機械原理課件：第十一章間歇運動機構

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1、浙江大學專用 第十一章第十一章 棘輪傳動、槽輪傳動和不完全齒輪傳動棘輪傳動、槽輪傳動和不完全齒輪傳動11111 1 棘輪傳動棘輪傳動11112 2 槽輪傳動槽輪傳動11113 3 不完全齒輪傳動不完全齒輪傳動浙江大學專用 一、一、棘輪傳動棘輪傳動的工作原理的工作原理組成：組成：擺桿、棘爪、棘輪、止動爪。擺桿、棘爪、棘輪、止動爪。工作原理：工作原理：擺桿往復擺動，棘爪推動棘輪間歇轉動。擺桿往復擺動，棘爪推動棘輪間歇轉動。優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單、制造方便、運動可靠、轉角可調。結構簡單、制造方便、運動可靠、轉角可調。缺點：缺點：工作時有較大的沖擊和噪音，運動精度較差。工作時有較大的沖擊和噪音，運動精度

2、較差。適用于速度較低和載荷不大的場合。適用于速度較低和載荷不大的場合。棘輪棘輪類型類型按工作方式：按工作方式：按輪齒分布：按輪齒分布：按轉角是否可調按轉角是否可調:固定轉角固定轉角、可調轉角可調轉角輪齒棘輪輪齒棘輪、摩擦棘輪摩擦棘輪 演示模型外緣外緣、內緣內緣、端面端面棘輪機構。棘輪機構。單向單向、雙向運動雙向運動棘輪機構。棘輪機構。二、棘輪機構的類型、特點和應用二、棘輪機構的類型、特點和應用按棘輪轉向是否可調按棘輪轉向是否可調:按工作原理分按工作原理分:單動式單動式、雙動式雙動式棘輪機構。棘輪機構。調桿長擺角、加滑動罩11111 1 棘輪傳動棘輪傳動浙江大學專用 雙動棘輪機構雙動棘輪機構棘輪

3、可雙向運動棘輪可雙向運動ABB浙江大學專用 可調轉角的棘輪可調轉角的棘輪牛頭刨床進給調整機構牛頭刨床進給調整機構通過調整桿長來調擺角通過調整桿長來調擺角023451023451調滑動罩調滑動罩浙江大學專用 21摩擦棘輪摩擦棘輪超越離合器超越離合器13231324浙江大學專用 ABCD運動特點：運動特點：輪齒式棘輪工作時噪音大且轉角為步進可調，但運動輪齒式棘輪工作時噪音大且轉角為步進可調，但運動準確。而摩擦棘輪正好相反。準確。而摩擦棘輪正好相反。應用：應用：在各類機床中實現進給、轉位、或分度。在各類機床中實現進給、轉位、或分度。實例：實例：止動器、牛頭刨床、沖床轉止動器、牛頭刨床、沖床轉 位、超

4、越離合器（單車飛輪）。位、超越離合器（單車飛輪）。間歇轉動間歇轉動沖頭沖頭卸料工位卸料工位裝料工位裝料工位沖壓工位沖壓工位浙江大學專用 dao1Ao2=90LprpnptF三、設計要點三、設計要點要求在工作時，棘爪在要求在工作時，棘爪在Pn和和F的作用下，能自動滑入棘的作用下，能自動滑入棘輪齒槽。輪齒槽。Pn sin F=Pn f 代入得：代入得：tg f 當當 f=0.2 時，時，1130 通常取通常取20FtFr正壓力正壓力Pn摩擦力摩擦力F條件是兩者對條件是兩者對O的力的力矩要滿足如下條件：矩要滿足如下條件：MpnMF將力分解成切向和徑向分量將力分解成切向和徑向分量M=tg齒偏角齒偏角F

5、cosLL浙江大學專用 棘輪幾何尺寸計算公式棘輪幾何尺寸計算公式模數模數m1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10 頂圓直徑頂圓直徑da da=mz 與齒輪不同 齒間距齒間距p P=m 齒高齒高h h=0.75m 齒頂弦長齒頂弦長a a=m棘爪工作面長度棘爪工作面長度a1 a1=(0.50.7)a 齒偏角齒偏角 20棘輪寬棘輪寬b b=(14)m棘爪斜高棘爪斜高h1、齒斜高、齒斜高h h1=h h/cos棘輪齒根圓角半徑棘輪齒根圓角半徑rf rf=1.5 mm棘爪尖端圓角半徑棘爪尖端圓角半徑r1 r1=2 mm 棘爪長度棘爪長度L 一般取一般取 L=2pa1Lp6080hada

6、o1o2 齒數齒數z 1225 棘輪參數棘輪參數 計算公式或取值計算公式或取值hh1rfr1齒槽角齒槽角浙江大學專用 1 12一、一、槽輪機構槽輪機構的工作原理的工作原理作用：作用：將連續(xù)回轉變換為間歇轉動。將連續(xù)回轉變換為間歇轉動。組成：組成：帶圓銷的撥盤、帶有徑向帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪。撥盤和槽輪上都有鎖槽的槽輪。撥盤和槽輪上都有鎖止?。翰圯喩系陌紙A弧、撥盤上止弧：槽輪上的凹圓弧、撥盤上的凸圓弧，起鎖定作用。的凸圓弧，起鎖定作用。特點：特點：結構簡單、制造容易、工作可靠、機械效率高，結構簡單、制造容易、工作可靠、機械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進行轉位。因槽輪運動過程中角速能平穩(wěn)地、間

7、歇地進行轉位。因槽輪運動過程中角速度有變化度有變化，不適合高速運動場合。，不適合高速運動場合。o1工作過程：工作過程：撥盤連續(xù)回轉，當兩鎖止弧撥盤連續(xù)回轉，當兩鎖止弧接觸時，槽輪靜止；反之槽輪運動。接觸時，槽輪靜止；反之槽輪運動。o2鎖止弧鎖止弧槽輪槽輪撥盤撥盤圓銷圓銷11112 2 槽輪傳動槽輪傳動浙江大學專用 二、槽輪機構的類型與應用二、槽輪機構的類型與應用球面槽輪機構球面槽輪機構應用實例：應用實例：電影放映機電影放映機、自動攝影機、自動攝影機、六角車床轉塔六角車床轉塔。外嚙合槽輪機構外嚙合槽輪機構內嚙合槽輪機構內嚙合槽輪機構槽輪槽輪機構機構類型類型軸線平行軸線平行軸線相交軸線相交放映機的

8、反應用外嚙合槽輪機構外嚙合槽輪機構內嚙合槽輪機構內嚙合槽輪機構球面槽輪機構球面槽輪機構o1o21 122 2浙江大學專用 三、槽輪機構的運動系數三、槽輪機構的運動系數1.運動系數運動系數撥盤等速回轉，在一個運動循撥盤等速回轉，在一個運動循環(huán)內，總的運動時間為：環(huán)內，總的運動時間為：t2/2/1 1定義：定義：k=td/t 為運動系數，即：為運動系數，即：k=td/t為減少沖擊，進入或退出嚙合時，槽中心線與撥銷中為減少沖擊，進入或退出嚙合時，槽中心線與撥銷中心連線成心連線成90角。故有：角。故有：221 1222 2td2 21 1/1 1槽輪的運動時間為：槽輪的運動時間為：=21 1/221

9、1=2 22 2=(2(2/z)/z)=2(z-2)/2z 2(z-2)/2z代入上式1 12 29090浙江大學專用 將將21 1代入得：代入得：k0k0可知：當只有一個圓銷時，可知：當只有一個圓銷時，k=1/2-1/zk=1/2-1/z如果想得到如果想得到k0.5k0.5的槽輪機構，則可在的槽輪機構，則可在撥盤上多裝幾個撥盤上多裝幾個圓銷，設裝有圓銷，設裝有n個均勻分布的圓銷，則撥盤轉一圈，槽個均勻分布的圓銷，則撥盤轉一圈，槽輪被撥動輪被撥動n次。故運動系數是單圓柱銷的次。故運動系數是單圓柱銷的n倍，即倍，即:k=n(1/2-1/z)1/2-1/z)k1 k1 槽數槽數 z3 z3 得：得

10、：n2z/2z/(z-2)z-2)提問：why k1？事實上，當k=1時，槽輪機構已經不具備間歇運動特性了。k=1/2-1/z=1/2-1/z7120.361槽數槽數z圓銷數圓銷數n運動系數運動系數k 3 16 1/61 4 14 0.251 5、6 13 0.31 即槽輪的運動時間總是小于其靜止時間。即槽輪的運動時間總是小于其靜止時間。0.5 0.5當當z=4及及n=2時時說明此時槽輪的說明此時槽輪的運動時間運動時間和和靜止時間靜止時間相等。相等。k=n(1/21/z)=0.5浙江大學專用 1四、槽輪機構的幾何尺寸計算四、槽輪機構的幾何尺寸計算圓銷半徑圓銷半徑r 由受力大小確定由受力大小確定

11、 rR/6中心距中心距L 由安裝空間確定由安裝空間確定回轉半徑回轉半徑R R=Lsin=Lsin(/z)槽頂半徑槽頂半徑s s=Lcos=Lcos(/z)槽深槽深h hs-(L-R-r)撥盤軸徑撥盤軸徑d1 d12(L-s)槽輪軸徑槽輪軸徑d2 d22(L-R-r)參參 數數 計算公式或依據計算公式或依據槽數槽數z 由工作要求確定由工作要求確定圓銷數圓銷數nsd1d2rr0槽頂側壁厚槽頂側壁厚b b=35 mm 經驗確定經驗確定b鎖止弧半徑鎖止弧半徑r0 r0=R-r-bRLh2浙江大學專用 1.工作原理及特點工作原理及特點工作原理工作原理：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據運：在主動齒輪只做

12、出一個或幾個齒，根據運動時間和停歇時間的要求在從動輪上做出與主動輪相動時間和停歇時間的要求在從動輪上做出與主動輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當兩輪齒進入嚙嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當兩輪齒進入嚙合時，與齒輪傳動一樣，無齒部分由鎖止弧定位使從合時，與齒輪傳動一樣，無齒部分由鎖止弧定位使從動輪靜止。動輪靜止。優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單、制造容易、工作可靠、從動輪運動結構簡單、制造容易、工作可靠、從動輪運動 時間和靜止時間的比例可在較大范圍內變化。時間和靜止時間的比例可在較大范圍內變化。2.類型及應用類型及應用類型：類型：外嚙合不完全齒輪機構外嚙合不完全齒輪機構、內嚙合不完全齒輪機構內嚙合不完

13、全齒輪機構缺點：缺點：從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊，故一般只用于低速、輕載場合。沖擊，故一般只用于低速、輕載場合。11113 3 不完全齒輪傳動不完全齒輪傳動浙江大學專用 外嚙合不完全齒輪機構外嚙合不完全齒輪機構內嚙合不完全齒輪機構內嚙合不完全齒輪機構應用：適用于一些具有特殊運動要求的專用機械中。應用：適用于一些具有特殊運動要求的專用機械中。如乒乓球拍周緣如乒乓球拍周緣銑削加工機床銑削加工機床、蜂窩煤餅壓制機蜂窩煤餅壓制機等。等。浙江大學專用 銑刀銑刀不完全齒輪不完全齒輪1乒乓球拍專用靠模銑床乒乓球拍專用靠模銑床123458976球拍球拍靠模

14、凸輪靠模凸輪不完全齒輪不完全齒輪1浙江大學專用 瞬心線附加桿瞬心線附加桿蜂窩煤餅壓制機蜂窩煤餅壓制機退煤餅退煤餅填料填料填料填料鎖止弧鎖止弧鎖止弧鎖止弧使運動平穩(wěn)壓制壓制不完全齒輪不完全齒輪浙江大學專用 64 凸輪式凸輪式間歇運動機構間歇運動機構 1.工作原理及特點工作原理及特點圓柱凸輪連續(xù)回轉，推動均布有柱銷的從動圓盤間歇圓柱凸輪連續(xù)回轉，推動均布有柱銷的從動圓盤間歇轉動。轉動。特點：特點：從動圓盤的運動規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀。從動圓盤的運動規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀。優(yōu)點：優(yōu)點：可通過選擇適當的運動規(guī)律來減小動載荷、避可通過選擇適當的運動規(guī)律來減小動載荷、避 免沖擊、適應高速運轉的要求。定

15、位精確、且免沖擊、適應高速運轉的要求。定位精確、且 結構緊湊。結構緊湊。缺點：缺點：凸輪加工較復雜、安裝調整要求嚴格。凸輪加工較復雜、安裝調整要求嚴格。2.類型及應用類型及應用類型：類型：圓柱凸輪間歇運動機構、蝸桿凸輪間歇運動機構圓柱凸輪間歇運動機構、蝸桿凸輪間歇運動機構浙江大學專用 R2圓柱凸輪間歇運動機構圓柱凸輪間歇運動機構蝸桿凸輪間歇運動機構蝸桿凸輪間歇運動機構牙膏灌漿機牙膏灌漿機應用：應用：適用于高速、高精度的分適用于高速、高精度的分度轉位機械制瓶機、紙煙、包裝機、度轉位機械制瓶機、紙煙、包裝機、拉鏈嵌齒、高速沖床、多色印刷機拉鏈嵌齒、高速沖床、多色印刷機等機械。等機械。封口封口灌漿灌漿習題習題:11-1