第7章间歇运动机构及其设计ppt课件.ppt

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1、第7章 间歇运动机构及其设计,71 棘轮机构 72 槽轮机构 73 擒纵机构 74 凸轮式间歇运动机构 75 不完全齿轮机构 76 间歇运动机构设计的基本要求,一、棘轮机构的组成及其工作原理,组成：摆杆、棘爪、棘轮、止动爪。,71 棘轮机构,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。,棘轮,摆杆,止动爪,棘爪,轮齿分布：外缘、内缘、端面、棘条机构,二、棘轮机构的类型,棘条,作者：潘存云教授,二、棘轮机构的类型与应用,工作方式：单动式、双动式棘轮机构。,双动式棘轮机

2、构2,双动式棘轮机构1,轮齿分布：外缘、内缘、端面棘轮机构,棘轮类型,作者：潘存云教授,二、棘轮机构的类型与应用,棘轮转向是否可调:单向、双向运动棘轮机构。,棘轮双向运动1,棘轮双向运动2,工作方式：单动式、双动式棘轮机构。,轮齿分布：外缘、内缘、端面棘轮机构。,棘轮类型,作者：潘存云教授,二、棘轮机构的类型与应用,按工作原理分：轮齿棘轮、摩擦棘轮 演示模型,摩擦棘轮,超越离合器,棘轮类型,棘轮转向是否可调:单向、双向运动棘轮机构。,工作方式：单动式、双动式棘轮机构。,轮齿分布：外缘、内缘、端面棘轮机构。,三、棘轮机构的设计,1）棘轮模数和齿数的确定,定义：m=da/Z,棘轮的最小转角max由

3、工作要求确定。,Z 2min,棘轮每次转动整数个齿，故齿数应满足如下条件：,2Zmin,工程上一般取：Z=1225,1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10,顶圆直径da da=mz 与齿轮不同,齿间距p P=m,齿高h h=0.75m,齿顶弦长a a=m,棘爪工作面长度a1 a1=(0.50.7)a,齿偏角 20,棘轮宽b b=(14)m,棘爪斜高h1、齿斜高h h1=h h/cos,棘轮齿根圆角半径rf rf=1.5 mm,棘爪尖端圆角半径r1 r1=2 mm,棘爪长度L 一般取 L=2p,6080,o1,o2,齿数z 1225,模数m,3）棘轮转角的调节,牛头刨床进给调整

4、机构,通过调遮挡罩来调角度,（1）摆杆摆角不变，调节棘轮遮挡罩,（2）改变摆杆的摆角通过改变曲柄长度,要求在工作时，棘爪在Pn和F的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。,Pn sin,F=Pn f 代入得：,tan f,当 f=0.2 时，1130,通常取:20,Pn 正压力,F 摩擦力,条件是两者对O2的力矩要满足如下条件：,MpnMF,将力分解成切向和径向分量,=tan,Fcos,L,L,4）棘轮机构的可靠工作条件,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。,应用：在各类机床中实现进给、转位、或分度。,应用实例：,起重机止动器,牛头刨床,应用实例：,间歇转

5、动,冲头,卸料工位,装料工位,冲压工位,自行车飞轮,冲床转位,应用实例：,应用实例：,棘轮扳手,应用实例：,棘轮式压线钳子,应用实例：,模锻棘轮式封车器,应用实例：,卡车篷布棘轮式张紧器,72 槽轮机构,一、槽轮机构的组成及其工作特点,作用：将连续回转变换为间歇转动。,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：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。,特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度有变化，不适合高速运动场合。,工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动.,锁止弧,槽轮,拨盘,圆销,因

6、槽轮象马尔它共和国铁十字勋章而得名,二、槽轮机构的类型,外啮合槽轮机构 内啮合槽轮机构球面槽轮机构,轴线相交,外啮合槽轮机构,内啮合槽轮机构,球面槽轮机构,设计：潘存云,1）槽数Z和圆销数n的选取,拨盘等速回转一圈的运动时间为：,t2/1,定义：k=td/t 为运动系数，即：,k=td/t,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90角。故有：,td21/1,槽轮的运动时间为：,=21/2,21=22,=(2/z),=2(z-2)/2z,代入上式,三、槽轮机构的设计,将21代入得：,k0,可知：当只有一个圆销时，k=1/2-1/z,若拨盘上装有n个均布的圆销，则运动系数将是单圆柱

7、销的n倍，即:,k=n(1/2-1/z),k1,槽数 z3,得：n2z/(z-2),当k=1槽轮机构已经不具备间歇运动特性了!,k=1/2-1/z,即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。,0.5,由：n2z/(z-2)得：,特别当：z=4 及 n=2 时，,说明此时槽轮的运动时间和静止时间相等。,k=n(1/21/z)=0.5,举例：试设计一外槽轮机构，使其运动系数k=0.6。,解：由：k=n(1/2-1/z)=0.6,得：n=2，Z=5,内槽轮机构的运动系数：,拨盘等速回转一圈的运动时间为：,t2/1,td21/1,槽轮的运动时间为：,21=+22,=+(2/z),=2(z+2)/2z,k=t

8、d/t=0.5+1/z,结论：内槽轮机构的运动时间总是大于静止时间。,作者：潘存云教授,四、槽轮机构的几何尺寸计算,圆销半径r 由受力大小确定 rR/6,中心距L 由安装空间确定,回转半径R R=Lsin=Lsin(/z),槽顶半径s s=Lcos=Lcos(/z),槽深h hs-(L-R-r),拨盘轴径d1 d12(L-s),槽轮轴径d2 d22(L-R-r),槽顶侧壁厚b b=35 mm 经验确定,五、改善槽轮机构性能的设计,(1)外啮合槽轮机构,规定:和在圆销进入区为正，在圆销离开区为负，变化区间为：,11,在ABO2中有如下关系：,22,令 R/L，并代入上式得：,图示槽轮在运动的任一

9、瞬时，设拨盘位置角用来表示，槽轮位置角用表示。,槽轮的运动是靠圆销的拨动来实现的，在一个运动循环内，槽轮经历了从静止运动静止的过程，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。,分别对时间求一阶导数、和二阶导数，得：,令i21=2/1(传动比),k=2/21 得：,将上述i21、k随的变化绘制成曲线，称为槽轮机构的,其中：d/dt=1,其中：d1/dt=0,运动特性曲线。,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。,运动特性分析：槽轮运动的max、amax随槽数z的增多而减小。,

10、槽轮运动的前半段，槽轮的角速度2是增加的，角加速度20后半段正好相反。,运动特性曲线,z=3,z=3,z=4,z=6,z=4,z=6,圆销进入或退出径向槽时，角速度有突变，,存在柔性冲击。Z愈少，冲击愈大。,z=8,作者：潘存云教授,(2)内啮合槽轮机构,用同样方法可求得内啮合槽轮机构的运动曲线如图所示。,曲线呈单调变化而不 象外槽轮那样有两个 峰值。,特性分析：,存在柔性冲击。a=1,圆销进入或退出径向槽时，角速度有突变，且值与外槽轮相等。,但随着转角增大，角加速度值迅速下 降并趋于零；,内槽轮机构的动力性能比外槽轮机构要好得多。,应用实例：,电影放映机,电影摄影机 航空照像机,应用实例：,

11、六角车床转塔,应用实例：,应用实例：,滚动轴承自动装配机,73 擒纵轮机构,一、擒纵轮机构的组成及其工作原理,组成：游丝摆轮、擒纵叉、擒纵轮。,工作原理：擒纵轮受发条力矩的驱动，游丝摆轮系统往复摆动，带动擒纵叉往复摆动，卡住或释放擒纵轮，并使它间歇转动。,游丝摆轮,二、擒纵轮轮机构的类型与应用,固有振动系统型擒纵轮轮机构,无固有振动系统型擒纵轮轮机构,计时精度高，用于钟表,结构简单、成本低、计时精度不高，用于自动记录仪、时间继电器、计数器、定时器、测速器、照相机快门和自拍器等。,洗衣机定时器,74 凸轮式间歇运动机构,一、工作原理及特点,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

12、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、避 免冲击、适应高速运转的要求。定位精确、且 结构紧凑。,缺点：凸轮加工较复杂、安装调整要求严格。,蜗杆凸轮间歇运动机构 交错轴,共轭凸轮间歇运动机构 平行轴,圆柱凸轮间歇运动机构,蜗杆凸轮间歇运动机构,共轭凸轮间歇运动机构,二、类型,三、凸轮式间歇运动机构的设计,若凸轮转动一周的时间为t1，凸轮沟槽中螺旋角不为零的曲线所对应的角度为,则转盘的运动时间为：,静止时间为：,1）转盘的转位时间与静止时间,2）圆柱销数Z的选取,一般按工步数确定Z，但过少会引起凸轮与圆柱销的干涉。因此，对于单头廓线的凸轮取：Z5

13、,1=td/=t1/2,td=t1/2,（2）圆柱销的直径d 为保证传动精度，d与凸轮槽宽度应相同。,3）主要参数设计,作者：潘存云教授,（1）凸轮的最大升程h,h=2Rsin(/Z),（3）凸轮的宽度b 为保证从动件停车阶段可靠定位，应使凸轮廓线与两圆柱销同时接触，即：b=h-d,（4）凸轮平均半径D D与凸轮廓线的压力角有关，若压力角超过许用值，则应加大凸轮的平均半径D。,应用实例：,通用型运动分割器：适用于各类高速、高精度的分度转位机械。,应用实例：,通用型运动分割器：适用于各类高速、高精度的分度转位机械。,蜗杆凸轮运动分割器,应用实例：,通用型运动分割器：适用于各类高速、高精度的分度转

14、位机械。,平行轴运动分割器,牙膏灌浆机,应用实例：,封口,灌浆,牙膏管印字机,应用实例：,纸杯机,75 不完全齿轮机构,1.工作原理及特点,工作原理：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从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止弧定位使从动轮静止,作者：潘存云教授,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。,缺点：从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般只用于低速、轻载场合。,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

15、专用机械中。如乒乓球拍周缘铣削加工机床、蜂窝煤饼压制机等。,作者：潘存云教授,作者：潘存云教授,2.类型,类型：外啮合不完全齿轮机构、内啮合不完全齿轮机构,3.不完全齿轮机构的设计,（1）主动齿轮首、末齿齿顶降低,由于锁止弧位置固定，则主动齿轮首齿与被动齿轮产生干涉而不能正常啮合，为此必须将首齿削顶，以便越过C点进入啮合。,同理，反转时末齿必须越过D点才能进入啮合，故末齿也应该削顶，而其余各齿均为正常齿高。,（2）改善从动轮动力特性的措施,在开始和终止啮合时，由于速度有突变会产生冲击，故不适用于高速传动。,加装瞬心线附加杆可改善从动轮的动力特性。,瞬心线附加杆K、L先接触，从动轮2的角速度为：

16、,C 为瞬心点，其初始位置位于O1点，到达节点位置时退出啮合，改由齿轮进入啮合，使运转平稳。,铣刀,不完全齿轮1,靠模凸轮,不完全齿轮1,4.应用实例：地铁门禁、球拍铣床、蜂窝煤机,乒乓球拍专用铣床,作者：潘存云教授,瞬心线附加杆,蜂窝煤饼压制机,锁止弧,锁止弧,使运动平稳,不完全齿轮,蜂窝煤饼压制机,自动转位门禁,应用实例,二、从动件运动、停歇时间的要求,一、动力性能的要求,76 间歇运动机构设计的基本要求,间歇运动机构的从动机构在一个很短的时间内要经过启动、加速、减速、停止的过程，会产生较大的加速度，从而带来载荷产生冲击,特别要注意合理选择从动件运动规律以保证间歇运动机构动作平稳。,K值，生产率；但k值过小会引起加速度a过大，因此应合理选择k值。,动停比：k=td/tt,三、从动件运动、停止位置的要求应根据工作要求选取传动件运动行程的大小，并注意传动件停歇位置的准确性。,本章重点1、棘轮机构的运动特点及应用2、槽轮机构的运动系数3、槽轮机构的特点及应用4、凸轮间歇机构的特点及应用5、不完全齿间歇机构的特点及应用,