机械设计基础 第6章间歇运动机构.ppt

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1、第第6章章 间歇运动机构间歇运动机构间歇运动机构：间歇运动机构：主动件主动件连续连续运动时，运动时，从动件从动件做做周期性周期性时动、时停时动、时停运动的机构称运动的机构称-62 槽轮机构槽轮机构61 棘轮机构棘轮机构63 不完全齿机构不完全齿机构64 凸轮式间隙运动机构凸轮式间隙运动机构二、工作原理：二、工作原理：棘棘轮轮2固固定定在在轴轴4上上，其其轮轮齿齿分分布布在在轮轮的的外外缘缘（也也可可内内），原原动动件件1空套空套在轴在轴4上。上。原原动动件件1逆逆时时针针摆摆动动时时，与与其其相相连连的的棘棘爪爪3借借助助弹弹簧簧或或自自重重的的作作用用插入棘轮齿槽内，使插入棘轮齿槽内，使棘轮

2、随着转棘轮随着转61 棘轮机构棘轮机构工作原理：原动件工作原理：原动件往复摆动往复摆动，棘爪推动棘轮，棘爪推动棘轮单向间歇转动单向间歇转动。61 棘轮机构棘轮机构图6-1 外啮合棘轮机构 42135过一定角度，此时止回棘爪过一定角度，此时止回棘爪5在棘轮的齿背上划过。在棘轮的齿背上划过。1顺顺时针摆动时，驱动棘爪时针摆动时，驱动棘爪3在棘轮齿背上划过，而止回棘爪在棘轮齿背上划过，而止回棘爪5则在弹簧的作用下插入棘轮的齿槽，阻止棘轮顺时针方向转动，则在弹簧的作用下插入棘轮的齿槽，阻止棘轮顺时针方向转动，故故棘轮静止不动棘轮静止不动。一、组成：一、组成：摇杆、棘爪、棘轮、止动棘爪。摇杆、棘爪、棘轮

3、、止动棘爪。改改变变原原动动件件可可以以得得到到图图示示双双动动式式棘棘轮轮机机构构。原原动动件件来来回回摆摆动动时时，使棘轮使棘轮2沿同一向转动。驱动棘爪沿同一向转动。驱动棘爪3可是可是直直的或带的或带钩钩的。的。双动棘轮机构双动棘轮机构2双动棘轮机构双动棘轮机构1三、双动式棘轮机构三、双动式棘轮机构ABB图图a 双向棘轮双向棘轮1 图图b 双向棘轮双向棘轮2 棘轮可双向运动棘轮可双向运动四、四、双向棘轮双向棘轮：棘轮棘轮轮齿制成方形时，成为轮齿制成方形时，成为可变向棘轮机可变向棘轮机构。构。特点：特点：图图a棘爪棘爪1在在B位置时，棘轮位置时，棘轮2将沿逆时针方向作间歇运动；当将沿逆时针方

4、向作间歇运动；当棘爪棘爪1翻转到翻转到A位置时，棘轮位置时，棘轮2将沿顺时针方向作间歇运动。将沿顺时针方向作间歇运动。图图b一一种种可可变变向向棘棘轮轮机机构构，当当棘棘爪爪1提提起起并并绕绕自自身身轴轴转转180后后再再插插入入棘棘轮轮齿齿中中，可可实实现现棘棘轮轮沿沿相相反反方方向向单单向向间间歇歇转转动动。若若将将棘棘爪爪提提起起并并绕绕自自身身轴轴转转90后后放放下下，架架在在壳壳体体的的顶顶部部的的平平台台上上，使使轮轮与与爪爪脱脱开开，则则当当棘棘爪爪往往复复摆摆动动时时，棘棘轮轮静静止止不不动。动。常应用在牛头刨床工作台的进给机构。常应用在牛头刨床工作台的进给机构。1A1牛头刨床

5、进给机构牛头刨床进给机构上述棘轮机构中，上述棘轮机构中，棘轮的棘轮的转角转角都是相邻齿所夹中心都是相邻齿所夹中心角的倍数。即棘轮的转角角的倍数。即棘轮的转角是有是有级性改变级性改变的。的。五、摩擦式棘轮机构：五、摩擦式棘轮机构：无棘齿无棘齿棘轮可实现棘轮可实现无级性无级性改变。这种机构是通过棘改变。这种机构是通过棘爪爪1与棘轮与棘轮2之间的之间的摩擦力摩擦力传递运动。传递运动。摩擦式棘摩擦式棘轮机构轮机构(机构传动较平稳，机构传动较平稳，噪声小，但接触面间易发噪声小，但接触面间易发生滑动，故运动准确性差生滑动，故运动准确性差)。摩擦式棘轮机构 12(制动棘爪制动棘爪)3设计：潘存云2134超越

6、离合器超越离合器3六、超越式棘轮机构：六、超越式棘轮机构：棘轮机构除常用于间歇运动外棘轮机构除常用于间歇运动外,还还能实现超能实现超越运动越运动。自行车中后轮轴上的棘轮机构。自行车中后轮轴上的棘轮机构。动作原理动作原理P89dao1Ao2=90LprpnFf二、棘爪工作条件二、棘爪工作条件Pn sin Ff=Pn f 代入得：代入得：tg fp（为齿与爪间的摩擦角）为齿与爪间的摩擦角）当当 f=0.2 时，时，p1130 通常取通常取20FtFrM=tgp p齿偏角齿偏角Ff cos LLpt为使棘爪受力最小，应使棘轮齿顶为使棘爪受力最小，应使棘轮齿顶A和棘爪的转动中心和棘爪的转动中心O2的连

7、线的连线垂直于棘轮半径垂直于棘轮半径O1A，即，即O1AO2=90。齿轮对棘爪的作用力。齿轮对棘爪的作用力有有正压力正压力Pn和摩擦力和摩擦力Ff。棘。棘齿偏斜角为齿偏斜角为时，时，Pn有使棘爪顺时有使棘爪顺时针转动落向齿根的倾向；而摩擦针转动落向齿根的倾向；而摩擦力力Ff阻止棘爪落向齿根。为保证棘阻止棘爪落向齿根。为保证棘轮正常工作，须轮正常工作，须Pn对对O2的力矩的力矩大大于于Ff对对O2的力矩，即的力矩，即Ff cos 方向解释ptFt摩擦系数a1Lp6080hadao1o2hh1rfr1齿槽角齿槽角三、棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮齿形的画法三、棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮齿形的画

8、法模数模数m1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10 齿顶厚齿顶厚 m齿槽夹角齿槽夹角 =60或或55 齿数齿数z 1225 齿高齿高h h=0.75m 顶圆直径顶圆直径da D=mz 与齿轮不同 棘爪长度棘爪长度 L=2p=2m选定选定画法画法（了解（了解-自看自看-步骤）步骤）：根据：根据D和和h先画出齿顶圆和齿根圆；按照先画出齿顶圆和齿根圆；按照齿数等分齿顶圆。齿数等分齿顶圆。o21 1262 槽轮机构槽轮机构（马尔它机构）（马尔它机构）作用：作用：将连续回转变换为间歇转动。将连续回转变换为间歇转动。组成：组成：带圆销的带圆销的拨盘拨盘、带有径向槽的、带有径向槽的槽槽轮轮

9、。拨盘和槽轮上都有。拨盘和槽轮上都有锁止弧锁止弧：槽轮上：槽轮上的的凹圆弧凹圆弧、拨盘上的、拨盘上的凸圆弧凸圆弧，起锁定作，起锁定作用。用。特点：特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行地、间歇地进行转位转位。因槽轮运动过程中角速度有变化。因槽轮运动过程中角速度有变化，不适不适合高速合高速运动场合。运动场合。P91 电影放映机卷片机构电影放映机卷片机构o1工作过程：工作过程：拨盘连续回转，当拨盘连续回转，当两锁止弧两锁止弧接触时接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。，槽轮静止；反之槽轮运动。锁止弧锁止弧槽轮槽轮拨盘拨盘圆销圆

10、销一、一、槽轮机构槽轮机构的工作原理的工作原理二、槽轮机构的主要参数二、槽轮机构的主要参数主要参数：槽数主要参数：槽数z、拨盘圆销数、拨盘圆销数k。为使槽轮开始和终止转动时瞬时角速度为为使槽轮开始和终止转动时瞬时角速度为0，避免圆销与槽撞击，圆销进入或脱出径向槽的瞬避免圆销与槽撞击，圆销进入或脱出径向槽的瞬时，槽中心线时，槽中心线O2A应与应与O1A垂直。垂直。设设z为均匀分布的径向槽数目，则槽轮为均匀分布的径向槽数目，则槽轮2转过转过22=2/z时，拨盘时，拨盘1的转角的转角21 1=22 2=2/z 221 1222 21 12 29090O2AO121运动特性系数运动特性系数T：在：在一

11、个运动循环一个运动循环内，内，槽轮槽轮2的运动时间的运动时间tm对对拨盘拨盘1的运动时间的运动时间t 之比值为之比值为-。当拨盘当拨盘1等速转动时，该比值用转角之比表示。对等速转动时，该比值用转角之比表示。对只只有一个圆销有一个圆销的槽轮机构，的槽轮机构，tm和和t 分别对应分别对应槽轮槽轮2、拨盘拨盘1(参照物参照物)转过的角度转过的角度21 1和和2。运动特性系数为：运动特性系数为：T=tm/t=21/(2)=(-2/z)/(2)=1/2-1/z=(z-2)/2z为保证槽轮运动为保证槽轮运动,T0。此时，径向槽数目。此时，径向槽数目3。但。但槽数槽数z=3 的槽轮机构，因其角速度变化很大，

12、圆销进入或脱的槽轮机构，因其角速度变化很大，圆销进入或脱出径向槽的瞬间，槽轮的角速度也很大，会引起较大振出径向槽的瞬间，槽轮的角速度也很大，会引起较大振动和冲击，很少用。动和冲击，很少用。由公式可知：由公式可知：该该槽轮机构的槽轮机构的运动特性系数运动特性系数T总总 0.5，即即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。槽轮的运动时间总是小于其静止时间。如如在在拨盘拨盘1上装上装数个圆销数个圆销，可得到，可得到TT0.50.5的槽轮机构。的槽轮机构。设装有设装有k个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽轮个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽轮2被拨动被拨动k次，故运动次，故运动时间是单圆销时的时间是单圆销时的

13、k倍，即倍，即:运动特性系数运动特性系数应应T1(当当k=1时，槽轮时，槽轮2和拨盘和拨盘2一样作连续转一样作连续转动动,不能实现间歇运动不能实现间歇运动)，由上式得，由上式得k9的槽轮机构少见，因中心距一定时，的槽轮机构少见，因中心距一定时，z越大槽轮尺寸越大，转越大槽轮尺寸越大，转动时惯性力矩增大。且动时惯性力矩增大。且z9时，时，T T变化不大。故变化不大。故z常取为常取为48.T=k(1/21/z)=0.5由上式可知：由上式可知：63 不完全齿轮机构不完全齿轮机构 组成：组成：主动轮主动轮:只有只有一个或几个齿一个或几个齿的不完全齿轮。的不完全齿轮。从动轮从动轮:由正常由正常齿和带锁住

14、弧齿和带锁住弧的厚齿彼此相间的组成。的厚齿彼此相间的组成。工作原理：工作原理：主动轮的有齿部分作用时，从动轮就转动；主动轮的主动轮的有齿部分作用时，从动轮就转动；主动轮的无齿圆弧部分作用时，从动轮就停止不动。因而，当主动轮连续无齿圆弧部分作用时，从动轮就停止不动。因而，当主动轮连续转动时，从动轮获得转动时，从动轮获得时转时停时转时停的的间歇运动间歇运动。当从动轮当从动轮2 2停歇时，靠停歇时，靠轮轮1 1的锁住弧的锁住弧(外凸圆弧外凸圆弧g g)与轮与轮2 2的边锁住弧的边锁住弧(内凹圆弧内凹圆弧f f)配合，将配合，将轮轮2 2锁住，使其停歇在预定位置，以保证主动轮锁住，使其停歇在预定位置，

15、以保证主动轮1 1的首齿的首齿S S下次再与下次再与从动轮相应的轮齿啮合传动。从动轮相应的轮齿啮合传动。优点：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。围内变化。缺点：缺点：从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故用于低速、轻载场合。从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故用于低速、轻载场合。由普通齿轮机构演变而成的一种间歇运动机构。f类型类型：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图图(a)轮轮1只有一段锁住弧，轮只有一段锁

16、住弧，轮2有四段锁住弧，轮有四段锁住弧，轮1转一周时，轮转一周时，轮2转四分之一转四分之一周，两轮转向相反；图周，两轮转向相反；图(b)轮轮1只有一段锁住弧，轮只有一段锁住弧，轮2有十二段锁住弧，轮有十二段锁住弧，轮1转一转一周时，轮周时，轮2转十二分之一周，两轮的转向相同。转十二分之一周，两轮的转向相同。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应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械中。如乒乓应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械中。如乒乓球拍周缘球拍周缘铣削加工机床铣削加工机床、蜂窝煤饼压制机蜂窝煤饼压制机等。等。64 凸轮式凸轮式间歇运动机构

17、间歇运动机构 通常有两种型式：通常有两种型式：1、圆柱凸轮间歇运动机构圆柱凸轮间歇运动机构 1）组成：凸轮组成：凸轮1；滚子；滚子3均匀均匀分布在转盘分布在转盘2端面；滚子中心端面；滚子中心与转盘中心的距离等于与转盘中心的距离等于R2。2）原理：当凸轮转过）原理：当凸轮转过t时，时，转盘以某种运动规律转过角度转盘以某种运动规律转过角度2max=2/z；当凸轮继；当凸轮继R2132续转过其余角度（续转过其余角度（2-t）时，转盘静止不动。当凸轮继续转动）时，转盘静止不动。当凸轮继续转动时，第二个圆销与凸轮槽相作用，进入第二个运动循环。时，第二个圆销与凸轮槽相作用，进入第二个运动循环。这样这样凸轮

18、连续回转，凸轮连续回转，推动均布有柱销的推动均布有柱销的从动圆盘间歇转动。从动圆盘间歇转动。滚子数2、蜗杆凸轮间歇运动机构、蜗杆凸轮间歇运动机构 凸轮凸轮形状如同圆弧面蜗杆，形状如同圆弧面蜗杆，滚子滚子均匀分布在均匀分布在转盘圆柱面转盘圆柱面上，犹如蜗上，犹如蜗轮的齿。该凸轮间歇运动机构可以轮的齿。该凸轮间歇运动机构可以通过调整凸轮与转盘的通过调整凸轮与转盘的中心距中心距消除消除滚子与凸轮接触面间的间隙以补偿滚子与凸轮接触面间的间隙以补偿磨损。磨损。优点：运转可靠、传动平稳、定位精度高、适应高速传优点：运转可靠、传动平稳、定位精度高、适应高速传 动，转盘可实现任何运动规律，还可以改变凸轮推动，

19、转盘可实现任何运动规律，还可以改变凸轮推 动角来得到所需要的转盘转动与停歇时间的比值。动角来得到所需要的转盘转动与停歇时间的比值。一、填空一、填空1、凸轮机构主要由（、凸轮机构主要由（）、（）、（）和（）和（）三个基本构件组成）三个基本构件组成。2、凸轮机构按从动件型式可分为（、凸轮机构按从动件型式可分为（）、（）、（）、（）、（）三类。）三类。3、设计凸轮时，首先根据工作要求确定（、设计凸轮时，首先根据工作要求确定（）规律，然后按这一规）规律，然后按这一规律设计凸轮（律设计凸轮（）。）。4、从动件位移与凸轮转角、从动件位移与凸轮转角之间的关系可用之间的关系可用（）线图表示，该线）线图表示，该

20、线图取决于（图取决于（）曲线的形状。）曲线的形状。5、其他条件不变时，（、其他条件不变时，（）越小，（）越小，（）越大。）越大。6、齿轮传动的基本要求之一是（、齿轮传动的基本要求之一是（）必须保持不变。）必须保持不变。7、一对外啮合齿轮的中心距恒等于其（、一对外啮合齿轮的中心距恒等于其（）半径之和，角速）半径之和，角速比恒等于其（比恒等于其（）半径的反比。）半径的反比。8、发生线始终切于（、发生线始终切于（），故渐开线上任一点的法线必与（），故渐开线上任一点的法线必与（）相切。）相切。机械设计基础第三、四章小测试题机械设计基础第三、四章小测试题二、问答题二、问答题1、凸轮机构的优、缺点分别时什

21、么？、凸轮机构的优、缺点分别时什么？2、试述一对直齿圆柱齿轮、一对斜齿圆柱齿轮、一对直齿锥、试述一对直齿圆柱齿轮、一对斜齿圆柱齿轮、一对直齿锥齿轮正确啮合的条件。齿轮正确啮合的条件。三、绘图及计算三、绘图及计算3、在图在图1所示凸轮机构中，所示凸轮机构中，1)在图上画出在图上画出凸轮基圆的大小，基圆半径用凸轮基圆的大小，基圆半径用rb表示；表示；2)标标出图中此时接触点到接出图中此时接触点到接触触点点D时，该凸轮转时，该凸轮转过的转角过的转角 ；3)标出从动件与凸轮在标出从动件与凸轮在D点点接触的压力角接触的压力角 。图图12、一对渐开线标准圆柱直齿轮外啮合传动，已知齿轮的齿数、一对渐开线标准

22、圆柱直齿轮外啮合传动，已知齿轮的齿数Z1=35，Z2=45，分度圆压力角，齿顶高系数，分度圆压力角，齿顶高系数ha*=1，径向间，径向间隙系数隙系数C*=0.25，标准中心距，标准中心距a=160mm。求：。求：1）齿轮的模数）齿轮的模数m；2）两个齿轮的分度圆半径）两个齿轮的分度圆半径r1、r2；3）基圆半径）基圆半径rb1、rb2；4）齿顶圆半径）齿顶圆半径ra1、ra2 （可能用到的数据：（可能用到的数据：、。3、若已知一对标准安装的直齿圆柱齿轮的中心距、若已知一对标准安装的直齿圆柱齿轮的中心距a=188mm，传动比传动比i=3.5，小齿轮齿数，小齿轮齿数z1=21，试求这对齿轮的，试求这对齿轮的m、d1、d2、p。,