機械原理課件 (4)

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

2、。間歇運動機構(gòu)的型式眾多，根據(jù)從動件的運動特性可分為兩大類，間歇運動機構(gòu)的型式眾多，根據(jù)從動件的運動特性可分為兩大類，作步進運動的間歇運動機構(gòu)和具有瞬時停歇的間歇運動機構(gòu)。作步進運動的間歇運動機構(gòu)和具有瞬時停歇的間歇運動機構(gòu)。當(dāng)從動件作單方向的、有規(guī)則的、時動時停的運動時，稱為步進運動當(dāng)從動件作單方向的、有規(guī)則的、時動時停的運動時，稱為步進運動的間歇運動機構(gòu)。的間歇運動機構(gòu)。 圖圖7.1 棘輪機構(gòu)的組成與工作原理棘輪機構(gòu)的組成與工作原理棘輪機構(gòu)如棘輪機構(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為止動爪，構(gòu)件為止動爪

3、，構(gòu)件5為確保止為確保止動爪與棘輪接觸的彈簧，構(gòu)動爪與棘輪接觸的彈簧，構(gòu)件件6為機架。為機架。adadf312456O4O131當(dāng)搖桿當(dāng)搖桿1作往復(fù)擺動時，作往復(fù)擺動時，棘輪棘輪3單向間歇運動。若棘單向間歇運動。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)過一個齒，則棘輪次轉(zhuǎn)過一個齒，則棘輪3的的一次運動角為一次運動角為2/ Z。圖圖7.2帶遮板的棘輪機構(gòu)帶遮板的棘輪機構(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，可以采為正整數(shù)，此時，可以采用在棘輪上增加遮板用在棘輪上增加遮板7的辦法來的辦法來解決搖桿解決搖桿1的一次擺角與棘輪的一次擺角與棘輪3的一次運動角不

4、同的問題，如的一次運動角不同的問題，如圖圖72所示。所示。1234561dfdaAO3O47a圖圖7.3 三爪棘輪機構(gòu)的三爪棘輪機構(gòu)的三維動畫三維動畫(1) 三爪棘輪機構(gòu)可以將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單三爪棘輪機構(gòu)可以將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單向間歇運動向間歇運動圖圖7.4 雙爪棘輪機構(gòu)的雙爪棘輪機構(gòu)的三維動畫三維動畫(2) 雙爪棘輪機構(gòu)可以將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單雙爪棘輪機構(gòu)可以將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單向間歇運動向間歇運動圖圖7.5 可換向棘輪機構(gòu)的可換向棘輪機構(gòu)的三維動畫三維動畫(3) 槽輪機構(gòu)可以將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單向或槽輪機構(gòu)可以將主動件

5、的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單向或換向后的間歇運動換向后的間歇運動圖圖7.6 摩擦式單向間歇運動機構(gòu)的摩擦式單向間歇運動機構(gòu)的三維動畫三維動畫(4) 摩擦輪機構(gòu)可以將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單向摩擦輪機構(gòu)可以將主動件的往復(fù)擺動轉(zhuǎn)化為從動件的單向間歇運動間歇運動圖圖7.7 摩擦式超越離合器的摩擦式超越離合器的三維動畫三維動畫(5) 超越離合器的從動件可以傳遞主動件的運動，也可以獨立超越離合器的從動件可以傳遞主動件的運動，也可以獨立運動，實現(xiàn)從動件相對于主動件的超越運動運動，實現(xiàn)從動件相對于主動件的超越運動(6)棘輪機構(gòu)的受力分析棘輪機構(gòu)的受力分析圖圖7.8棘輪機構(gòu)的受力分析棘輪機構(gòu)的受力分析1

6、rfraO32F21fN21O1ABR21在設(shè)計棘輪機構(gòu)時，棘爪不僅在設(shè)計棘輪機構(gòu)時，棘爪不僅應(yīng)能順利地進入棘輪的齒槽中，而應(yīng)能順利地進入棘輪的齒槽中，而且在受力時棘爪不應(yīng)被擠出。且在受力時棘爪不應(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圖，簡圖，N21為棘輪對棘爪的法向反力，為棘輪對棘爪的法向反力，F(xiàn)21f 為棘輪對棘爪的切向摩擦力，為棘輪對棘爪的切向摩擦力，F(xiàn)21f 與與O1A之間的夾角為之間的夾角為。(6)棘輪機構(gòu)的受力分析棘輪機構(gòu)的受力分析圖圖7.8棘輪機構(gòu)的受力分析棘輪機構(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為為棘輪對棘爪的總作用力，棘輪對棘爪的總作用力，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連線的交點連線的交點B在在O1、O2之間，之間，R21關(guān)于關(guān)于O1點點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 槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)圖圖7.9 槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)由撥桿槽輪機構(gòu)由撥桿1、槽輪、槽輪2和機架和機架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，該凸凹弧使槽處于靜止?fàn)顟B(tài)時，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 槽輪機構(gòu)的運動規(guī)律槽輪機構(gòu)的運動規(guī)律LO1O2DAC211R12B203圖圖7.10 槽輪機構(gòu)的槽輪機構(gòu)的三維動畫三維動畫 (1) 四槽槽輪機構(gòu)將主動件的連續(xù)運動轉(zhuǎn)化為從動件的單向間四槽槽輪機構(gòu)將主動件的連續(xù)運動轉(zhuǎn)化為從動件的單向間歇運動歇運動圖圖7.12 球面槽輪機構(gòu)球面槽輪機構(gòu)三維動畫三維動畫(2) 空間四槽槽輪機構(gòu)將主動件的連續(xù)運動轉(zhuǎn)化為從動件的單空間四槽槽輪機構(gòu)將主動件的連續(xù)運動轉(zhuǎn)化為從動

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

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

11、/T(7.2)當(dāng)主動銷作勻速運轉(zhuǎn)時，當(dāng)主動銷作勻速運轉(zhuǎn)時，T 對應(yīng)對應(yīng)2，td 對應(yīng)對應(yīng)20，202B2/z，為此，槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)，為此，槽輪機構(gòu)的運動系數(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，可見，k 總小于總小于0.5。7.4 不完全齒輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)圖圖7.13 不完全齒輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)a1212不完全齒輪機構(gòu)是由齒輪機構(gòu)演不完全齒輪機構(gòu)是由齒輪機構(gòu)演化出來的一種間歇運動機構(gòu)。化出來的一種間歇運動機構(gòu)。當(dāng)主動當(dāng)主動不完全齒輪作勻

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

13、度凸輪機構(gòu)如圖圖7.15所示，蝸桿凸輪所示，蝸桿凸輪1為主動件，從動為主動件，從動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤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與從動轉(zhuǎn)盤與從動轉(zhuǎn)盤2的軸線垂直交的軸線垂直交錯，當(dāng)蝸桿凸輪轉(zhuǎn)動時，從動轉(zhuǎn)錯，當(dāng)蝸桿凸輪轉(zhuǎn)動時，從動轉(zhuǎn)盤盤2作間歇運動。作間歇運動。圖圖7.15滾子分度凸輪機構(gòu)滾子分度凸輪機構(gòu)由于兩個圓柱銷與凸輪輪由于兩個圓柱銷與凸輪輪廓接觸，當(dāng)從動轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)動時，廓接觸，當(dāng)從動轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)動時，無須附加的零件將其鎖住，且無須附加的零件將其鎖住，且定位的精度較高。只要設(shè)計出定位的精度較高。只要設(shè)計出合適的凸輪輪廓，從動轉(zhuǎn)盤可合適的凸輪輪廓，從動轉(zhuǎn)盤可以獲得較高的運轉(zhuǎn)速度。該種以獲得較高的運轉(zhuǎn)速度。該種凸輪機構(gòu)的缺點是制造成本較凸輪機構(gòu)的缺點是制造成本較高。高。圖圖7.15滾子分度凸輪機構(gòu)滾子分度凸輪機構(gòu)三維動