《机械设计基础 第4版》 教案 第7章 其他常用机构

PAGEPAGE10第7章其他常用机构基本要求：了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮间歇机构、开式链机构的工作原理，应用情况；掌握棘轮机构、槽轮机构的设计要点。重点：常用的间歇运动机构。难点：棘轮机构、槽轮机构的设计。学时：课堂教学：1学时。教学方法：多媒体结合板书。7.1棘轮机构7.1.1棘轮机构的组成及其工作特点如图7-1所示，棘轮机构由5个部分组成。图7-1棘轮机构的基本结构7.1.2棘轮机构的类型与应用1、棘轮机构的类型2、棘轮机构的应用棘轮机构主要应用于各种机床的进给、转位和分度系统，如图7-2所示：牛头刨工作台横向进给机构。图7-2牛头刨工作台横向进给机构3、棘轮机构的设计要点设计的棘轮轮齿的工作齿面与向径OA的倾斜角α应使棘爪能顺利的滑入棘轮齿底。如图6-3所示，已知∠OAO´=Σ，若不计棘爪的重力和转动副中的摩擦，则棘爪受到棘轮轮齿对其作用的法向压力和摩擦力。为使棘爪不致从棘轮轮齿上滑脱出来，则要求和的合力对O´的力矩方向，应迫使棘爪进入棘轮齿底。即合力的作用线应位于之间，亦即应使β<Σ式中β是合力与OA方向之间的夹角。又由图知：β=90°-α+φ代入上式，得：α>90°+φ-Σ为了在传递相同的转矩时，棘爪受力最小，一般取Σ=90°。所以，有：α>φ图7-3棘轮轮齿当f=0.2时，φ=11°30´，故常用α=20°。7.2槽轮机构7.2.1槽轮机构的组成及其工作特点如图6-4所示，槽轮机构由3个部分组成。7.2.2槽轮机构的类型及其应用1、槽轮机构的类型图7-4槽轮机构基本构成2、槽轮机构的应用槽轮机构主要应用于电影放映机、车床的转位及分度机构。7.2.3槽轮机构的运动系数及运动特性1、槽轮机构的运动系数如图7-5所示外槽轮机构中，当拨盘1回转一周时，槽轮2的运动时间td与主动拨盘转一周的总时间t之比，称为该槽轮机构的运动系数，用k表示，即设槽轮的槽数为z，拨盘圆销数为n，为使槽轮在开始和终止运动时的瞬时角速度为零，以避免圆销与槽发生撞击，圆销进入和脱出径向槽时，槽的中心线O2A应垂直于O1的槽均布，则槽轮2转过时，拨盘1的转角为图7-5外槽轮机构因此，外槽轮的运动系数为为了保证槽轮运动，其运动系数k应大于零（td大于零）。由上式知，外槽轮的槽数应大于或等于3。又由上式知，当拨盘圆柱销数为n等于1时，k总是小于0.5。若拨盘上均匀地分布有n个圆柱销数，则当拨盘转一周时，槽轮将被拨动n次，故：由因k应小于或等于1，即：即所以，槽数z与圆柱销数n的关系如下：z345，6≥7n1~61~41~31~22、外槽轮机构的运动特性图7-6所示为外槽轮机构在运动过程中的任一位置，其几何关系为：(a)(b)将(a)代入(b)，消去rX，得图7-6外槽轮机构即或令R/L=λ，得将上式对时间求一阶导，得令dφ/dt=ω2，dα/dt=ω1，ω2/ω1=i21，得对时间求一阶导，得令d2φ=dt2=α2，α2/ω12=ka（角加速度系数），得得由上式可见，当ω1一定时，ω2及α2的变化取决于z。下图7-7给出了槽数z=3、4、6时的外槽轮机构的角速度和角加速度的变化曲线。由图可见，槽轮机构的角速度和角加速度的最大值随槽数z的增加而减小。且在圆销进入和脱出时，角加速度有突变，故在此两瞬时有柔性冲击。而槽数越少，冲击越大。图7-7外槽轮机构的角速度和角加速度的变化曲线右图7-8是槽数z为4的内槽轮机构的角速度和角加速度曲线。由图可见，圆销进入和脱出时，和外槽轮机构一样，也有角加速度突变，且其值与外槽轮机构相等。但随着转角增大，角加速度迅速下降并趋零。然后，负角加速度又逐渐增大到开始时的数值，但不象外槽轮机构那样有两个峰值。可见，内槽轮机构的动力性能比外槽轮机构好得多。7.2.4槽轮机构的几何尺寸计算图7-8内槽轮机构的角速度和角加速度曲线首先根据工作要求确定槽轮的槽数z和主动拨盘圆销数n；再确定中心距L和圆销半径r；最后，求出其它尺寸：拨盘轴的直径d1及槽轮轴的直径d2受下列条件制约锁止弧半径的大小，根据槽轮齿顶厚度b来确定。7.3其它间歇运动机构7.3.1凸轮式间歇运动机构1凸轮式间歇运动机构的工作原理及特点如图7-9所示。2凸轮式间歇运动机构类型及应用1）圆柱凸轮式间歇运动机构2）蜗杆凸轮式间歇运动机构图7-9凸轮式间歇运动机构基本构成7.3.2不完全齿轮机构1．不完全齿轮机构的工作原理和特点2．不完全齿轮机构的类型及应用7.3.3万向铰链机构1单万向铰链机构图7-10单万向铰链机构基本构成图7-11单万向铰链机构单万向铰链机构(如图7-11所示)当主动轴Ⅰ以等角速度ω1回转时，从动轴Ⅱ的角速度ω2的变化范围是2双万向铰链机构为了消除从动轴变速传动的缺点，常将单双万向铰链机构成对使用，如图7-12所示，这便是双万向铰链机构。在双万向铰链机构中，为了使主、从动轴的瞬时角速度相等，则必须满足下列两个条件：1）主、从动轴和中间轴必须位于同一平面（或称中间轴两端叉平面必须位于同一平面）。2）主、从动轴的轴线与中间轴的轴线之图7-12双万向铰链机构夹角必须相等，即本章小结1．棘轮机构分为：外啮合棘轮机构、内啮合棘轮机构。结构简单、制造方便和工作可靠，但冲击、噪音大，只适用于低速轻载场合。