間歇運動機構(gòu)

1、第7章 間歇運動機構(gòu)和其他常用機構(gòu),本章主要內(nèi)容,7.1 棘輪機構(gòu) 7.2 槽輪機構(gòu) 7.3 擒縱機構(gòu) 7.4 凸輪式間歇運動機構(gòu) 7.5 不完全齒輪機構(gòu) 7.6 間歇運動機構(gòu)設計的基本要求 7.7 其他常用機構(gòu),槽輪機構(gòu)和棘輪機構(gòu)的工作原理和運動特性,本章重點,掌握槽輪機構(gòu)、棘輪機構(gòu)的工作原理、運動特點、應用情況； 了解凸輪式間歇運動機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)和其他常用機構(gòu)的工作原理、運動特點及應用情況,本章基本要求,1、棘輪機構(gòu)的組成及工作原理,7.1 棘 輪 機 構(gòu),棘輪機構(gòu)的組成：由主動擺桿、棘爪、棘輪、止動爪和機架等組成,棘輪機構(gòu)的工作原理：當主動搖桿逆時針擺動時，棘爪便插入棘輪的齒間，推

2、動棘輪轉(zhuǎn)過一定的角度。當搖桿順時針擺動時，止動爪阻止棘輪逆時針轉(zhuǎn)動，同時棘爪在棘輪的齒背上滑過，棘輪便得到單向的間歇運動,外棘輪動畫演示,內(nèi)棘輪動畫演示,2、棘輪機構(gòu)的類型和特點,1）按結(jié)構(gòu)分類,齒式棘輪機構(gòu)： 結(jié)構(gòu)簡單、制造方便；轉(zhuǎn)角準確、運動可靠；動程可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，動停時間可通過選擇合適的驅(qū)動機構(gòu)來實現(xiàn)。但動程只能作有級調(diào)節(jié)；棘爪在齒背上的滑行引起噪音、沖擊和磨損，故不宜用于高速,摩擦式棘輪機構(gòu)： 它以偏心扇形楔塊代替齒式棘輪機構(gòu)中的棘爪，以無齒摩擦輪代替棘輪。它的特點是傳動平穩(wěn)、無噪音；動程可無級調(diào)節(jié)。因靠摩擦力傳動，會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，一方面可起超載保護作用，另一方面使得傳動精度不同

3、。適用于低速輕載的場合,外接式,內(nèi)接式,運動特點：通過摩擦力推動從動輪間歇轉(zhuǎn)動，克服了齒式棘輪機構(gòu)噪聲大、轉(zhuǎn)角不能無級調(diào)節(jié)的缺點，但運動準確性差,2）按嚙合方式分類,外嚙合方式： 它們的棘爪或楔塊均安裝在從動輪的外部。外嚙合式棘輪機構(gòu)由于加工、安裝、維修方便，應用較廣。 內(nèi)嚙合方式： 它們的棘爪或楔塊均安裝在從動輪內(nèi)部。結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小,3）按運動形式分類,從動件作單向間歇轉(zhuǎn)動； 從動件作單向間歇移動； 雙動式棘輪機構(gòu)； 雙向式棘輪機構(gòu),外接齒式棘輪機構(gòu),內(nèi)接齒式棘輪機構(gòu),棘輪機構(gòu)示例,端面棘輪機構(gòu),雙動式棘輪機構(gòu),運動特點：搖桿來回擺動都能使棘輪向同一方向轉(zhuǎn)動,鉤頭棘爪,直推棘爪,棘爪可

4、翻轉(zhuǎn)的矩形棘齒可以獲得不同轉(zhuǎn)向的間歇運動,雙向式棘輪機構(gòu),動 畫,動 畫,3、棘輪機構(gòu)的功能應用,2）功 能,制動,如卷揚機制動機構(gòu)。棘輪機構(gòu)單向轉(zhuǎn)動，可阻止卷筒逆轉(zhuǎn)，起制動作用,1）應用場合,各種機床中，以實現(xiàn)進給、轉(zhuǎn)位或分度功能,牛頭刨床工作臺橫向進給過程：運動通過齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)傳遞給棘輪機構(gòu)，帶動與棘輪固聯(lián)的絲杠做間歇運動，從而實現(xiàn)工作臺間歇進給運動,間歇送進,轉(zhuǎn)位、分度,沖床工作臺自動轉(zhuǎn)位棘輪機構(gòu)的工作過程： 沖頭D上升時通過棘爪帶動棘輪和工作臺順時針轉(zhuǎn)位。沖頭下降時，搖桿AB逆時針擺動，工作臺不動,超越、離合,單向離合器工作原理：主動星輪1逆時針轉(zhuǎn)動時，滾柱靠摩擦力滾向空隙小端，

5、將套筒2楔緊，使之與星輪一同轉(zhuǎn)動；反之，滾柱滾到大端，套筒因松開而靜止。 超越離合器工作原理：主動星輪1逆時針轉(zhuǎn)動時，套筒2逆時針轉(zhuǎn)動的速度超過星輪1的轉(zhuǎn)速，套筒以高速自由轉(zhuǎn)動。 應用實例： 自行車飛輪（內(nèi)接棘輪,4棘輪設計的要點,1）幾何尺寸設計,2）棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié),安裝棘輪罩：通過安裝棘輪罩，改變插銷在定位板孔中的位置，即可調(diào)節(jié)棘輪罩遮蓋的棘輪齒數(shù)，使部分行程內(nèi)棘爪沿棘輪罩表面滑過從而實現(xiàn)棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整,驅(qū)動機構(gòu)設計成行程可調(diào)機構(gòu)：可通過設計腰形槽、調(diào)節(jié)塊、調(diào)節(jié)絲桿等改變曲柄或搖桿的長度，從而從而改變擺桿的擺角，達到改變動停時間比的目的。實際設計時，并不需要同時設置多個調(diào)整環(huán)節(jié),例：改

6、變主動搖桿擺角的大小,驅(qū)動機構(gòu)設計成行程可調(diào)機構(gòu),加裝棘輪罩，以遮蓋搖桿擺角范圍內(nèi)的一部分棘齒,1、槽輪機構(gòu)的組成及工作原理,7.2 槽 輪 機 構(gòu),槽輪機構(gòu)的組成：由主動撥盤、從動槽輪和機架等組成。 槽輪機構(gòu)的工作原理：主動撥盤連續(xù)轉(zhuǎn)動，當主動撥盤的圓銷A未進入槽輪徑向槽時，槽輪被鎖，靜止不動；當主動撥盤的圓銷A進入槽輪徑向槽時，槽輪受圓銷A驅(qū)動而轉(zhuǎn)動。從而使槽輪做間歇運動,動畫演示,特 點： 徑向槽徑向尺寸不同，銷輪上銷分布不均勻。槽輪轉(zhuǎn)一周，可以實現(xiàn)動停時間均不相同的運動要求,不等臂長多銷槽輪機構(gòu),2、槽輪機構(gòu)的類型,外槽輪機構(gòu),主、從動輪轉(zhuǎn)向相反,內(nèi)槽輪機構(gòu),主、從動輪轉(zhuǎn)向相同,球面槽

7、輪機構(gòu),特 點： 主動輪1和撥銷3的軸線均通過球心。 當只有一個撥銷時，動停時間相等； 當對稱布置兩個撥銷時，可以實現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動,3、槽輪機構(gòu)的特點與應用,應用：一般用于轉(zhuǎn)速不很高的自動機械、輕工機械或儀器儀表中,電影放映機的送片機構(gòu),優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，能準確控制轉(zhuǎn)角，機械效率高,缺點：動程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不可太小，在起動和停止時加速度變化大、有沖擊，不適用于高速,蜂窩煤壓制機構(gòu),4、槽輪機構(gòu)的設計,1）槽輪機構(gòu)的運動系數(shù),間歇運動機構(gòu)的運動特性通常用動停時間比k來描述。即,td表示從動件在1個運動周期中的運動時間，tt表示其停歇時間,在槽輪機構(gòu)的設計中，選取不同的槽數(shù) z和圓銷

8、數(shù)n，將獲得不同的動、停規(guī)律,運動系數(shù)k：從動槽輪2的運動時間t2與主動撥盤1的運動時間t1之比。即：k=t2/t1,由于主動銷輪1通常為等速運動，故上述時間比值可用銷輪轉(zhuǎn)角的比值表示,因槽輪的線速度方向應沿著徑向槽的中心線,由此得出,由上式可知， k總是小于0.5的，外槽輪徑向槽的數(shù)目應大于或等于3。槽輪的運動時間總小于其靜止時間,如果在銷輪上均勻地分布n個圓銷，則當銷輪盤轉(zhuǎn)動一周時，槽輪將被撥動n次，故運動系數(shù)是單銷的n倍，即,因k應小于1，故,槽輪機構(gòu)的角速度及角加速度的最大值隨槽輪數(shù) z 的增多減少,當圓銷開始進入和離開徑向槽時，兩瞬時有柔性沖擊，且隨槽數(shù) z 的減少而增大,在機構(gòu)運轉(zhuǎn)

9、速度較高時，或槽輪軸承慣性較大的情況下，就顯得更為突出,內(nèi)槽輪機構(gòu)與外槽輪機構(gòu)一樣，有加速度突變，且其值與外槽輪相等，但當|0 時，角加速度值迅速下降并趨于零,2）槽輪機構(gòu)的運動特性,槽輪機構(gòu)的運動和動力特性，通常用右邊兩個比值來衡量,隨著槽數(shù)z的增加，運動趨于平穩(wěn)，動力特性也得到改善。但槽數(shù)過多將使槽輪體積過大，產(chǎn)生較大的慣性力矩。一般設計中，槽數(shù)的正常選用值為48,設計中應盡量保證間歇運動機構(gòu)動作平穩(wěn)、減小從動構(gòu)件在起動和停止運動時產(chǎn)生的沖擊，尤其要減小高速運動構(gòu)件的慣性負荷，改善機構(gòu)的動力特性,3）槽輪機構(gòu)的幾何尺寸計算,參照P167所例計算式求出圓柱銷的回轉(zhuǎn)半徑、槽頂高、槽底高、鎖止弧

10、半徑等幾何尺寸,7.3 擒 縱 機 構(gòu),1、擒縱機構(gòu)的組成及工作原理,機構(gòu)的組成,由擒縱輪、擒縱叉、游絲擺輪及機架組成,工作原理,擒縱輪受發(fā)條驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，同時受擒縱叉上的左右卡瓦阻擋而停止，并通過游絲擺輪系統(tǒng)控制動停時間，從而實現(xiàn)周期性單性間歇運動,游絲擺動系統(tǒng)是由游絲、擺輪及圓銷、擒縱叉及叉頭釘?shù)冉M成。其能量的補充是通過擒縱輪齒頂斜面與卡瓦的短暫接觸傳動來實現(xiàn)的,因游絲擺輪系統(tǒng)振動頻率固定，故可用于計量時間，常用于鐘表中,2、擒縱機構(gòu)的類型及應用,1）有固有振動系統(tǒng)型擒縱機構(gòu),擒縱機構(gòu)有以下兩大類,如機械手表中的擒縱機構(gòu),2）無固有振動系統(tǒng)型擒縱機構(gòu),此種擒縱機構(gòu)僅由擒縱輪和擒縱叉組成,機構(gòu)

11、示例1,機構(gòu)示例2,擒縱叉往復振動的周期與擒縱叉轉(zhuǎn)動慣量（為常數(shù)）的平方成正比。與擒縱輪給擒縱叉的轉(zhuǎn)矩大?。ɑ痉€(wěn)定）的平方根成反比。故此機構(gòu)能使擒縱輪作平均轉(zhuǎn)速基本恒定的間歇運動,這種機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，價格低，但振動周期不很穩(wěn)定，故主要用于計時精度要求不高、工作時間較短的場合。如自動記錄儀、計數(shù)器、定時器、測速器及照相機快門等,7.4 凸輪式間歇運動機構(gòu),組 成,主動凸輪、從動轉(zhuǎn)盤和機架,工作原理 主動凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，推動從動盤實現(xiàn)間歇分度轉(zhuǎn)動,1、凸輪式間歇運動機構(gòu)的組成與工作原理,圓柱凸輪間歇運動機構(gòu),蝸桿凸輪間歇運動機構(gòu),2、機構(gòu)的類型及應用,1）圓柱凸輪式間歇運動機構(gòu),常取單頭螺

12、桿凸輪z26，從動盤按正弦加速度規(guī)律設計，可控制中心距消除間隙，承載能力高，間歇頻率為1200次/分，分度精度為30,常取凸輪槽數(shù)為1，柱銷數(shù)一般取z26，在輕載下間歇頻率為1500次/分,2）蝸桿凸輪式間歇運動機構(gòu),3）共軛凸輪式間歇機構(gòu),動力特性好，分度精度高，成本較低,應用場合 輕工機械、沖壓機械等高速機械中常用作高速、高精度的步進進給、分度轉(zhuǎn)位等機構(gòu)。例如用于高速沖床、多色印刷機、包裝機、折疊機等,機構(gòu)特點 結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，轉(zhuǎn)位精確，不需定位裝置即可獲得高的定位精度； 廓線設計得當，可使從動件獲得預期的任意運動； 動載荷小，無沖擊，宜高速； 加工成本高，安裝、調(diào)整要求嚴,3、凸輪式

13、間歇運動機構(gòu)的特點和應用,1、 工作原理和類型 由齒輪機構(gòu)演變而來。主動輪有一個或幾個齒，根據(jù)運動與停歇時間要求，在從動輪上做出與主動輪齒相嚙合的輪齒，當主動輪做連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動輪做間歇回轉(zhuǎn)運動。從動輪間歇期間，利用兩輪邊緣的鎖止弧防止從動輪游動,動畫演示,7.5 不完全齒輪機構(gòu),內(nèi)嚙合不完全齒輪機構(gòu),外嚙合不完全齒輪機構(gòu),不完全齒輪齒條機構(gòu),動 畫,2、不完全齒輪機構(gòu)的特點和應用,特點：設計靈活，結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，工作可靠。從動輪的運動角范圍大，很容易實現(xiàn)一個周期中的多次動、停時間不等的間隙運動。但在進入嚙合和退出嚙合時速度有突變，引起剛性沖擊，只宜于低速、輕載場合。主、從動輪不能互換,應

14、用：常用于多工位，多工序的自動機械或生產(chǎn)線上，實現(xiàn)工作臺的間歇轉(zhuǎn)位和進給運動等,3. 不完全齒輪機構(gòu)設計時需注意的問題,為了避免主動輪首齒的齒頂與從動輪的齒頂發(fā)生干涉，可將主動輪首齒的齒頂降低，如果機構(gòu)作正反向轉(zhuǎn)動，主動輪的首、末兩齒齒頂應相等。其余各齒保持標準齒高,不完全齒輪機構(gòu)在進入嚙合和退出嚙合時，由于速度有突變而產(chǎn)生沖擊。為改善其動力性能，可裝瞬心線附加桿，使其在首齒嚙合之前先接觸，使從動輪從靜止狀態(tài)逐漸增速；主動輪末齒在退出嚙合時，從動輪的角速度逐漸減?。ń柚诹硪粚λ残木€附加板），這樣使從動輪由停到動和由動到停的過渡變得平穩(wěn),76 間歇運動機構(gòu)設計的基本要求,1動力性能的要求 間歇

15、運動機構(gòu)的從動機構(gòu)在一個很短的時間內(nèi)要經(jīng)過啟動、加速、減速、停止的過程，會產(chǎn)生較大的加速度，從而來帶來載荷產(chǎn)生沖擊。設計中為了盡量保證間歇運動機構(gòu)動作平穩(wěn)，特別要注意合理選擇從動件運動規(guī)律,2對從動件動、停時間的要求 間歇運動機構(gòu)中，從動件停歇的時間往往是機床或自動機進行工藝加工的時間，而從動件運動的時間一般是機床和自動機送進、轉(zhuǎn)位等輔助工作的時間。間歇運動機構(gòu)的這個運動特性通常用動停時間比k來描述。即,式中，td表示從動件在1個運動周期中的運動時間，tt表示其停歇時間,從提高生產(chǎn)效率的角度來看，k值應盡量取得小些；但從動力性能來看，k值過小會使起動和停止時的加速度過大，又是設計中應避免的。因

16、此，在設計間歇運動機構(gòu)時，應合理選擇動、停時間比，并根據(jù)不同的動、停時間要求來設計間歇機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù),3對從動件動、停位置的要求 設計中應根據(jù)工作要求來選取從動件運動行程（簡稱動程）的大小，并注意從動件停歇位置的準確性。在時還要求設計的間歇運動機構(gòu)能調(diào)節(jié)動程或動停比的大小,1、螺旋機構(gòu),7.7 其 他 常 用 機 構(gòu),1) 螺旋機構(gòu)的組成及特點,螺旋機構(gòu)的組成,螺旋機構(gòu)是由螺桿、螺母和機架組成,通常它是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。但當導程角大于當量摩擦角時，它還可以將直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動,效率較低，特別是具有自鎖性的螺旋機構(gòu)效率低 于50,能獲得很多的減速比和力的增益；選擇合適的螺旋機構(gòu)導程角

17、，可獲得機構(gòu)的自鎖性,螺旋機構(gòu)的特點,主要優(yōu)點,主要缺點,因此，螺旋機構(gòu)常用于起重機、壓力機以及功率不大的進給系統(tǒng)和微調(diào)裝置中,2）螺旋機構(gòu)的運動分析,當螺桿轉(zhuǎn)過 時，螺母沿其軸向移動的距離為,s l /(2,其中l(wèi)為螺旋的導程,微動螺旋機構(gòu),設螺旋機構(gòu)中A、B段的螺旋導程分別為lA、lB , 且兩端螺旋的旋向相同，當螺桿1轉(zhuǎn)過時，螺母2的位移s 為,s(lAlB) /(2,動 畫,因lA、lB 相差很小時，位移s可能很小，故這種螺旋機構(gòu)稱為微動螺旋機構(gòu),此種機構(gòu)常用測微計、分度機構(gòu)及調(diào)節(jié)機構(gòu)中。如用于調(diào)節(jié)鏜刀進刀量的螺旋機構(gòu),復式螺旋機構(gòu),如果螺旋機構(gòu)的兩段螺旋導程分別為lA、lB，且兩端螺

18、旋的旋向相反。這種螺旋機構(gòu)稱為復式螺旋機構(gòu),s(lAlB) /(2,則,此種螺旋機構(gòu)常用于車輛聯(lián)接,動 畫,3）螺旋機構(gòu)類型,按用途不同分類,按螺桿與螺母之間的摩擦性質(zhì)不同分類,滑動螺旋機構(gòu)、滾動螺旋機構(gòu)、靜壓螺旋機構(gòu),傳力螺旋機構(gòu)、傳導螺旋機構(gòu)、調(diào)整螺旋機構(gòu),4）螺旋機構(gòu)的設計要點,螺旋設計的關鍵是選擇確定合適的螺旋導程角、導程及頭數(shù)等參數(shù),根據(jù)不同的工作要求，螺旋機構(gòu)應選擇不同的幾何參數(shù),若要求螺旋具有自鎖性或具有較大的減速比（微動）時，宜選用單頭螺旋，宜選用較小的導程及導程角，但效率較低,若要求傳遞大的功率或快速運動的螺旋機構(gòu)時，宜采用具有較大導程角的多頭螺旋,2、 萬向鉸鏈機構(gòu),萬向鉸

19、鏈機構(gòu)用于傳遞兩相交軸間的運動和動力，廣泛用于汽車、機床等機械中,傳動過程中，兩軸夾角可以變動，為變角傳動機構(gòu),單萬向鉸鏈機構(gòu)，當主動軸以1等速回轉(zhuǎn)時，從動軸的2變化范圍為,1cos 21/cos,其變化幅度與兩軸夾角有關，一般30,單萬向鉸鏈機構(gòu),兩軸瞬時角速比隨時變化，并不恒等于1,單萬向鉸鏈機構(gòu)兩特殊位置的機構(gòu)運動簡圖,雙萬向鉸鏈機構(gòu),主、從動軸角速度恒等的條件： 主、從動軸與中間軸位于同一平面； 主、從動軸線與中間軸線之間的夾角相等； 中間軸兩端叉面應位于同一平面內(nèi),動 畫,動 畫,即橢圓齒輪機構(gòu)的傳動比i21是主動輪1轉(zhuǎn)角1的函數(shù)，且與橢圓齒輪的偏心率e有關,3. 非圓齒輪機構(gòu),i212/1r1/r2（1e2)/(1 e22 ecos1,非圓齒輪機構(gòu)是一種變傳動比的齒輪機構(gòu),1）橢圓齒輪機構(gòu)的傳動比,1）與連桿機構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)牢靠、緊湊、且傳動較平穩(wěn)。 （2）比凸輪機構(gòu)傳動可靠。 （3）用非圓齒輪來實現(xiàn)按一定規(guī)律的變速傳動，要比用其他機構(gòu)容易得多,2）非圓齒輪機構(gòu)的特點及其應用,特 點,非圓齒輪機構(gòu)在機床、自動機、儀器及解算裝置中均有應用,利用橢圓齒輪帶動曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)急回運動,利用橢圓齒輪帶動槽輪機構(gòu)實現(xiàn)縮短運動時間，增加停歇時間,應 用,4. 組合機構(gòu),1) 組合機構(gòu)及其特點,組合機構(gòu)的概念,由于現(xiàn)代機械工程對機械的運動形式、運動規(guī)律和動力性能等方面要求的多樣