机械原理 第十二 章其他常用机构

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o1
ω 1 2φ ω2
o2
外啮合槽轮机构
内啮合槽轮机构
球面槽轮机构
车螺纹4
3空闲 2 车帽口 1 装牙 膏筒
六槽内槽轮 圆销 拨盘
切尾 5 6 卸牙膏筒
作者:潘存云教授
六角车床转塔
三、槽轮机构的运动系数及运动特性 1.运动系数 运动系数 拨盘等速回转, 拨盘等速回转,在一个运动循 环内,总的运动时间为: 环内,总的运动时间为: t=2π/ω1 = 槽轮的运动时间为: 槽轮的运动时间为: td=2α1/ω1 定义: 为运动系数, 定义: k=td / t 为运动系数,即: k=td / t =2α1/2π α π
作者:潘存云教授 计算公式或取值 12~25
L o2 h’ a 1 da
p h1 a
1、1.5、2、2.5、3、 、 、 、 、 、 3.5、4、5、6、8、10 、 、 、 、 、
da =Pz 与齿轮不同 P=πm π h=0.75m a=m a1=(0.5~0.7)a α= ° α=20° b=(1~4)m h1=h’ ≈h/cosα rf =1.5 mm r1 =2 mm 一般取 L=2p
拨盘 圆销
锁止弧 o1
ω1
工作过程:拨盘连续回转,当两锁止弧 工作过程:拨盘连续回转,
接触时,槽轮静止;反之槽轮运动。 接触时,槽轮静止;反之槽轮运动。
o2 ω2
槽轮
作用:将连续回转变换为间歇转动。 作用:将连续回转变换为间歇转动。 特点:结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高, 特点:结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高,能平稳
da o1
当 f=0.2 时,φ=11°30’ °
通常取α=20° °
棘轮几何尺寸计算公式 棘轮参数 齿数z 齿数 模数m 模数 顶圆直径d 顶圆直径 a 齿间距p 齿间距 齿高h 齿高 齿顶弦长a 齿顶弦长 棘爪工作面长度a 棘爪工作面长度 1 齿偏角α 齿偏角α 棘轮宽b 棘轮宽 棘爪斜高h1 、齿斜高h’ 棘轮齿根圆角半径r 棘轮齿根圆角半径 f 棘爪尖端圆角半径r 棘爪尖端圆角半径 1 棘爪长度L 棘爪长度
α
o1
h
60°~80 ° °
齿槽角
r1 rf
马尔它机构) §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 槽轮机构的组成及其工作特点 组成:带圆销的拨盘、 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。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, 上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧,起锁定 作用。 作用。
作者:潘存云教授
单动式
双动式棘轮机构1 双动式棘轮机构
双动式棘轮机构2 双动式棘轮机构
二、棘轮机构的类型与应用 按轮齿分布: 外缘、 内缘、 端面棘轮机构 按轮齿分布: 外缘、 内缘、 端面棘轮机构。 棘轮机构。 按工作方式: 按工作方式: 棘轮 类型 单动式、 双动式棘轮机构 棘轮机构。 单动式、 双动式棘轮机构。

2
α2 =
dϕ dt 2
2
1
λ (λ − 1) ⋅ sinα = ⋅ ω12 其中:dω1 /dt = 0 其中: 2 2 (1 − 2λ cosα1 + λ )
2
令i21=ω2/ω1 (传动比) ,kα=α2/ω21 得: 传动比) ,k
λ (cosα − λ ) λ ( λ2 − 1) ⋅ sin α kα = i21 = 2 (1 − 2 λ cos α1 + λ2 ) 2 1 − 2λ cosα + λ
圆销进入或退出径向槽时,角速度有突变,
运动特性曲线
(2)内啮合槽轮机构 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。
α2 ω12
1.0 0.75 0.5 0.25 0 -0.25 -0.5 -0.75 -1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
C 冲压工位
作者:潘存云教授
D 冲头 卸料工位
间歇转动
装料工位
B
A
三、设计要点 摩擦力 Pn ——正压力 F ——摩擦力 正压力 要求在工作时,棘爪在P 的作用下, 要求在工作时,棘爪在 n和F的作用下,能自动滑入棘 的作用下 轮齿槽。 轮齿槽。 L F 条件是两者对O 条件是两者对 2的力 αFt M pr Fr A o2 矩要满足如下条件: 矩要满足如下条件: Mpn>MF α p t Pn 将力分解成切向和径向分量 Σ=90° Σ= ° α Pn sinα L > Fcosα L 齿偏角 ∵ F= Pn f 代入得: 代入得: tgα> f =tgφ ∴ α >φ
棘轮机构。 按棘轮转向是否可调: 单向、双向运动棘轮机构 按棘轮转向是否可调 单向、双向运动棘轮机构。
A B B’
棘轮双向运动1 棘轮双向运动
棘轮双向运动2 棘轮双向运动
二、棘轮机构的类型与应用 按轮齿分布: 外缘、内缘、端面棘轮机构 按轮齿分布: 外缘、内缘、端面棘轮机构。 棘轮机构。 棘轮机构 按工作方式: 单动式、双动式棘轮机构。 按工作方式: 单动式、双动式棘轮机构。 棘轮 类型 棘轮机构。 按棘轮转向是否可调: 单向、双向运动棘轮机构 按棘轮转向是否可调 单向、双向运动棘轮机构。 按转角是否可调: 固定转角、 按转角是否可调 固定转角、可调转角
棘轮机构。 按棘轮转向是否可调: 单向、双向运动棘轮机构 按棘轮转向是否可调 单向、双向运动棘轮机构。 按转角是否可调: 固定转角、 按转角是否可调 固定转角、可调转角 按工作原理分 : 轮齿棘轮、 摩擦棘轮 轮齿棘轮、
3 4 2
演示模型
1 2 3
1 2
3
1
摩擦棘轮
超越离合器
运动特点: 运动特点: 轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调, 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。 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。 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、 实例:止动器、牛头刨床、冲床转 超越离合器(单车飞轮) 位、超越离合器(单车飞轮)
a=1 =1 3
槽轮运动的前半段,槽轮的 角速度ω2是增加的,角加速 度α2>0后半段正好相反。
kα=α2/
ω21
z=3 z=4
8 6 4 2
z=3
2
z=6
α
z=4
α
-60˚ -40˚ -20˚ 0 20˚ 40˚ 60˚ -50˚ -30˚ -10˚ 10˚ 30˚ 50˚
作者:潘存云教授
z=6
1
将上述i 的变化绘制成曲线, 将上述 21、kα随α的变化绘制成曲线,称为槽 轮机构的 运动特性曲线。 运动特性曲线。
上式说明,当拨盘以等角速度运动时,槽轮随位置的变化而变化。因为λ随槽数z的不同 而变化,因此,不仅随机构位置变化,而且随槽数变化。
i21 =
ω2 ω1
λ (cos α − λ ) 6 i21 = 1 − 2 λ cos α + λ 2 5 λ (λ2 − 1) ⋅ sinα kα = (1 − 2λ cosα1 + λ2 )2 4
φ B
φ2 O2 -φ2
ω2
并代入上式得: 令λ= R / L,并代入上式得: λ sin α −1 ϕ = tg 1 − λ cos α
分别对时间求一阶导数、和二阶导数, 分别对时间求一阶导数、和二阶导数,得:
λ (cos α − λ ) = ⋅ ω1 其中: dα/dt =ω1 ω2 = 其中: 2 dt 1 1 − 2 λ cos α + λ
地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度有变化 ,不适 间歇地进行转位。 合高速运动场合。 合高速运动场合。
二、槽轮机构的类型与应用 外啮合槽轮机构 轴线平行 槽轮机构类型 内啮合槽轮机构 轴线相交 球面槽轮机构
放映机的反应用
应用实例: 电影放映机、 自动摄影机、六角车床转塔。 应用实例: 电影放映机、 自动摄影机、六角车床转塔。
-4 -6 -8
-60˚ -40˚ -20˚ 0 20˚ 40˚ 60˚ -50˚ -30˚ -10˚ 10˚ 30˚ 50˚
运动特性分析: 运动特性分析: 槽轮运动的ω 槽数z的增多而减小。 ①槽轮运动的ωmax、amax随槽数z的增多而减小。 存在柔性冲击。 愈少,冲击愈大。 ②存在柔性冲击。Z愈少,冲击愈大。
2.运动特性 运动特性 (1)外啮合槽轮机构 外啮合槽轮机构
槽轮的运动是靠圆销的拨动来实现的,在一个运动循环内,槽轮经历 了从静止→运动→静止的过程,因此,槽轮的角速度是变化的,从而 具有角加速度,以下将分析槽轮运动的变化规律。
图示槽轮在运动的任一瞬时,设拨盘位置角用α来表示,槽轮位置角用φ表示。
第12章 其它常用机构

☺ 棘轮机构 ☺ 槽轮机构

☺ 擒纵轮机构 ☺ 凸轮式间隙运动机构 ☺ 不完全齿机构 ☺ 非圆齿轮机构 ☺ 螺旋机构 ☺ 万向铰链机构
§12-1 棘轮机构 -
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。 组成:摆杆、棘爪、棘轮、止动爪。 工作原理:摆杆往复摆动, 工作原理 : 摆杆往复摆动 , 棘轮 棘爪推动棘轮间歇转动。 棘爪推动棘轮间歇转动。 优点:结构简单、制造方便、 优点 :结构简单、 制造方便 、 运动可靠、转角可调。 运动可靠、转角可调。 缺点: 工作时有较大的冲击和噪音, 缺点 : 工作时有较大的冲击和噪音 , 运动精度较差。 运动精度较差 。 适用于速度较低和 载荷不大的场合。 载荷不大的场合。
ω1
2α1 90° 90° ° ° 2φ2
ω2
为减少冲击,进入或退出啮合时, 为减少冲击,进入或退出啮合时,槽中心线与拨销中 故有: 心连线成90° 心连线成 °角。故有: 2α1=π-2φ2 =π-(2π/z) α π π (2π/z) 2π(z= 2π(z-2)/2z 代入上式
将2α1代入得: k =1/2-1/z ∵ α 代入得: =1/2-
k>0 ∴ 槽数 z≥3
可知:当只有一个圆销时,k=1/2可知:当只有一个圆销时,k=1/2-1/z < 0.5 即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。 即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。 如果想得到k≥0.5的槽轮机构,则可在拨盘上多装几个 如果想得到k≥0.5的槽轮机构,则可在拨盘上多装几个 k≥0.5的槽轮机构 圆销,设装有n个均匀分布的圆销 则拨盘转一圈, 个均匀分布的圆销, 圆销,设装有 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: 轮被拨动 次 故运动系数是单圆柱销的 倍 k= n(1/2-1/z) ∵ 1/21/2
规定: 和在圆销进入区为正, 规定 和在圆销进入区为正,在圆 销离开区为负,变化区间为: 销离开区为负,变化区间为: - α 1≤α ≤α 1 - φ 2≤φ ≤φ 2
ω1
o1
R
α
α 1 -α 1
L
A
中有如下关系: 在△ABO2中有如下关系:
AB R sin α tg ϕ = = O2B L − R cos α
槽数z 槽数 圆销数n 圆销数 运动系数k 运动系数 3 1~6 1/6~1
k≤1 得:n≤2z/ (z -2) ≤2z/ z
4 1~4 0.25~1 5 、6 1~3 0.3~1 ≥7 1~2 0.36~1
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。
当z=4及n=2时 k=n(1/2-1/z) = 0.5 及 时 说明此时槽轮的运动时间 静止时间相等 运动时间和 相等。 说明此时槽轮的运动时间和静止时间相等。
φ
0 1 2 3 4 5 牛头刨床进给调整机构 通过调整杆长来调摆角
通过调滑动罩来调角度
ຫໍສະໝຸດ Baidu
二、棘轮机构的类型与应用 按轮齿分布: 外缘、 内缘、端面棘轮机构。 按轮齿分布: 外缘、 内缘、端面棘轮机构。 棘轮机构 按工作方式: 按工作方式: 棘轮 类型 单动式、双动式棘轮机构。 单动式、双动式棘轮机构。 棘轮机构
摆杆 棘爪
作者:潘存云教授
止动爪
二、棘轮机构的类型与应用 按轮齿分布: 外缘、 内缘、 端面棘轮机构 按轮齿分布: 外缘、 内缘、 端面棘轮机构。 棘轮机构。 棘轮 类型
作者:潘存云教授 作者:潘存云教授 作者:潘存云教授
外缘
内缘
端面
二、棘轮机构的类型与应用 按轮齿分布: 外缘、 内缘、 端面棘轮机构 按轮齿分布: 外缘、 内缘、 端面棘轮机构。 棘轮机构。 按工作方式: 单动式、 按工作方式: 单动式、 棘轮 类型 双动式棘轮机构。 双动式棘轮机构。 棘轮机构
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