《机械原理》-第七章-哈工大精品课程

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tan f tan
O1
F N L sin F N fL cos
f•FN
P

FN 棘轮齿面角 大于摩擦角
O2
或者棘轮对棘爪的总反力FN的作用线在棘爪轴心O1和棘轮 轴心O2之间穿过
(2)偏心块楔紧条件
欲使楔块楔紧棘 轮,则必须有:
O 2 A sin F N O 2 A cos fF N
主动轮连续转动,从动 轮静止不动
两轮轮齿部分相啮合
两轮的运动关系与渐开线 齿轮传动相同
不完全齿轮机构的类型 外 啮 合 传 动
内 啮 合 传 动
齿轮 齿条 啮合 传动
二、不完全齿轮机构的啮合特点 1、不完全齿轮机构 的啮合过程 (1)前接触段 EB 2 : Z1=1
两齿轮在E点开始接 触,从动轮齿顶沿 主动轮齿廓顶部向 齿 根 滑 动 直 至 B2 点 , 轮2转速逐渐增大。
1 3


cos 1 1 sin
2
1 cos M
2

1
1 sin
2
3 cos M
主动拨盘
二、槽轮机构的基本类型及其应用 常见的槽轮机构有两种类型:
外 啮 合 槽 轮 机 构
内 啮 合 槽 轮 机 构
槽轮机构在生产中的应用
电影放映机的 间歇卷片机构
间歇转位机构
电影放映机的间歇卷片机构
二、槽轮机构的运动性质 1、槽轮机构的运动系数
主动拨盘转一周时,槽轮的运动时间t2与拨盘 的运动时间t1的比值 为槽轮机构的运动系数。
l
R a sin
2
sin

z
内槽轮机构的运动参数
2 arctan(
R sin 1 a R cos 1 ) arctan(
l sin 1
1 l cos 1
)

2

d dt
2

l (cos 1 l )
1 2 l cos 1 l
2
加瞬心线附加杆后,2 的变化情况如图中虚线所示
§7-4
从动轴 转 动 副
万向联轴节
转动副 十字头 主动轴 转 动 副
一、单万向联轴节结构与运动情况
主动轴与从动轴间 的瞬时角速度比:
3 1
cos 1 sin cos 1
2 2
1 0 或 1 180


(
3 1
2
3 cos
2
M
3
主动轴
2
从动轴 主动轴 从动轴
3

cos 1 1 sin
2
1 cos M
2

1
1 sin
3 cos M
2
cos 3
1 3

cos 1 1 sin 1 cos M
2 2
1Hale Waihona Puke Baidu

1 sin 3 cos M 3
2 2
cos 3
d 2 dt
d dt
2
a

l (cos 1 l )
1 2 l cos 1 l
2
2
1
2

l ( l 1 ) sin 1
( 1 2 l cos 1 l )
2 2
1
2
当1为常数时,槽轮的角速度与角加速度均为槽数z和拨盘位置角1 的函数。 为避免圆柱销进入与脱离槽轮径向槽时发生刚性冲击,圆柱销中心 的运动方向应与径向槽的中心线相切,因而有:
棘 轮 机 构
棘 轮 机 构
棘轮机构
三、棘轮机构设计中的主要问题
1、棘轮齿形的选择 (1)不对称梯形齿
不对称梯形齿强度 较高,已经标准化, 是最常用的一种齿 形
a
φ
m——模数, z——齿数 a=m, t=π m,b=0.75m D=mz,Df=D-2h,Φ=15゜~30゜
(2)直线型三角形齿
Rx R r e
锁止弧半径
h = a - (R + r) 或h = a -(R + r) -(3 ~ 5)mm Rx = h-(a +r)
g =
锁止弧张角
2p
k
1
-2F 1
1
g
1 = 2 p( + - ) k z 2
g =2F
1
§7-3
不 完 全 齿 轮 机 构
一、不完全齿轮机构的工作原理 不完全齿轮机构是由普通渐开线 齿轮机构演变而成的一种间歇运 动机构 主动轮锁止弧S1与从动 轮的锁止弧S2接触
FN FR
tan f tan


f•FN
楔块廓线升角 小于摩擦角
(2)滚子楔紧条件
欲使滚子被楔紧,则 必须有: FNA d d d FA cos F NA sin 2 2 2
F NA f
FA
tan
FNB
2
FB 楔紧角 小于2倍的摩擦角
名 称 圆销的回转半径 圆销半径 槽顶高 槽底高 符号 外啮合槽轮机构计算公式
R a sin
r 1 6
内啮合槽轮机构计算公式
R a sin
r 1 4
p z
p z
R r H h Rx
R
R
H a cos
p z
H a cos
p z
h = a -(R + r) 或h = a -(R + r) -(3 ~ 5)mm
第七章
其他常用机构
§7-1




一、棘轮机构的基本结构和工作原理
驱动棘爪
主动摆杆 棘轮
棘轮不动
棘 轮 运 动
止动棘爪
二、棘轮机构的类型
常用棘轮机构可分为轮齿式与摩擦式两大类
单动式棘轮机构 轮棘 齿轮 式机 构
单向式棘轮机构 双动式棘轮机构 双向式棘轮机构
棘 轮 机 构
摩棘 擦轮 式机 构
偏心楔块式棘轮机构
2、槽轮机构的角速度和角加速度 槽轮的转角2 和拨盘的转角1 关系为:
tan 2 AB O2B R sin 1 a R cos 1
R──圆柱销回转半径, ──中心距 R arctan l sin 1 令 l 2 1 l cos 1 a
2
直线
这种齿形的 齿顶尖锐, 强度较低, 用于小载荷 场合。
(3)圆弧型三角形齿
圆弧
这种齿形 较直线型 三角形齿 强度高, 冲击也小 一些。
(4)对称型矩形齿
这种齿用 于双向驱 动的棘轮
2、棘轮转角大小的调整
(1)采用棘轮罩
通过改变棘轮 罩的位置实现 棘轮转角大小 的调整
(2)改变摆杆摆角
通过改变 滑块A的 位置,改 变摆杆摆 角的大小, 从而实现 棘轮转角 大小的调 整 滑块
1
2
d 2 dt

l ( l 1 ) sin 1
2
( 1 2 l cos 1 l )
2
2
1
2
l
R a
sin 2 sin

z
槽轮机构的运动线图
外槽轮机构
内槽轮机构
内、外槽轮机构的角速度和角加速度
2 max 1
2 max 1
外槽轮机构
当两齿轮的齿顶圆的交点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。
C
C’
为了避免干涉发生,将主动轮齿顶 降低,使两轮齿顶圆交点正好是C 点或在C点左边。 不完全齿轮的主动轮除首齿齿顶 修正外,末齿也应修正,而其它 各齿均保持标准齿高,不作修正。
z 5
时k
10 3
(k=1~3)。
(2)内槽轮机构 拨盘转过一周的时间为: 2
t1

1
若拨盘上有k 个圆柱销, 则拨盘每转一周, k 次拨 动槽轮。每次拨动槽轮的 运动时间为: '
t2
'


1
k 次拨动槽轮的运动时间 为: '
t2 k

1

t2 t1
k
2
'
2 2 1
1 2 t2 1 t1 2
'
t2
1 2
t1
当z1>1时 从动轮运动时间:
1 2 z1 1 t1 t2 ' 2 z1
从动轮停歇时间:
t 2 1
'
1 2 z1 1 t1 ' 2 z1
B2B 1
B2 D
E
B1
(2)正常啮合段

与渐开线齿轮啮合相同, B2为轮齿开始啮合点, B1为终止啮合点,两轮 作定传动比传动。
(3)后接触段 B 1 D :
两轮齿啮合点到达B1后并未脱离啮合,而是主动轮的轮齿沿 从动轮齿廓向其齿顶滑动,直至D点脱离接触。轮2的角速度 是逐渐降低。
2、不完全齿轮机构的齿顶干涉
z 1——主动轮假想齿数,即轮齿布满节圆时的齿数。
当主动轮的末齿修顶后将影响转角 2 注意:从而影响从动轮的运动时间和停歇时间。
'
三、具有瞬心线附加杆的不完全齿轮机构 在不完全齿轮机构传动中, 从动轮在开始运动和终止运动 时速度有突变,因而产生冲击。 为减小冲击,可在两轮上安装 瞬心线附加杆。 瞬心 线附 加杆
轮齿式棘轮机构:
结构简单、易于制造、运动可靠、棘轮转角容易实现 有级调整
棘爪在齿面滑过时会引起噪声,高速时更为严重
轮齿式棘轮机构多用于低速、轻载时间歇运动的控制
摩擦式棘轮机构:
传递运动较平稳、无噪声,从动件的转角可作无级调整
易出现打滑现象,运动准确性较差,不适合用于精确传递 运动的场合
各种棘轮机构在生产实际中的应用
'
2 1 2 2 ,
2
2

2 z
z——槽轮径向槽数
k ( 2 z 2 )

k
z 2 2z
要使槽轮有停歇,其运动时 间 t2< t1,即:
1
k
2z z 2
由于当 z 3 时必然有:
1 2z z 2 2
故内槽轮机构拨盘上的圆 柱销只能有一个
滚子楔紧式棘轮机构
单动式棘轮机构
外 啮 式
内 啮 式
双动式棘轮机构
双动式棘轮机构
双向式棘轮机构
双向式棘轮机构
双向式棘轮机构
偏 心 楔 块 式 棘 轮 机 构
偏心楔块式棘轮机构
滚 子 楔 紧 式 棘 轮 机 构
滚子楔紧式棘轮机构
三、棘轮机构的特点和应用
棘轮机构用于将摇杆的周期性摆动转换为棘轮的单 向间歇转动,也常作为防逆转装置

t2 t1
(1)外槽轮机构 拨盘转过一周的时间为: 2 t1

1
若拨盘上有k 个圆柱销,则 拨盘每转一周, k 次拨动槽 轮。每次拨动槽轮的运动时 间为:
t2
'
2
1

1
k 次拨动槽轮的运动时间为:
t2 k
2
1
1

2
t2 t1
k
2 2
,
1
1
2
2
摆杆
以上两种调整棘轮转角的方法, 棘轮的最小转角都不小于一个齿距 角。若要使棘轮的转角小于一个齿 距角,则应采取以下方法:
(3)多爪棘轮机构角
棘爪数——n 棘轮齿距角—— 摆杆转角——1
棘轮转角——2

3

1


3
2
多爪棘轮机构
3、棘轮机构的可靠工作条件
(1)棘爪的可靠啮合条件 欲使棘爪顺利的滑入 棘轮齿根,则必须有: F R
C C’
由于主动轮首、末齿齿顶降低,这将降低传动时的重合度。若重合度 1 则第二个齿进入啮合时将有冲击,为了避免第二次冲击,需保证首齿工作 时重合度 1。
2、从动轮的运动时间和停歇时间 当z1=1时 主动轮转过角:
1 2
从动轮转过角:

从动轮运动时间:
2 从动轮停歇时间:
2
2

2 z
z
——槽轮径向槽数
k ( 2 z 2 )

k
z 2 2z
要使槽轮运动,其运动时间 t2>0 即:
0
z 2
要使槽轮有停歇,其运动时间 t2< t1, 即: 2z k 1
z 2
(k=1~3), z z 3 时 k 6 (k=1~5), 4 时 k 4
注意:
楔紧角 不宜过小,以防套筒反向运动时滚 子不易退出楔紧状态。
§7-2
主动拨盘转动 从动槽轮转动
槽 轮
圆柱销进入径向槽


一、槽轮机构的组成及其工作原理
从动槽轮
锁止弧松开
锁止弧
拨盘转过角21 槽轮转过22
径向槽
圆柱销脱出径向槽 圆柱销
锁止弧
槽轮另一锁止弧被拨盘锁止弧锁住
拨盘转动、槽轮静止
) max
1 cos

主动轴角速度
3
从动轴角速度
1
1 90 或 1 270
(

3
1
) min cos
二、双万向联轴节 双万向联轴节是由左 右两单万向节组成
1
M

cos 1 1 sin

2
1 cos M
2
1
3
1 3
M
cos 3 1 sin
31.44 5.41 2.30 1.35 0.70
2
z
3 4 5 6 8
外槽轮机构
6.46 2.41 1.43 1.00 0.62
内槽轮机构
0.46 0.41 0.37 0.33 0.28
内槽轮机构
1.73 1.00 0.73 0.58 0.41
运动平稳性差,不宜采用
内、外槽轮机构几何尺寸计算公式
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