机械设计基础06-7-8

第六章其它常用机构主要内容:常用间歇运动机构的类型及特点将主动件的连续运动→从动件有规律的运动和仃歇运动的机构→间歇运动机构间歇运动机构→棘轮机构槽轮机构不完全齿轮机构凸轮间歇运动机构§6-1棘轮机构7→当CD左摆时,棘爪4推动棘轮转(逆向)一角度。→当CD右摆时,制动爪6阻止棘轮反向转动，棘爪4在棘轮上滑过→棘轮静止不动。∴→棘轮单向间歇转动。构成:棘轮5、驱动棘爪4、制动棘爪6、机架7。棘爪4固定于曲柄摇杆机构ABCD的摇杆上,摇杆CD作左右摆动。一.齿式棘轮机构:(需经常改变棘轮回转方向时用)图(6-3)可变向棘轮机构：双动式棘轮机构:图(6-2)21棘爪→双向棘爪;棘轮齿→方形;棘爪工作面→平面;棘爪非工作面→曲面(易于滑过棘轮)。图示位置:棘轮可作逆时针转动,需棘轮反向转动时,只需将棘爪装至虚线位置。特点:结构简单、转角可调、转向可变。但只能有级调节动程,且棘爪在齿背滑行会引起噪音、冲击和磨损→高速时不宜采用。RrL三.槽轮机构特点及应用§6-2槽轮机构

图6-7

拨盘1等速转动,当圆销A进入槽轮的径向槽中→槽轮转动→当圆销A脱出径向槽,槽轮2的内锁住弧β被拨盘1的外凸圆弧α卡住→槽轮2静止不动。机架、拨盘1(具有圆销A)(主)、槽轮2(具有径向槽,从)一.构成:二.工作原理:锁止弧拨盘圆销槽轮特点:结构简单、工作可靠、能准确控制转动、机械效率高。转角不可调。应用:常用于只要求恒定旋转角的分度机构中（转速不高的自动机械、轻工机械、仪表机械）

三.槽轮机构特点及应用§6-3不完全齿轮机构

图(6-9)

构成:主动轮1、从动轮2、机架锁止弧特点:结构简单、匀速传动。(始末除外)工作原理：由渐开线齿轮机构演变而来。但轮齿不布满整个圆周→从动轮作间歇运动。图(6-11)构成:带曲线槽的圆柱凸轮1(主动),带滚子3的转盘2(从动),机架。§6-4凸轮间歇机构工作原理:当凸轮转动时，通过其曲线沟槽拨动从动转盘上的滚子→转盘作间歇运动，每次转动角为2π/Z(Z为滚子数)→传递交错轴间的分度运动。

特点:运动可靠,平稳,运动规律任意,用于高速间歇运动间歇运动机构棘轮机构：结构简单、转角可调、转向可变，有冲击，用于低速轻载。槽轮机构：结构简单、工作可靠、转角不可调不完全齿轮机构：结构简单、匀速传动(始末除外)凸轮间歇机构：工作平稳,运动规律任意,高速轻载主要内容:1.机械速度波动的原因,分类及调速方法2.飞轮设计原理及注意事项第七章机械运转速度波动的调节机器速度波动→振动、η↓、可靠性↓质量↓→目的及方法如果机械驱动力所作的功=阻力所作的功A驱＝A阻→机械主轴匀速运转(风扇)一.目的:使运动副产生附加动压力→机械振动↑η↓质量↓→必须对机械速度波动进行调节→这类机械容许的范围内(一)调节机器速度波动的目的和方法(二)机器主轴的平均角速度和运转速度不均匀系数但许多机器，每一瞬间A驱≠A阻

A驱＞A阻→盈功→机械动能↑

A驱＜A阻→亏功→机械动能↓→机械速度的波动§7-1机器运转速度波动调节的目的和方法二.分类与方法:二.分类与方法:1.周期性的速度波动:图7-1ωmωmaxωminTωt整个周期中A驱＝A阻→某一瞬间A驱≠A阻

→引起速度波动。

加上转动惯量很大的回转件－飞轮。盈功使飞轮动能↑亏功使飞轮动能↓当外力(驱动力和阻力)作周期性变化→机器主轴ω周期性变化→由图可知,ω在经过一个运动周期T之后又变到初始状态→动能无增减。现象:调节方法:2.非周期速度波动飞轮动能变化：由式可见,飞轮Ｊ越大→使速度波动(实线)↓→同时，飞轮能利用储备的能量克服短时过载→∴可选功率较小的原动机。△Ｅ＝1/2·Ｊ(ω

２－ω02)Ｊ－飞轮的转动惯量ωmωmaxωminTωt调速器→主要调节驱动力。例:离心式调速器图7-2现象:方法:当外力突然发生不规则的较大变化→机器速度不规则的变化、或间歇性的变化→非周期速度波动→不能利用飞轮来调节。2.非周期速度波动工作机原动机节流阀蒸汽（二）机器主轴的平均角速度和运转速度不均匀系数＊运转速度不均匀系数:δ＝(ωmax－ωmin)/ωm

(7-3)由(7-2)(7-3)可得:ωmax＝ωm(1＋δ/2)

(7-4)

ωmin＝ωm(1－δ/2)

(7-5)由式可见,δ↓→主轴越接近匀速转动→不同机器允许的δ不同→表(7-1)＊平均角速度:ωm≈(ωmax＋ωmin)/2(7-2)（算术平均角速度）→名义速度§7-2飞轮设计的近似方法在一般机器中，由于飞轮质量其它构件→∴飞轮的动能

其它构件动能。Ａmax＝△Ｅmax＝Ｅmax－Ｅmin＝1/2·Ｊ(ωmax2－ωmin2)＝Ｊ·ωm2·δ∴飞轮应具的转动惯量:Ｊ＝Ａmax/(ωm2·δ)＝900Ａmax／(π2·n2·δ)

(7-6)设计的基本问题:在机器运转不均匀系数δ

的容许范围内→确定飞轮Ｊ。∴可近似认为飞轮的动能＝整个机器所具的动能→∴飞轮动能的最大变化值△Ｅmax

＝机器最大盈亏功Ａmax

２.当ωm、Ｊ一定时，Ａmax与δ成正比→Ａmax↑机器运转愈不均匀。３.当Ａmax、δ一定时,Ｊ与ωm2成反比→速度↑,所需Ｊ↓→宜将飞轮安装在高速轴上。1.当ωm、Ａmax一定时，Ｊ与δ的关系为一等边双曲线。δ↓Ｊ↑→机器运动匀速性↑。但不宜过分追求机器运转的均匀性(δ较小),而使Ｊ过大→飞轮笨重→成本↑。∴飞轮应具的转动惯量Ｊ＝Ａmax/（ωm2·δ）＝900Ａmax／(π2·n2·δ)(7-6)Ａmax可按机器在一个运动循环中的驱动力和阻力的功率变化曲线来定。而δ、ωm则按机器具体工作要求来选定。OJδ(图7－3)分析:第八章回转件的平衡主要内容:回转件平衡的目的及方法本章重点:回转件的静平衡及动平衡本章难点:回转件的动平衡由于各构件不平衡的惯性→机械强烈振动

→原因及办法

回转构件因结构、制造、质量不均匀→

偏心质量→离心力(惯性力)系不平衡→

引起振动、附加动压力→

加速运动副磨损，η↓→

工作精度↓可靠↓→

零件材料的疲劳损坏→噪音↑。原因:∴应调整回转件的质量分布

→使惯性力完全平衡或部分平衡。§8-1回转件平衡的目的平衡分类：静平衡(D/B>5)(质量分布在同一回转面内)动平衡(D/B5)(质量分布不在同一回转面内)(一)回转构件的静平衡(质量分布在同一回转面内)

∴→合力∑Fi≠0(力多边形不封闭)（二）回转构件的动平衡(质量分布不在同一回转面内)当回转件D/b＞5,近似认为其质量分布在同一回转面内→偏心质量产生的离心力系不平衡(平面汇交力系)。§8-2回转件的平衡计算

→加上平衡质量(质量ｍb，质心向径ｒb)或相反方向减去同一质量,使它产生的离心力＋原有质量产生的离心力(矢量和)＝0(力多边形封闭)。F1F2F3Fb→可求出ｍbｒb，一般将ｒb取得较大，则ｍb可较小。∵Ｆi＝ｍｒω2

ω相等→mr→质径积F1F2F3FbFbrb静平衡方法:当回转件轴向尺寸较大时(曲轴),其质量→

分布于垂直于轴线的许多互相平行的回转面内。不平衡状态。(不平衡的力偶矩)→达到平衡→动平衡。mr

→质径积→必须使F=0M=0(离心力)(惯性力偶矩)(二)回转构件的动平衡(质量分布不在同

一回转面内)（D/B5）例图示回转件,不平衡质量ｍ1、ｍ2。m1=m2,r1=r2,不在同一回转面。

m1r1=m2r2→回转件处于1.在各自的平面分别平衡2.在另选两个平面上平衡(空间力系可以简化为两个平面上的汇交力系）理论上可以达到完全平衡(离心力系是空间力系)1）偏心质量平移→附加平面(A、B)2）在附加平面上分别平衡回转件的动平衡方法动平衡实例分析图8-4设不平衡质量ｍ1、ｍ2、ｍ3分布在1、2、3三个回转面内。可视为不平衡质量集中在T’、T”回转面内→分别在T’、T”面进行平衡→完全平衡。m1’·l=m1·

l1”m1”·l=m1·

l1’任选两平行平面T’、T”，用T’、T”面的质量m1’、m1”、m2’、m2”、m3’、m3”来代替原不平衡质量m1、m2、m3。1)静平衡试验2)动平衡试验机→利用静平衡架，找回转件不平衡质径积的大小和方向→确定平衡质量的大小和位置→使质心移到回转轴上

→达静平衡。

图8-5,8-6,静平衡架：平行淬硬的钢制刀口形(或圆形、棱形)导轨§8-3回转件的平衡试验2)动平衡试验机1－待平衡的回转件2－摆架3－机架(B－轴承，

O－转动副)4