棘轮机构PPT课件

• 由于不完全齿轮的前接触段 的起始点E与从动轮停歇的位 置有关，当两轮齿顶圆的交 点C’在从动轮上第一个正常 齿齿顶点C的右面（参见图
即 7C—'O252O）1 CO2O1 时
主动齿轮的齿顶被从动齿轮的齿顶挡住，不能进 入啮合，发生齿顶干涉。
第33页/共49页
• 为避免干涉发生，可以将 主动轮齿顶降低，使两轮 齿顶圆交点正好是C点或 达不到C’点。图7－25中 C点为主动轮首齿修顶后 的齿顶圆与从动轮齿顶圆 交点。
• 槽轮机构结构简单，容易制造。但工作时有 一定程度的冲击，故一般不宜用于高速转动 的场合。图7-16为槽轮机构应用于电影放映 机的间歇卷片机构中。
第21页/共49页
图7-16
21
附加图a 为槽轮两次停歇时间不等的槽轮机构， 附加图b 为槽轮两次停歇时间和运动时间都不等的槽轮机构。
第22页/共49页
• 当拨盘为等速回转时，这个时间比可以用转角 比来表示。
• 对于只有一个圆柱销的槽轮机构，t1和t2分别对 应拨盘1的转角2π和槽轮2运动时对应的拨盘1 转角2Φ1，因此槽轮机构运动系数为
t2
21
22
2
z
z2
t1 2
2
2
z
（7-4）
在一个运动循环内槽轮停歇时间t2’可由τ值按下式计算
t2' t1 t2 t1(1 tt12第)25页/t共1(419页 )
图7-3 单向第式3页棘/共轮49页机构
(2)双向式棘轮机构 若将棘轮轮齿做成短梯形或矩形时，变 动棘爪的放置位置或方向后，可改变棘 轮的转动方向。棘轮在正、反两个转动 方向上都可实现间歇转动。
第4页/共49页
2、摩擦式棘轮机构
(1) 偏心楔块式棘轮机构
偏心楔块式棘轮机构的工作原理与轮齿式棘轮机构相 同，只是用偏心扇形楔块代替棘爪，用摩擦轮代替棘 轮。利用楔块与摩擦轮间的摩擦力与楔块偏心的几何 条件来实现摩擦轮的单向间歇转动。
19
第19页/共49页
二、槽轮机构的基本类型及其应用
• 1、类型 • 常用的槽轮机构有两种类型：一种是外啮合槽轮
机构，另一种是内啮合槽轮机构。 • (1)外啮合槽轮机构：图7-14a 为外啮合槽轮机构。 • (2)内啮合槽轮机构：图7-15为内啮合槽轮机构。
图7-15
20
第20页/共49页
2、应用举例
• 不完全齿轮的主动轮除首 齿齿顶修正外，末齿也应 修正，而其他各齿均保持 标准齿高，不作修正第。34页/共49页
3．从动轮的运动时间和停歇时间
• 不 完 全 齿 数 z1＝ l 的 主 动轮等速转动时，主动
即 （7－1）
因此棘爪顺利滑入齿根的条件为：棘轮 齿面角θ大于摩擦角φ。或棘轮对棘爪 总反力FR的作用线必须在棘爪轴心O1和棘 轮轴心O2之间穿过。
当材料的摩擦系数f＝0.2时，摩擦角φ≈180，因此一般取 θ＝20O。
第15页/共49页
• (2) 偏心块楔紧条件
对于图7-5b所示的偏心楔块式棘轮机构，摆杆逆时
针 摩 的 矩
转 擦 作 满
动 力 用 足
时f，FN，要（轮使参3楔见对块图楔楔7块紧-12棘3在）轮接。3触，正点应压A使力作FF用NN与有正f松压FN开力对楔FON块2与的
式中，φ为摩擦角；α为 楔块廓线升角。因此偏 心块楔紧条件为：楔块 廓线升角α小于摩擦角φ。 也可用摩擦轮对偏心楔 块总反力FR的作用线必 须通过两回转中心O1和 O2的连接线段来判定。
图7-5 b
第16页/共49页
(3) 滚子楔紧条件
• 图7-6所示滚子楔紧式棘轮机
构，滚子受力情况如图7-14所
示。图中当套筒1逆时针方向
转 滚
子动2时有，逆在时摩针擦滚力动FA的作趋用势下，，
因此星轮3在接触点B对滚子有
图示摩擦力FB。摩擦力FA与FB
使滚子楔紧，其夹角为楔紧角
β，而滚子2在接触点A、B的
正压 楔形
力 大
F端N而A和松F开NB。欲
将
滚
子挤
向
• 因此滚子楔紧条件为：楔紧角
小于两倍的摩擦角。但β角选
择过小，反向运动时滚子将不
易退出楔紧状态。
第17页/共49页
FA
d 2
d 2
cos
FNA
d 2
sin
将 FA FNA f , f tan
代入上式，并整理得
2 （7－3）
图7-13
一、槽轮机构的组成及其工作原理
7
第7页/共49页
图7－7所示为牛头刨床工作台横向进给机构，
• 当曲柄1转动时，经连杆2带 动摇杆4作往复摆动；摇杆4 上装有图7—4b所示的双向棘 轮机构的棘爪，棘轮3与丝杠 5固连，棘爪带动棘轮作单方 向间歇转动，从而使螺母6 （工作台）作间歇进给运动。
• 若改变驱动棘爪摆角，可以
调节进给量；改变驱动棘爪
3、球面槽轮机构 除基本类型的槽轮机构外，尚有其它形式的槽轮机构，当 需在两相交轴间进行间歇传动时，可采用球面槽轮机构。 附加图 c 为球面槽轮机构，通过激活该图，可观察到球面 槽轮机构的工作过程。
附加图 c 球面槽轮机构
第23页/共49页
三、槽轮机构的运动性质
• 1．槽轮机构运动系数
• （1）外槽轮机构 如图7－14
二、不完全齿轮机构的啮合特点
1、不完全齿轮机构的从动轮在一周转动中可作多次 停歇。因此，它能在较广的范围内得到应用。
图7-23
31
第31页/共49页
2、主、从动轮进入和 脱离啮合时速度有突 变，冲击较大。因此， 一般只适用于低速轻 载的工作条件。
第32页/共49页
3、主动轮首、末齿齿顶需要修正，以解决运动干涉。
图7-12
第10页/共图49页7-1
图7-4
10
2、棘轮转角大小的调整
• (1) 采用棘轮罩 如图7-9所示。改变棘轮罩位置，使 部分行程内棘爪沿棘轮罩表面滑过， 从而实现棘轮转角大小的调整。
图7-9
11
第11页/共49页
(2) 改变摆杆摆角
• 图7-10所示棘轮机构中，通过改 变曲柄摇杆机构曲柄长度OA的方 法来改变摇杆摆角的大小，从而 实现棘轮机构转角大小的调整。
9
第9页/共49页
四、棘轮机构设计中的主要问题
• 1、棘轮齿形的选择 • 最常见的棘轮齿形为不对称梯形，如图7-12所示。 • 为了便于加工，当棘轮机构承受载荷不大时，可采用三角
形棘轮轮齿（见图7-1），三角形轮齿的非工作齿面可作 成直线型和圆弧形。 • 双向式棘轮机构，由于需双向驱动，因此常采用矩形或对 称梯形作为棘轮齿形(图7-4)。
• 1、机构的组成 • 通过，可以清楚地看到槽轮机构
的基本组成。
图7-14
第18页/共49页
2、工作原理
• 如上图所示，主动拨盘上的圆柱销进入槽轮上的径 向槽以前，凸锁止弧将凹锁止弧锁住，则槽轮静止 不动。圆柱销进入径向槽时，凸、凹锁止弧刚好分 离，圆柱销可以驱动槽轮转动。当圆柱销脱离径向 槽时，凸锁止弧又将凹锁止弧锁住，从而使槽轮静 止不动。因此，当主动拨盘作连续转动时，槽轮被 驱动作单向的间歇转动。
• 一、棘轮机构的基本结构和工作原理
棘轮机构基本结构如图7—l所示， 由棘轮3、棘爪2、4与主动摆杆 1、机架5组成。 主动摆杆1空套在与棘轮3固联 的从动轴上，驱动棘爪2与主动 摆杆1用转动副O1相联，止动棘 爪4与机架5用转动副O2相联， 弹簧6可保证棘爪与棘轮啮合。
当主动摆杆作往复摆动时，从动棘 轮作单向间歇转动。
第27页/共49页
(2) 内槽轮机构
•对于图7－15所示内槽轮机
构，圆柱销A进入与脱出径向
槽时同样应与径向槽相切，
因此槽轮2运动时间所对应的
拨盘1转角ψ’应为
'
2
21
2
(
22 )
22
2
z
• 内槽轮机构的运动系数为：
' 1 1 z2
（7－8）
2 2 z 2z
28
第28页/共49页
由上式知，这种槽轮机构运动系数总大于0．5。 又因τ＜1时槽轮2才能出现停歇，所以 z＞2， 即径向槽数目应为z≥3。
14
• 当棘爪与棘轮开始在齿顶P啮合时，棘轮工作齿面对棘 爪的总反力FR相对法向反力FN偏转一摩擦角φ。FN对O1 点的矩使棘爪滑入棘轮齿根，而齿面摩擦力fFN有阻止 棘爪滑入棘轮齿根的作用。为使棘爪顺利滑入棘轮齿根 并啮紧齿根，两力对O1点的矩应满足
FN Lsin FN fLcos 故 tan f tan
（7一5）
•要使槽轮2运动，必须使其运动时间t2＞0， •故由式(7-4)可得z＞2，即径向槽的数目z应大于2， •这样槽轮机构的运动系数τ＜0.5，也就是说这种
槽轮机构的运动时间总小于其停歇时间。 •若拨盘上均布k个圆柱销，当其转动一周时，槽轮 将被拨动k次，则运动系数τ较只有一个圆柱销时增 加k倍，故
的位置（绕自身轴线转过
180o 后 固 定 ） ， 可 改 变 进 给 运动的方向。
图7－7
8
第8页/共49页
图7—8所示的棘轮机构可以用来实现快速超越运动。
• 运动由蜗杆1传到蜗轮2，通 过安装在蜗轮2上的棘爪3驱 动与棘轮4固联的输出轴5按 图示ω5方向慢速转动。当需 要输出轴5快速转动时，可 按输出轴5转动方向快速转 动输出轴5上手柄，这时由 于手动转速大于蜗轮转速， 所以棘爪在棘轮齿背滑过， 从而在蜗轮继续转动时，可 用快速手动来实现输出轴超 越蜗轮的运动。
所示外槽轮机构，为避免槽轮2 在起动和停歇时发生刚性冲击， 圆柱销A进入与脱出径向槽时， 槽的中心线应与圆柱销中心的 运动圆周相切。
• 若外啮合槽轮2上均布的径向槽
数为z，则槽轮转动2Φ2时，主
动拨盘
21
1的2转2角2Φ1为2z
'
ψ’称作槽轮运动角。
24
第24页/共49页
• 在槽轮的一个运动循环内（只有一个圆柱销时 主动拨盘回转一周），槽轮运动时间t2与拨盘1 的运动时间t1之比称为运动系数τ。
如均布 k个圆柱销，槽轮 2运动仍应满足，
k(z 2) 1
2z
即
k 2z z2
当z≥3时k＜2，说明这种槽轮机构圆柱销数量只 能有1个。
第29页/共49页
• 一、不完全齿轮机构的基本型式和工作原理
• 不完全齿轮机构有三种传动形式，即不完全内、 外啮合齿轮传动及不完全齿轮齿条传动。
第30页/共49页
图7-11
13
第13页/共49页
3、棘轮机构的可靠工作条件
• (1) 棘爪可靠啮合条件
图7-12中θ为棘轮齿工作齿
面与径向线间的夹角，称齿
面角，L为棘爪长，O1为棘 爪轴心，O2为棘轮轴心，啮 合力作用点为P（为简便起
见，设P点在棘轮齿顶），
当传递相同力矩时，O1位于
图7-12
O P的垂线上，棘爪轴第14受页/共 常用棘轮机构可分为轮齿式与摩擦式两大类： • 1、轮齿式棘轮机构 • 按啮合方式可分成外啮合、内啮合棘轮机构。
2
第2页/共49页
根据棘轮的运动又可分为两种情况：
(1) 单向式棘轮机构
•单向式棘轮机构的特点是摆杆向一个方向摆动时， 棘轮沿同一方向转过某一角度；而摆杆向另一个方 向摆动时，棘轮静止不动。 •双动式棘轮机构，摆杆的往复摆动，都能使棘轮沿 单一方向转动，棘轮转动方向是不可改变的。
k t2 k(z 2)
t1
2z
（7一6）
第26页/共49页
k t2 k(z 2)
t1
2z
（7一6）
这样可使，τ＞O．5，但只有当τ＜1时槽 轮2才能出现停歇，所以结合上式得
k 2z z2
（7一7）
由上式知，槽数z＝3时，圆柱销数目k＝l～5； 当z＝4～5时，k＝l～3；当Z≥6时，A＝1～2。
图7-5 a 偏心楔块式棘轮机构
第5页/共49页
(2) 滚子楔紧式棘轮机构
图7-6为常用的摩擦式棘轮机构，构件1逆时针转动或 构件3顺时针转动时，在摩擦力作用下能使滚子2楔紧 在构件1、3形成的收敛狭隙处，则构件1、3成一体， 一起转动；运动相反时，构件1、3成脱离状态。
图7-6 滚子楔紧式棘轮机构
第6页/共49页
三、棘轮机构的特点和应用
• 轮齿式棘轮机构结构简单，易于制造，运动 可靠，从动棘轮转角容易实现有级调整，但 棘爪在齿面滑过引起噪声与冲击，在高速时 尤为严重。故常于低速、轻载的场合用作间 歇运动控制。
• 摩擦式棘轮机构传递运动较平稳，无噪音， 从动件的转角可作无级调整。但难以避免打 滑现象，因而运动准确性较差，不适合用于
图7-10
12
第12页/共49页
(3) 多爪棘轮机构
要使棘轮每次转动小于一个轮齿所对的中心角γ时，可采用棘 爪数为n的多爪棘轮机构。如图7-11所示为n=3的棘轮机构，三 棘爪位置依次错开γ/3，当摆杆转角φ1在γ≥φ1≥γ/3 范围内变化 时，三棘爪依次落入齿槽，推动棘轮转动相应角度φ2为 γ≥φ2≥γ/3 范围内γ/3整数倍。