機(jī)械原理棘輪及其他機(jī)構(gòu)

棘輪機(jī)構(gòu)機(jī)制141溫家鑫棘輪機(jī)構(gòu)的組成及工作特點(diǎn)組成：搖桿、棘爪、棘輪、止動爪和機(jī)架棘輪輪齒通常用單向齒，棘爪鉸接于搖桿上，當(dāng)搖桿逆時(shí)針方向擺動時(shí)，驅(qū)動棘爪便插入棘輪齒以推動棘輪同向轉(zhuǎn)動；當(dāng)搖桿順時(shí)針方向擺動時(shí)，棘爪在棘輪上滑過，棘輪停止轉(zhuǎn)動。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運(yùn)動可靠，每次轉(zhuǎn)過的角度的大小可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；缺點(diǎn)：工作時(shí)有較大的沖擊和噪聲，運(yùn)動精度較差，所以，棘輪機(jī)構(gòu)常用于速度較低和載荷不大的場合。棘輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用內(nèi)接棘輪機(jī)構(gòu)外接棘輪機(jī)構(gòu)棘條機(jī)構(gòu)鉤頭雙動式棘輪機(jī)構(gòu)直推雙動式棘輪機(jī)構(gòu)可變向棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)外摩擦式接棘輪機(jī)構(gòu)外摩擦式接棘輪機(jī)構(gòu)滾子內(nèi)接摩擦式棘條機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用牛頭刨床為了切削工件，刨刀需作連續(xù)往復(fù)直線運(yùn)動，工作臺作間歇移動。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動時(shí)，經(jīng)連桿帶動搖桿作往復(fù)擺動；搖桿上裝有雙向棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪，棘輪與絲杠固連，棘爪帶動棘輪作單方向間歇轉(zhuǎn)動，從而使螺母（即工作臺）作間歇進(jìn)給運(yùn)動。若改變驅(qū)動棘爪的擺角，可以調(diào)節(jié)進(jìn)給量；改變驅(qū)動棘爪的位置（繞自身軸線轉(zhuǎn)過180°后固定），可改變進(jìn)給運(yùn)動的方向。工作面超越離合器利用主、從動部分的速度變化或旋轉(zhuǎn)方向的變換，具有自行離合功能的離合器。為了改變棘輪每次轉(zhuǎn)過角度大小，可以加裝一個(gè)棘輪罩，被遮住的齒越多，棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度就越小棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮：棘輪齒形的選擇、模數(shù)齒數(shù)的確定、齒面傾斜角的確定、

行程和動停比的調(diào)節(jié)方法要求在工作時(shí)，棘爪在Pn和F的作用下，能自動滑入棘輪齒槽。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：1.棘輪齒面傾斜角的設(shè)計(jì)Pnsinα∵F=Pnf代入得：tgα>f∴

α>φ當(dāng)f=0.2時(shí)，φ＝11°30’

通常取α＝20°Mpn>MF將兩個(gè)力分解成切向和徑向分量=tgφFcosα>LL槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)的組成及工作特點(diǎn)槽輪機(jī)構(gòu)（genevamechanism）由槽輪和圓柱銷組成的單向間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，又稱馬爾他機(jī)構(gòu)。常被用來將主動件的連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動。槽輪機(jī)構(gòu)有外嚙合和內(nèi)嚙合以及球面槽輪等。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪和轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)向相反,而內(nèi)嚙合則相同，球面槽輪可在兩相交軸之間進(jìn)行間歇傳動。槽輪機(jī)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)如圖所示，它由主動轉(zhuǎn)盤、從動槽輪和機(jī)架組成。槽輪機(jī)構(gòu)的類型及應(yīng)用外槽輪機(jī)構(gòu)槽輪與撥盤轉(zhuǎn)向相反

內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)槽輪與撥盤轉(zhuǎn)向相同槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用電影放映機(jī)的撥片機(jī)構(gòu)球面槽輪機(jī)構(gòu)撥盤等速回轉(zhuǎn)，在一個(gè)運(yùn)動循環(huán)內(nèi)，總的運(yùn)動時(shí)間為：

t＝2π/ω1定義：

k=td/t

為運(yùn)動系數(shù)，即：

k=td/t為減少沖擊，進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，槽中心線與撥銷中心連線成90°角。故有：2α12φ2td＝2α1/ω1槽輪的運(yùn)動時(shí)間為：=2α1/2π2α1=π－2φ2=π－(2π/z)=2π(z-2)/2z代入上式ω190°90°三、槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)及運(yùn)動特性ω2將2α1代入得：

∵

k>0可知：當(dāng)只有一個(gè)圓銷時(shí)，k=1/2-1/z如果想得到k≥0.5的槽輪機(jī)構(gòu)，則可在撥盤上多裝幾個(gè)圓銷，設(shè)裝有n個(gè)均勻分布的圓銷，則撥盤轉(zhuǎn)一圈，槽輪被撥動n次。故運(yùn)動系數(shù)是單圓柱銷的n倍，即:

k=n(1/2-1/z)∵k≤1∴槽數(shù)

z≥3得：n≤2z/(z-2)當(dāng)k=1時(shí)，槽輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)不具備間歇運(yùn)動特性了。k=1/2-1/z≥71~20.36~1槽數(shù)z圓銷數(shù)n運(yùn)動系數(shù)k31~61/6~141~40.25~15、61~30.3~1即槽輪的運(yùn)動時(shí)間總是小于其靜止時(shí)間。<0.5當(dāng)z=4及n=2時(shí)說明此時(shí)槽輪的運(yùn)動時(shí)間和靜止時(shí)間相等。k=n(1/2－1/z)=0.5ω2ω1o12.運(yùn)動特性(1)外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)規(guī)定:

和在圓銷進(jìn)入?yún)^(qū)為正，在圓銷離開區(qū)為負(fù)，變化區(qū)間為：－α1≤α≤α1在△ABO2中有如下關(guān)系：－φ2≤φ≤φ2令λ＝R/L，并代入上式得：-φ2-α1圖示槽輪在運(yùn)動的任一瞬時(shí)，設(shè)撥盤位置角用α來表示，槽輪位置角用φ表示。RO2ABα1αφφ2L槽輪的運(yùn)動是靠圓銷的撥動來實(shí)現(xiàn)的，在一個(gè)運(yùn)動循環(huán)內(nèi)，槽輪經(jīng)歷了從靜止→運(yùn)動→靜止的過程，因此，槽輪的角速度是變化的，從而具有角加速度。分別對時(shí)間求一階導(dǎo)數(shù)、和二階導(dǎo)數(shù)，得：令i21=ω2/ω1(傳動比),kα=α2/ω21

得：

將上述i21、kα隨α的變化繪制成曲線，稱為槽輪機(jī)構(gòu)的其中：dα/dt=ω1其中：dω1/dt=0運(yùn)動特性曲線。上式說明，當(dāng)撥盤以等角速度運(yùn)動時(shí)，槽輪隨位置的變化而變化。因?yàn)棣穗S槽數(shù)z的不同而變化，因此，不僅隨機(jī)構(gòu)位置變化，而且隨槽數(shù)變化。槽輪運(yùn)動的前半段，槽輪的角速度ω2是增加的，角加速度α2>0后半段正好相反。運(yùn)動特性曲線z=3z=3z=4z=6z=4z=6運(yùn)動特性分析：①槽輪運(yùn)動的ωmax、amax隨槽數(shù)z的增多而減小。a=1kα=α2/ω21-50?-30?-10?10?30?50?

8642-4-6-8αα54321-60?-40?-20?020?40?60?

-50?-30?-10?10?30?50?

6圓銷進(jìn)入或退出徑向槽時(shí)，角速度有突變，②存在柔性沖擊。Z愈少，沖擊愈大。1.00.750.50.250-0.25-0.5-0.75-1.0z=40.80.60.40.2-135?-90?-45?045?90?135?

α(2)內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)用同樣方法可求得內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動曲線如圖所示。③曲線呈單調(diào)變化而不象外槽輪那樣有兩個(gè)峰值。特性分析：①存在柔性沖擊。a=1