《机械原理》-第七章-哈工大精品课程

1 3


cos 1 1 sin
2
1 cos M
2

1
1 sin
2
3 cos M
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
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
) 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
'
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
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
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
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
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
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
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
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
1

1 sin 3 cos M 3
2 2
cos 3

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
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
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( + - 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
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
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
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
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
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
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
主动拨盘