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1、模块七机械设计基础其他常用机构 模块七 其他常用机构 Module Seven Other Commonly Used Institutions知识目标认知凸轮机构的类型与应用。理解凸轮机构的运动规律,了解这些规律在工程实际中的应用。掌握凸轮轮廓设计的基本原理与方法。认知常见间歇运动机构的类型与应用。技能目标根据机构要实现的运动,选择凸轮机构的类型。设计凸轮的轮廓曲线,分析其能实现的运动特性。根据机构要实现的运动,选择间歇运动机构的类型;能够设计简单的间歇运动机构,并分析其能实现的运动特性。模块七 其他常用机构 Module Seven Other Commonly Used Institut
2、ions凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律,可以实现各种复杂的运动要求,而且结构简单、紧凑。因此,凸轮机构广泛地应用于各种机械,特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中。在各种自动和半自动机械中,常需要把主动件的连续运动转变为从动件的周期性运动和停歇,实现这种间歇运动的机构称为间歇运动机构。间歇运动机构有很多种,较有特点的是棘轮机构和槽轮机构。除此以外还有不完全齿轮机构、螺旋机构等其他常用的机构。模块七 其他常用机构 Module Seven Other Commonly Used Institutions凸轮机构Cam mechanism壹棘轮机构Ratchet
3、mechanism贰槽轮机构Groove mechanism叁不完全齿轮机构Incomplete gear mechanism肆目录CONTENTS凸轮机构Cammechanism壹凸轮机构由凸轮、从动件、机架三个基本构件及锁合装置组成,是一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件,通常做连续等速转动,从动件则在凸轮轮廓的控制下按预定的运动规律做往复移动或摆动。一、凸轮机构的组成、特点、应用与类型1.凸轮机构的组成2.凸轮机构的特点凸轮机构主要优点是:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线,就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动,而且设计简单;凸轮机构结构
4、简单、紧凑、运动可靠。其缺点是:凸轮与从动件之间为点或线接触,故难以保持良好的润滑,容易磨损。一、凸轮机构的组成、特点、应用与类型3.凸轮机构的应用由于凸轮机构具有多用性和灵活性,因而其广泛应用于机械、仪器、操纵控制装置和自动生产线中,是自动化生产中主要的驱动和控制机构。图7-1(a)所示为自动送料机构,当圆柱形凸轮1转动时,通过凹槽中的滚子,驱使从动件做往复移动,凸轮每转一周,从动件从储料器中将一个坯料送到加工位置。图7-1(b)所示为绕线机引线机构,当绕线轴快速转动时,通过蜗杆带动盘形凸轮1缓慢转动,使引线杆(从动件)2往复摆动,从而使线均匀地卷绕在线轴上。图7-1 凸轮机构在实际中的应用
5、1凸轮;2从动件。一、凸轮机构的组成、特点、应用与类型3.凸轮机构的应用图7-2所示为内燃机配气机构,凸轮1匀速转动,通过其曲线轮廓径向的变化,驱动从动件2按内燃机工作循环的要求有规律地开启和闭合。图7-2 内燃机的配气机构1凸轮;2从动件。一、凸轮机构的组成、特点、应用与类型4.凸轮机构的类型凸轮机构的种类很多,通常按以下标准分类。1)按凸轮形状分类(1)盘形凸轮机构。凸轮为变化半径的盘状零件,如图7-2所示的构件1。工作时,从动件随凸轮半径的变化而在垂直于凸轮轴线的平面内运动,或随凸轮做往复摆动或移动。(2)移动凸轮机构。由盘形凸轮演变而来,可看作回转半径无限大的盘形凸轮,凸轮做往复移动,
6、从而使从动件上下运动,如图7-3所示。图7-3 移动凸轮机构1凸轮;2从动件。一、凸轮机构的组成、特点、应用与类型4.凸轮机构的类型(3)圆柱凸轮机构。它可看作移动凸轮卷成圆柱体所形成的凸轮,从动件与凸轮之间的相对运动为空间运动,如图7-1(a)中的构件1。盘形凸轮和移动凸轮与其从动件之间的相对运动是平面运动,因此它们属于平面凸轮机构;圆柱凸轮与从动件的相对运动为空间运动,因此它属于空间凸轮机构。一、凸轮机构的组成、特点、应用与类型4.凸轮机构的类型2)按从动件末端形状分类(1)尖顶从动件凸轮机构。如图7-4(a)所示,其从动件的机械端部呈尖点,特点是能与任何形状的凸轮轮廓上各点相接触,因此理
7、论上可实现任意预期的运动规律。尖顶从动件凸轮机构是研究其他形式从动件凸轮机构的基础。但由于从动件尖顶易磨损,故其只能用于轻载低速的场合。图7-4 凸轮机构按从动件末端形状分类1凸轮;2从动件。一、凸轮机构的组成、特点、应用与类型4.凸轮机构的类型(2)滚子从动件凸轮机构。如图7-4(b)所示,其从动件的端部装有滚子,由于从动件与凸轮之间可形成滚动摩擦,因而磨损显著减少,能承受较大载荷,应用较广。但其端部重量较大,又不易润滑,故仍不宜用于高速的场合。(3)平底从动件凸轮机构。如图7-4(c)所示,其从动件端部为一平底。若不计摩擦,则凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底,传力性能良好,且凸轮与平底接
8、触面间易形成润滑油膜,摩擦磨损小、效率高,故可用于高速的场合,缺点是不能用于凸轮轮廓有内凹的情况。图7-4 凸轮机构按从动件末端形状分类1凸轮;2从动件。一、凸轮机构的组成、特点、应用与类型4.凸轮机构的类型(4)球面底从动件凸轮机构。如图7-4(d)所示,其从动件的端部具有凸出的球形表面,可避免安装位置偏斜或不对中而造成的表面应力和磨损都增大的缺点,并具有尖顶与平底从动件的优点,因此这种结构形式在生产中应用也较多。在实际机构中,从动件不仅有不同的结构形式,而且有不同的运动形式。如做往复直线运动的从动件称为移动从动件;做往复摆动的从动件称为摆动从动件。图7-4 凸轮机构按从动件末端形状分类1凸
9、轮;2从动件。一、凸轮机构的组成、特点、应用与类型4.凸轮机构的类型在直动从动件盘形凸轮机构中,当从动件的中心线通过凸轮的转动中心时,称为对心直动从动件盘形凸轮机构,如图7-5所示。当从动件的中心线不通过凸轮的转动中心时称为偏置直动从动件盘形凸轮机构,如图7-6所示。从动件的中心线偏离凸轮转动中心的距离称为偏距,用e表示。图7-5 对心直动从动件盘形凸轮机构图7-6 偏置直动从动件盘形凸轮机构一、凸轮机构的组成、特点、应用与类型4.凸轮机构的类型3)按锁合形式分类(1)力锁合凸轮机构,即靠重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮始终保持接触的凸轮机构。如图7-2所示,它是依靠弹簧力来维持高副接触的
10、例子。(2)形锁合凸轮机构,即利用高副元素本身的几何形状使从动件与凸轮始终保持接触的凸轮机构,如图7-1(a)所示凸轮机构。1.凸轮机构的运动过程图7-7 凸轮机构的运动过程二、从动件运动规律1.凸轮机构的运动过程图7-7 凸轮机构的运动过程二、从动件运动规律1.凸轮机构的运动过程图7-7 凸轮机构的运动过程二、从动件运动规律2.等速运动规律从动件的运动速度v为常数时的运动规律,称为等速运动规律。等速运动规律线图如图7-8所示。由于速度v为常数,因而从动件的位移s与凸轮的转角之间的函数关系是一次函数,其位移曲线是一条斜直线,故又称直线运动规律。图7-8 等速运动规律线图二、从动件运动规律2.等
11、速运动规律在从动件运动的起点和终点处,从动件的瞬时速度发生变化。从动件等速运动时,加速度为零。但在开始和终止运动的瞬间,速度突变,加速度趋于无穷大,理论上机构会产生无穷大的惯性力,使从动件与凸轮产生冲击(称刚性冲击)。因此,等速运动规律只适用于低速、轻载的凸轮机构,如图7-9所示的自动机床的进刀机构等。图7-9 自动机床的进刀机构二、从动件运动规律3.等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律是指从动件在一个行程中,前半行程做等加速运动,后半行程做等减速运动的运动规律。等加速等减速运动规律线图如图7-10所示。其位移曲线为两段光滑相连开口相反的抛物线,速度曲线为斜直线,加速度曲线为平直线。二、从
12、动件运动规律图7-10 等加速等减速运动规律线图3.等加速等减速运动规律二、从动件运动规律图7-10 等加速等减速运动规律线图3.等加速等减速运动规律由图7-10可见,从动件的加速度分别在A、B 和C 位置有突变,但其变化为有限值,由此而产生的惯性力变化也为有限值。这种由加速度和惯性力的有限变化对机构所造成的冲击、振动和噪声要较刚性冲击小,称之为柔性冲击。因此,等加速等减速运动规律也只适用于中速、轻载的场合。二、从动件运动规律图7-10 等加速等减速运动规律线图4.余弦加速度运动规律余弦加速度运动规律是指从动件加速度按余弦规律变化的运动规律。余弦加速度运动规律线图如图7-11所示。其位移曲线为
13、简谐曲线,故又称为简谐运动规律,速度曲线为正弦曲线,加速度曲线为余弦曲线。由图可知,这种运动规律在开始和终止两点处加速度有突变,也会产生柔性冲击,只适用于中速场合。只有当加速度曲线保持连续(见图7-11中的虚线)时,才能避免柔性冲击。二、从动件运动规律图7-11 余弦加速度运动规律线图5.从动件运动规律的选择在选择从动件运动规律时,首先要满足机构的工作要求,同时要考虑使凸轮机构具有良好的工作性能。在满足工作要求的前提下,还应考虑凸轮轮廓曲线的加工制造。常用从动件运动规律的特性比较见表7-1,供选择时参考。二、从动件运动规律1.盘形凸轮轮廓设计的基本原理凸轮轮廓的设计方法有图解法和解析法。图解法
14、直观、方便,解析法精确。图解法设计凸轮轮廓曲线的基本原理是相对运动原理。如图7-12所示的对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构,设凸轮的轮廓曲线已按给定的从动件运动规律设计出来。当凸轮以等角速度绕其转动中心O 逆时针转动时,从动件的尖顶沿凸轮轮廓曲线相对其导路按预定的运动规律做往复移动。可见,推杆在复合运动中,其尖顶的轨迹就是凸轮轮廓曲线。利用这种方法进行凸轮轮廓设计的方法称为反转法。三、凸轮轮廓设计分析图7-12 相对运动原理2.从动件盘形凸轮轮廓设计1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓设计如图7-13(a)所示,从动件导路中线通过凸轮回转中心,称之为对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构。设计一对心直动尖
15、顶从动件盘形凸轮轮廓。已知从动件的s-线图见图7-13(b)和凸轮的基圆半径rb,凸轮以等角速顺时针转动,其凸轮轮廓作图步骤如下。三、凸轮轮廓设计分析图7-13 对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓2.从动件盘形凸轮轮廓设计三、凸轮轮廓设计分析图7-13 对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓2.从动件盘形凸轮轮廓设计三、凸轮轮廓设计分析图7-13 对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓2.从动件盘形凸轮轮廓设计三、凸轮轮廓设计分析图7-14 对心直动滚子推杆盘形凸轮轮廓2.从动件盘形凸轮轮廓设计三、凸轮轮廓设计分析图7-15 对心直动平底从动件盘形凸轮轮廓3.凸轮机构设计中应注意的问题设计凸轮机构,不仅要保证从动
16、件能实现预定的运动规律,还要传力性能良好,结构紧凑,满足强度和安装要求等。这些要求与凸轮机构的压力角、凸轮基圆半径和滚子半径、凸轮机构的结构与材料等有关。三、凸轮轮廓设计分析3.凸轮机构设计中应注意的问题三、凸轮轮廓设计分析图7-16 凸轮机构的压力角3.凸轮机构设计中应注意的问题三、凸轮轮廓设计分析3.凸轮机构设计中应注意的问题1)凸轮机构的压力角压力角的检验:在凸轮轮廓曲线画出以后,在轮廓曲线较陡、变化较大的地方选取几点,分别作轮廓线的法线和从动件速度方向的直线,用量角器检查其夹角是否超过许用值,如图7-17所示。三、凸轮轮廓设计分析图7-17 压力角检验3.凸轮机构设计中应注意的问题2)
17、凸轮基圆半径的确定设计凸轮机构时,基圆半径选得越小,机构越紧凑。但基圆半径的减小会使压力角增大。基圆半径的确定应满足最大压力角max的要求。工程上根据相应的方法借助计算机求出了最大压力角与基圆半径的对应关系,并绘制了诺模图,供近似地确定基圆半径或校核凸轮机构最大压力角时使用。三、凸轮轮廓设计分析3.凸轮机构设计中应注意的问题三、凸轮轮廓设计分析图7-18 诺模图例7-1 三、凸轮轮廓设计分析三、凸轮轮廓设计分析根据许用压力角确定的基圆半径是保证机构能顺利工作的凸轮最小基圆半径。在实际设计工作中,凸轮基圆半径的最后确定,还必须考虑机构的具体结构条件。例如,当凸轮与凸轮轴做成一体时,凸轮的基圆半径
18、应略大于轴的半径;当凸轮是单独加工,然后装在凸轮轴上时,凸轮上要做出轴毂,凸轮的基圆直径应大于轴毂的外径。通常可取凸轮的基圆直径等于或大于轴径的(1.62)倍。若上述根据许用压力角所确定的基圆半径不满足该条件,则应加大凸轮基圆半径。例7-1 3.凸轮机构设计中应注意的问题三、凸轮轮廓设计分析图7-19 滚子半径的选择3.凸轮机构设计中应注意的问题三、凸轮轮廓设计分析图7-19 滚子半径的选择3.凸轮机构设计中应注意的问题三、凸轮轮廓设计分析3.凸轮机构设计中应注意的问题4)凸轮机构的结构对于较小尺寸的凸轮,常制成凸轮轴结构,如图7-20所示。基圆较大的凸轮,则做成组合式结构,即凸轮与轴分开制造
19、,然后用平键联接或销联接装配,如图7-21(a)所示。也可用弹性开口嵌套螺母联接,将凸轮装在轴上,如图7-21(b)所示。三、凸轮轮廓设计分析图7-20 凸轮轴结构 图7-21 组合式结构3.凸轮机构设计中应注意的问题4)凸轮机构的结构滚子从动件的滚子可以是专门制造的圆柱体,如图7-22(a)、图7-22(b)所示,也可采用滚动轴承,如图7-22(c)所示。凸轮的精度要求主要包括凸轮的公差和表面粗糙度,精度与加工方法有关。如果单件生产精度要求不高,可划线后加工。如果成批生产或精度要求较高,可用靠模仿形法或数控法加工。三、凸轮轮廓设计分析图7-22 滚子从动件的结构3.凸轮机构设计中应注意的问题
20、5)凸轮机构的材料凸轮机构工作时,往往承受动载荷的作用,同时凸轮表面承受剧烈磨损。因此,要求凸轮和滚子的工作表面硬度高,具有良好的耐磨性,芯部有良好的韧性。低速轻载时,可以选用铸铁作为凸轮的材料。中速中载时,可以选用优质碳素结构钢、合金钢作为凸轮的材料,并经表面淬火或渗碳淬火,使硬度达到使用要求。高速重载时,可以选用优质合金钢作为凸轮的材料,并经表面淬火或渗氮处理。滚子材料用合金钢材料,经渗碳淬火,达到较大表面硬度。凸轮和从动件接触端常用材料及热处理可参考表7-2。三、凸轮轮廓设计分析三、凸轮轮廓设计分析舰艇柴油机配气凸轮、航母拦阻系统凸轮阀和飞机起落架凸轮回中机构都是凸轮机构。目前,我国首艘
21、国产航母已经服役,国产大飞机C919已经试飞成功。其实一架大飞机的设计、生产、制造到首飞,涉及的技术和学科分支非常广泛。以C919为例,其从2008年开始研发到2017年首飞的这9年间,有来自国内47家单位和超200家公司参与了研发设计,从C919机身材料的研发、动力系统的构建、飞机自动控制到机身部件的创新,无不透露着中国航空工业数十年的技术积累。而在专业的学术范围内,参与C919研制的36所高校也在飞机材料学、流体力学、固体力学和计算机科学等方面做出了突出贡献。延 伸 阅 读三、凸轮轮廓设计分析除了乘坐国产大飞机的欣喜与自豪,C919的研制更具有长远的战略意义。它不是一个简单的产品,也不是一
22、件普通的商品。因为大型客机制造被誉为“现代工业的皇冠”,对民用航空产业以及现代工业的带动作用十分显著。从航空产业角度看,以上海为龙头,陕西、四川、江西、辽宁、江苏等22个省市、200多家企业、近20万人参与大型客机项目研制和生产,C919大型客机带动形成的中国民用航空产业链、价值链、创新链能量巨大,同时推动建立了16家航电、飞控、电源、燃油和起落架等机载系统合资企业,提升了中国民用飞机产业配套水平。从提升现代工业水平的角度看,一架商用飞机由300万至500万个零部件组成。这些零部件需要数千个供应商生产,能够带动新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破和诸多
23、基础学科的重大进展。延 伸 阅 读三、凸轮轮廓设计分析棘轮机构 Ratchetmechanism贰1.工作原理棘轮机构是一种常用的间歇机构,其工作原理如图7-23所示。棘轮机构主要由棘轮、棘爪和机架组成。棘轮3与轴用键联接,弹簧5使制动棘爪4和棘轮3保持接触,驱动棘爪2与连杆机构的摇杆1组成回转副 N。摇杆空套在轴上,可自由摆动。当摇杆逆时针摆动时,驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中,推动棘轮转过一定角度,而制动棘爪则在棘轮的齿上滑过;当摇杆顺时针摆动时,驱动棘爪在棘轮的齿上滑过,而制动棘爪将阻止棘轮做顺时针转动,故棘轮静止不动。因此,当摇杆做连续的往复摆动时,棘轮将做单向间歇运动。一、棘轮机构的工作
24、原理及主要参数图7-23 棘轮机构的工作原理1摇杆;2驱动棘爪;3棘轮;4制动棘爪;5弹簧;6机架。2.主要参数1)棘轮的齿数棘轮的齿数z是根据具体的工作要求选定的。轻载时齿数可取多些,载荷较大时可取少些。一般来说,为了避免机构尺寸过大,又能使棘轮具有一定的强度,棘轮的齿数不宜过多,通常取z=830。2)齿距在棘轮齿顶圆的圆周上,相邻两个齿对应点之间的弧长称为棘轮的齿距,用 p 表示,如图 7-24所示。一、棘轮机构的工作原理及主要参数图7-24 棘轮、棘爪的位置及尺寸1.单向式棘轮机构图7-23所示为单向式棘轮机构。该机构的特点是:当摇杆向某一方向摆动时,棘爪推动棘轮转过某一角度;当摇杆反向
25、摆动时,棘轮静止不动。改变摇杆的结构形状,可以得到如图7-25所示的双动式棘轮机构,摇杆来回摆动,都能使棘轮沿单向转动。单向式棘轮机构的棘轮齿形状为不对称形,常用的是锯齿形(见图7-23)和直角三角形(见图7-26)。图7-25 双动式棘轮机构 图7-26 内啮合棘轮机构二、棘轮机构的类型2.双向式棘轮机构当棘轮齿制成方形时,则可成为如图7-27(a)所示的可变向棘轮机构。图7-27(b)为另一种可变向棘轮机构,将棘爪提起并绕自身轴线转180后再放下,则可依靠棘爪端部结构两面不同的特点,实现棘轮沿相反方向单向间歇转动。二、棘轮机构的类型图7-27 可变向棘轮机构 2.双向式棘轮机构上述各种棘轮
26、机构,在原动件摇杆摆角一定的条件下,棘轮每次的转角是不变的。若要调节棘轮的转角,则可改变摇杆的摆角或改变拨过棘轮齿数的多少。如图7-28所示,在棘轮上加一遮板,变更遮板的位置,即可使棘爪行程的一部分在遮板上滑过,不与棘轮的齿接触,从而改变棘轮转角的大小。二、棘轮机构的类型图7-28 带遮板的棘轮机构3.摩擦式棘轮机构为了能无级调节棘轮转角的大小并降低冲击和噪声,在机械中应用了摩擦式棘轮机构。图7-29所示为外摩擦式棘轮机构,靠棘爪与棘轮之间的摩擦力来驱动。二、棘轮机构的类型图7-29 外摩擦式棘轮机构1.棘轮机构的特点齿式棘轮机构的主动件和从动件之间是刚性推动的,因此转角比较准确,而且转角大小
27、可以调整,棘轮和棘爪的主从动关系可以互换,但是刚性推动将产生较大的冲击力,而且棘轮是从静止状态突然增速到与主动摇杆同步,也将产生刚性冲击,因此齿式棘轮机构一般只宜用于低速轻载的场合,如工件或刀具的转位、工作台的间歇送进等,棘爪在棘齿背上滑过时,在弹簧力的作用下将一次次地击打棘齿根部,发出噪声。摩擦式棘轮机构的结构十分简单,工作起来没有噪声(因此有时也称之为无声棘轮),棘轮的转角可调,主动与从动的关系也可以互换,但是由于是利用摩擦力楔紧之后传动的,因而从动件的转角准确程度较差,通常只适用于低速轻载的场合。三、棘轮机构的特点与应用2.棘轮机构的应用实例在生产中,棘轮机构的单向间歇运动的特性可满足多
28、种要求。图7-30所示为一种单向离合器,是棘轮机构的一个典型应用。当主动爪轮逆时针回转时,滚柱借摩擦力而滚向空隙的收缩部分,并将套筒楔紧,使其随爪轮一同回转;而当爪轮顺时针回转时,滚柱即被滚到空隙的宽敞部分,而将套筒松开,这时套筒静止不动。利用此种机构,当主动爪轮以任意角速度反复转动时,可使从动套筒获得任意大小转角的单向间歇转动。三、棘轮机构的特点与应用图7-30 单向离合器 2.棘轮机构的应用实例在除间歇运动外,棘轮机构还可以起到制动的作用。在一些起重设备或牵引设备中,经常用棘轮机构作为制动器,以防止机构的逆转。图7-31所示为防止逆转的棘轮机构,可使提升的重物停止在任何位置,以防突然断电等
29、原因造成事故。三、棘轮机构的特点与应用图7-31 防止逆转的棘轮机构2.棘轮机构的应用实例棘轮机构还能实现超越运动。图7-32所示为自行车后轴上的棘轮机构,这是一种典型的超越机构。当脚蹬踏板时,经大链轮和链条带动内圈具有棘齿的小链轮顺时针转动,再经过棘爪推动后轮轴顺时针转动,从而驱使自行车前进。三、棘轮机构的特点与应用图7-32 自行车后轴上的棘轮机构1大链轮;2小链轮;3后轮轴;4棘爪。槽轮机构Groovemechanism叁1.槽轮机构的组成图7-33所示为单圆柱销外啮合槽轮机构。它由带有圆柱销A 的拨盘、具有径向槽的槽轮和机架所组成。图7-33 单圆柱销外啮合槽轮机构一、槽轮机构的组成和
30、工作原理2.工作原理一、槽轮机构的组成和工作原理1.根据啮合情况分类根据啮合情况,槽轮机构也可分为外啮合和内啮合两种类型。在外啮合槽轮机构中,如图7-33所示,主动件的转动方向与从动件的转动方向相反。在内啮合槽轮机构中,如图7-34所示,两个构件的转动方向相同。内啮合槽轮机构的结构比较紧凑。二、槽轮机构的类型图7-34 内啮合槽轮机构1.根据啮合情况分类根据啮合情况,槽轮机构也可分为外啮合和内啮合两种类型。在外啮合槽轮机构中,如图7-33所示,主动件的转动方向与从动件的转动方向相反。在内啮合槽轮机构中,如图7-34所示,两个构件的转动方向相同。内啮合槽轮机构的结构比较紧凑。二、槽轮机构的类型图
31、7-34 内啮合槽轮机构2.根据圆柱销数分类圆柱销可以是一个,也可以是多个。在单圆柱销槽轮机构中,拨盘转动一周,槽轮转动一次,如图7-33所示。若有多个圆柱销,则拨盘转动一周,槽轮转动多次。图7-35所示为双圆柱销外啮合槽轮机构,在这种机构中,拨盘转动一周,槽轮转动两次。二、槽轮机构的类型图7-35 双圆柱销外啮合槽轮机构1.槽轮机构的特点槽轮机构结构简单、工作可靠,在进入和脱离啮合时运动比较平稳,但在运动过程中的加速度变化较大,冲击较严重,故而不适用于高速。在每一个运动循环中,槽轮转角与其径向槽数和拨盘上的圆柱销数有关,每次转角大小固定而不能任意调节。因此,槽轮机构一般用于转速不很高、转角不
32、需要调节的自动机械和仪器仪表中。三、槽轮机构的特点和应用2.槽轮机构的应用图7-36所示为电影放映机卷片机构,槽轮具有四个径向槽,拨盘上装一个圆柱销。拨盘转一周,圆柱销拨动槽轮转过1/4周,胶片移动一个画格,并停留一定时间(即放映一个画格)。拨盘继续转动,重复上述运动。利用人眼的视觉暂留特性,当每秒放映24幅画面时即可使人看到连续的画面。图7-37所示为六角车床的刀架转位机构,刀架上可装六把刀具并与具有相应的径向槽的槽轮固联。拨盘每转一周,圆柱销A 驱使槽轮(即刀架)转60,从而将下一工序的刀具转换到工作位置,实现自动换刀。三、槽轮机构的特点和应用图7-36 电影放映机卷片机构 图7-37 刀
33、架转位机构不完全齿轮机构Incompletegearmechanism肆1.不完全齿轮机构的组成不完全齿轮机构主动轮1上的轮齿不是布满在整个圆周上,而只有一个轮齿见图7-38(a)或者几个轮齿见图7-38(b),其余部分为外凸锁止弧;从动轮2上加工出与主动轮轮齿相啮合的齿和内凹锁止弧,彼此相间地布置。图7-38 外啮合不完全齿轮机构一、不完全齿轮机构的组成和工作原理2.不完全齿轮机构的工作原理在图7-38所示的外啮合不完全齿轮机构中,两个齿轮均做回转运动。当主动轮1上的轮齿与从动轮2的轮齿啮合时,驱动从动轮2转动;当主动轮1的外凸锁止弧与从动轮2的内凹锁止弧接触时,从动轮2停止不动。一、不完全
34、齿轮机构的组成和工作原理图7-38 外啮合不完全齿轮机构根据传动时的啮合情况,不完全齿轮机构通常分为外啮合与内啮合两种。外啮合不完全齿轮机构如图7-38所示,内啮合不完全齿轮机构如图7-39所示。图7-38 外啮合不完全齿轮机构二、不完全齿轮机构的类型与应用图7-39 内啮合不完全齿轮机构不完全齿轮机构中,主动轮和从动轮的分度圆直径、锁止弧的段数、锁止弧之间的齿数,均可在较大范围内选取,故当主动轮等速转动一周时,从动轮停歇的次数、每次停歇的时间及每次转过角度的变化范围要比槽轮机构大得多。但是,不完全齿轮机构的加工工艺较复杂,且从动轮在运动开始和终止时有较大的冲击。二、不完全齿轮机构的类型与应用
35、不完全齿轮机构一般用于低速轻载的场合,如在自动机床和半自动机床中用作工作台的间歇转位机构,以及间歇进给机构、计数机构等。如图7-40所示的机构,主动轴上装有两个不完全齿轮A 和B,当主动轴连续回转时,从动轴能周期性地输出正转停歇反转运动。为了防止从动轮在停歇期间游动,应在从动轴上加设阻尼装置或定位装置。二、棘轮机构的类型图7-40 不完全齿轮机构的应用思考与练习Thinkandpractice思考与练习思考与练习思考与练习二、判断题1.间歇运动机构的主动件,在何时也不能变成从动件。2.棘轮机构必须具有止回棘爪。3.棘轮机构只能用在要求间歇运动的场合。4.槽轮机构的主动件是槽轮。5.不论是内啮合
36、还是外啮合的槽轮机构,其槽轮的槽形都是径向的。6.外啮合槽轮机构槽轮是从动件,而内啮合槽轮机构槽轮是主动件。7.棘轮机构和不完全齿轮机构在运行中都会出现严重的冲击现象。8.不完全齿轮机构因为是齿轮传动,所以在工作中是不会出现冲击现象的。（）（）（）（）（）（）（）（）思考与练习二、判断题9.槽轮的转向与主动件的转向相反。10.摩擦式棘轮机构的棘轮的转角可调,主动与从动的关系也可以互换。11.锯齿形棘轮的转动方向必定是单一的。12.双向式棘轮机构棘轮的齿形是对称形的。13.利用调位遮板既可以调节棘轮的转向,又可以调节棘轮转角的大小。14.摩擦式棘轮机构可以做双向运动。15.间歇运动机构的主动件和
37、从动件都是可以互相调换的。16.棘轮机构都有棘爪,因此没有棘爪的间歇运动机构,都是槽轮机构。（）（）（）（）（）（）（）（）思考与练习三、选择题1.下列凸轮机构中,图()所画的压力角是正确的。A.B.C.2.()决定了从动杆的运动规律。A.凸轮转速B.凸轮轮廓曲线C.凸轮形状思考与练习三、选择题3.凸轮机构中,基圆半径是指凸轮转动中心到()半径。A.理论轮廓线上的最大B.实际轮廓线上的最大C.实际轮廓线上的最小D.理论轮廓线上的最小4.凸轮机构中的压力角是指()间的夹角。A.凸轮上接触点的法线与从动件的运动方向B.凸轮上接触点的法线与该点线速度C.凸轮上接触点的切线与从动件的运动方向思考与练习三、选择题5.()当主动件做连续运动时,从动件能够产生周期性的时停时动的运动。A.只有间歇运动机构,才能实现B.除间歇运动机构外,其他机构也能实现6.当要求从动件的转角须经常改变时,()合适。A.不完全齿轮机构B.槽轮机构C.棘轮机构7.利用()可以防止棘轮的反转。A.锁止圆弧B.止回棘爪思考与练习三、选择题8.利用()可以防止不完全齿轮机构的从动件反转和不静止。A.锁止圆弧B.止回棘爪9.棘轮机构的主动件,是做()的。A.往复摆动运动B.直线往复运动C.等速旋转运动感谢观看！THANKS!机械设计基础