(見圖2310)。槽輪機構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、機械效率高、傳動平穩(wěn)、能間歇地進行轉(zhuǎn)位,但因圓柱銷突然進入與脫離徑向槽時存在柔性沖擊,所以不適用于高速場合。此外,槽輪的轉(zhuǎn)角不可調(diào)節(jié),故只能用于定轉(zhuǎn)角的間歇運動機構(gòu)中。六角車床上用來間歇地轉(zhuǎn)動刀架的槽輪機構(gòu)(見圖2311)、電影放映機中用來間歇地移動膠片的槽輪機構(gòu)(見圖2312)及化工廠管道中用來開閉閥門等的槽輪機構(gòu)都是其具體應(yīng)用的實例。3.槽輪機構(gòu)的主要參數(shù)槽輪機構(gòu)的主要參數(shù)是槽數(shù)z和撥盤圓柱銷數(shù)k。如