《間歇運動機(jī)構(gòu) 》PPT課件

第 6章 間歇運動機(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 凸輪式間隙運動機(jī)構(gòu) 特點 將主動件的連續(xù)運動轉(zhuǎn)換成從動件有規(guī)律的運動和停歇。 幾種常見的間歇運動機(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) 凸輪式間歇運動機(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 、 止動爪 。 6 1 棘輪機(jī)構(gòu) 工作原理： 擺桿往復(fù)擺動 ， 棘爪推動棘輪間歇轉(zhuǎn)動 。 優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單 、 制造方便 、 運動可靠 、 轉(zhuǎn)角可調(diào) 。 缺點： 工作時有較大的沖擊和噪音 ， 運動精度較差 。 適用于速度較低和載荷不大的場合 。 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 、 雙向運動 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 : 單動式 、 雙動式 棘輪機(jī)構(gòu)。 調(diào)桿長擺角、加滑 動罩 （一） 棘輪機(jī)構(gòu) 的組成 組成 搖桿 1 主動構(gòu)件，作往復(fù)擺動運動 棘輪 3 單向的間歇運動 驅(qū)動棘爪 2 止動棘爪 4 彈簧 5 設(shè)計：潘存云 設(shè)計：潘存云 設(shè)計：潘存云 設(shè)計：潘存云 A B B 雙向棘輪 1 雙動棘輪機(jī)構(gòu) 1 雙動棘輪機(jī)構(gòu) 2 棘輪可雙向運動 雙向棘輪 2 可變向 設(shè)計：潘存云 設(shè)計：潘存云 可調(diào)轉(zhuǎn)角的棘輪 0 2 3 4 5 1 調(diào)滑動罩 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：潘存云 設(shè)計：潘存云 設(shè)計：潘存云 設(shè)計：潘存云 2 1 1 3 2 3 1 3 2 4 摩擦棘輪 超越離合器 傳動平穩(wěn)，噪聲小， 接觸表面易發(fā)生滑動， 運動準(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運動 設(shè)計：潘存云 設(shè)計：潘存云 A B C D 運動特點： 輪齒式棘輪工作時噪音大且轉(zhuǎn)角為步進(jìn)可調(diào) ， 但運動 準(zhǔn)確 。 而摩擦棘輪正好相反 。 應(yīng)用： 在各類機(jī)床中實現(xiàn)進(jìn)給、轉(zhuǎn)位、或分度。 實例： 止動器 、 牛頭刨床 、沖床轉(zhuǎn) 位、超越離合器（單車飛輪）。 間歇轉(zhuǎn)動 沖頭 卸料工位 裝料工位 沖壓工位 設(shè)計：潘存云 da o1 A o2 =90 L pr pn F 三、設(shè)計要點 要求在工作時，棘爪在 Pn和 F的作用下，能自動滑入棘 輪齒槽。 Pn sin F= Pn f 代入得： tan f 當(dāng) f=0.2 時， 11 30 通常取 20 Ft Fr 正壓力 Pn 摩擦力 F 條件是兩者對 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 摩擦角 棘輪幾何尺寸計算公式 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) 計算公式或取值 h h1 rf r1 齒槽角 設(shè)計：潘存云 （ 55 ） 設(shè)計：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 作用： 將連續(xù)回轉(zhuǎn)變換為間歇轉(zhuǎn)動。 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 止弧：槽輪上的凹圓弧、撥盤上 的凸圓弧，起鎖定作用。 特點： 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。因槽輪運動過程中角速 度有變化 ，不適合高速運動場合。 o1 工作過程： 撥盤連續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)兩鎖止 弧接觸時，槽輪靜止；反之槽輪運動。 鎖止弧 槽輪 撥盤 圓銷 設(shè)計：潘存云 設(shè)計：潘存云 設(shè)計：潘存云 二、槽輪機(jī)構(gòu)的類型與應(yīng)用 球面槽輪機(jī)構(gòu) 應(yīng)用實例： 電影放映機(jī) 、 自動攝影機(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)的運動系數(shù) 1.運動系數(shù) 撥盤等速回轉(zhuǎn)，在一個運動循 環(huán)內(nèi)，總的運動時間為： t 2 / 1 定義： k=td / t 為運動系數(shù)，即： k=td / t 為減少沖擊，進(jìn)入或退出嚙合時，槽中心線與撥銷中 心連線成 90 角。故有： 2 1 2 2 td 2 1/ 1 槽輪的運動時間為： =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)只有一個圓銷時， 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 圓銷，設(shè)裝有 n個均勻分布的圓銷，則撥盤轉(zhuǎn)一圈，槽 輪被撥動 n次。故運動系數(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 ？ 事實上，當(dāng) k=1時，槽輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)不具備間歇運動特性了。 k =1/2-1/z 7 12 0.361 槽數(shù) z 圓銷數(shù) n 運動系數(shù) k 3 16 1/61 4 14 0.251 5 、 6 13 0.31 即槽輪的運動時間總是小于其靜止時間。 0.5 當(dāng) z=4及 n=2時 說明此時槽輪的 運動時間 和 靜止時間 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) 計算公式或依據(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 工作原理 ：在主動齒輪只做出一個或幾個齒，根據(jù)運 動時間和停歇時間的要求在從動輪上做出與主動輪相 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，與齒輪傳動一樣，無齒部分由鎖止弧定位使從 動輪靜止。 優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、從動輪運動 時間和靜止時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： 從動輪在開始進(jìn)入嚙合與脫離嚙合時有較大 沖擊，故一般只用于低速、輕載場合。 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動要求的專用機(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：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：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 使運動平穩(wěn) 壓制 不完全齒輪 軸 實現(xiàn)正轉(zhuǎn)， 停歇，反轉(zhuǎn)。 6 4 凸輪式 間歇運動機(jī)構(gòu) 1.工作原理及特點 圓柱凸輪連續(xù)回轉(zhuǎn)，推動均布有柱銷的從動圓盤間歇 轉(zhuǎn)動。 特點： 從動圓盤的運動規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀。 優(yōu)點： 可通過選擇適當(dāng)?shù)倪\動規(guī)律來減小動載荷、避 免沖擊、適應(yīng)高速運轉(zhuǎn)的要求。運轉(zhuǎn)可靠，傳 動平穩(wěn)，定位精確、且結(jié)構(gòu)緊湊。 缺點： 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： 圓柱凸輪間歇運動機(jī)構(gòu)、蝸桿凸輪間歇運動機(jī)構(gòu) 設(shè)計：潘存云 R2 圓柱凸輪間歇運動機(jī)構(gòu) 蝸桿凸輪間歇運動機(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、高速沖床、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) 在從動盤上可以布置較 多的滾子，能實現(xiàn)較大的 分度數(shù)。 難以實現(xiàn)預(yù)緊。 從動盤 主動凸輪 滾 子 分 布 在 從 動 盤 的 端 面 上 圓柱形 凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)盤的單向停歇轉(zhuǎn)動。 擺桿長度為 R2，只有推程和遠(yuǎn)休止角的擺動從動 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） 主動凸輪 從動盤 機(jī)架 機(jī)架 凸脊 軸線相互垂直交錯 滾子 凸輪上有一條凸脊，如果凸脊 沿一條螺旋線布置，就像一個蝸桿， 那么凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時就帶動從動盤 像蝸輪那樣連續(xù)轉(zhuǎn)動。 但凸輪上的凸脊經(jīng)過這樣的設(shè) 計：當(dāng)凸輪在連續(xù)回轉(zhuǎn)時，使從動 盤作間歇運動。 從動盤上的滾子可以繞其自身軸線轉(zhuǎn)動，可減小凸 輪面和滾子之間的滑動摩擦。 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，實現(xiàn) “ 預(yù)緊 ” ，不但可減小間隙帶 來的沖擊，而且在從動盤停歇時可得到精確的定位，補(bǔ) 償磨損。 本 章 重 點 1、掌握確定棘輪齒偏角的計算方法 2、熟記槽輪運動系數(shù)與槽數(shù)、圓銷個數(shù)之間的關(guān)系