其它常用机构讲义.ppt

第12章 其它常用机构及其设计 §12－1 棘轮机构 §12－2 槽轮机构 §12－3 擒纵轮机构 §12－4 凸轮式间隙运动机构 §12－6 非圆齿轮机构 §12－5 不完全齿机构 §12－7 螺旋机构 §12－8 万向铰链机构 §12－9 组合机构 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 一、棘轮机构的组成及其工作原理 组成：摆杆、棘爪、棘轮、止动爪 §12－1 棘轮机构 工作原理：摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间歇转动 优点：结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调 缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差 适用于速度较低和载荷不大的场合 棘轮 类型 按工作方式： 按轮齿分布： 按转角是否可调: 固定转角、可调转角 轮齿棘轮、 摩擦棘轮 演示模型 外缘、 内缘、 端面棘轮机构 单向、双向运动棘轮机构 二、棘轮机构的类型与应用 按棘轮转向是否可调: 按工作原理分 : 单动式、 双动式棘轮机构 调杆长摆角、加滑 动罩 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 双动棘轮机构 棘轮可双向运动 A B’B 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 可调转角的棘轮 牛头刨床进给调整机构 通过调整杆长来调摆角 0 2 3 4 5 1 φ 0 2 3 4 5 1 φ 调滑动罩 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 2 1 摩擦棘轮超越离合器 1 3 2 3 1 3 2 4 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 A B C D 运动特点： 轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调，但运动 准确。

而摩擦棘轮正好相反 应用：在各类机床中实现进给、转位、或分度 实例：止动器、牛头刨床、冲床转 位、超越离合器（单车飞轮） 间歇转动 冲头 卸料工位 装料工位 冲压工位 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 da o1 Ao2 Σ=90° L pr pn F 三、设计要点 要求在工作时，棘爪在Pn和F的作用下，能自动滑入棘 轮齿槽 Pn sinα ∵ F= Pn f 代入得： tgα f ∴ αφ 当 f=0.2 时，φ＝11°30’ 通常取α＝20° α Ft Fr 正压力－Pn摩擦力－F 条件是两者对O2的力 矩要满足如下条件： MpnMF 将力分解成切向和径向分量 M =tgφ 齿偏角 α α FcosαLL pt 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 棘轮几何尺寸计算公式 模数m 1、1.5、2、2.5、3、 3.5、4、5、6、8、10 顶圆直径da da =mz 与齿轮不同 齿间距p P=πm 齿高h h=0.75m 齿顶弦长a a=m 棘爪工作面长度a1 a1=(0.5~0.7)a 齿偏角α α＝20° 棘轮宽b b=(1~4)m 棘爪斜高h1 、齿斜高h’ h1=h’ ≈h/cosα 棘轮齿根圆角半径rf rf =1.5 mm 棘爪尖端圆角半径r1 r1 =2 mm 棘爪长度L 一般取 L=2p a1 L p 60°~80° a da α o1 o2 齿数z 12~25 棘轮参数 计算公式或取值 h’ h1 rf r1 齿槽角 h 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 o2 ω1 ω2 §12－2 槽轮机构（马尔它机构） 一、槽轮机构的组成及其工作特点 作用：将连续回转变换为间歇转动。

组成：带圆销的拨盘、带有径向 槽的槽轮拨盘和槽轮上都有锁 止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上 的凸圆弧，起锁定作用 特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高 ，能平稳地、间歇地进行转位因槽轮运动过程中角 速度有变化 ，不适合高速运动场合 o1 工作过程：拨盘连续回转，当两锁止 弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动 锁止弧 槽轮 拨盘 圆销 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 二、槽轮机构的类型与应用 球面槽轮机构 应用实例： 电影放映机、 自动摄影机、六角车床转塔 外啮合槽轮机构 内啮合槽轮机构 槽轮 机构 类型 轴线平行 轴线相交 放映机的反应用 外啮合槽轮机构 内啮合槽轮机构球面槽轮机构 o1 o2 ω12φ ω2 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 六槽内槽轮 拨盘 六角车床转塔 圆销 车螺纹4 1装牙膏 筒 2 车帽口 6 卸牙膏筒 5 切尾 3 空闲 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 1.运动系数 拨盘等速回转，在一个运动循 环内，总的运动时间为： t＝2π/ω1 定义： k=td / t 为运动系数，即： k=td / t 为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与拨销中 心连线成90°角。

故有： 2α1 2φ2 td＝2α1/ω1 槽轮的运动时间为 ： =2α1/2π 2α1=π－2φ2=π－(2π/z) = 2π(z-2)/2z 代入上式 ω1 ω2 90°90° 三、槽轮机构的运动系数及运动特性 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 将2α1代入得： ∵ k0 可知：当只有一个圆销时，k=1/2-1/z 如果想得到k≥0.5的槽轮机构，则可在拨盘上多装几个 圆销，设装有n个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽 轮被拨动n次故运动系数是单圆柱销的n倍，即: k= n(1/2-1/z) ∵ k≤1 ∴ 槽数 z≥3 得：n≤2z/ (z -2) 提问：why k≤1？ 事实上，当k=1时，槽轮机构已经不具备间歇运动特性了 k =1/2-1/z ≥7 1~2 0.36~1 槽数z 圆销数n 运动系数k 3 1~6 1/6~1 4 1~4 0.25~1 5 、6 1~3 0.3~1 即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。

0后半段正好相反 运动特性曲线 z=3 z=3 z=4 z=6 z=4 z=6 运动特性分析： ①槽轮运动的ωmax、amax随槽数z的增多而减小 a=1 kα=α2/ ω21 -60˚ -40˚ -20˚ 0 20˚ 40˚ 60˚ -50˚ -30˚ -10˚ 10˚ 30˚ 50˚ 8 6 4 2 -4 -6 -8 α α 5 4 3 2 1 -60˚ -40˚ -20˚ 0 20˚ 40˚ 60˚ -50˚ -30˚ -10˚ 10˚ 30˚ 50˚ 6 圆销进入或退出径向槽时，角速度有突变， ②存在柔性冲击Z愈少，冲击愈大 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 1.0 0.75 0.5 0.25 0 -0.25 -0.5 -0.75 -1.0 z=4 0.8 0.6 0.4 0.2 -135˚ -90˚ -45˚ 0 45˚ 90˚ 135˚ α (2)内啮合槽轮机构 用同样方法可求得内啮合槽轮机构 的运动曲线如图所示。

③曲线呈单调变化而不 象外槽轮那样有两个 峰值 特性分析： ①存在柔性冲击a=1 圆销进入或退出径向槽时， 角速度有突变，且值与外槽 轮相等 ②但随着转角增大， 角加速度值迅速下 降并趋于零； a=1 ④内槽轮机构的动力性能比外槽轮机构要好得多 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 四、槽轮机构的几何尺寸计算 圆销半径r 由受力大小确定 r≈R/6 中心距L 由安装空间确定 回转半径R R=Lsinφ=Lsin(π/z) 槽顶半径s s=Lcosφ=Lcos(π/z) 槽深h h≥s-(L-R-r) 拨盘轴径d1 d1≤2(L-s) 槽轮轴径d2 d2≤2(L-R-r) 参 数 计算公式或依据 槽数z 由工作要求确定 圆销数n s d2 r 槽顶侧壁厚b b=3~5 mm 经验确定 b 锁止弧半径r0 r0=R-r-b R L h 1 2 d1 r0 φ 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 5 6 4 1 2 1‘ 33’ 8 6 游丝摆轮 4 5 擒纵轮 1 2 1‘ 33’ 8 擒纵叉 §12－3 擒纵轮机构 一、擒纵轮机构的组成及其工作原理 组成：擒纵轮、擒纵叉、游丝摆轮。

工作原理： 擒纵轮受发条力矩的驱动，游 丝摆轮系统往复摆动，带动擒纵叉 往复摆动，卡住或释放擒纵轮，并 使它间歇转动 33’ 5 6 4 1 2 1‘ 8 5 6 4 1 2 1‘ 33’ 8 5 6 4 1 1‘ 2 8 参赛专用版 国防科大潘存云教授研制 二、擒纵轮轮机构的类型与应用 固有振动系统型擒纵轮轮机构 无固有振动系统型擒纵轮轮机构 3 1 4 21 2 4 3 ----计时精度高， 用于钟表 ----结构简单、成本低、计时精度不高，用于自动记 录仪、时间继电器、计数器、定时。