牛头刨床棘轮机构
机械原理第十二章课后答案
第12章其他常用机构12-1棘轮机构除常用来实现间歇运动的功能外，还常用来实现什么功能？答：棘轮机构除了常用的间歇运动功能外，还能实现制动、进给、转位、分度、趙越运动等功能。
12-2某牛头刨床送进丝杠的导程为6mm,要求设计一棘轮机构，使每次送进呈可在0.2〜之间作有 级调整(共6级)。
设棘轮机构的棘爪由一曲柄摇杆机构的摇杆来推动，试绘出机构运动简图，并作必姜的计算 和说明。
解：牛头刨床送进机构的运动简图如图12-1所示，牛头刨床的横向进给是通过齿轮1、2,曲衲摇杆机构2、 3、4,練轮机构4、5、7来使与棘轮固连的丝杠6作间歇转动，从而使牛头刨床工作台实现横向间接进给。
通过 改变曲柄长度刃的大小可以改变进给的大小。
当棘爪7处于图示状态时，棘轮5沿逆时针方向作间歇进给运 动。
若将棘爪7拔出绕自身轴线转180°后再放下•由于棘爪工作面的改变.棘轮将改为沿顺时针方向间接进给。
G=^X360° = 12°O棘轮的齿数为360° 360° “0 12°设牛头刨床横向进给的初始位置如图12-1 (a)所示，则曲柄摇杆机构0。
2皿的极限位置为初始位置左右 转0/2,其中0为摇杆的摆角，极限位置如图12-1 (b)所示。
半-次进给量为0.2mm 时，帀为虽短，即得棘轮最小转角.2久 2穴 rac0 =〒仏二石".2 = 72。
每次送进量的调整方法：① 采用隐蔽棘轮罩来实现送进駅的调格：② 通过改变棘爪摆角來实现送进就的调整。
当一次进给虽为\.2tnm 时 即得棘轮最人转角当进给最为0.2/n/n 时，棘轮每次转过的角度为=—x0.2 = 6图(a)中所示，三个楝爪尖在練轮齿圈上的位置相互磅个齿風图(b)中所示，三个棘爪尖在練轮齿圈上的位買相互差I个齿距。
(a) (b)图12-212-4当电钟电压不足时，为什么步进式电钟的秒针只在原地震荡，而不能作整周回转？答：如图12-3所示为用于电钟的棘轮机构。
牛头刨床剖析
牛头刨床的组成
原动部分：电动机； 传动部分：带轮机构，齿轮机构，曲轴连杆机构，
棘轮机构，螺旋机构； 执行部分：滑枕 ，工作台； 控制部分：离合手柄，变速控制手柄。
牛头刨床外形图及基本参数
牛头刨床主要由床身、滑枕、 刀架、工作台、横梁等组成， 如图所示。因其滑枕和刀架形 似牛头而得名。
牛头刨床外形图 1－工作台2－刀架3－滑枕4－床身5－变速手柄 6－滑枕行程调节柄7－横向进给手柄8－横梁
牛头刨床运动动图
牛头刨床运动简图
依靠四杆机构的连续往复运动来驱动棘爪， 从而实现棘轮的单向间歇运动。实现工作台 横向进给运动
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牛头刨床机械原理课程设计4点和10点
机械原理课程设计说明书设计题目牛头刨床课程设计说明书—牛头刨床1.机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床。
电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。
刨床工作时,由导杆机构2-3-4-5-6带动刨头6和刨刀7作往复运动。
刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生产率。
为此刨床采用有急回作用的导杆机构。
刨刀每次削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1-9-10-11与棘轮带动螺旋机构，使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。
刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力，而空回行程中则没有切削阻力。
因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减少主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量。
图1-11．导杆机构的运动分析已知曲柄每分钟转数n2，各构件尺寸及重心位置，且刨头导路x-x位于导杆端点B所作圆弧高的平分线上。
要求作机构的运动简图，并作机构两个位置的速度、加速度多边形以及刨头的运动线图。
以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。
1.1设计数据导杆机构的运动分析设计内容符号n2L O2O4L O2A L o4B L BC L o4s4xS6yS6mm单位r/min64 350 90 580 0.3L o4B0.5L o4B200 50方案Ⅱ1.2曲柄位置的确定曲柄位置图的作法为：取1和8’为工作行程起点和终点所对应的曲柄位置，1’和7’为切削起点和终点所对应的曲柄位置，其余2、3…12等，是由位置1起，顺ω2方向将曲柄圆作12等分的位置（如下图）。
图1-2取第Ⅱ方案的第4位置和第10位置（如下图1-3）。
图1-31.3速度分析以速度比例尺:(0.01m/s)/mm和加速度比例尺:(0.01m/s2)/m m用相对运动的图解法作该两个位置的速度多边形和加速度多边形如下图1-4，1-5，并将其结果列入表格（1-2）表格1-1位置未知量方程4位置点V A4V A4=V A3+V A4A3方向⊥AO4⊥AO2∥AO4大小？w2L AO2？V C V c=V B+V C B方向//x⊥BO4⊥CB大小？w4L BO4？a A4a A4=a n A4O4+a t A4O4=a A3+a k A4A3+a r A4A3方向A→O4⊥AO4 A→O2⊥BO4∥BO4大小w24L AO4？w22L AO22w A3V A4A3？a c a c=a B+a CB n+a CB t方向∥x√C→B⊥BC大小？√w25L BC？图1-4图1-5位置未知量方程位置10 点V A4V A4=V A3+V A4A3方向⊥AO4⊥AO2∥AO4大小？w2L AO2？V C V c=V B+V C B方向//x⊥BO4⊥CB大小？w4L BO4？a A4a A4=a n A4O4+a t A4O4=a A3+a k A4A3+a r A4A3方向A→O4⊥AO4 A→O2⊥BO4∥BO4大小w24L AO4？w22L AO22A3V A4A3？a c a c=a B+a CB n+a CB t方向∥x√C→B⊥BC大小？√w25L BC？表格（1-2）位置要求图解法结果解析法结果绝对误差相对误差位置4点v c（m/s）0.a c(m/s2)位置10点v c（m/s ）a c(m/ s2)各点的速度，加速度分别列入表1-3，1-4中表1-3项目 位置 ω2 ω4 V A 4 V B V c位置4点 位置10点单位 1/s 1/s m/s表1-4 项目 位置位置4点位置10点 4单位2机构的动态静力分析 2.1.设计数据已知各构件的质量G （曲柄2、滑块3和连杆5的质量都可以忽略不计），导杆4绕重心的转动惯量J s 4及切削力P 的变设计内容 导杆机构的动态静力分析 符号 G4 G 6P Js 4y pxS 6 yS 6 单位 N Kg.m2mm 方案220800 9000 1.280200 50化规律（图1-1，b）。
棘轮机构的组成及工作原理.
棘轮机构的组成及工作原理
一 二 三
课题引入
棘轮机构的组成
棘轮机构的工作原理
课题引入
牛头刨床中刨刀做往复 直线运动。由于刨刀刨削工 件时工件必须保持静止，而 刨削动作完成后，刨刀往回 退时，工作台送进到下一刨 削位置。因此，工作台需做 时进时停的间歇移动。 棘轮机构：连续转动 歇转动
牛头刨床的横向棘轮进给机构
（点击图片演示视频）
图示牛头刨床工作台的横向进给机构利用棘轮机构实现 正反间歇转动, 然后通过丝杠螺母带动工作台作横向间歇送 进运动。
螺旋机构：间歇转动 直线进给运动。
间
间歇
牛头刨床进给自动机械中，加工成品或输送工件时，在加 工工位为完成所需的加工过程，需要提供给工件一 定时间的间歇，所采用的机构是间歇机构。
光盘印制机械中的间歇机构
课题引入
• 间歇机构是能够将主动件的连续运动转换成从 动件的周期性运动或停歇（时动时停）的机构。
• 常见的间歇机构类型有：棘轮机构、槽轮机构、 不完全齿轮机构等。
棘轮机构的组成
２－棘爪 ３－摇杆 ５ －曲柄 ４ －止回爪 １－棘轮
曲柄摇杆机构：由曲柄5与摇杆3和机架、连杆组成。 将曲柄的转动 摇杆的往复摆动。 棘轮机构：驱动棘爪2与主动摇杆3用转动副连接；止动棘爪4（止 回爪）与机架用转动副连接，弹簧保证棘爪与棘轮啮合。
棘轮机构的工作原理
摇杆顺时针摆动： 驱动 棘爪借助弹簧或自重的作 用插入棘轮的齿槽内使棘 轮随着转过一定的角度。
摇杆逆时针摆动：驱动 棘爪在棘轮齿背上滑过。 这时，簧片迫使制动棘爪 插入棘轮的齿槽，阻止棘 轮顺时针方向转动——棘 轮静止不动 。
主动件摇杆连续往复摆动 轮作单向的间歇运动。
《机械原理课程设计》刀具架在牛头刨床的作用
《机械原理课程设计》刀具架在牛头刨床的作用摘要：刨床在机械加工中主要应用于对工件进行粗加工和修整，可以将工件上的不规则形状或是表面凸起的部分切除使之变得平整，达到满足要求的尺寸和表面质量。
刨床的特点有结构比车床、铣床简单，价格低，调整和操作也较方便，且所用的单刃刨刀与车刀基本相同，形状简单，制造、刃磨和安装皆较方便。
其上的刀具虽然可以进行反复的直线运动来完成加工但是由于刀具其单一性使得不能简单的完成一些复杂加工，不仅要手动切换刀具，还要防止单一的刀具使用次数过多使其磨损过大损坏刀具。
如果在其上装载一个刀具架使其可以灵活便捷的根据不同的需求来切换出相应的刀具，那么可以使其在工业加工上的效率大大增加。
一方面还可以避免刀具使用次数过多出现损坏维修，另一方面还可以节约人工成本实现一举两得，其上不用的刀具会进行相应的收缩来防止刀具的损坏，使其使用的刀具不受其影响。
不仅如此刀具架还可以旋转180°来更为方便的加工工艺零件和使用不同的刀具来切割零件。
关键词：刀具架；加工效率；减少成本0引言：牛头刨床是一种用于加工金属材料的机床，通常用于平面、斜面、沟槽等的加工。
它的主要特点是刀具作直线往复运动，工作台作横向间歇进给运动。
牛头刨床的结构比较简单，主要由床身、工作台、刀架、滑枕、横梁等部分组成。
床身是机床的主体部分，用于支撑和固定其他部件。
工作台位于床身的上部，可沿床身导轨横向移动，用于安装工件。
刀架安装在滑枕上，可沿滑枕导轨垂直移动，用于安装刀具。
横梁位于床身的顶部，用于支撑刀架和滑枕。
牛头刨床的操作比较简单，主要通过手动操作手柄来控制刀具的运动和工作台的进给。
在加工过程中，刀具在滑枕的带动下作直线往复运动，工作台在横梁的带动下作横向间歇进给运动，从而实现对工件的加工。
牛头刨床适用于单件小批量生产和维修工作，具有加工精度高、生产效率高、操作方便等优点。
但是它的刀具调整不便：牛头刨床的刀具调整较为繁琐，需要较多的时间和精力，不利于快速更换刀具和调整加工参数。
牛头刨床
牛头刨床的组成
原动部分：电动机； 传动部分：带轮机构，齿轮机构，曲轴连杆机构， 棘轮机构，螺旋机构； 执行部分：滑枕 ，工作台； 控制部分：离合手柄，变速控制手柄。
牛头刨床外形图及基本参数
牛头刨床主要由床身、滑枕、 刀架、工作台、横梁等组成， 如图所示。因其滑枕和刀架形 似牛头而得名。
牛头刨床外形图 1－工作台2－刀架3－滑枕4－床身5－变速手柄 6－滑枕行程调节柄7－横向进给手柄8－横梁
牛头刨床运动动图
牛头刨床运动简图
依靠四杆机构的连续往复运动来驱动棘爪， 从而实现棘轮的单向间歇运动。实现工作台H
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牛头刨床横向进给运动分析.
横向进给机构及进给量的调整
1、2—齿轮 3—连杆 4—棘爪 5—棘轮 6—丝杆 7—棘轮护盖
B6065牛头刨床横向进给运动及调整 由变速机构将运动传递给齿轮2，齿轮2带动齿轮1（曲柄）转动， 通过连杆3驱使棘爪4（摇杆）往复摆动。正向进给时，棘爪4拨动 棘轮5使丝杆6转一个角度，实现横向进给。反向时，由于棘爪后面 是斜的，爪内弹簧被压缩，棘爪从棘轮顶滑过。因此工作台横向自 动进给是间歇的。
进给量分析例题：
已知牛头刨床工作台横向进给单线螺纹的螺距 P为6mm，最小进给量Lmin为0.2mm，最大横向 进给量Lmax为2.4mm，求该棘轮齿数为Z多少？ 当进给量为1mm时，棘轮应转过多少个齿？进给 量最大时转过多少齿，转过多少度？
解： 由棘轮和单线螺纹的相关知识可知：
P=Lmin×Z
牛头刨床横向进给量分析
牛头刨床横向进给量分析
导入
通过学习牛头刨床的知识 我们知道牛头刨床的切削运动， 普通牛头刨床由滑枕带着刨刀 作水平直线往复运动，刀架可 在垂直面内回转一个角度，并 可手动进给，工作台带着工件 作间歇的横向或者垂直运动， 常用于加工平面、沟槽和燕尾 面等。
牛头刨床的进给运动为： 电动机——变速机构——齿轮 进给机构——工作台横向进给 机构（棘轮机构和螺旋机构）
则Z=P/Lmin=6÷0.2=30
当进给量为1mm时其转过的齿当最大进给量时转过的齿数为 Lmax÷Lmin=2.4÷0.2=12；
当最大进给量时转过的角度为 360°×12/30=144°
横向进给机构及进给量的调整
棘轮机构：将棘爪的往复摆动转化为棘轮的间歇转动 螺旋机构：将棘轮（丝杆）的间歇转动转化为工作台（螺母） 的间歇直线移动 结论：工作台的每次进给量取决于棘轮每次转过的角度，即棘 爪每次拔动棘轮转过的齿数。
牛头刨床的典型机构及其调整
牛头刨床的典型机构及其调整图1 B6065牛头刨床的主传动系统1、2—滑动齿轮组 3、4—齿轮 5—偏心滑块 6—摆杆 7—下支点 8—滑枕9—丝杠 10—丝杠螺母 11—手柄 12—轴 13、14—锥齿轮B6065牛头刨床的传动系统如图1所示，其典型机构及其调整概述如下。
（1）变速机构如图1的变速机构由1、2两组滑动齿轮组成，轴Ⅲ有3×2=6种转速，使滑枕变速。
（2）摆杆机构摆杆机构中齿轮3带动齿轮4转动，滑块5在摆杆6的槽内滑动并带动摆杆6绕下支点7转动，于是带动滑枕8作往复直线运动。
（3）行程位置调整机构松开手柄11，转动轴12，通过13、14锥齿轮转动丝杠9，由于固定在摆杆6上的丝杠螺母10 不动，丝杠9带动滑枕8改变起始位置。
（4）滑枕行程长度调整机构滑枕行程长度调整机构见图2。
调整时，转动轴1，通过锥齿轮5、6，带动小丝杠2转动使偏心滑块7移动，曲柄销3带动偏心滑块7改变偏心位置，从而改变滑枕的行程长度。
图2 滑枕行程长度的调整1—轴（带方榫） 2—小丝杠 3—曲柄销 4—曲柄齿轮 5、6—锥齿轮 7—偏心滑块图3 滑枕往复运动速度的变化（5）滑枕往复直线运动速度的变化滑枕往复运动速度在各点上都不一样，见图3。
其工作行程转角为α，空行程为β，α＞β，因此回程时间较工作行程短，即慢进快回。
（6）横向进给机构及进给量的调整横向进给机构及进给量的调整如图4所示。
齿轮2与图1中的齿轮4是一体的，齿轮2带动齿轮1转动，连杆3摆动棘爪4，拨动棘轮5使丝杆6转一个角度，实现横向进给。
反向时，由于棘爪后面是斜的，爪内弹簧被压缩，棘爪从棘轮顶滑过，因此工作台横向自动进给是间歇的。
图4 B6065牛头刨床运动及调整1、2—齿轮 3—连杆 4—棘爪 5—棘轮 6—丝杆 7—棘轮护盖工作台横向进给量的大小取决于滑枕每往复一次时棘爪所能拨动的棘轮齿数。
因此调整横向进给量，实际是调整棘轮护盖7的位置。
探索牛头刨床进给运动的奥妙棘轮机构说课大赛
1、利用网络搜集资料，培养学生自主学习的能力； 2、组织学生做“连连看”的游戏，提高学生的积极性。
知识与技能
1、能归纳棘轮机构的组成与工作原理； 2、了解棘轮机构的类型与应用； 3、掌握棘轮机构转角的调节方法。
9
3.2 教学重点与难点
教材 学情 目标 教学 教学 教学 分析 分析 确立 设计 实施 反思
*
教学 设计
教学 实施
教学 反思
2 1
3
4
过渡页
8*
5 6
3.1 教学目标
教材 学情 目标 教学 教学 教学 分析 分析 确立 设计 实施 反思
情感与价值观
1、以好帮差，让学生在团队参与，培养学生团队协作的精神； 2、搜集生活和生产实例，让学生感知机械和我们生活息息相关，培养学生
对专业的热爱。
过程与方法
2 1
3
4
目录页
2
5 6
教材 学情 目标 教学 教学 教学 分析 分析 确立 设计 实施 反思
教材 分析
学情 分析
目标 确立
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教学 设计
教学 实施
教学 反思
2 1
3
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过渡页
3*
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1.1 地位与作用
教材 学情 目标 教学 教学 教学 分析 分析 确立 设计 实施 反思
主 编：栾学钢 王 诚 吴建蓉 出 版 社：高等教育出版社 教材特色：具有综合性、实践性和创新性 专业地位：专业基础课
Thank you
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组长：
序号
评价内容
1 课前小组预习情况
2 课堂积极发言的人数及次数
3 课堂遵守纪律情况
4 能描述棘轮机构在某机器中的应用
棘轮机构介绍
棘轮机构棘轮机构ratchet and pawl由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构。
它将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。
棘轮轮齿通常用单向齿，棘爪铰接于摇杆上，当摇杆逆时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮齿以推动棘轮同向转动；当摇杆顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮上滑过，棘轮停止转动。
为了确保棘轮不反转，常在固定构件上加装止逆棘爪。
摇杆的往复摆动可由曲柄摇杆机构、齿轮机构和摆动油缸等实现，在传递很小动力时，也有用电磁铁直接驱动棘爪的。
棘轮每次转过的角度称为动程。
动程的大小可利用改变驱动机构的结构参数或遮齿罩的位置等方法调节，也可以在运转过程中加以调节。
如果希望调节的精度高于一个棘齿所对应的角度，可应用多棘爪棘轮机构。
棘轮机构工作时常伴有噪声和振动，因此它的工作频率不能过高。
棘轮机构常用在各种机床和自动机中间歇进给或回转工作台的转位上，也常用在千斤顶上。
在自行车中棘轮机构用于单向驱动，在手动绞车中棘轮机构常用以防止逆转。
棘轮机构基础知识newmaker一棘轮机构(ratchet mechanism)的基本型式和工作原理图示为机械中常用的外啮合式棘轮机构，它由主动摆杆，棘爪，棘轮、止回棘爪和机架组成。
主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与驱动棘爪用转动副相联。
当主动件顺时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。
当主动件逆时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生逆时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以，这时棘轮静止不动。
因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。
2 棘轮机构的分类方式有以下几种：按结构形式分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构齿式棘轮机构结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选择合适的驱动机构实现。
该机构的缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。
齿式棘轮机构摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构是用偏心扇形楔块代替齿式棘轮机构中的棘爪，以无齿摩擦代替棘轮。
牛头刨床机构c点速度求解
牛头刨床机构c点速度求解（原创实用版）目录一、牛头刨床的概述二、牛头刨床的机构分析三、C 点速度的求解方法四、结论正文一、牛头刨床的概述牛头刨床是一种作直线往复运动的刨床，滑枕带着刨刀，因滑枕前端的刀架形似牛头而得名。
牛头刨床主要用中小型牛头刨床的主运动大多采用曲柄摇杆机构传动，故滑枕的移动速度是不均匀的。
大型牛头刨床多采用液压传动，滑枕基本上是匀速运动。
牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。
二、牛头刨床的机构分析牛头刨床的主要机构包括床身、滑枕、刀架、摇杆、曲柄、连杆、液压传动系统等。
其中，床身是刨床的基础部件，滑枕和刀架负责刨削工件，摇杆和曲柄是刨床的主运动传动机构，连杆则将摇杆和曲柄连接起来，液压传动系统则用于驱动滑枕进行匀速运动。
三、C 点速度的求解方法在牛头刨床的机构中，C 点速度是指滑枕在运动过程中的某一点的瞬时速度。
求解 C 点速度，需要分析滑枕的运动过程，确定其运动规律。
一般来说，可以采用以下步骤：1.确定滑枕的运动过程。
根据牛头刨床的机构特点，滑枕作直线往复运动，其运动过程可以看作是一个简谐振动。
2.确定滑枕的运动规律。
根据简谐振动的规律，滑枕的速度可以表示为 v=A*sin(ωt+φ)，其中 A 为振幅，ω为角频率，t 为时间，φ为初相位。
3.计算 C 点速度。
根据滑枕的运动规律，在 C 点处的速度为v=A*sin(ωt+φ)。
四、结论牛头刨床是一种重要的机械加工设备，其机构的运动分析和 C 点速度求解对于保证刨削质量和效率具有重要意义。
项目三 牛头刨床典型机构的认知与分析
应用：
低速、轻载的场合，用作间歇运动控制。
任务二 棘轮机构
浇注自动线的输送装置
棘轮制动器
任务二 棘轮机构
自行车后轴上的超越机构
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任务二 棘轮机构
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工作台进给机构
任务三、槽轮机构
一、槽轮机构的组成和工作原理 1.组成 主动拨盘、从动槽轮、机架 2.工作特点 将主动拨盘的连续转动转换为槽轮 的单向步进转动
北京理工大学出版社 安徽机电职业技术学院
任务二 棘轮机构
一、 棘轮机构的工作原理及特点
摆杆
1.组成及工作原理 棘轮、摆杆、棘爪、止动棘爪 2.工作特点 将主动
棘爪 棘轮
摆杆的往复
摆动转换为 棘轮的单向 间歇运动
止动棘爪
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任务二 棘轮机构
二、 棘轮机构的类型 按棘轮结构分类 轮齿式棘轮机构 摩擦式棘轮机构
1.轮齿式棘轮机构（外啮合、内啮合）
项目三 牛头刨床典型机构的认知与分析
任务一
任务二 任务三
螺旋机构
棘轮机构 槽轮机构
任务四
不完全齿轮机构
1.基本要求
螺旋机构的工作原理、特点和适用场合。 棘轮机构、槽轮机构的工作原理、特点、 功用及适用场合。 2.重点、难点 重点是螺旋机构及各种间歇运动机构的工 作原理、特点、功用及适用场合。
任务一 螺旋机构
任务二 棘轮机构
2.棘轮机构的可靠工作条件 为使棘爪顺利滑入棘轮齿根并啮紧 齿根，两力对O1点的力矩应满足：
FNLsinθ＞f FNLcosθ
故 tanθ＞f =tanφ
即 θ＞φ
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
任务二 棘轮机构
牛头刨床主传动机构运动简图-牛头刨床结构简图
牛头刨床主传动机构运动简图一、绘制牛头刨床主传动机构运动简图注意事项1.用中心线绘制出机构的两极限位置和曲柄的运动轨迹；2.对机架、原动件、构件编号、运动副进行标示；3.标注曲柄的位置；4.写出比例尺及其单位m/mm；5.在机构运动简图旁写出各构件的长度：l AB ；l CD ；l DE ；l AC ；l A到E 点运动轨迹的距离；θ 或Φ。
二、图解法运动分析注意事项 1.速度多边形图和加速度多边形图分别都画在一个图上，并在相应的图旁写出比例尺及其单位，速度多边形图比例尺单位m/s/mm，加速度多边形图比例尺单位m/s 2 /mm；2.分别写出速度多边形图和加速度多边形图的矢量方程，并分析各矢量的大小和方向，在矢量方程中只写出各矢量的大小和具体方向，分析及计算过程写在设计说明书中。
3.速度多边形图中矢量的起始点和终止点用小写字母p、a、b、c…等表示；加速度多边形图中矢量的起始点和终止点用小写字母、、、等表示。
三、动力分析注意事项 1.绘制等效力矩图：在0~360°内绘制出等效阻力矩和等效驱动力矩图，横坐标为曲柄转角，纵坐标为力矩，并写出横坐标和纵坐标比例尺及其单位，横坐标比例尺单位°/mm，纵坐标比例尺单位N·m /mm。
注意在0~φ 1 和φ 2 ~360°之间的等效阻力矩均为零；2.绘制能量指示图：注意应分别写出各盈亏功和Δ W max 的大小；3.计算飞轮的转动惯量：写出飞轮转动惯量计算公式中各变量的大小并代入公式中计算出飞轮的转动惯量；注意：动力分析的所有分析与计算过程均写在设计说明书中，图纸上只写出结果。
进给凸轮机构简图一、绘制凸轮机构注意事项 1.列表分别计算出推程和回程摆杆至少 6 个位置转角的大小，远休止和近休止摆杆转角分别为最大摆角和零度。
2.写出比例尺及其单位m/mm； 3.摆杆回转中心与凸轮回转中心之间的连线与水平线的夹角为45°（见设计任务书图1）；4.绘制凸轮轮廓线：理论轮廓线为中心线，实际轮廓线以及摆杆和滚子的初始位置均为粗实线，其余辅助线条或圆（圆弧）均为细实线且保留在图纸上，各辅助点用大写字母表示，如：A 1 、A 2 、…，B 1 、B 2 、…，C 1 、C 2 、…等；5.对机架、构件的编号、运动副进行标示； 6.标注项目：基圆半径、运动角度、机架中心距、摆杆长度、凸轮的正转和反转方向。
机械原理课程设计——牛头刨床.
一：课程设计题目、内容及其目的课题：牛头刨床内容1．对机构进行运动分析已知：曲柄每分钟转数错误!未找到引用源。
,各构件尺寸及质心位置。
作机构1~2个位置的速度多边形和加速度多边形，作滑块的运动线图，以上内容与后面动态静力分析一起画在1号图纸上。
2．对机构进行动态静力分析已知：各构件的重量G（曲柄1、滑块2、和连杆5的重量都可以忽略不计），导杆3的转动惯量错误!未找到引用源。
及切削力错误!未找到引用源。
变化规律如下图。
确定构件一个位置的各运动副反力及应加于曲柄上的平衡力矩。
3、用UG进行模拟运动仿真校核机构运动分析和动态静力分析的结果4、电动机功率的确定与型号的选择5、齿轮减速机构设计目的：1：学会机械运动见图设计的步骤和方法；2：巩固所学的理论知识，掌握机构分析与综合的基本方法；3：培养学生使用技术资料，计算作图及分析与综合能力；4：培养学生进行机械创新的能力。
二：牛头刨床简介和机构的要求1：牛头刨床简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1。
电动机经皮带和齿轮传动，经过减速机构减速从而带动曲柄1。
刨床工作时，由导杆3 经过连杆4 带动刨刀5 作往复运动。
刨头左行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量，刨头右行时，刨刀不切削，称空行程，此时要求速度较高，以提高生产率。
为此刨床采用有急回作用的导杆机构。
刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，通过棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件作一次进给运动，以便刨刀继续切削。
刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约0.05H 的空刀距离），而空回行程中只有摩擦阻力。
因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减小电动机容量。
2：机构的要求牛头刨床的主传动的从动机构是刨头，在设计主传动机构时，要满足所设计的机构要能使牛头刨床正常的运转，同时设计的主传动机构的行程要有急回运动的特性，刨削速度尽可能为匀速运动，以及很好的动力特性。
牛头刨床概述
⽜头刨床概述（⼀）⽜头刨床的组成部分和功⽤⽜头刨床因其滑枕、⼑架形似“⽜头”⽽得名。
它主要⽤于加⼯中、⼩型零件，能刨削的长度⼀般不超过1⽶。
1．床⾝床⾝⽤来⽀承刨床各部件。
其顶⾯的燕尾形导轨供滑枕作往复运动⽤，垂直⾯导轨供横梁带着⼯作台升降⽤。
在床⾝内部还有传动机构。
2．滑枕滑枕主要⽤来带动刨⼑作直线往复运动。
其前端有环状的“T”形槽，⽤于安装⼑架及调节⼑架的偏转⾓度。
3．⼑架⼑架⽤以夹持刨⼑。
转动⼑架⼿柄时，滑板可沿转盘上的导轨带动刨⼑作上下移动。
松开转盘上的螺母，将转盘扳转⼀定⾓度，就可使⼑架斜向进给。
滑板上还装有可偏转的⼑座。
抬⼑板可以绕⼑座A轴向上抬起。
刨⼑安装在⼑夹内，在返回⾏程时，可绕A轴⾃由上抬，以减少与⼯件的摩擦。
⾼效全⾃动锯边机4．⼯作台它是⽤来安装⼯件的，它可随横梁作上下调整，并可沿横梁作⽔平⽅向移动或作进给运动。
（⼆）⽜头刨床的传动机构⽜头刨床的主要传动⽅式有机械传动和液压传动两种。
机械传动结构简单，便于修理，传动可靠，⼀般⽤于中⼩型⽜头刨床；液压传动速度平稳，可⽆级调速，切削⼒⼤，操作⽅便，主要⽤于⼤型⽜头刨床及龙门刨床上。
现以机械传动的⽜头刨床说明其传动机构。
1．曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构⼜叫摆动槽杆机构，它的作⽤是把摇杆齿轮的旋转运动，转变为滑枕的往复直线运动。
它由⼤齿轮、偏⼼滑块、摇杆下滑块、摇杆、齿数相等的⼀对圆锥直齿轮、曲柄销、螺杆和滑块等组成。
当⼤齿轮带动曲柄销以⼀定的⽅向绕⼼轴等速旋转时，套在曲柄销上的滑块以其两侧⾯在摇杆的导槽中上下滑动。
由于摇杆上端⽤带叉头的螺母与滑枕联结，故当⼤齿轮每转动⼀转时，滑枕就往复运动⼀次。
刨削前，要调节滑枕的⾏程⼤⼩，使它的长度略⼤于⼯件刨削表⾯的长度。
调整滑枕的⾏程长度时，只要转动⽅头，即可改变偏⼼滑块⾄⼤齿轮回转中⼼的偏⼼距⼤⼩。
偏⼼距越⼤，则⾏程长度就越长；反之则越短。
刨削前，还要根据⼯件的位置来调整滑枕的⾏程位置。
调整⽅法是先使摇杆停留在极右位置，松开锁紧⼿柄，⽤扳⼿转动滑枕外⽅头，通过圆锥直齿轮（伞齿轮）使丝杆旋转，从⽽使滑枕右移⾄合适位置，最后扳紧锁紧⼿柄。
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牛头刨床螺旋机构分析
❖ 牛头刨床螺旋传动的基本参数（均为T型螺纹）
名称
旋向
线数n
螺距P
螺杆长度L 材料及热处理
工作台横向进给螺旋
左
16Biblioteka 工作台垂向进给螺旋右
1
6
滑枕移动螺旋
右
1
6
刀架移动螺旋
右
1
5
滑枕行程调整螺旋
右
1
5
540
45淬火HR42
2 、棘轮结构的类型、特点及应用
❖棘轮结构可分为齿啮式和摩擦式
1)齿啮式
优点: 缺点:
2)摩擦式
优点: 缺点:
❖棘轮结构的应用 棘轮结构广泛应用于送进、制动、
❖ 2、已知牛头刨床工作台横向进给单线螺旋的螺距P为6 mm，最小 横向进给量lmin为0.2 mm，最大横向进给量lmax为2.4 mm，求该 棘轮齿数z为多少？当横向进给量为1 mm时，棘轮应转过几个齿 ？如何调节？
牛头刨床棘轮机构分析
1、牛头刨床棘轮机构工作原理
❖棘轮结构主要由摆杆 棘爪 棘轮 制动爪 和机架组成.当摆杆顺时 针向摆动时,摆杆上铰接的棘爪插 入棘轮的齿槽中,推动棘轮同向转 过一定角度.制动爪则在棘轮的齿 背上滑过.当摆杆逆时针方向摆动 时,棘爪在棘轮的齿背上滑过,此 时制动爪嵌入棘轮的齿槽中,阻止 棘轮的逆时针向反转,棘轮静止不 动.因此,当摆杆连续往复摆动时, 棘轮却只作单向间歇转动.
376
45淬火HR42
520
45淬火HR42
220
45淬火HR42
200
45淬火HR42
3、将工作台横向进给螺旋的基本尺寸列表如 下：
外螺纹 公称直径d= mm
中径d2=
mm 小径d1=
mm
内螺纹 大径D= mm
中径D2=
mm 小径D1=
mm
国标代号：
4、计算螺旋升角