中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課件 (間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu))

7間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7.1概述7.2棘輪機(jī)構(gòu)7.3槽輪機(jī)構(gòu)7.4不完全齒輪機(jī)構(gòu)

7.5

滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)

Chapter7IntermittentMotionMechanisms7.6平行分度凸輪機(jī)構(gòu)

7.1概述

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)。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)。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)。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)。7.2棘輪機(jī)構(gòu)

圖7.1棘輪機(jī)構(gòu)的組成與工作原理棘輪機(jī)構(gòu)如圖7.1所示，圖中構(gòu)件1為搖桿，構(gòu)件2為棘爪，構(gòu)件3為棘輪，構(gòu)件4為止動(dòng)爪，構(gòu)件5為確保止動(dòng)爪與棘輪接觸的彈簧，構(gòu)件6為機(jī)架。

adadfω312456O4O13ω1當(dāng)搖桿1作往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪3單向間歇運(yùn)動(dòng)。若棘輪3的齒數(shù)為Z，棘輪3每一次轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，則棘輪3的一次運(yùn)動(dòng)角為2π/Z。

圖7.2帶遮板的棘輪機(jī)構(gòu)若搖桿1的一次擺角為2πi/Z，i為正整數(shù)，此時(shí)，可以采用在棘輪上增加遮板7的辦法來解決搖桿1的一次擺角與棘輪3的一次運(yùn)動(dòng)角不同的問題，如圖7－2所示。

123456ω1dfdaAO3O47a圖7.3三爪棘輪機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)畫

(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)件的單向間歇運(yùn)動(dòng)圖7.4雙爪棘輪機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)畫

(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)件的單向間歇運(yùn)動(dòng)圖7.5可換向棘輪機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)畫

(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)件的單向或換向后的間歇運(yùn)動(dòng)圖7.6摩擦式單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)畫

(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)件的單向間歇運(yùn)動(dòng)圖7.7摩擦式超越離合器的三維動(dòng)畫

(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)的受力分析圖7.8棘輪機(jī)構(gòu)的受力分析1rfraO32F21fN21O1ABαφ∑R21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，而且在受力時(shí)棘爪不應(yīng)被擠出。

圖7.8為棘輪與棘爪的受力分析簡(jiǎn)圖，N21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，F(xiàn)21f與O1A之間的夾角為α。(6)

棘輪機(jī)構(gòu)的受力分析圖7.8棘輪機(jī)構(gòu)的受力分析1rfraO32F21fN21O1ABαφ∑R21

α也是棘輪工作齒面的傾斜角，R21為棘輪對(duì)棘爪的總作用力，R21與N21之間的夾角為摩擦角φ。若R21的作用線與O1、O2連線的交點(diǎn)B在O1、O2之間，R21關(guān)于O1點(diǎn)的力矩阻止棘爪滑出，則棘爪將不被擠出。若令∠O1AO2＝∑，則棘爪不被擠出的幾何條件為7.3槽輪機(jī)構(gòu)圖7.9槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)由撥桿1、槽輪2和機(jī)架3組成。撥桿1上設(shè)有鎖止弧，與槽輪2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)，該凸凹弧使槽輪2靜止，如圖7.9所示。1－ω2

2－α2

3－dα2/dt

4－d2α2/dt21234π－φ0π+φ0φ?qǐng)D7.11槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律LO1O2DAC2ω11R12ψB2φ03圖7.10槽輪機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)畫

(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)件的單向間歇運(yùn)動(dòng)圖7.12球面槽輪機(jī)構(gòu)三維動(dòng)畫

(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)由帶外凸圓弧的主動(dòng)撥桿1、從動(dòng)槽輪2和機(jī)架組成。

撥桿1作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，撥桿1的圓銷A在槽輪的槽之外時(shí)，槽輪2靜止；撥桿1的圓銷A在槽輪的槽之內(nèi)時(shí)，槽輪2被驅(qū)動(dòng)。為了減少圓銷A在進(jìn)入槽輪的導(dǎo)槽時(shí)的沖擊力，圓銷A在進(jìn)入槽輪的瞬時(shí)，圓銷A的瞬時(shí)速度方向平行于導(dǎo)槽的方向。

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Excel數(shù)據(jù)生成LO1O2DAC2ω11R12ψB2φ03圖7.9槽輪機(jī)構(gòu)7.3.2槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)

圖7.9槽輪機(jī)構(gòu)LO1O2DAC2ω11R12ψB2φ03在圖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T，槽輪運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為td，則稱td與T之比為槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)，并以

k

表示，即

k＝td/T

(7.2)

當(dāng)主動(dòng)銷作勻速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，T對(duì)應(yīng)2π，td對(duì)應(yīng)2φ0，2φ0＝π－2ψB＝π－2π/z，為此，槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)k與槽數(shù)

z

的關(guān)系為

k＝2φ0/(2π)＝(π－2π/z)/(2π)＝0.5－1/z

(7.3)

由于k

應(yīng)大于零，所以z應(yīng)大于等于3。由式(7.3)可見，k總小于0.5。7.4不完全齒輪機(jī)構(gòu)圖7.13

不完全齒輪機(jī)構(gòu)aω1ω212

不完全齒輪機(jī)構(gòu)是由齒輪機(jī)構(gòu)演化出來的一種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)主動(dòng)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)O1O2ω1ω2圖7.14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)1/8圈。

Z2Z17.5滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)

圖7.15滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)如圖7.15所示，蝸桿凸輪1為主動(dòng)件，從動(dòng)轉(zhuǎn)盤2上均布安裝圓柱銷3，蝸桿凸輪1與從動(dòng)轉(zhuǎn)盤2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)盤2作間歇運(yùn)動(dòng)。

圖7.15滾子分度凸輪機(jī)構(gòu)由于兩個(gè)圓柱銷與凸輪輪廓接觸，當(dāng)從動(dòng)轉(zhuǎn)盤不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，無須附加的零件將其鎖住，且定位的精度較高。只要設(shè)計(jì)出合適的凸輪輪廓，從動(dòng)轉(zhuǎn)盤可以獲得較高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。該種凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是制造成本較高。

圖