第10章 其它常用机构

1、第十章 其它常用机构,内容提要,第一节 间歇运动机构 第二节 组合机构简介 第三节 机器人机构,第一节 间歇运动机构,一、间歇运动机构实例 二、对间歇运动机构的基本要求 三、棘轮机构 四、槽轮机构 五、凸轮式间歇运动机构,实例1 灌装冷霜的多工位自动机,实例2 电影放映机,盖盒盖 贴锡纸 灌霜,一、间歇运动机构实例,二、对间歇运动机构的基本要求,1运动系数 从动构件的一个运动周期分为两部分：运动时间 Td 和停歇时间 Tt 。 运动系数 : 运动时间占整个运动周期的比例。,运动系数越小，工作台转位越快，可提高生产率。 但运动系数小，则启动和停止时的加速度可能太大。 所以，在设计中应慎重选择这一

2、参数。 也有用动停比 k 来代替运动系数的，动停比是运动时间和停歇时间的比值：,显然，动停比和运动系数间有如下关系, 分度数 n 当从动构件作间歇回转运动时，在从动构件一周内停歇的次数称为分度数。 它直接和工作台的工位数有关，一般是设计的给定数据。 也有一些间歇运动机构不用分度数这一概念，而只讨论每次分度运动所转过的角度。, 动力学性能 间歇运动机构中的从动构件在一个很短的时间内要经历启动、加速、减速、停止的过程。,和凸轮从动件的运动一样，如果从动件运动规律不好，会产生较大的加速度，从而带来惯性负荷并产生冲击。 因此，要注意从动构件的运动规律。, 定位精度 许多应用场合要求从动构件（工作台）有

3、较好的定位精度。,制造误差 间隙 动态误差,：减速时的惯性力常常使从动构件在应该停止时发生残余振动。,三、棘轮机构,棘轮机构是一种应用历史很久的间歇运动机构。 在第一章中牛头刨床的进给传动系统中，我们已见过它的应用。,组成和特点 类型 应用 设计要点,（一）棘轮机构的组成和特点 组成 摇杆 1 主动构件，作往复摆动运动 棘轮 3 单向的间歇运动 驱动棘爪 2 止动棘爪 4 弹簧 5,（1）调整摇杆摆角 （2）装置遮板,调整棘轮每次转过角度的方法：,特点,（二）棘轮机构的类型,齿式棘轮机构 摩擦式棘轮机构,克服了齿式棘轮机构冲击和噪声大的缺点, 可实现棘轮转动角度的无级调节, 运动精度较差。,外

4、啮合 内啮合 结构紧凑，外形尺寸小。,内啮合齿式棘轮机构,摩擦式棘轮机构,外啮合,内啮合,当需要使棘轮得到不同方向的转动时，棘轮的齿可作成矩形，而棘爪作成可翻转的。,（三）棘轮机构应用范围的扩展 棘轮机构除了可实现间歇送进、分度运动以外，还可作为制动器和超越离合器使用。,制动器 发生事故时，止动棘爪突然伸出，可防止卷筒逆转。,单向离合器可看作是一个内接式摩擦棘轮机构。 星轮 1 主动件 套筒 2 从动件 滚柱 4,超越离合器,星轮 1 逆时针回转时，滚柱 4 带动套筒一同回转。 星轮 1 顺时针回转时，套筒停止不动。 套筒只随星轮逆时针方向回转，从这个意义上说，它是一个单向离合器。,它也可以成

5、为一个超越离合器： 当套筒从另一条传动路线得到一个更快的逆时针回转速度时，星轮相对于套筒成了顺时针回转，楔形空间中的摩擦不再起作用，套筒可以超越星轮以高速转动。超越离合器在机床中有所应用，它使正常切削的运动链和快速运动的运动链可并行不悖地起作用。,（四）棘轮机构的设计要点 1. 模数和齿数的确定 与齿轮相同，棘轮轮齿的有关尺寸也用模数作为计算的基本参数。模数已标准化，但棘轮的标准模数按其顶圆直径来计算：,模数的选取根据棘轮机构的使用条件和运动要求选定。 由棘轮机构的使用条件可确定棘轮的最小转角，齿数太小则可能保证不了最小转角的实现。 模数决定了齿的大小，模数应根据齿和棘爪的强度来确定。,2.

6、棘轮的齿形 棘轮单向回转 非对称梯形 三角形 (载荷较小时使用),棘轮齿形和其它尺寸的计算可参阅机械设计的有关手册。,棘轮双向回转： 矩形,四、槽轮机构,棘轮机构是一种应用很广泛的间歇运动机构。,组成和特点 类型 运动分析 设计要点,外槽轮机构 分度数 n4,（一）槽轮机构的组成和特点,拨盘 1 主动构件，作连续回转运动。 圆柱销 A 安装于拨盘上。 槽轮 2 从动构件，有径向槽、锁止弧。,当拨盘上的圆柱销进入径向槽之前，槽轮上的内凹锁止弧锁住，槽轮静止不动。 刚开始进入槽轮上的径向槽的瞬间。锁止弧刚好被松开，圆柱销A将驱动槽轮转动。,槽轮在圆柱销驱动下转过 90 度。 圆柱销即将脱离径向槽的

7、瞬间，槽轮上的另一个锁止弧又被锁住，槽轮又静止不动。,拨盘连续转动，槽轮作间歇运动，拨盘转过4周，槽轮转过1周。,实例 灌装冷霜的多工位自动机 n6,实例 电影放映机 n4,结构简单 易于制造 工作可靠 机械效率较高 同时具有分度和定位的功能 （但拨盘上的锁住弧定位精度有限，当要求精确定位时，还应设置定位销）。,设计自由度小： 在分度数确定以后，运动系数也随之确定而不能改变，这是其突出缺点。 不适用于高速： 虽然振动和噪声比棘轮机构小，但槽轮在启动和停止的瞬间加速度大，有冲击。,优 点 缺 点,一般取分度数 n 48。,（二）槽轮机构的类型,平面槽轮机构: 传递平行轴间运动,外槽轮机构 应用最

8、广,内槽轮机构 停歇时间短，运动时间长，因此传动更平稳 所占的空间小,曲线槽的槽轮机构,不等臂长的多销槽轮机构,可以改变分度过程的运动规律，使之更为平稳,槽轮一周中可实现几个运动和停歇时间均不相同的运动要求。,空间槽轮机构: 传递相交轴间的运动,（三）外槽轮机构的运动分析 1. 运动系数,和运动周期,是与拨盘的转角,和,进入径向槽的瞬间,脱离径向槽的瞬间,圆柱销的线速度应沿着径向槽的中心线方向,v,v,避免发生刚性冲击,因为拨盘是等速回转 运动时间 Td 对应 21 运动周期 T 对应 2 运动系数,A,O1,O2,槽轮径向槽数,运动系数,故,运动系数,由此得出结论：,，即最少为槽,若需要使,

9、，可在拨盘上均匀地放置个圆销,例如，,. 运动分析,解出,输出角位移表达式,输出角位移表达式,输出角速度的无因次表达式,输出角加速度的无因次表达式,求一阶导数,求二阶导数,输出构件的角速度和角加速度是槽数和位置的函数,输出构件的特性与什么有关？,外槽轮机构,内槽轮机构,在圆销进入和脱离的瞬间，角加速度存在突变，因此，在这两个瞬间存在柔性冲击。 当径向槽数减少时，速度和加速度峰值急剧增加；所以，一般不推荐使用z3的情况。 内槽轮机构的动力学性能比外槽轮机构要好得多。,（四）槽轮机构的设计要点 （1）槽数和圆销数的确定 根据使用场合所要求的分度数确定槽轮的槽数z，根据对运动系数的要求确定圆销数m。

10、 （2）中心距的确定 它是决定槽轮机构所占空间大小的关键尺寸。中心距偏大受到空间布局的制约。若中心距太小，拨盘的关键尺寸R也小；因而圆销直径和各部分的其它尺寸都不得不受到限制。尺寸R小，圆销和槽的受力就更大。所以，中心距偏小受到强度的制约。 槽轮机构的其它结构尺寸的确定可参阅机械设计的有关手册。,凸轮式间歇运动机构也称为分度凸轮机构 它是上个世纪中叶以后才发展起来的新型间歇运动机构。,五、凸轮式间歇运动机构,组成和工作原理 类型 特点和应用,（一）凸轮式间歇运动机构的组成和工作原理,蜗杆分度凸轮机构（应用最多）,主动凸轮,从动盘,机架,滚子,凸轮上有一条凸脊，如果凸脊沿一条螺旋线布置，就像一个

11、蜗杆，那么凸轮连续转动时就带动从动盘像蜗轮那样连续转动。 但凸轮上的凸脊经过这样的设计：当凸轮在连续回转时，使从动盘作间歇运动。,从动盘上的滚子可以绕其自身轴线转动，可减小凸轮面和滚子之间的滑动摩擦。 两轴间的中心距可作微量调整，以消除凸轮轮廓面和滚子之间的间隙，实现“预紧”，不但可减小间隙带来的冲击，而且在从动盘停歇时可得到精确的定位。,（二）凸轮式间歇运动机构的类型 蜗杆分度凸轮机构 圆柱分度凸轮机构,在从动盘上可以布置较多的滚子，能实现较大的分度数。 难以实现预紧。,平行分度凸轮机构,凸轮的突起部分的曲线可推动从动盘转动。 凸轮的圆弧部分卡在两个滚子之间，实现停歇时的定位。,平行分度凸轮

12、可实现“一分度”，即凸轮转过一周，从动盘也转过一周，并停歇一段时间。 模切机送进系统（压制纸盒）,输入：连续转动,模切区,冲模,链轮：间歇转动,链条：步进运动,（三）凸轮式间歇运动机构的特点和应用 和棘轮机构槽轮机构相比，突出的优点： 1）运转可靠，转位准确； 2）无需另加定位装置，而且定位可靠； 3）设计自由度大：分度凸轮机构的分度数决定了滚子数目，而动停比则取决于凸轮廓线设计，二者之间没有确定的关系，因此设计者有较大的设计自由度； 4）通过从动盘运动规律的合理设计，可减小动载荷和冲击，因此它的运转速度可以比棘轮机构和槽轮机构高得多，蜗杆式分度凸轮的转速已达3000 r/min。,分度凸轮机构被公认为当前最理想的高速、高精度的间歇运动机构。 它在许多场