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1、第六章第六章 间歇运动机构间歇运动机构6.1 6.1 内容提要及基本概念内容提要及基本概念6.2 6.2 本章重点、难点本章重点、难点6.3 6.3 典型例题精解典型例题精解6.1 内容提要及基本概念内容提要及基本概念6.1.1 内容提要内容提要掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、类型、特点、功用及适用场合，掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、类型、特点、功用及适用场合，学会借助手册对其进行运动设计。学会借助手册对其进行运动设计。了解不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构、星轮机构的工作原理、特了解不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构、星轮机构的工作原理、特点、功用及其设计要点。点、功用及其设计要点。6
2、.1.2 基本概念复习基本概念复习1）棘轮机构的组成及其工作原理）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，棘爪推动棘工作原理：摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间歇转动。轮间歇转动。优点：结构简单、制造方便、运动可靠、优点：结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。转角可调。缺缺点点：工工作作时时有有较较大大的的冲冲击击和和噪噪音音，运运动动精精度度较较差差。适适用用于于速速度度较较低低和和载载荷不大的场合。荷不大的场合。作者：潘存云教授作者：潘存云教授棘轮棘轮摆杆摆杆棘爪棘爪止动爪止动爪1.棘轮机构棘轮机构2）棘轮机构的类型与
3、应用）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。作者：潘存云教授作者：潘存云教授外缘外缘作者：潘存云教授作者：潘存云教授端面端面作者：潘存云教授作者：潘存云教授内缘内缘2）棘轮机构的类型和应用）棘轮机构的类型和应用 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。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。作者：潘存云教授作者：潘存云教授单动式单动式双动式棘轮机构双动式棘轮机构2作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授双动式棘轮机构双动式棘轮机构1棘轮双向运动
4、棘轮双向运动1棘轮双向运动棘轮双向运动2 潘存云教授潘存云教授 潘存云教授潘存云教授ABB2）棘轮机构的类型和应用）棘轮机构的类型和应用 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。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。按棘轮转向是否可调按棘轮转向是否可调:单向、双向运动棘轮机构。单向、双向运动棘轮机构。2）棘轮机构的类型和应用）棘轮机构的类型和应用 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。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。按棘轮转向是否可调：单向、双向运
5、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、可调转角。按转角是否可调：固定转角、可调转角。潘存云教授潘存云教授 潘存云教授潘存云教授牛头刨床进给调整机构牛头刨床进给调整机构通过调整杆长来调摆角通过调整杆长来调摆角023451023451通过调滑动罩通过调滑动罩来调角度来调角度2）棘轮机构的类型和应用）棘轮机构的类型和应用 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。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。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
6、转角是否可调：固定转角、可调转角。按转角是否可调：固定转角、可调转角。按工作原理分按工作原理分：轮齿棘轮、：轮齿棘轮、摩擦棘轮。摩擦棘轮。作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授132132摩擦棘轮摩擦棘轮作者：潘存云教授作者：潘存云教授2134超越离合器超越离合器 潘存云教授潘存云教授运动特点：轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可运动特点：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。调，但运动准确。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、冲床转位、超越离
7、合器实例：止动器、牛头刨床、冲床转位、超越离合器（单车飞轮）。（单车飞轮）。潘存云教授潘存云教授ABCD间歇转动间歇转动作者：潘存云教授作者：潘存云教授冲头冲头卸料工位卸料工位装料工位装料工位冲压工位冲压工位3）设计要点）设计要点 Pn 正压力，正压力，F 摩擦力摩擦力要求在工作时，棘爪在要求在工作时，棘爪在Pn和和F的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。条件是两者对条件是两者对O2的力矩要满足如下条件：的力矩要满足如下条件：MpnMF。将力分解成切向和径向分量将力分解成切向和径向分量Pn sin L Fcos L F=Pn f 代入得：代入得：tan f=tan 当当
8、f=0.2 时，时，1130 通常取通常取20作者：潘存云教授作者：潘存云教授dao1Ao2=90LprPnFFtFrM齿偏角齿偏角pt棘轮几何尺寸计算公式棘轮几何尺寸计算公式作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授作者：潘存云教授a1Lp6080adao1o2hh1rfr1齿槽角齿槽角h模数模数m1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10 顶圆直径顶圆直径da da=mz 齿间距齿间距p P=m 齿高齿高h h=0.75m 齿顶弦长齿顶弦长a a=m棘爪工作面长度棘爪工作面长度a1 a1=(0.50.7)a 齿偏角齿偏角 20 棘轮宽棘轮宽b b=(14)m棘爪斜高棘爪
9、斜高h1、齿斜高、齿斜高h h1=h h/cos棘轮齿根圆角半径棘轮齿根圆角半径rf rf=1.5 mm棘爪尖端圆角半径棘爪尖端圆角半径r1 r1=2 mm 棘爪长度棘爪长度L 一般取一般取 L=2p 齿数齿数z 830 潘存云教授潘存云教授 棘轮参数棘轮参数 计算公式或取值计算公式或取值1）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、带有径向槽的槽轮。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：槽轮上的凹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，起锁定作用。圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触工
10、作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。时，槽轮静止；反之槽轮运动。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。特特点点：结结构构简简单单、制制造造容容易易、工工作作可可靠靠、机机械械效效率率高高，能能平平稳稳地地、间间歇歇地地进进行行转转位位。因因槽槽轮轮运运动动过过程程中中角角速速度度有有变变化化，不不适适合高速运动场合。合高速运动场合。2.槽轮机构槽轮机构作者：潘存云教授作者：潘存云教授O21 12O1锁止弧锁止弧槽轮槽轮拨盘拨盘圆销圆销2）槽轮机构的类型与应用）槽轮机构的类型与应用 外啮合槽轮机构外啮合槽轮机构 内啮合槽轮机构内啮合槽轮机构
11、球面槽轮机构球面槽轮机构应用实例：应用实例：电影放映机、电影放映机、自动摄影机、六角车床转塔。自动摄影机、六角车床转塔。轴线平行轴线平行 轴线相交轴线相交外啮合槽轮机构外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构内啮合槽轮机构球面槽轮机构球面槽轮机构作者：潘存云教授作者：潘存云教授O1O2作者：潘存云教授作者：潘存云教授1 122 23）槽轮机构的运动系数）槽轮机构的运动系数拨盘等速回转，在一个运动循环内，总的拨盘等速回转，在一个运动循环内，总的运动时间为：运动时间为：t2 2/1 1槽轮的运动时间为：槽轮的运动时间为：td2 21 1/1 1定义：定义：k=td/t 为运动系数，即：为运动系数，即：k=td
12、/t=21 1/2为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与拨销中心连线成线与拨销中心连线成90角。故有角。故有 21 1=2 22 2 =(2(2/z)=2(2(z-2)/2-2)/2z作者：潘存云教授作者：潘存云教授2 21 12 22 21 12 29090将将21 1代入得代入得 k=1/2-1/=1/2-1/z z k k0 0 槽数槽数 z z3 3 可知：当只有一个圆销时，可知：当只有一个圆销时，k k=1/2-1/=1/2-1/z z 0.5 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。如果想得到如果想得到k
13、k0.50.5的槽轮机构，则可在的槽轮机构，则可在拨盘上多装几个圆销，设装有拨盘上多装几个圆销，设装有n个均匀个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽轮被拨动分布的圆销，则拨盘转一圈，槽轮被拨动n次。故运动系数是单圆柱销的次。故运动系数是单圆柱销的n倍，即倍，即:k=n(1/2-1/1/2-1/z z)k k11得：得：n22z z/(z z-2)-2)7120.361槽数槽数z圆销数圆销数n运动系数运动系数k 3 16 1/61 4 14 0.251 5、6 13 0.31 当当z=4及及n=2时时说明此时槽轮的运动时间和静止时间相等。说明此时槽轮的运动时间和静止时间相等。k=n(1/21/z)=
14、0.54）槽轮机构的运动特性）槽轮机构的运动特性槽轮的运动是靠圆销的拨动来实现的，在一个运槽轮的运动是靠圆销的拨动来实现的，在一个运动循环内，槽轮经历了从静止动循环内，槽轮经历了从静止运动运动静止的过静止的过程，因此，槽轮的角速度是变化的，从而具有角程，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。加速度，以下将分析槽轮运动的变化规律。外啮合槽轮机构。外啮合槽轮机构。图示槽轮在运动的任一瞬时，设拨盘位置角用图示槽轮在运动的任一瞬时，设拨盘位置角用来表示，槽轮位置角用来表示，槽轮位置角用表示。表示。规定规定:和在圆销进入区为正，在圆销离开区为和在圆销进入区为正，在圆
15、销离开区为负，变化区间为：负，变化区间为：1 11 1 2 22 2作者：潘存云教授作者：潘存云教授2 21 1O1-2 2-1 11 12 2在在ABOABO2 2中有如下关系：中有如下关系：作者：潘存云教授作者：潘存云教授2 21 1O1-2 2-1 1RO2AB1 12 2L令令 R/L，并代入上式得：并代入上式得：分别对时间求一阶导数、和二阶导数，得：分别对时间求一阶导数、和二阶导数，得：令令i i2121=2 2/1 1(传动比传动比),),k k=2 2/2 21 1 得：得：将上述将上述i21、k随随的变化绘制成曲线，称为槽轮机构的运动特性曲线。的变化绘制成曲线，称为槽轮机构的运
16、动特性曲线。其中：其中：d d/dt=1 1其中：其中：d d1 1/dt=0 0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。因为随槽数随槽数z 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。的不同而变化，因此，不仅随机构位置变化，而且随槽数变化。z z=3z z=3z z=4z z=6z z=4z z=6运动特性分析：运动特性分析：a.a.槽轮运动的槽轮运动的maxmax、amaxmax随随槽数槽数z z的增多而减小。的增多而减小。b.b.存在柔性冲击。存在柔性冲击。z z愈少，冲击愈大。愈少，冲击愈大。
17、a=1=1 潘存云教授潘存云教授 潘存云教授潘存云教授运动特性曲线运动特性曲线k k=2 2/2 21 1-60 -40 -20 0 20 40 60-50 -30 -10 10 30 50 8642-4-6-854321-60 -40 -20 0 20 40 60-50 -30 -10 10 30 50 6 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用同样方法可求得内啮合槽轮机构的运动曲线如图所示。机构的运动曲线如图所示。特性分析：特性分析：a.a.存在柔性冲击。存在柔性冲击。a=1b.b.但随着转角增大，角加速度但随着转角增大，角加速度值迅速下降并趋于零。值迅速下降并趋于零
18、。c.c.曲线呈单调变化而不象外槽曲线呈单调变化而不象外槽轮那样有两个轮那样有两个 峰值。峰值。d.d.内槽轮机构的动力性能比外内槽轮机构的动力性能比外槽轮机构要好得多。槽轮机构要好得多。z z=40.80.60.40.2-135 -90 -45 0 45 90 135 作者：潘存云教授作者：潘存云教授1.00.750.50.250-0.25-0.5-0.75-1.0a=1=15）槽轮机构的几何尺寸计算）槽轮机构的几何尺寸计算圆销半径圆销半径r 由受力大小确定由受力大小确定 rR/6中心距中心距L 由安装空间确定由安装空间确定回转半径回转半径R R=Lsin=Lsin(/z z)槽顶半径槽顶半
19、径s s=Lcos=Lcos(/z)槽深槽深h hs-(L-R-r)拨盘轴径拨盘轴径d1 d12(L-s)槽轮轴径槽轮轴径d2 d22(L-R-r)参参 数数 计算公式或依据计算公式或依据槽数槽数z 由工作要求确定由工作要求确定圆销数圆销数n槽顶侧壁厚槽顶侧壁厚b b=35 mm 经验确定经验确定锁止弧半径锁止弧半径r0 r0=R-r-b作者：潘存云教授作者：潘存云教授sd2rbRLh12d1r01）不完全齿轮机构的工作原理和特点）不完全齿轮机构的工作原理和特点工作过程：在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运动时间和停歇时间的工作过程：在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运动时间和停歇时间的要求在
20、从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。其余局部为锁止圆弧。要求在从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。其余局部为锁止圆弧。当两轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿局部由锁止弧定位使从当两轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿局部由锁止弧定位使从动轮静止。动轮静止。优点：结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动时间和静止时间的比优点：结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。例可在较大范围内变化。缺缺点点：从从动动轮轮在在开开始始进进入入啮啮合合与与脱脱离离啮啮合合时时有有较较大大冲冲击击，故故一一般般只只用用于于低低速、轻载场合。速、轻载场合。3.不完全齿轮机构不完
21、全齿轮机构2）不完全齿轮机构的类型及应用）不完全齿轮机构的类型及应用类型：外啮合不完全齿轮机构、内啮合不完全齿轮机构。类型：外啮合不完全齿轮机构、内啮合不完全齿轮机构。应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械中。如乒乓球拍周缘应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械中。如乒乓球拍周缘铣削铣削加工机床加工机床、蜂窝煤饼压制机蜂窝煤饼压制机等。等。外啮合不完全齿轮机构外啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构 潘存云教授铣刀铣刀不完全齿轮不完全齿轮1乒乓球拍专用靠模铣床乒乓球拍专用靠模铣床123458976球拍球拍靠模凸轮靠模凸轮不完全齿轮不完全齿轮1 潘存云教授瞬心线附加杆
22、瞬心线附加杆蜂窝煤饼压制机蜂窝煤饼压制机退煤饼退煤饼填料填料填料填料锁止弧锁止弧锁止弧锁止弧使运动平稳压制压制不完全齿轮不完全齿轮1）工作原理和特点）工作原理和特点工作原理：圆柱凸轮连续回转，推动均布有柱销的从动圆盘间歇转动。工作原理：圆柱凸轮连续回转，推动均布有柱销的从动圆盘间歇转动。特点：从动圆盘的运动规律取决于凸轮廓线的形状。特点：从动圆盘的运动规律取决于凸轮廓线的形状。优点：可通过选择适当的运动规律来减小动载荷、防止冲击、适应高速运优点：可通过选择适当的运动规律来减小动载荷、防止冲击、适应高速运转的要求。定位精确、且结构紧凑。转的要求。定位精确、且结构紧凑。缺点：凸轮加工较复杂、安装调
23、整要求严格。缺点：凸轮加工较复杂、安装调整要求严格。2）类型及应用）类型及应用类型：圆柱凸轮间歇运动机构、蜗杆凸轮间歇运动机。类型：圆柱凸轮间歇运动机构、蜗杆凸轮间歇运动机。应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械。应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械。4.凸轮式间歇运动机构凸轮式间歇运动机构 潘存云教授潘存云教授R2圆柱凸轮间歇运动机构圆柱凸轮间歇运动机构蜗杆凸轮间歇运动机构蜗杆凸轮间歇运动机构牙膏灌浆机牙膏灌浆机应用：应用：适用于高速、高精度的分度转位机械制瓶适用于高速、高精度的分度转位机械制瓶机、纸烟、包装机、拉链嵌齿、高速冲床、多色机、纸烟、包装机、拉链嵌齿、高速冲床、多色印刷
24、机等机械。印刷机等机械。作者：潘存云教授作者：潘存云教授封口封口灌浆灌浆1）星轮机构的组成和啮合特点）星轮机构的组成和啮合特点组成：不完全针轮、摆线齿轮。组成：不完全针轮、摆线齿轮。5.星轮机构星轮机构R2R3BA3CCC3 33 32 22 222 23 3K K2 2K K2 22 23 3A AB BP P0 0K K3 31 11 1主动轮主动轮2为一个不完全针轮，从动轮为一个不完全针轮，从动轮3为一为一个每隔若干个摆线齿就间隔一个特殊齿形个每隔若干个摆线齿就间隔一个特殊齿形厚齿厚齿C的摆线齿轮，一般称轮的摆线齿轮，一般称轮3为星轮。为星轮。啮合特点：当节圆啮合特点：当节圆3与节圆与节
25、圆2纯滚动时，节圆纯滚动时，节圆3上的点上的点P0 0 在节圆在节圆2 动平面上动平面上画出外摆线画出外摆线K K 2 2，显然，显然P0 0与与K K 2 2可以用作共轭齿廓，如用针销可以用作共轭齿廓，如用针销K K3 3代替点代替点P0 0，则其共轭齿廓曲线为外摆线，则其共轭齿廓曲线为外摆线K K 2 2的等距曲线的等距曲线K K2 2。2 23 3K K 2 2K K2 22 23 3A AB BP P0 0K K3 31 11 1用用K K3 3 K K2 2共轭曲线作齿廓的一对外啮合针轮共轭曲线作齿廓的一对外啮合针轮-摆线齿轮机构摆线齿轮机构。3 3B B3 32 2P P0 0K
26、K2 2K K3 36.2 本章重点、难点本章重点、难点本章的重点是棘轮机构、槽轮机构的组成、工作原理、运动特点及其本章的重点是棘轮机构、槽轮机构的组成、工作原理、运动特点及其运动设计的要点。至于不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构、星轮机构，运动设计的要点。至于不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构、星轮机构，只需了解它们的运动特点、并了解其适用的场合，以便在进行机械系统方只需了解它们的运动特点、并了解其适用的场合，以便在进行机械系统方案设计时，能够根据工作要求正确地选择执行机构的型式。案设计时，能够根据工作要求正确地选择执行机构的型式。6.3 典型例题精解典型例题精解例例1 设计一单转臂四槽外槽
27、轮机构，要求槽轮在停歇时间完成工作动作，设计一单转臂四槽外槽轮机构，要求槽轮在停歇时间完成工作动作，所需时间为所需时间为30s，求转臂的转速，求转臂的转速n2和槽轮转位所需的时间和槽轮转位所需的时间t2。解解 由题意，圆销数由题意，圆销数K=1，槽数，槽数z z=4，所以槽轮每循环停歇时间，所以槽轮每循环停歇时间t 2=(30/n1)(1+2/z z)=(30/n1)(1+2/4)而而t 2=30s，故，故n2=1.5r/min槽轮转位时间槽轮转位时间t2=(30/n1)(1-2/z z)K=(30/1.5)(1-2/4)1 s=10 s例例2 以下图所示为一磨床的进刀机构。棘轮以下图所示为一
28、磨床的进刀机构。棘轮4与行星架与行星架H固连，齿轮固连，齿轮3与丝与丝杠固连。已知行星轮系中各轮齿数杠固连。已知行星轮系中各轮齿数z z1=22，z z 2=18，z z2=z z3=20，进刀丝，进刀丝杠的导程杠的导程l=5mm。如要求实现最小进刀量。如要求实现最小进刀量s=1m，试求棘轮的最小齿，试求棘轮的最小齿数数z z。H22 s134解解 求实现最小进刀量求实现最小进刀量s=0.001mm时，丝杠相应的最小转角时，丝杠相应的最小转角3min3min3min3min =(2/l)s=(2/5)0.001 rad=/2500 rad 求行星轮系求行星轮系12(2 )3H的传动比的传动比 iH3及及H的最小转角的最小转角HminHmin因因故故H3=100，H H与与3 3转向相同转向相同 求棘轮的最少齿数求棘轮的最少齿数故棘轮的最少齿数为故棘轮的最少齿数为50。谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH