機(jī)械原理課件 (4)

1、7 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7.1 概述概述 7.2 棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)7.3 槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)7.4 不完全齒輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu) 7.5滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)Chapter 7 Intermittent Motion Mechanisms 7.6 平行分度凸輪機(jī)構(gòu)平行分度凸輪機(jī)構(gòu) 當(dāng)從動(dòng)件在某一位置或某一點(diǎn)的速度、加速度或加速度的變化率為當(dāng)從動(dòng)件在某一位置或某一點(diǎn)的速度、加速度或加速度的變化率為零時(shí)，稱為瞬時(shí)停歇的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。零時(shí)，稱為瞬時(shí)停歇的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動(dòng)件作勻速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件作斷續(xù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)當(dāng)主動(dòng)件作勻速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件作斷續(xù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。構(gòu)

2、。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式眾多，根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性可分為兩大類，間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式眾多，根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)特性可分為兩大類，作步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和具有瞬時(shí)停歇的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。作步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和具有瞬時(shí)停歇的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)從動(dòng)件作單方向的、有規(guī)則的、時(shí)動(dòng)時(shí)停的運(yùn)動(dòng)時(shí)，稱為步進(jìn)運(yùn)動(dòng)當(dāng)從動(dòng)件作單方向的、有規(guī)則的、時(shí)動(dòng)時(shí)停的運(yùn)動(dòng)時(shí)，稱為步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 圖圖7.1 棘輪機(jī)構(gòu)的組成與工作原理棘輪機(jī)構(gòu)的組成與工作原理棘輪機(jī)構(gòu)如棘輪機(jī)構(gòu)如圖圖7.1所示，所示，圖中構(gòu)件圖中構(gòu)件1為搖桿，構(gòu)件為搖桿，構(gòu)件2為為棘爪，構(gòu)件棘爪，構(gòu)件3為棘輪，構(gòu)件為棘輪，構(gòu)件4為止動(dòng)爪，構(gòu)件為止動(dòng)爪

3、，構(gòu)件5為確保止為確保止動(dòng)爪與棘輪接觸的彈簧，構(gòu)動(dòng)爪與棘輪接觸的彈簧，構(gòu)件件6為機(jī)架。為機(jī)架。adadf312456O4O131當(dāng)搖桿當(dāng)搖桿1作往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，作往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪棘輪3單向間歇運(yùn)動(dòng)。若棘單向間歇運(yùn)動(dòng)。若棘輪輪3的齒數(shù)為的齒數(shù)為Z，棘輪，棘輪3每一每一次轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，則棘輪次轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，則棘輪3的的一次運(yùn)動(dòng)角為一次運(yùn)動(dòng)角為2/ Z。圖圖7.2帶遮板的棘輪機(jī)構(gòu)帶遮板的棘輪機(jī)構(gòu)若搖桿若搖桿1的一次擺角為的一次擺角為2i/ Z，i為正整數(shù)，此時(shí)，可以采為正整數(shù)，此時(shí)，可以采用在棘輪上增加遮板用在棘輪上增加遮板7的辦法來(lái)的辦法來(lái)解決搖桿解決搖桿1的一次擺角與棘輪的一次擺角與棘輪3的一次運(yùn)動(dòng)角不

4、同的問(wèn)題，如的一次運(yùn)動(dòng)角不同的問(wèn)題，如圖圖72所示。所示。1234561dfdaAO3O47a圖圖7.3 三爪棘輪機(jī)構(gòu)的三爪棘輪機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà)(1) 三爪棘輪機(jī)構(gòu)可以將主動(dòng)件的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的單三爪棘輪機(jī)構(gòu)可以將主動(dòng)件的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的單向間歇運(yùn)動(dòng)向間歇運(yùn)動(dòng)圖圖7.4 雙爪棘輪機(jī)構(gòu)的雙爪棘輪機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà)(2) 雙爪棘輪機(jī)構(gòu)可以將主動(dòng)件的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的單雙爪棘輪機(jī)構(gòu)可以將主動(dòng)件的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的單向間歇運(yùn)動(dòng)向間歇運(yùn)動(dòng)圖圖7.5 可換向棘輪機(jī)構(gòu)的可換向棘輪機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà)(3) 槽輪機(jī)構(gòu)可以將主動(dòng)件的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的單向或槽輪機(jī)構(gòu)可以將主動(dòng)件

5、的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的單向或換向后的間歇運(yùn)動(dòng)換向后的間歇運(yùn)動(dòng)圖圖7.6 摩擦式單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦式單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà)(4) 摩擦輪機(jī)構(gòu)可以將主動(dòng)件的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的單向摩擦輪機(jī)構(gòu)可以將主動(dòng)件的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的單向間歇運(yùn)動(dòng)間歇運(yùn)動(dòng)圖圖7.7 摩擦式超越離合器的摩擦式超越離合器的三維動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà)(5) 超越離合器的從動(dòng)件可以傳遞主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)，也可以獨(dú)立超越離合器的從動(dòng)件可以傳遞主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)，也可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件相對(duì)于主動(dòng)件的超越運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件相對(duì)于主動(dòng)件的超越運(yùn)動(dòng)(6)棘輪機(jī)構(gòu)的受力分析棘輪機(jī)構(gòu)的受力分析圖圖7.8棘輪機(jī)構(gòu)的受力分析棘輪機(jī)構(gòu)的受力分析1

6、rfraO32F21fN21O1ABR21在設(shè)計(jì)棘輪機(jī)構(gòu)時(shí)，棘爪不僅在設(shè)計(jì)棘輪機(jī)構(gòu)時(shí)，棘爪不僅應(yīng)能順利地進(jìn)入棘輪的齒槽中，而應(yīng)能順利地進(jìn)入棘輪的齒槽中，而且在受力時(shí)棘爪不應(yīng)被擠出。且在受力時(shí)棘爪不應(yīng)被擠出。圖圖7.8為棘輪與棘爪的受力分析為棘輪與棘爪的受力分析簡(jiǎn)圖，簡(jiǎn)圖，N21為棘輪對(duì)棘爪的法向反力，為棘輪對(duì)棘爪的法向反力，F(xiàn)21f 為棘輪對(duì)棘爪的切向摩擦力，為棘輪對(duì)棘爪的切向摩擦力，F(xiàn)21f 與與O1A之間的夾角為之間的夾角為。(6)棘輪機(jī)構(gòu)的受力分析棘輪機(jī)構(gòu)的受力分析圖圖7.8棘輪機(jī)構(gòu)的受力分析棘輪機(jī)構(gòu)的受力分析1rfraO32F21fN21O1ABR21也是棘輪工作齒面的傾斜角，也是棘輪

7、工作齒面的傾斜角，R21為為棘輪對(duì)棘爪的總作用力，棘輪對(duì)棘爪的總作用力，R21與與N21之間的之間的夾角為摩擦角夾角為摩擦角。若。若R21的作用線與的作用線與O1、O2連線的交點(diǎn)連線的交點(diǎn)B在在O1、O2之間，之間，R21關(guān)于關(guān)于O1點(diǎn)點(diǎn)的力矩阻止棘爪滑出，則棘爪將不被擠出。的力矩阻止棘爪滑出，則棘爪將不被擠出。若令若令O1AO2，則棘爪不被擠出的幾，則棘爪不被擠出的幾何條件為何條件為) 1 . 7(907.3 槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)圖圖7.9 槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)由撥桿槽輪機(jī)構(gòu)由撥桿1、槽輪、槽輪2和機(jī)架和機(jī)架3組成。撥桿組成。撥桿1上設(shè)有鎖止弧，與上設(shè)有鎖止弧，與槽輪槽輪2的凹弧形成鎖死結(jié)構(gòu)

8、，當(dāng)槽輪的凹弧形成鎖死結(jié)構(gòu)，當(dāng)槽輪2處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，該凸凹弧使槽處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，該凸凹弧使槽輪輪2靜止，如靜止，如圖圖7.9所示。所示。12223d2/dt4d22/dt212340+0圖圖7.11 槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律LO1O2DAC211R12B203圖圖7.10 槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà) (1) 四槽槽輪機(jī)構(gòu)將主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的單向間四槽槽輪機(jī)構(gòu)將主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的單向間歇運(yùn)動(dòng)歇運(yùn)動(dòng)圖圖7.12 球面槽輪機(jī)構(gòu)球面槽輪機(jī)構(gòu)三維動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà)(2) 空間四槽槽輪機(jī)構(gòu)將主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)件的單空間四槽槽輪機(jī)構(gòu)將主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)

9、件的單向間歇運(yùn)動(dòng)向間歇運(yùn)動(dòng)7.3.1 槽輪機(jī)構(gòu)的組成與工作特點(diǎn)槽輪機(jī)構(gòu)的組成與工作特點(diǎn)槽輪機(jī)構(gòu)由帶外凸圓弧的主動(dòng)撥桿槽輪機(jī)構(gòu)由帶外凸圓弧的主動(dòng)撥桿1、從動(dòng)槽輪從動(dòng)槽輪2和機(jī)架組成。和機(jī)架組成。撥桿撥桿1作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，撥桿作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，撥桿1的圓的圓銷銷A在槽輪的槽之外時(shí)，槽輪在槽輪的槽之外時(shí)，槽輪2靜止；靜止；撥桿撥桿1的圓銷的圓銷A在槽輪的槽之內(nèi)時(shí)，在槽輪的槽之內(nèi)時(shí)，槽輪槽輪2被驅(qū)動(dòng)。被驅(qū)動(dòng)。為了減少圓銷為了減少圓銷A在進(jìn)入槽輪的導(dǎo)在進(jìn)入槽輪的導(dǎo)槽時(shí)的沖擊力，圓銷槽時(shí)的沖擊力，圓銷A在進(jìn)入槽輪的在進(jìn)入槽輪的瞬時(shí)，圓銷瞬時(shí)，圓銷A的瞬時(shí)速度方向平行于的瞬時(shí)速度方向平行于導(dǎo)槽的方向。導(dǎo)槽的方向。 該

10、種機(jī)構(gòu)把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為單向間歇運(yùn)動(dòng)。該種機(jī)構(gòu)把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為單向間歇運(yùn)動(dòng)。 槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律與槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律與Excel數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)生成LO1O2DAC211R12B203圖圖7.9 槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)7.3.2槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù) 圖圖7.9 槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)LO1O2DAC211R12B203在在圖圖7.9所示的槽輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)銷只有一個(gè)，若主動(dòng)銷轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為所示的槽輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)銷只有一個(gè)，若主動(dòng)銷轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為T(mén)，槽輪運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，槽輪運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為td，則稱，則稱 td 與與 T 之比為槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)，并以之比為槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)，并以 k 表表示，即示，即ktd

11、/T(7.2)當(dāng)主動(dòng)銷作勻速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)主動(dòng)銷作勻速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，T 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)2，td 對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)20，202B2/z，為此，槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)，為此，槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)k與與槽數(shù)槽數(shù) z 的關(guān)系為的關(guān)系為k20/(2)(2/z)/(2)0.51/z(7.3) 由于由于k 應(yīng)大于零，所以應(yīng)大于零，所以 z 應(yīng)大于等于應(yīng)大于等于3。由。由式式(7.3)可見(jiàn)，可見(jiàn)，k 總小于總小于0.5。7.4 不完全齒輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)圖圖7.13 不完全齒輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)a1212不完全齒輪機(jī)構(gòu)是由齒輪機(jī)構(gòu)演不完全齒輪機(jī)構(gòu)是由齒輪機(jī)構(gòu)演化出來(lái)的一種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。化出來(lái)的一種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動(dòng)當(dāng)主動(dòng)不完全齒輪作勻

12、速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)不完不完全齒輪作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)不完全齒輪作單向間歇運(yùn)動(dòng)。其型式有單全齒輪作單向間歇運(yùn)動(dòng)。其型式有單主動(dòng)齒、多主動(dòng)齒、內(nèi)齒、外齒、不主動(dòng)齒、多主動(dòng)齒、內(nèi)齒、外齒、不控制從動(dòng)不完全齒輪的加速度和控制控制從動(dòng)不完全齒輪的加速度和控制從動(dòng)不完全齒輪的加速度六種型式。從動(dòng)不完全齒輪的加速度六種型式。內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)O1O212圖圖7.14內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一圈時(shí)，從動(dòng)輪被驅(qū)動(dòng)當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一圈時(shí)，從動(dòng)輪被驅(qū)動(dòng)1/8圈。圈。Z2Z17.5滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)滾子分度凸輪機(jī)構(gòu) 圖圖7.15滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)如滾子分

13、度凸輪機(jī)構(gòu)如圖圖7.15所示，蝸桿凸輪所示，蝸桿凸輪1為主動(dòng)件，從動(dòng)為主動(dòng)件，從動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)盤(pán)2上均布安裝圓柱銷上均布安裝圓柱銷3，蝸桿，蝸桿凸輪凸輪1與從動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)與從動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)2的軸線垂直交的軸線垂直交錯(cuò)，當(dāng)蝸桿凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)轉(zhuǎn)錯(cuò)，當(dāng)蝸桿凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)盤(pán)2作間歇運(yùn)動(dòng)。作間歇運(yùn)動(dòng)。圖圖7.15滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)由于兩個(gè)圓柱銷與凸輪輪由于兩個(gè)圓柱銷與凸輪輪廓接觸，當(dāng)從動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，廓接觸，當(dāng)從動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，無(wú)須附加的零件將其鎖住，且無(wú)須附加的零件將其鎖住，且定位的精度較高。只要設(shè)計(jì)出定位的精度較高。只要設(shè)計(jì)出合適的凸輪輪廓，從動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)可合適的凸輪輪廓，從動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)可以獲得較高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。該種以獲得較高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。該種凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是制造成本較凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是制造成本較高。高。圖圖7.15滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)三維動(dòng)