機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)06-7-8

第六章其它常用機(jī)構(gòu)主要內(nèi)容:常用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn)將主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)→從動(dòng)件有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)和仃歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)→間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)→棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)§6-1棘輪機(jī)構(gòu)7→當(dāng)CD左擺時(shí),棘爪4推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)(逆向)一角度?！?dāng)CD右擺時(shí),制動(dòng)爪6阻止棘輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，棘爪4在棘輪上滑過→棘輪靜止不動(dòng)。∴→棘輪單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。構(gòu)成:棘輪5、驅(qū)動(dòng)棘爪4、制動(dòng)棘爪6、機(jī)架7。棘爪4固定于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD的搖桿上,搖桿CD作左右擺動(dòng)。一.齒式棘輪機(jī)構(gòu):(需經(jīng)常改變棘輪回轉(zhuǎn)方向時(shí)用)圖(6-3)可變向棘輪機(jī)構(gòu)：雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu):圖(6-2)21棘爪→雙向棘爪;棘輪齒→方形;棘爪工作面→平面;棘爪非工作面→曲面(易于滑過棘輪)。圖示位置:棘輪可作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),需棘輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),只需將棘爪裝至虛線位置。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)角可調(diào)、轉(zhuǎn)向可變。但只能有級(jí)調(diào)節(jié)動(dòng)程,且棘爪在齒背滑行會(huì)引起噪音、沖擊和磨損→高速時(shí)不宜采用。RrL三.槽輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用§6-2槽輪機(jī)構(gòu)

圖6-7

撥盤1等速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)圓銷A進(jìn)入槽輪的徑向槽中→槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)→當(dāng)圓銷A脫出徑向槽,槽輪2的內(nèi)鎖住弧β被撥盤1的外凸圓弧α卡住→槽輪2靜止不動(dòng)。機(jī)架、撥盤1(具有圓銷A)(主)、槽輪2(具有徑向槽,從)一.構(gòu)成:二.工作原理:鎖止弧撥盤圓銷槽輪特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動(dòng)、機(jī)械效率高。轉(zhuǎn)角不可調(diào)。應(yīng)用:常用于只要求恒定旋轉(zhuǎn)角的分度機(jī)構(gòu)中（轉(zhuǎn)速不高的自動(dòng)機(jī)械、輕工機(jī)械、儀表機(jī)械）

三.槽輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用§6-3不完全齒輪機(jī)構(gòu)

圖(6-9)

構(gòu)成:主動(dòng)輪1、從動(dòng)輪2、機(jī)架鎖止弧特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、勻速傳動(dòng)。(始末除外)工作原理：由漸開線齒輪機(jī)構(gòu)演變而來。但輪齒不布滿整個(gè)圓周→從動(dòng)輪作間歇運(yùn)動(dòng)。圖(6-11)構(gòu)成:帶曲線槽的圓柱凸輪1(主動(dòng)),帶滾子3的轉(zhuǎn)盤2(從動(dòng)),機(jī)架。§6-4凸輪間歇機(jī)構(gòu)工作原理:當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過其曲線溝槽撥動(dòng)從動(dòng)轉(zhuǎn)盤上的滾子→轉(zhuǎn)盤作間歇運(yùn)動(dòng)，每次轉(zhuǎn)動(dòng)角為2π/Z(Z為滾子數(shù))→傳遞交錯(cuò)軸間的分度運(yùn)動(dòng)。

特點(diǎn):運(yùn)動(dòng)可靠,平穩(wěn),運(yùn)動(dòng)規(guī)律任意,用于高速間歇運(yùn)動(dòng)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)角可調(diào)、轉(zhuǎn)向可變，有沖擊，用于低速輕載。槽輪機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、轉(zhuǎn)角不可調(diào)不完全齒輪機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單、勻速傳動(dòng)(始末除外)凸輪間歇機(jī)構(gòu)：工作平穩(wěn),運(yùn)動(dòng)規(guī)律任意,高速輕載主要內(nèi)容:1.機(jī)械速度波動(dòng)的原因,分類及調(diào)速方法2.飛輪設(shè)計(jì)原理及注意事項(xiàng)第七章機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)機(jī)器速度波動(dòng)→振動(dòng)、η↓、可靠性↓質(zhì)量↓→目的及方法如果機(jī)械驅(qū)動(dòng)力所作的功=阻力所作的功A驅(qū)＝A阻→機(jī)械主軸勻速運(yùn)轉(zhuǎn)(風(fēng)扇)一.目的:使運(yùn)動(dòng)副產(chǎn)生附加動(dòng)壓力→機(jī)械振動(dòng)↑η↓質(zhì)量↓→必須對(duì)機(jī)械速度波動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)→這類機(jī)械容許的范圍內(nèi)(一)調(diào)節(jié)機(jī)器速度波動(dòng)的目的和方法(二)機(jī)器主軸的平均角速度和運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)但許多機(jī)器，每一瞬間A驅(qū)≠A阻

A驅(qū)＞A阻→盈功→機(jī)械動(dòng)能↑

A驅(qū)＜A阻→虧功→機(jī)械動(dòng)能↓→機(jī)械速度的波動(dòng)§7-1機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)調(diào)節(jié)的目的和方法二.分類與方法:二.分類與方法:1.周期性的速度波動(dòng):圖7-1ωmωmaxωminTωt整個(gè)周期中A驅(qū)＝A阻→某一瞬間A驅(qū)≠A阻

→引起速度波動(dòng)。

加上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的回轉(zhuǎn)件－飛輪。盈功使飛輪動(dòng)能↑虧功使飛輪動(dòng)能↓當(dāng)外力(驅(qū)動(dòng)力和阻力)作周期性變化→機(jī)器主軸ω周期性變化→由圖可知,ω在經(jīng)過一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期T之后又變到初始狀態(tài)→動(dòng)能無增減?，F(xiàn)象:調(diào)節(jié)方法:2.非周期速度波動(dòng)飛輪動(dòng)能變化：由式可見,飛輪Ｊ越大→使速度波動(dòng)(實(shí)線)↓→同時(shí)，飛輪能利用儲(chǔ)備的能量克服短時(shí)過載→∴可選功率較小的原動(dòng)機(jī)。△Ｅ＝1/2·Ｊ(ω

２－ω02)Ｊ－飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量ωmωmaxωminTωt調(diào)速器→主要調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力。例:離心式調(diào)速器圖7-2現(xiàn)象:方法:當(dāng)外力突然發(fā)生不規(guī)則的較大變化→機(jī)器速度不規(guī)則的變化、或間歇性的變化→非周期速度波動(dòng)→不能利用飛輪來調(diào)節(jié)。2.非周期速度波動(dòng)工作機(jī)原動(dòng)機(jī)節(jié)流閥蒸汽（二）機(jī)器主軸的平均角速度和運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)＊運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù):δ＝(ωmax－ωmin)/ωm

(7-3)由(7-2)(7-3)可得:ωmax＝ωm(1＋δ/2)

(7-4)

ωmin＝ωm(1－δ/2)

(7-5)由式可見,δ↓→主軸越接近勻速轉(zhuǎn)動(dòng)→不同機(jī)器允許的δ不同→表(7-1)＊平均角速度:ωm≈(ωmax＋ωmin)/2(7-2)（算術(shù)平均角速度）→名義速度§7-2飛輪設(shè)計(jì)的近似方法在一般機(jī)器中，由于飛輪質(zhì)量其它構(gòu)件→∴飛輪的動(dòng)能

其它構(gòu)件動(dòng)能。Ａmax＝△Ｅmax＝Ｅmax－Ｅmin＝1/2·Ｊ(ωmax2－ωmin2)＝Ｊ·ωm2·δ∴飛輪應(yīng)具的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:Ｊ＝Ａmax/(ωm2·δ)＝900Ａmax／(π2·n2·δ)

(7-6)設(shè)計(jì)的基本問題:在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)δ

的容許范圍內(nèi)→確定飛輪Ｊ。∴可近似認(rèn)為飛輪的動(dòng)能＝整個(gè)機(jī)器所具的動(dòng)能→∴飛輪動(dòng)能的最大變化值△Ｅmax

＝機(jī)器最大盈虧功Ａmax

２.當(dāng)ωm、Ｊ一定時(shí)，Ａmax與δ成正比→Ａmax↑機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)愈不均勻。３.當(dāng)Ａmax、δ一定時(shí),Ｊ與ωm2成反比→速度↑,所需Ｊ↓→宜將飛輪安裝在高速軸上。1.當(dāng)ωm、Ａmax一定時(shí)，Ｊ與δ的關(guān)系為一等邊雙曲線。δ↓Ｊ↑→機(jī)器運(yùn)動(dòng)勻速性↑。但不宜過分追求機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的均勻性(δ較小),而使Ｊ過大→飛輪笨重→成本↑?！囡w輪應(yīng)具的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ｊ＝Ａmax/（ωm2·δ）＝900Ａmax／(π2·n2·δ)(7-6)Ａmax可按機(jī)器在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的驅(qū)動(dòng)力和阻力的功率變化曲線來定。而δ、ωm則按機(jī)器具體工作要求來選定。OJδ(圖7－3)分析:第八章回轉(zhuǎn)件的平衡主要內(nèi)容:回轉(zhuǎn)件平衡的目的及方法本章重點(diǎn):回轉(zhuǎn)件的靜平衡及動(dòng)平衡本章難點(diǎn):回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡由于各構(gòu)件不平衡的慣性→機(jī)械強(qiáng)烈振動(dòng)

→原因及辦法

回轉(zhuǎn)構(gòu)件因結(jié)構(gòu)、制造、質(zhì)量不均勻→

偏心質(zhì)量→離心力(慣性力)系不平衡→

引起振動(dòng)、附加動(dòng)壓力→

加速運(yùn)動(dòng)副磨損，η↓→

工作精度↓可靠↓→

零件材料的疲勞損壞→噪音↑。原因:∴應(yīng)調(diào)整回轉(zhuǎn)件的質(zhì)量分布

→使慣性力完全平衡或部分平衡。§8-1回轉(zhuǎn)件平衡的目的平衡分類：靜平衡(D/B>5)(質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi))動(dòng)平衡(D/B5)(質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi))(一)回轉(zhuǎn)構(gòu)件的靜平衡(質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi))

∴→合力∑Fi≠0(力多邊形不封閉)（二）回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)平衡(質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi))當(dāng)回轉(zhuǎn)件D/b＞5,近似認(rèn)為其質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)→偏心質(zhì)量產(chǎn)生的離心力系不平衡(平面匯交力系)?！?-2回轉(zhuǎn)件的平衡計(jì)算

→加上平衡質(zhì)量(質(zhì)量ｍb，質(zhì)心向徑ｒb)或相反方向減去同一質(zhì)量,使它產(chǎn)生的離心力＋原有質(zhì)量產(chǎn)生的離心力(矢量和)＝0(力多邊形封閉)。F1F2F3Fb→可求出ｍbｒb，一般將ｒb取得較大，則ｍb可較小?！撸苅＝ｍｒω2

ω相等→mr→質(zhì)徑積F1F2F3FbFbrb靜平衡方法:當(dāng)回轉(zhuǎn)件軸向尺寸較大時(shí)(曲軸),其質(zhì)量→

分布于垂直于軸線的許多互相平行的回轉(zhuǎn)面內(nèi)。不平衡狀態(tài)。(不平衡的力偶矩)→達(dá)到平衡→動(dòng)平衡。mr

→質(zhì)徑積→必須使F=0M=0(離心力)(慣性力偶矩)(二)回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)平衡(質(zhì)量分布不在同

一回轉(zhuǎn)面內(nèi))（D/B5）例圖示回轉(zhuǎn)件,不平衡質(zhì)量ｍ1、ｍ2。m1=m2,r1=r2,不在同一回轉(zhuǎn)面。

m1r1=m2r2→回轉(zhuǎn)件處于1.在各自的平面分別平衡2.在另選兩個(gè)平面上平衡(空間力系可以簡化為兩個(gè)平面上的匯交力系）理論上可以達(dá)到完全平衡(離心力系是空間力系)1）偏心質(zhì)量平移→附加平面(A、B)2）在附加平面上分別平衡回轉(zhuǎn)件的動(dòng)平衡方法動(dòng)平衡實(shí)例分析圖8-4設(shè)不平衡質(zhì)量ｍ1、ｍ2、ｍ3分布在1、2、3三個(gè)回轉(zhuǎn)面內(nèi)?？梢暈椴黄胶赓|(zhì)量集中在T’、T”回轉(zhuǎn)面內(nèi)→分別在T’、T”面進(jìn)行平衡→完全平衡。m1’·l=m1·

l1”m1”·l=m1·

l1’任選兩平行平面T’、T”，用T’、T”面的質(zhì)量m1’、m1”、m2’、m2”、m3’、m3”來代替原不平衡質(zhì)量m1、m2、m3。1)靜平衡試驗(yàn)2)動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)→利用靜平衡架，找回轉(zhuǎn)件不平衡質(zhì)徑積的大小和方向→確定平衡質(zhì)量的大小和位置→使質(zhì)心移到回轉(zhuǎn)軸上

→達(dá)靜平衡。

圖8-5,8-6,靜平衡架：平行淬硬的鋼制刀口形(或圓形、棱形)導(dǎo)軌§8-3回轉(zhuǎn)件的平衡試驗(yàn)2)動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)1－待平衡的回轉(zhuǎn)件2－擺架3－機(jī)架(B－軸承，

O－轉(zhuǎn)動(dòng)副)4