第十二章 其他常用机构

NorthwestA&FUniversity第十二章其它常用机构第一节棘轮机构第二节槽轮机构第四节万向铰链机构第三节不完全齿轮机构《机械原理》定义NorthwestA&FUniversity第一节棘轮机构一、组成、工作原理和工作特点第十二章其它常用机构二、棘轮机构的分类和应用三、棘轮机构的设计要点NorthwestA&FUniversity一、组成、工作原理和工作特点第十二章其它常用机构外啮合棘轮机构棘轮棘爪摆杆止动爪弹簧组成：棘轮、棘爪、摆杆、止动爪和机架组成。工作原理：摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间歇转动。优点：结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。适用于速度较低和载荷不大的场合。NorthwestA&FUniversity二、棘轮机构的分类和应用第十二章其它常用机构棘轮机构按运动情况分：按轮齿分布有：按转角是否可调:固定转角、可调转角齿啮式棘轮、摩擦式棘轮外缘、内缘、端面棘轮机构。单向、双向运动棘轮机构。按运动形式分:按结构特点分:单动式、双动式棘轮机构。应用：应用于速度、载荷不大的场合。NorthwestA&FUniversity内啮合棘轮机构外啮合棘轮机构按轮齿分布分为：端面啮合棘轮机构第十二章其它常用机构二、棘轮机构的分类和应用NorthwestA&FUniversity按结构特点分为：齿啮式棘轮机构和摩擦式棘轮机构。摩擦式棘轮机构12321超越离合器43132二、棘轮机构的分类和应用第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity按转向是否可调分为：单向式棘轮机构和双向式棘轮机构。AB’B棘轮可双向运动二、棘轮机构的分类和应用第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity按棘轮的工作方式分为：单动式、双动式棘轮机构。单动式棘轮机构双动式棘轮机构二、棘轮机构的分类和应用第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity按转角是否可调分为：固定转角、可调转角棘轮机构。可调转角的棘轮牛头刨床进给调整机构通过调整杆长来调摆角023451φ调滑动罩023451φφ二、棘轮机构的分类和应用第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity第十二章其它常用机构三、棘轮机构的设计要点dao1Ao2Σ=90°LFrFnFtFfφFtFrM齿偏角φφ要求在工作时，棘爪在Fn和Ff的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。Fnsinφ∵Ff=Fnf，f=tanρ代入得：tgφf∴αρ正压力－Fn摩擦力－Ff条件是两者对O2的力矩要满足如下条件：MnMf将两个力分解成切向和径向分量=tgρLFfcosφLNorthwestA&FUniversity四、棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮的画法：1.几何尺寸的计算：当选定齿数Z和按照强度要求确定模数m之后，棘轮、棘爪的主要几何尺寸按以下经验公式计算：齿顶圆直径：D=mZ齿高：h=0.75m齿顶厚：a=m齿槽夹角：θ=65°或55°棘爪长度：L=2πm其它结构尺寸参看机械零件设计手册。第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity四、棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮的画法：2.棘轮齿形的画法：（1）根据D、h画出齿顶圆和齿根圆；（2）根据齿数等分齿顶圆，得各等分点，并由任一等分点A作弦AB=a=m；（3）再由B到第二个等分点C作弦BC；然后自B、C点分别作∠O’BC=∠O’CB=90°-θ得O’；（4）以O’为圆心，O’B为半径画圆交齿根圆于E点，连CE得轮齿工作面，连BE得全部齿形。o1DhEAaBO’C第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity第二节槽轮机构（马尔他机构）一、组成、工作原理和工作特点二、分类和应用第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity2.工作原理：主动件拨盘以等角速度作连续回转，从动件槽轮作间歇转动。3.工作特点：优点：结构简单，制造容易，工作可靠，能准确控制转角，机械效率高。缺点：动程不可调，且槽轮在启动和停止时角速度变化大，有冲击。一、槽轮机构的工作原理：1.槽轮的组成：由具有径向槽的槽轮、带圆销的拨盘和机架。4.应用：用于速度不太高的场合。如：电影放映机ω1ω2o1o2锁止弧槽轮拨盘圆销第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity二、槽轮机构的分类和应用：第十二章其它常用机构1.分类：1）外接式2）内接式3）不等臂多圆销槽轮机构4）球面槽轮机构5）偏置式槽轮机构6）曲线槽轮机构2.应用：用于速度不高的场合。NorthwestA&FUniversity二、槽轮机构的分类和应用：第十二章其它常用机构主、从动轮转向相反NorthwestA&FUniversity主、从动轮转向相反，且具有传动较平稳、停歇时间短、所占空间小等特点。二、槽轮机构的分类和应用：第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity二、槽轮机构的分类和应用：第十二章其它常用机构特点：主动轮1和拨销3的轴线均通过球心。当只有一个拨销时，动停时间相等；当对称布置两个拨销时，可以实现连续转动。NorthwestA&FUniversity二、槽轮机构的分类和应用：第十二章其它常用机构特点：径向槽径向尺寸不同，拨盘上销分布不均匀。槽轮转一周，可以实现动停时间均不相同的运动要求。不等臂长多销槽轮机构NorthwestA&FUniversity二、槽轮机构的分类和应用：第十二章其它常用机构一般用于转速不很高的自动机械、轻工机械或仪器仪表中。电影放映机的送片机构NorthwestA&FUniversity二、槽轮机构的分类和应用：第十二章其它常用机构六槽内槽轮拨盘六角车床转塔圆销车螺纹41装牙膏筒2车帽口6卸牙膏筒5切尾3空闲NorthwestA&FUniversity三、槽轮机构的主要参数：槽轮机构的主要参数是槽数Z和拨盘圆销数K。为了避免冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与拨销中心连线垂直。设Z为均匀分布的径向槽数目，则槽轮转过2φ2=2π/z时拨盘的转角2φ1将为：2φ1=π－2φ2=π－(2π/z)2φ12φ290°90°ω1ω2在一个运动循环内，槽轮的运动时间tm对拨盘的运动时间t之比τ称为运动特性系数。当拨盘等速转动时，这个时间可用转角之比来表示。第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity对于只有一个圆销的槽轮机构，tm和t分别对应于拨盘转过的角度2φ1和π。因此其运动特性系数τ为：三、槽轮机构的主要参数：zzzzttm2212122221由于运动特性系数必须大于0，由上式可知，Z≥3。运动特性系数τ总是小于0.5，即槽轮的运动时间总是小于静止时间。若拨盘上有若干个圆销，则可以得到τ〉0.5的槽轮机构。设均匀分布的圆销数目为k，则一个循环中，槽轮的运动时间为只有一个圆销时的k倍：zzk2)2(第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity槽轮机构设计应注意的问题：1.为了保证槽轮能被拨盘驱动，运动特性系数τ应大于零，即槽轮的槽数z应大于或等于3。2.运动特性系数τ随着槽数z的增大而增大，即意味着槽数z的增加，导致槽轮在一个运动周期里的运动时间增长。3.由于槽轮是间歇运动的，故必须有停歇时间，所以运动特性系数τ应该总是小于1，故得22zzk由上式可知：Z=3时，K=1~5;Z=4或5时，K=1~3;Z≥6时，K=1~2;槽数z＞9的槽轮机构较少见，因为当中心距一定时，z越大槽轮的尺寸也越大，转动的惯性力矩也增大，z常取z=4~8。第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity槽轮机构设计应注意的问题：4.k=1的单销外槽轮机构，槽轮的槽数无论取多少，运动特性系数τ总是小于0.5。5.当要求拨盘转一周，槽轮k次停歇的时间互不相等时，则可将圆销不均匀地分布在主动拨盘等径的圆周上。6.内槽轮机构的拨销与槽轮转向相同，运动特性系数τ为：zzttm222201内槽轮机构的运动特性系数总是小于0.5，但为了保证槽轮有停歇时间，τ应小于1，所以内槽轮的径向槽数也不能小于3。由于主动拨盘的圆销在槽轮完成一次转动过程中所对应的转角总是大于π，所以内槽轮机构的圆销数只能是1。第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity第三节不完全齿轮机构一、工作原理二、应用第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity一、工作原理及特点由一般的渐开线齿轮机构演变而成的一种间歇运动机构主动齿轮、从动齿轮和机架优点：从动轮每转一周的停歇时间、运动时间及每次转动的角度变化范围较大，设计灵活。缺点：工艺复杂，冲击较大。第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity二、类型及应用外啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity二、类型及应用不完全齿轮齿条机构21应用：用于多工位、多工序的自动机和半自动机工作台的间歇转位，以及计数机构和某些间歇进给机构中。第十二章其它常用机构NorthwestA&FUniversity第十二章其它常用机构第四节万向铰链机构机构作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。1、单万向铰链机构组成：由端部有叉的轴Ⅰ、Ⅱ分别与机架和十字头用两个转动副相联，且十字头的中心与轴Ⅰ、Ⅱ的交点重合。运动分析：两轴平均传动比为1，但瞬时传动比是动态变化的。NorthwestA&FUniversity1、单万向铰链机构第十二章其它常用机构ω1cosα≤ω2≤ω1/cosα轴Ⅰ、Ⅱ所夹的锐角为α，两轴角速度之比关系如下：221212cossin1cosi由于单万向铰链机构从动轴的角速度作周期性变化，因而在传动中将引起附加动载荷，使轴产生震动。为消除这一缺点，可采用双万向铰链机构。NorthwestA&FUniversity2、双万向铰链机构第十二章其它常用机构为了消除从动轴变速转动的缺点，常将两个单万向铰链机构串联实用，构成双万向铰链机构。安装要求：①主动、从动、中间三轴共面；②主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等；③中间轴两端的叉面应在同一平面内。ααα2α1C21C