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1、第 6章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 6 1 棘輪機(jī)構(gòu) 6 2 槽輪機(jī)構(gòu) 6 3 不完全齒機(jī)構(gòu) 6 4 凸輪式間隙運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 特點(diǎn) 將主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)和停歇。 幾種常見的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) (Geneva drive) 棘輪機(jī)構(gòu) (Ratchet mechanism) 不完全齒輪機(jī)構(gòu) (Intermittent gearing) 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) (Cam-type index mechanism) 一 、 棘輪機(jī)構(gòu) 的組成及其工作原理 組成： 擺桿 、 棘爪 、 棘輪 、 止動(dòng)爪 。 6 1 棘輪機(jī)構(gòu) 工作原理： 擺桿往復(fù)擺動(dòng) ， 棘爪推動(dòng)棘輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng) 。 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單 、

2、 制造方便 、 運(yùn)動(dòng)可靠 、 轉(zhuǎn)角可調(diào) 。 缺點(diǎn)： 工作時(shí)有較大的沖擊和噪音 ， 運(yùn)動(dòng)精度較差 。 適用于速度較低和載荷不大的場(chǎng)合 。 棘輪 類型 按工作方式： 按輪齒分布： 按轉(zhuǎn)角是否可調(diào) : 固定轉(zhuǎn)角 、 可調(diào)轉(zhuǎn)角 輪齒棘輪 、 摩擦棘輪 外緣 、 內(nèi)緣 、 端面 棘輪機(jī)構(gòu)。 單向 、 雙向運(yùn)動(dòng) 棘輪機(jī)構(gòu)。 二 、 棘輪機(jī)構(gòu)的類型與應(yīng)用 按棘輪轉(zhuǎn)向是否可調(diào) : 按工作原理分 : 單動(dòng)式 、 雙動(dòng)式 棘輪機(jī)構(gòu)。 調(diào)桿長擺角、加滑 動(dòng)罩 （一） 棘輪機(jī)構(gòu) 的組成 組成 搖桿 1 主動(dòng)構(gòu)件，作往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng) 棘輪 3 單向的間歇運(yùn)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)棘爪 2 止動(dòng)棘爪 4 彈簧 5 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云

3、 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 A B B 雙向棘輪 1 雙動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu) 1 雙動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu) 2 棘輪可雙向運(yùn)動(dòng) 雙向棘輪 2 可變向 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 可調(diào)轉(zhuǎn)角的棘輪 0 2 3 4 5 1 調(diào)滑動(dòng)罩 牛頭刨床進(jìn)給調(diào)整機(jī)構(gòu) 通過調(diào)整桿長來調(diào)擺角 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 2 1 1 3 2 3 1 3 2 4 摩擦棘輪 超越離合器 傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小， 接觸表面易發(fā)生滑動(dòng)， 運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性差。 內(nèi)嚙合 輪齒式超越棘輪機(jī)構(gòu) 自行車后輪軸上的單向傳動(dòng)運(yùn)動(dòng) 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 A B C D 運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)： 輪齒式棘輪工作時(shí)噪音大且轉(zhuǎn)角為步進(jìn)可調(diào) ， 但運(yùn)動(dòng) 準(zhǔn)確

4、。 而摩擦棘輪正好相反 。 應(yīng)用： 在各類機(jī)床中實(shí)現(xiàn)進(jìn)給、轉(zhuǎn)位、或分度。 實(shí)例： 止動(dòng)器 、 牛頭刨床 、沖床轉(zhuǎn) 位、超越離合器（單車飛輪）。 間歇轉(zhuǎn)動(dòng) 沖頭 卸料工位 裝料工位 沖壓工位 設(shè)計(jì)：潘存云 da o1 A o2 =90 L pr pn F 三、設(shè)計(jì)要點(diǎn) 要求在工作時(shí)，棘爪在 Pn和 F的作用下，能自動(dòng)滑入棘 輪齒槽。 Pn sin F= Pn f 代入得： tan f 當(dāng) f=0.2 時(shí)， 11 30 通常取 20 Ft Fr 正壓力 Pn 摩擦力 F 條件是兩者對(duì) O2的力 矩要滿足如下條件： MpnMF 將力分解成切向和徑向分量 M =tan 齒偏角 Fcos L L pt

5、摩擦角 棘輪幾何尺寸計(jì)算公式 模數(shù) m 1、 1.5、 2、 2.5、 3、 3.5、 4、 5、 6、 8、 10 頂圓直徑 da da =mz 與齒輪不同 齒間距 p P= m 齒高 h h=0.75m 齒頂弦長 a a=m 棘爪工作面長度 a1 a1=(0.50.7)a 齒偏角 20 棘輪寬 b b=(14)m 棘爪斜高 h1 、齒斜高 h h1=h h/cos 棘輪齒根圓角半徑 rf rf =1.5 mm 棘爪尖端圓角半徑 r1 r1 =2 mm 棘爪長度 L 一般取 L=2p=2m a1 L p 60 80 h a da o 1 o2 齒數(shù) z 1225 棘輪參數(shù) 計(jì)算公式或取值 h

6、 h1 rf r1 齒槽角 設(shè)計(jì)：潘存云 （ 55 ） 設(shè)計(jì)：潘存云 o2 1 2 6 2 槽輪機(jī)構(gòu) （ 馬爾它機(jī)構(gòu) ） 一、 槽輪機(jī)構(gòu) 的組成及其工作特點(diǎn) 作用： 將連續(xù)回轉(zhuǎn)變換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 組成： 帶圓銷的撥盤、帶有徑向 槽的槽輪。撥盤和槽輪上都有鎖 止?。翰圯喩系陌紙A弧、撥盤上 的凸圓弧，起鎖定作用。 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、機(jī)械效率高， 能平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。因槽輪運(yùn)動(dòng)過程中角速 度有變化 ，不適合高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。 o1 工作過程： 撥盤連續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)兩鎖止 弧接觸時(shí)，槽輪靜止；反之槽輪運(yùn)動(dòng)。 鎖止弧 槽輪 撥盤 圓銷 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 設(shè)計(jì)：潘存云 二、槽輪機(jī)

7、構(gòu)的類型與應(yīng)用 球面槽輪機(jī)構(gòu) 應(yīng)用實(shí)例： 電影放映機(jī) 、 自動(dòng)攝影機(jī)、 六角車床轉(zhuǎn)塔 。 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪 機(jī)構(gòu) 類型 軸線平行 軸線相交 放映機(jī)的反應(yīng)用 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu) 球面槽輪機(jī)構(gòu) o1 o2 1 2 2 六槽內(nèi)槽輪 撥盤 六角車床轉(zhuǎn)塔 圓銷 車螺紋 4 1 裝牙膏筒 2 車帽口 6 卸牙膏筒 5 切尾 3 空閑 電影放映機(jī) 三、槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù) 1.運(yùn)動(dòng)系數(shù) 撥盤等速回轉(zhuǎn)，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循 環(huán)內(nèi)，總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為： t 2 / 1 定義： k=td / t 為運(yùn)動(dòng)系數(shù)，即： k=td / t 為減少?zèng)_擊，進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，槽中心線與撥銷中 心連線成 90

8、角。故有： 2 1 2 2 td 2 1/ 1 槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為： =2 1/2 2 1= 2 2 = (2 /z) = 2 (z-2)/2z 代入上式 1 2 90 90 將 2 1代入得： k0 可知：當(dāng)只有一個(gè)圓銷時(shí)， k=1/2-1/z 如果想得到 k0.5 的槽輪機(jī)構(gòu)，則可在 撥盤上多裝幾個(gè) 圓銷，設(shè)裝有 n個(gè)均勻分布的圓銷，則撥盤轉(zhuǎn)一圈，槽 輪被撥動(dòng) n次。故運(yùn)動(dòng)系數(shù)是單圓柱銷的 n倍，即 : k= n(1/2-1/z) k1 槽數(shù) z3 得： n2z/ (z -2) 提問： why k1 ？ 事實(shí)上，當(dāng) k=1時(shí)，槽輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)不具備間歇運(yùn)動(dòng)特性了。 k =1/2-1/z 7 12

9、 0.361 槽數(shù) z 圓銷數(shù) n 運(yùn)動(dòng)系數(shù) k 3 16 1/61 4 14 0.251 5 、 6 13 0.31 即槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間總是小于其靜止時(shí)間。 0.5 當(dāng) z=4及 n=2時(shí) 說明此時(shí)槽輪的 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 和 靜止時(shí)間 相等。 k=n(1/2 1/z) = 0.5 1 四、槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算 圓銷半徑 r 由受力大小確定 r R/6 中心距 L 由安裝空間確定 回轉(zhuǎn)半徑 R R=Lsin =Lsin( /z) 槽頂半徑 s s=Lcos =Lcos( /z) 槽深 h h s-(L-R-r) 撥盤軸徑 d1 d1 2(L-s) 槽輪軸徑 d2 d2 2(L-R-r) 參 數(shù) 計(jì)算

10、公式或依據(jù) 槽數(shù) z 由工作要求確定 圓銷數(shù) n s d1 d2 r r0 槽頂側(cè)壁厚 b b=35 mm 經(jīng)驗(yàn)確定 b 鎖止弧半徑 r0 r0=R-r-b R L h 2 6 3 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 1.工作原理及特點(diǎn) 工作原理 ：在主動(dòng)齒輪只做出一個(gè)或幾個(gè)齒，根據(jù)運(yùn) 動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間的要求在從動(dòng)輪上做出與主動(dòng)輪相 嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當(dāng)兩輪齒進(jìn)入嚙 合時(shí)，與齒輪傳動(dòng)一樣，無齒部分由鎖止弧定位使從 動(dòng)輪靜止。 優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng) 時(shí)間和靜止時(shí)間的比例可在較大范圍內(nèi)變化。 2.類型及應(yīng)用 類型： 外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)、內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu) 缺點(diǎn)： 從動(dòng)輪在

11、開始進(jìn)入嚙合與脫離嚙合時(shí)有較大 沖擊，故一般只用于低速、輕載場(chǎng)合。 外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu) 內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu) 應(yīng)用：適用于一些具有特殊運(yùn)動(dòng)要求的專用機(jī)械中。 如乒乓球拍周緣 銑削加工機(jī)床 、 蜂窩煤餅壓制機(jī) 等。 設(shè)計(jì)：潘存云 銑刀 不完全齒輪 1 乒乓球拍專用靠模銑床 1 2 3 4 5 8 9 7 6 球拍 靠模凸輪 不完全齒輪 1 設(shè)計(jì)：潘存云 瞬心線附加桿 蜂窩煤餅壓制機(jī) 退煤餅 填料 填料 鎖止弧 鎖止弧 使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 壓制 不完全齒輪 軸 實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)， 停歇，反轉(zhuǎn)。 6 4 凸輪式 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 1.工作原理及特點(diǎn) 圓柱凸輪連續(xù)回轉(zhuǎn)，推動(dòng)均布有柱銷的從動(dòng)圓盤間歇 轉(zhuǎn)動(dòng)。 特點(diǎn)： 從動(dòng)

12、圓盤的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀。 優(yōu)點(diǎn)： 可通過選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律來減小動(dòng)載荷、避 免沖擊、適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，傳 動(dòng)平穩(wěn)，定位精確、且結(jié)構(gòu)緊湊。 缺點(diǎn)： 凸輪加工較復(fù)雜、安裝調(diào)整要求嚴(yán)格。 2.類型及應(yīng)用 類型： 圓柱凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸桿凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)：潘存云 R2 圓柱凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 蝸桿凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 牙膏灌漿機(jī) 應(yīng)用： 適用于高速、高精度的分 度轉(zhuǎn)位機(jī)械制瓶機(jī)、紙煙、包裝機(jī)、 拉鏈嵌齒、高速?zèng)_床、多色印刷機(jī) 等機(jī)械。 封口 灌漿 1圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu) 在從動(dòng)盤上可以布置較 多的滾子，能實(shí)現(xiàn)較大的 分度數(shù)。 難以實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。 從動(dòng)盤 主動(dòng)凸輪 滾 子 分 布 在

13、從 動(dòng) 盤 的 端 面 上 圓柱形 凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)盤的單向停歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 擺桿長度為 R2，只有推程和遠(yuǎn)休止角的擺動(dòng)從動(dòng) 件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)。 推程 遠(yuǎn)休止角 2 蝸桿分度凸輪機(jī)構(gòu) （應(yīng)用最多） 主動(dòng)凸輪 從動(dòng)盤 機(jī)架 機(jī)架 凸脊 軸線相互垂直交錯(cuò) 滾子 凸輪上有一條凸脊，如果凸脊 沿一條螺旋線布置，就像一個(gè)蝸桿， 那么凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就帶動(dòng)從動(dòng)盤 像蝸輪那樣連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。 但凸輪上的凸脊經(jīng)過這樣的設(shè) 計(jì)：當(dāng)凸輪在連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，使從動(dòng) 盤作間歇運(yùn)動(dòng)。 從動(dòng)盤上的滾子可以繞其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，可減小凸 輪面和滾子之間的滑動(dòng)摩擦。 兩軸間的中心距可作微量調(diào)整，以消除凸輪輪廓面 和滾子之間的間隙，實(shí)現(xiàn) “ 預(yù)緊 ” ，不但可減小間隙帶 來的沖擊，而且在從動(dòng)盤停歇時(shí)可得到精確的定位，補(bǔ) 償磨損。 本 章 重 點(diǎn) 1、掌握確定棘輪齒偏角的計(jì)算方法 2、熟記槽輪運(yùn)動(dòng)系數(shù)與槽數(shù)、圓銷個(gè)數(shù)之間的關(guān)系