机械原理课件 (4)

1、7 间歇运动机构间歇运动机构7.1 概述概述 7.2 棘轮机构棘轮机构7.3 槽轮机构槽轮机构7.4 不完全齿轮机构不完全齿轮机构 7.5滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构Chapter 7 Intermittent Motion Mechanisms 7.6 平行分度凸轮机构平行分度凸轮机构 当从动件在某一位置或某一点的速度、加速度或加速度的变化率为当从动件在某一位置或某一点的速度、加速度或加速度的变化率为零时，称为瞬时停歇的间歇运动机构。零时，称为瞬时停歇的间歇运动机构。当主动件作匀速运转时，从动件作断续运动的机构称为间歇运动机当主动件作匀速运转时，从动件作断续运动的机构称为间歇运动机构。构

2、。间歇运动机构的型式众多，根据从动件的运动特性可分为两大类，间歇运动机构的型式众多，根据从动件的运动特性可分为两大类，作步进运动的间歇运动机构和具有瞬时停歇的间歇运动机构。作步进运动的间歇运动机构和具有瞬时停歇的间歇运动机构。当从动件作单方向的、有规则的、时动时停的运动时，称为步进运动当从动件作单方向的、有规则的、时动时停的运动时，称为步进运动的间歇运动机构。的间歇运动机构。 图图7.1 棘轮机构的组成与工作原理棘轮机构的组成与工作原理棘轮机构如棘轮机构如图图7.1所示，所示，图中构件图中构件1为摇杆，构件为摇杆，构件2为为棘爪，构件棘爪，构件3为棘轮，构件为棘轮，构件4为止动爪，构件为止动爪

3、，构件5为确保止为确保止动爪与棘轮接触的弹簧，构动爪与棘轮接触的弹簧，构件件6为机架。为机架。adadf312456O4O131当摇杆当摇杆1作往复摆动时，作往复摆动时，棘轮棘轮3单向间歇运动。若棘单向间歇运动。若棘轮轮3的齿数为的齿数为Z，棘轮，棘轮3每一每一次转过一个齿，则棘轮次转过一个齿，则棘轮3的的一次运动角为一次运动角为2/ Z。图图7.2带遮板的棘轮机构带遮板的棘轮机构若摇杆若摇杆1的一次摆角为的一次摆角为2i/ Z，i为正整数，此时，可以采为正整数，此时，可以采用在棘轮上增加遮板用在棘轮上增加遮板7的办法来的办法来解决摇杆解决摇杆1的一次摆角与棘轮的一次摆角与棘轮3的一次运动角不

4、同的问题，如的一次运动角不同的问题，如图图72所示。所示。1234561dfdaAO3O47a图图7.3 三爪棘轮机构的三爪棘轮机构的三维动画三维动画(1) 三爪棘轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动件的单三爪棘轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动件的单向间歇运动向间歇运动图图7.4 双爪棘轮机构的双爪棘轮机构的三维动画三维动画(2) 双爪棘轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动件的单双爪棘轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动件的单向间歇运动向间歇运动图图7.5 可换向棘轮机构的可换向棘轮机构的三维动画三维动画(3) 槽轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动件的单向或槽轮机构可以将主动件

5、的往复摆动转化为从动件的单向或换向后的间歇运动换向后的间歇运动图图7.6 摩擦式单向间歇运动机构的摩擦式单向间歇运动机构的三维动画三维动画(4) 摩擦轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动件的单向摩擦轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动件的单向间歇运动间歇运动图图7.7 摩擦式超越离合器的摩擦式超越离合器的三维动画三维动画(5) 超越离合器的从动件可以传递主动件的运动，也可以独立超越离合器的从动件可以传递主动件的运动，也可以独立运动，实现从动件相对于主动件的超越运动运动，实现从动件相对于主动件的超越运动(6)棘轮机构的受力分析棘轮机构的受力分析图图7.8棘轮机构的受力分析棘轮机构的受力分析1

6、rfraO32F21fN21O1ABR21在设计棘轮机构时，棘爪不仅在设计棘轮机构时，棘爪不仅应能顺利地进入棘轮的齿槽中，而应能顺利地进入棘轮的齿槽中，而且在受力时棘爪不应被挤出。且在受力时棘爪不应被挤出。图图7.8为棘轮与棘爪的受力分析为棘轮与棘爪的受力分析简图，简图，N21为棘轮对棘爪的法向反力，为棘轮对棘爪的法向反力，F21f 为棘轮对棘爪的切向摩擦力，为棘轮对棘爪的切向摩擦力，F21f 与与O1A之间的夹角为之间的夹角为。(6)棘轮机构的受力分析棘轮机构的受力分析图图7.8棘轮机构的受力分析棘轮机构的受力分析1rfraO32F21fN21O1ABR21也是棘轮工作齿面的倾斜角，也是棘轮

7、工作齿面的倾斜角，R21为为棘轮对棘爪的总作用力，棘轮对棘爪的总作用力，R21与与N21之间的之间的夹角为摩擦角夹角为摩擦角。若。若R21的作用线与的作用线与O1、O2连线的交点连线的交点B在在O1、O2之间，之间，R21关于关于O1点点的力矩阻止棘爪滑出，则棘爪将不被挤出。的力矩阻止棘爪滑出，则棘爪将不被挤出。若令若令O1AO2，则棘爪不被挤出的几，则棘爪不被挤出的几何条件为何条件为) 1 . 7(907.3 槽轮机构槽轮机构图图7.9 槽轮机构槽轮机构槽轮机构由拨杆槽轮机构由拨杆1、槽轮、槽轮2和机架和机架3组成。拨杆组成。拨杆1上设有锁止弧，与上设有锁止弧，与槽轮槽轮2的凹弧形成锁死结构

8、，当槽轮的凹弧形成锁死结构，当槽轮2处于静止状态时，该凸凹弧使槽处于静止状态时，该凸凹弧使槽轮轮2静止，如静止，如图图7.9所示。所示。12223d2/dt4d22/dt212340+0图图7.11 槽轮机构的运动规律槽轮机构的运动规律LO1O2DAC211R12B203图图7.10 槽轮机构的槽轮机构的三维动画三维动画 (1) 四槽槽轮机构将主动件的连续运动转化为从动件的单向间四槽槽轮机构将主动件的连续运动转化为从动件的单向间歇运动歇运动图图7.12 球面槽轮机构球面槽轮机构三维动画三维动画(2) 空间四槽槽轮机构将主动件的连续运动转化为从动件的单空间四槽槽轮机构将主动件的连续运动转化为从动

9、件的单向间歇运动向间歇运动7.3.1 槽轮机构的组成与工作特点槽轮机构的组成与工作特点槽轮机构由带外凸圆弧的主动拨杆槽轮机构由带外凸圆弧的主动拨杆1、从动槽轮从动槽轮2和机架组成。和机架组成。拨杆拨杆1作等速转动，拨杆作等速转动，拨杆1的圆的圆销销A在槽轮的槽之外时，槽轮在槽轮的槽之外时，槽轮2静止；静止；拨杆拨杆1的圆销的圆销A在槽轮的槽之内时，在槽轮的槽之内时，槽轮槽轮2被驱动。被驱动。为了减少圆销为了减少圆销A在进入槽轮的导在进入槽轮的导槽时的冲击力，圆销槽时的冲击力，圆销A在进入槽轮的在进入槽轮的瞬时，圆销瞬时，圆销A的瞬时速度方向平行于的瞬时速度方向平行于导槽的方向。导槽的方向。 该

10、种机构把连续转动转化为单向间歇运动。该种机构把连续转动转化为单向间歇运动。 槽轮机构运动规律与槽轮机构运动规律与Excel数据生成数据生成LO1O2DAC211R12B203图图7.9 槽轮机构槽轮机构7.3.2槽轮机构的运动系数槽轮机构的运动系数 图图7.9 槽轮机构槽轮机构LO1O2DAC211R12B203在在图图7.9所示的槽轮机构中，主动销只有一个，若主动销转一圈的时间为所示的槽轮机构中，主动销只有一个，若主动销转一圈的时间为T，槽轮运动的时间为，槽轮运动的时间为td，则称，则称 td 与与 T 之比为槽轮机构的运动系数，并以之比为槽轮机构的运动系数，并以 k 表表示，即示，即ktd

11、/T(7.2)当主动销作匀速运转时，当主动销作匀速运转时，T 对应对应2，td 对应对应20，202B2/z，为此，槽轮机构的运动系数，为此，槽轮机构的运动系数k与与槽数槽数 z 的关系为的关系为k20/(2)(2/z)/(2)0.51/z(7.3) 由于由于k 应大于零，所以应大于零，所以 z 应大于等于应大于等于3。由。由式式(7.3)可见，可见，k 总小于总小于0.5。7.4 不完全齿轮机构不完全齿轮机构图图7.13 不完全齿轮机构不完全齿轮机构a1212不完全齿轮机构是由齿轮机构演不完全齿轮机构是由齿轮机构演化出来的一种间歇运动机构。化出来的一种间歇运动机构。当主动当主动不完全齿轮作匀

12、速转动时，从动不完不完全齿轮作匀速转动时，从动不完全齿轮作单向间歇运动。其型式有单全齿轮作单向间歇运动。其型式有单主动齿、多主动齿、内齿、外齿、不主动齿、多主动齿、内齿、外齿、不控制从动不完全齿轮的加速度和控制控制从动不完全齿轮的加速度和控制从动不完全齿轮的加速度六种型式。从动不完全齿轮的加速度六种型式。内啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构O1O212图图7.14内啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构当主动轮转一圈时，从动轮被驱动当主动轮转一圈时，从动轮被驱动1/8圈。圈。Z2Z17.5滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构 图图7.15滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构如滚子分

13、度凸轮机构如图图7.15所示，蜗杆凸轮所示，蜗杆凸轮1为主动件，从动为主动件，从动转盘转盘2上均布安装圆柱销上均布安装圆柱销3，蜗杆，蜗杆凸轮凸轮1与从动转盘与从动转盘2的轴线垂直交的轴线垂直交错，当蜗杆凸轮转动时，从动转错，当蜗杆凸轮转动时，从动转盘盘2作间歇运动。作间歇运动。图图7.15滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构由于两个圆柱销与凸轮轮由于两个圆柱销与凸轮轮廓接触，当从动转盘不转动时，廓接触，当从动转盘不转动时，无须附加的零件将其锁住，且无须附加的零件将其锁住，且定位的精度较高。只要设计出定位的精度较高。只要设计出合适的凸轮轮廓，从动转盘可合适的凸轮轮廓，从动转盘可以获得较高的运转速度。该种以获得较高的运转速度。该种凸轮机构的缺点是制造成本较凸轮机构的缺点是制造成本较高。高。图图7.15滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构三维动