《機械設計基礎 第4版》 課件 朱龍英 第7、8章 其他常用機構、機械的調(diào)速與平衡

第7章其他常用機構教學要求、重點與難點7.1棘輪機構7.2槽輪機構7.3其它間歇運動機構小結作業(yè)教學要求、重點與難點

一、教學要求了解棘輪機構、槽輪機構、凸輪式間歇運動機構和不完全齒輪機構的組成、工作原理和運動特性，并了解其適用場合。二、教學重點與難點重點：棘輪機構、槽輪機構的工作原理及其應用。

。

難點：棘輪機構、槽輪機構的工作原理。

返回章目錄7.1棘輪機構一、棘輪機構的組成及工作原理1.組成：棘輪機構由擺桿、棘爪、棘輪、機架、止回爪等部分組成。2.棘輪機構的類型1)外接棘輪機構運動特點：只能夠實現(xiàn)單向間歇運動。2)內(nèi)接棘輪機構3)雙動式棘輪機構運動特點：搖桿來回擺動都能使棘輪向同一方向轉動。二、棘輪機構的應用和功能1.應用場合

各種機床中，以實現(xiàn)進給、轉位或分度功能。2.功能1)轉位、分度

沖床工作臺自動轉位棘輪機構的工作過程：沖頭D上升時通過棘爪帶動棘輪和工作臺順時針轉位。沖頭下降時，搖桿AB逆時針擺動，工作臺不動。

牛頭刨床工作臺橫向進給過程：運動通過齒輪機構、連桿機構傳遞給棘輪機構，帶動與棘輪固聯(lián)的絲杠做間歇運動，從而實現(xiàn)工作臺間歇進給運動。2)間歇送進返回章目錄一、槽輪機構的組成及工作特點7.2槽輪機構1.典型槽輪機構的組成：由主動撥盤、從動槽輪和機架等組成。

2.槽輪機構的工作原理：主動撥盤連續(xù)轉動，當主動撥盤的圓銷A未進入槽輪徑向槽時，槽輪在鎖，靜止不動；當主動撥盤的圓銷A進入槽輪徑向槽時，槽輪受圓銷A驅動而轉動。從而使槽輪做間歇運動。槽輪機構動畫演示3.槽論機構的類型1)外槽輪機構

特點：主、從動輪轉向相反，且具有傳動較平穩(wěn)、停歇時間短、所占空間小等特點。2)內(nèi)槽輪機構特點：徑向槽徑向尺寸不同，撥盤上銷分布不均勻。槽輪轉一周，可以實現(xiàn)動停時間均不相同的運動要求。3.不等臂長多銷槽輪機構4.球面槽輪機構特點：

主動輪1和撥銷3的軸線均通過球心。二、槽輪機構應用

一般用于轉速不很高的自動機械、輕工機械或儀器儀表中。如：電影放映機的送片機構。返回章目錄7.3其它間歇運動機構

一、凸輪式間歇運動機構1.組成

由主動凸輪和從動盤組成。2.工作原理主動凸輪連續(xù)轉動，推動從動盤實現(xiàn)間歇分度轉動。3.機構特點

1)結構緊湊，不需定位裝置即可獲得高的定位精度；

2)廓線設計得當，可使從動件獲得預期的任意運動；

3)加工成本高，安裝、調(diào)整要求嚴。4.凸輪式間歇運動機構類型圓柱凸輪間歇運動機構蝸桿凸輪間歇運動機構1.工作原理

由齒輪機構演變而來。主動輪有一個或幾個齒，根據(jù)運動與停歇時間要求，在從動輪上做出主動輪齒相嚙合的輪齒，當主動輪做連續(xù)轉動時，從動輪做間歇回轉運動。從動輪間歇期間，利用兩輪邊緣的鎖止弧防止從動輪游動。二、不完全齒輪機構

1、不完全齒輪機構工作原理及特點3.不完全齒輪機構類型2.機構特點

結構簡單、制造容易，工作可靠，從動輪動停時間比例變化范圍大。但沖擊較大，只宜于低速、輕載場合。1)外嚙合不完全齒輪機構2)內(nèi)嚙合不完全齒輪機構

不完全齒輪機構應用場合：常用于多工位、多工序的自動機械或生產(chǎn)線上，實現(xiàn)工作臺的間歇轉位和進給運動。3)不完全齒輪齒條機構三、萬向鉸鏈機構

1、萬向鉸鏈機構的組成和應用

萬向鉸鏈機構用于傳遞兩相交軸間的運動和動力，廣泛用于汽車、機床等機械中；2、萬向鉸鏈機構的類型1)單萬向鉸鏈機構

兩軸瞬時角速比隨時變化，并不恒等于12)雙萬向鉸鏈機構雙萬向鉸鏈機構主、從動軸角速度恒等的條件：◆主、從動軸與中間軸位于同一平面；◆主、從動軸線與中間軸線之間的夾角相等；◆中間軸兩端叉面應位于同一平面內(nèi)。四、螺旋機構1.組成

螺桿、螺母、機架2.特點結構簡單、制造方便、運動準確、能獲得較大的降速比和力的增益，工作平穩(wěn)，無噪音，合理選擇螺紋導程角可具有自鎖性，但效率低，要反轉則需要反向裝置。3.應用常用在起重機、壓力機及功率不大的進給系統(tǒng)和微調(diào)裝置中。返回章目錄本章小結1．棘輪機構分為：外嚙合棘輪機構、內(nèi)嚙合棘輪機構。結構簡單、制造方便和工作可靠，但沖擊、噪音大，只適用于低速輕載場合。2．槽輪機構的結構簡單、效率高、工作平穩(wěn)，但其運動時間不可調(diào)節(jié)，在起動和停止時有沖擊，適合于中速場合。返回章目錄作業(yè)7-1在間歇運動機構中，怎樣保證從動件在停歇時間確實靜止不動？7-2常見的棘輪機構有哪幾種？試述棘輪機構的工作特點。7-3槽輪機構有哪幾種基本型式？槽輪機構的運動系數(shù)是如何定義的？7-4試述凸輪間歇運動機構的工作原理及運動特點。7-5不完全齒輪機構與普通齒輪機構的嚙合過程有何異同點？返回章目錄外接槽輪機構教學要求、重點與難點8.1機械的速度波動與調(diào)節(jié)8.2機械平衡小結作業(yè)第8章機械的調(diào)速與平衡教學要求、重點與難點

一、教學要求

了解回轉件平靜的目的；了解周期性速度波動調(diào)節(jié)的目的和方法。

二、教學重點與難點重點：回轉件平靜的目的；周期性速度波動調(diào)節(jié)的目的。

難點：平面機構的靜平衡；機構速度波動調(diào)節(jié)和方法。

返回章目錄8.1機械的速度波動與調(diào)節(jié)外力的分類：驅動力：驅使主動件運動的力。

阻力：阻止構件運動的力。速度波動：驅動功大于阻力功時，出現(xiàn)盈功，機械的動能將增加；當驅動功小于阻力功時，出現(xiàn)虧功，則使機械的動能將減小。機械動能的變化使得機械主軸的角速度發(fā)生變化。一、機械速度波動的類型及調(diào)節(jié)方法速度波動的類型有：周期性速度波動和非周期性速度波動。周期性速度波動周期性速度波動調(diào)節(jié)方法：安裝飛輪。

飛輪：轉動慣量很大的回轉件。機械動能的增量：

當動能變化值ΔE一定時，飛輪的轉動慣量J越大，主軸角速度ω的波動越小。

安裝飛輪的實質就是增加機械系統(tǒng)的轉動慣量。飛輪在系統(tǒng)中的作用相當于一個容量很大的儲能器。當系統(tǒng)出現(xiàn)盈功，它將多余的能量以動能形式“儲存”起來，并使系統(tǒng)運轉速度的升高幅度減??；反之，當系統(tǒng)出現(xiàn)虧功時，它可將“儲存”的動能釋放出來以彌補能量的不足，并使系統(tǒng)運轉速度下降的幅度減小。從而減小了系統(tǒng)運轉速度波動的程度，獲得了調(diào)速的效果。飛輪的作用：2、非周期性速度波動非周期性速度波動：如果機械在運轉過程中，速度的變化是非周期性的，則機械出現(xiàn)的速度波動稱為非周期性速度波動。

非周期性速度波動產(chǎn)生的原因：

由于工作阻力或驅動力在機械運轉過程中發(fā)生突變，從而使輸入能量與輸出能量在一段較長時間內(nèi)失衡所造成的。非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法：

1)當機械的原動機所發(fā)出的驅動力矩是速度的函數(shù)且具有下降的趨勢時，機械具有自動調(diào)節(jié)非周期性速度波動的能力。2)對于沒有自調(diào)性的機械系統(tǒng)就必須安裝一種專門的調(diào)節(jié)裝置-調(diào)速器，來調(diào)節(jié)機械出現(xiàn)的非周期性速度波動。原動機２和工作機１1.平均角速度2.不均勻系數(shù)二、機械運轉的平均速度和不均勻系數(shù)三、飛輪設計根據(jù)動能定理：

設計要求：則：飛輪設計的基本問題就是計算飛輪的轉動慣量。分析上式可知：a)當一定時，取值很小，則就很大，所以過分追求均勻可使飛輪過于笨重。b)由于不可能為無窮大，而又都是有限值，所以不可能為零。c)當一定時，所以為了減少飛輪的轉動慣量，最好將飛輪安裝在高速軸上。飛輪尺寸的確定：返回章目錄8.2機械平衡一、機械平衡的目的：

盡量減小慣性力所引起的附加動壓力，減輕機械振動，改善機械工作性能，延長機械使用壽命。

二、機械平衡的種類：（1）回轉件的平衡

1)剛性回轉件的平衡：工作轉速低于一階臨界轉速的回轉件的平衡。軸線變形忽略不計。

2)撓性回轉件的平衡：工作轉速高于一階臨界轉速的回轉件的平衡。（2）機構的平衡：往復運動和平面復合運動的構件系統(tǒng)的平衡。三、靜平衡1.靜不平衡：對軸向尺寸較小的回轉件（），可近似地認為其不平衡質量分布在同一回轉平面內(nèi)。若其質心不在回轉軸線上，質心對軸線產(chǎn)生靜力矩，稱為靜不平衡。2.靜平衡：質心與回轉軸線重合，在任何位置都靜止。

如下圖所示為一盤形轉子，已知分布于同一回轉平面內(nèi)的偏心質量為m1,m2和m3，從回轉中心到各偏心質量中心的向徑為r1，r2和r3。

慣性力組成一平面匯交力系：

若

，則平衡。若

，則不平衡。必須：加一平衡質量mb，平衡質量的向徑為rb。

即稱為質徑積，是矢量。的大小和方向可采用圖解法求得。即：m和e分別為轉子的總質量和總質心的向徑。

選定即可求出的反方向處除去一部分3.結論:

(1)

靜平衡的條件：各個偏心質量的離心慣性力的合力為零或質徑積的向量和為零。

(2)對于靜不平衡的回轉件，無論它有多少個偏心質量，都只需要適當?shù)卦黾右粋€平衡質量即可獲得平衡,即對于靜不平衡的轉子，需加平衡質量的最少數(shù)目為1。

四、動平衡

1)

動不平衡：對于的轉子，其質量不能再視為分布在同一平面內(nèi)，由于各慣性力不在同一回轉平面內(nèi)，因而將形成慣性力偶，即使質心在回轉軸線上，仍然是不平衡的。這種不平衡只有在轉子運動時才顯示出來，故稱其為動不平衡。2）動平衡計算：各不平衡質量的慣性力組成——空間力系。

空間力系平衡條件：動平衡措施：將每個平面的慣性力平衡。

動平衡條件：比較：

靜平衡條件：

經(jīng)過動平衡的回轉件一定是靜平衡的，反之，靜平衡的回轉件不一定是動平衡的。

3）動平衡方法：

設轉子上的偏心質量m1,m2和m3分別在回轉平面1，2，3內(nèi)，其質心的向徑分別為r1,r2,r3。4）動平衡計算：

（a）選定兩個垂直轉子軸線的平面T'、T",并設T'

與T"

相距l(xiāng)，平面1到平面T'

、T"

的距離分別為l'1，l''1，則F1可用分解到平面T'

和T"

中的力F'1，F(xiàn)''1來代替。即：m'1，m"1所產(chǎn)生的離心慣性力同理：（b）對于平面：

可解出

的大小及方位。

（b）對于平面：

可求出

。偏心質量m1,m2,m3就可以被平面

、

內(nèi)的平衡質量

所平衡。平面

、

稱為平衡平面或校正平面。

5）結論：

(1)動平衡的條件：轉子上分布在不同平面內(nèi)的各個質量所產(chǎn)生的空間離心慣性力系的合力及合力矩均為零。(2)對于動不平衡的轉子，無論它有多少個偏心質量，都只需要在任選的兩個平衡平面內(nèi)各增加或減少一個合適的平衡質量即可使轉子獲得動平衡，即對于動不平衡的轉子，需加平衡質量的最少數(shù)目為2。因此，動平衡又稱為雙面平衡，而靜平衡則稱為單面平衡。由于動平衡同時滿足靜平衡條件，所以經(jīng)過動平衡的轉子一定靜平衡的；反之，經(jīng)過靜平衡的轉子則不一定是動平衡的。返回章目錄本章小結1.周期性速度波動調(diào)節(jié)方法：安裝飛輪。

2.非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法：1)當機械的原動機所發(fā)出的驅動力矩是速度的函數(shù)且具有下降的趨勢時，機械具有自動調(diào)節(jié)非周期性速度波動的能力。2)對于沒有自調(diào)性的機械系統(tǒng)就必須安裝一種專門的調(diào)速器。

3.靜平衡的條件：各個偏心質量的離心慣性力的合力為零或質徑積的向量和為零。

4.動平衡的條件：轉子上分布在不同平面內(nèi)的各個質量所產(chǎn)生的空間離心慣性力系的合力及合力矩均為零。動平衡