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1、第 6章 間歇運動機構(gòu) 6 1 棘輪機構(gòu) 6 2 槽輪機構(gòu) 6 3 不完全齒機構(gòu) 6 4 凸輪式間隙運動機構(gòu) 特點 將主動件的連續(xù)運動轉(zhuǎn)換成從動件有規(guī)律的運動和停歇。 幾種常見的間歇運動機構(gòu) 槽輪機構(gòu) (Geneva drive) 棘輪機構(gòu) (Ratchet mechanism) 不完全齒輪機構(gòu) (Intermittent gearing) 凸輪式間歇運動機構(gòu) (Cam-type index mechanism) 一 、 棘輪機構(gòu) 的組成及其工作原理 組成: 擺桿 、 棘爪 、 棘輪 、 止動爪 。 6 1 棘輪機構(gòu) 工作原理: 擺桿往復(fù)擺動 , 棘爪推動棘輪間歇轉(zhuǎn)動 。 優(yōu)點: 結(jié)構(gòu)簡單 、
2、 制造方便 、 運動可靠 、 轉(zhuǎn)角可調(diào) 。 缺點: 工作時有較大的沖擊和噪音 , 運動精度較差 。 適用于速度較低和載荷不大的場合 。 棘輪 類型 按工作方式: 按輪齒分布: 按轉(zhuǎn)角是否可調(diào) : 固定轉(zhuǎn)角 、 可調(diào)轉(zhuǎn)角 輪齒棘輪 、 摩擦棘輪 外緣 、 內(nèi)緣 、 端面 棘輪機構(gòu)。 單向 、 雙向運動 棘輪機構(gòu)。 二 、 棘輪機構(gòu)的類型與應(yīng)用 按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào) : 按工作原理分 : 單動式 、 雙動式 棘輪機構(gòu)。 調(diào)桿長擺角、加滑 動罩 (一) 棘輪機構(gòu) 的組成 組成 搖桿 1 主動構(gòu)件,作往復(fù)擺動運動 棘輪 3 單向的間歇運動 驅(qū)動棘爪 2 止動棘爪 4 彈簧 5 設(shè)計:潘存云 設(shè)計:潘存云
3、 設(shè)計:潘存云 設(shè)計:潘存云 A B B 雙向棘輪 1 雙動棘輪機構(gòu) 1 雙動棘輪機構(gòu) 2 棘輪可雙向運動 雙向棘輪 2 可變向 設(shè)計:潘存云 設(shè)計:潘存云 可調(diào)轉(zhuǎn)角的棘輪 0 2 3 4 5 1 調(diào)滑動罩 牛頭刨床進給調(diào)整機構(gòu) 通過調(diào)整桿長來調(diào)擺角 設(shè)計:潘存云 設(shè)計:潘存云 設(shè)計:潘存云 設(shè)計:潘存云 2 1 1 3 2 3 1 3 2 4 摩擦棘輪 超越離合器 傳動平穩(wěn),噪聲小, 接觸表面易發(fā)生滑動, 運動準(zhǔn)確性差。 內(nèi)嚙合 輪齒式超越棘輪機構(gòu) 自行車后輪軸上的單向傳動運動 設(shè)計:潘存云 設(shè)計:潘存云 A B C D 運動特點: 輪齒式棘輪工作時噪音大且轉(zhuǎn)角為步進可調(diào) , 但運動 準(zhǔn)確
4、。 而摩擦棘輪正好相反 。 應(yīng)用: 在各類機床中實現(xiàn)進給、轉(zhuǎn)位、或分度。 實例: 止動器 、 牛頭刨床 、沖床轉(zhuǎn) 位、超越離合器(單車飛輪)。 間歇轉(zhuǎn)動 沖頭 卸料工位 裝料工位 沖壓工位 設(shè)計:潘存云 da o1 A o2 =90 L pr pn F 三、設(shè)計要點 要求在工作時,棘爪在 Pn和 F的作用下,能自動滑入棘 輪齒槽。 Pn sin F= Pn f 代入得: tan f 當(dāng) f=0.2 時, 11 30 通常取 20 Ft Fr 正壓力 Pn 摩擦力 F 條件是兩者對 O2的力 矩要滿足如下條件: MpnMF 將力分解成切向和徑向分量 M =tan 齒偏角 Fcos L L pt
5、摩擦角 棘輪幾何尺寸計算公式 模數(shù) m 1、 1.5、 2、 2.5、 3、 3.5、 4、 5、 6、 8、 10 頂圓直徑 da da =mz 與齒輪不同 齒間距 p P= m 齒高 h h=0.75m 齒頂弦長 a a=m 棘爪工作面長度 a1 a1=(0.50.7)a 齒偏角 20 棘輪寬 b b=(14)m 棘爪斜高 h1 、齒斜高 h h1=h h/cos 棘輪齒根圓角半徑 rf rf =1.5 mm 棘爪尖端圓角半徑 r1 r1 =2 mm 棘爪長度 L 一般取 L=2p=2m a1 L p 60 80 h a da o 1 o2 齒數(shù) z 1225 棘輪參數(shù) 計算公式或取值 h
6、 h1 rf r1 齒槽角 設(shè)計:潘存云 ( 55 ) 設(shè)計:潘存云 o2 1 2 6 2 槽輪機構(gòu) ( 馬爾它機構(gòu) ) 一、 槽輪機構(gòu) 的組成及其工作特點 作用: 將連續(xù)回轉(zhuǎn)變換為間歇轉(zhuǎn)動。 組成: 帶圓銷的撥盤、帶有徑向 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 的凸圓弧,起鎖定作用。 特點: 結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)位。因槽輪運動過程中角速 度有變化 ,不適合高速運動場合。 o1 工作過程: 撥盤連續(xù)回轉(zhuǎn),當(dāng)兩鎖止 弧接觸時,槽輪靜止;反之槽輪運動。 鎖止弧 槽輪 撥盤 圓銷 設(shè)計:潘存云 設(shè)計:潘存云 設(shè)計:潘存云 二、槽輪機
7、構(gòu)的類型與應(yīng)用 球面槽輪機構(gòu) 應(yīng)用實例: 電影放映機 、 自動攝影機、 六角車床轉(zhuǎn)塔 。 外嚙合槽輪機構(gòu) 內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu) 槽輪 機構(gòu) 類型 軸線平行 軸線相交 放映機的反應(yīng)用 外嚙合槽輪機構(gòu) 內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu) 球面槽輪機構(gòu) o1 o2 1 2 2 六槽內(nèi)槽輪 撥盤 六角車床轉(zhuǎn)塔 圓銷 車螺紋 4 1 裝牙膏筒 2 車帽口 6 卸牙膏筒 5 切尾 3 空閑 電影放映機 三、槽輪機構(gòu)的運動系數(shù) 1.運動系數(shù) 撥盤等速回轉(zhuǎn),在一個運動循 環(huán)內(nèi),總的運動時間為: t 2 / 1 定義: k=td / t 為運動系數(shù),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 心連線成 90
8、角。故有: 2 1 2 2 td 2 1/ 1 槽輪的運動時間為: =2 1/2 2 1= 2 2 = (2 /z) = 2 (z-2)/2z 代入上式 1 2 90 90 將 2 1代入得: k0 可知:當(dāng)只有一個圓銷時, k=1/2-1/z 如果想得到 k0.5 的槽輪機構(gòu),則可在 撥盤上多裝幾個 圓銷,設(shè)裝有 n個均勻分布的圓銷,則撥盤轉(zhuǎn)一圈,槽 輪被撥動 n次。故運動系數(shù)是單圓柱銷的 n倍,即 : k= n(1/2-1/z) k1 槽數(shù) z3 得: n2z/ (z -2) 提問: why k1 ? 事實上,當(dāng) k=1時,槽輪機構(gòu)已經(jīng)不具備間歇運動特性了。 k =1/2-1/z 7 12
9、 0.361 槽數(shù) z 圓銷數(shù) n 運動系數(shù) 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。 0.5 當(dāng) z=4及 n=2時 說明此時槽輪的 運動時間 和 靜止時間 相等。 k=n(1/2 1/z) = 0.5 1 四、槽輪機構(gòu)的幾何尺寸計算 圓銷半徑 r 由受力大小確定 r R/6 中心距 L 由安裝空間確定 回轉(zhuǎn)半徑 R R=Lsin =Lsin( /z) 槽頂半徑 s s=Lcos =Lcos( /z) 槽深 h h s-(L-R-r) 撥盤軸徑 d1 d1 2(L-s) 槽輪軸徑 d2 d2 2(L-R-r) 參 數(shù) 計算
10、公式或依據(jù) 槽數(shù) z 由工作要求確定 圓銷數(shù) n s d1 d2 r r0 槽頂側(cè)壁厚 b b=35 mm 經(jīng)驗確定 b 鎖止弧半徑 r0 r0=R-r-b R L h 2 6 3 不完全齒輪機構(gòu) 1.工作原理及特點 工作原理 :在主動齒輪只做出一個或幾個齒,根據(jù)運 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(dāng)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 動輪靜止。 優(yōu)點: 結(jié)構(gòu)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(nèi)變化。 2.類型及應(yīng)用 類型: 外嚙合不完全齒輪機構(gòu)、內(nèi)嚙合不完全齒輪機構(gòu) 缺點: 從動輪在
11、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。 外嚙合不完全齒輪機構(gòu) 內(nèi)嚙合不完全齒輪機構(gòu) 應(yīng)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 銑削加工機床 、 蜂窩煤餅壓制機 等。 設(shè)計:潘存云 銑刀 不完全齒輪 1 乒乓球拍專用靠模銑床 1 2 3 4 5 8 9 7 6 球拍 靠模凸輪 不完全齒輪 1 設(shè)計:潘存云 瞬心線附加桿 蜂窩煤餅壓制機 退煤餅 填料 填料 鎖止弧 鎖止弧 使運動平穩(wěn) 壓制 不完全齒輪 軸 實現(xiàn)正轉(zhuǎn), 停歇,反轉(zhuǎn)。 6 4 凸輪式 間歇運動機構(gòu) 1.工作原理及特點 圓柱凸輪連續(xù)回轉(zhuǎn),推動均布有柱銷的從動圓盤間歇 轉(zhuǎn)動。 特點: 從動
12、圓盤的運動規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀。 優(yōu)點: 可通過選擇適當(dāng)?shù)倪\動規(guī)律來減小動載荷、避 免沖擊、適應(yīng)高速運轉(zhuǎn)的要求。運轉(zhuǎn)可靠,傳 動平穩(wěn),定位精確、且結(jié)構(gòu)緊湊。 缺點: 凸輪加工較復(fù)雜、安裝調(diào)整要求嚴(yán)格。 2.類型及應(yīng)用 類型: 圓柱凸輪間歇運動機構(gòu)、蝸桿凸輪間歇運動機構(gòu) 設(shè)計:潘存云 R2 圓柱凸輪間歇運動機構(gòu) 蝸桿凸輪間歇運動機構(gòu) 牙膏灌漿機 應(yīng)用: 適用于高速、高精度的分 度轉(zhuǎn)位機械制瓶機、紙煙、包裝機、 拉鏈嵌齒、高速沖床、多色印刷機 等機械。 封口 灌漿 1圓柱分度凸輪機構(gòu) 在從動盤上可以布置較 多的滾子,能實現(xiàn)較大的 分度數(shù)。 難以實現(xiàn)預(yù)緊。 從動盤 主動凸輪 滾 子 分 布 在
13、從 動 盤 的 端 面 上 圓柱形 凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)盤的單向停歇轉(zhuǎn)動。 擺桿長度為 R2,只有推程和遠休止角的擺動從動 件圓柱凸輪機構(gòu)。 推程 遠休止角 2 蝸桿分度凸輪機構(gòu) (應(yīng)用最多) 主動凸輪 從動盤 機架 機架 凸脊 軸線相互垂直交錯 滾子 凸輪上有一條凸脊,如果凸脊 沿一條螺旋線布置,就像一個蝸桿, 那么凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時就帶動從動盤 像蝸輪那樣連續(xù)轉(zhuǎn)動。 但凸輪上的凸脊經(jīng)過這樣的設(shè) 計:當(dāng)凸輪在連續(xù)回轉(zhuǎn)時,使從動 盤作間歇運動。 從動盤上的滾子可以繞其自身軸線轉(zhuǎn)動,可減小凸 輪面和滾子之間的滑動摩擦。 兩軸間的中心距可作微量調(diào)整,以消除凸輪輪廓面 和滾子之間的間隙,實現(xiàn) “ 預(yù)緊 ” ,不但可減小間隙帶 來的沖擊,而且在從動盤停歇時可得到精確的定位,補 償磨損。 本 章 重 點 1、掌握確定棘輪齒偏角的計算方法 2、熟記槽輪運動系數(shù)與槽數(shù)、圓銷個數(shù)之間的關(guān)系