《机械设计基础 第4版》 课件 朱龙英 第7、8章 其他常用机构、机械的调速与平衡

第7章其他常用机构教学要求、重点与难点7.1棘轮机构7.2槽轮机构7.3其它间歇运动机构小结作业教学要求、重点与难点

一、教学要求了解棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构和不完全齿轮机构的组成、工作原理和运动特性，并了解其适用场合。二、教学重点与难点重点：棘轮机构、槽轮机构的工作原理及其应用。

。

难点：棘轮机构、槽轮机构的工作原理。

返回章目录7.1棘轮机构一、棘轮机构的组成及工作原理1.组成：棘轮机构由摆杆、棘爪、棘轮、机架、止回爪等部分组成。2.棘轮机构的类型1)外接棘轮机构运动特点：只能够实现单向间歇运动。2)内接棘轮机构3)双动式棘轮机构运动特点：摇杆来回摆动都能使棘轮向同一方向转动。二、棘轮机构的应用和功能1.应用场合

各种机床中，以实现进给、转位或分度功能。2.功能1)转位、分度

冲床工作台自动转位棘轮机构的工作过程：冲头D上升时通过棘爪带动棘轮和工作台顺时针转位。冲头下降时，摇杆AB逆时针摆动，工作台不动。

牛头刨床工作台横向进给过程：运动通过齿轮机构、连杆机构传递给棘轮机构，带动与棘轮固联的丝杠做间歇运动，从而实现工作台间歇进给运动。2)间歇送进返回章目录一、槽轮机构的组成及工作特点7.2槽轮机构1.典型槽轮机构的组成：由主动拨盘、从动槽轮和机架等组成。

2.槽轮机构的工作原理：主动拨盘连续转动，当主动拨盘的圆销A未进入槽轮径向槽时，槽轮在锁，静止不动；当主动拨盘的圆销A进入槽轮径向槽时，槽轮受圆销A驱动而转动。从而使槽轮做间歇运动。槽轮机构动画演示3.槽论机构的类型1)外槽轮机构

特点：主、从动轮转向相反，且具有传动较平稳、停歇时间短、所占空间小等特点。2)内槽轮机构特点：径向槽径向尺寸不同，拨盘上销分布不均匀。槽轮转一周，可以实现动停时间均不相同的运动要求。3.不等臂长多销槽轮机构4.球面槽轮机构特点：

主动轮1和拨销3的轴线均通过球心。二、槽轮机构应用

一般用于转速不很高的自动机械、轻工机械或仪器仪表中。如：电影放映机的送片机构。返回章目录7.3其它间歇运动机构

一、凸轮式间歇运动机构1.组成

由主动凸轮和从动盘组成。2.工作原理主动凸轮连续转动，推动从动盘实现间歇分度转动。3.机构特点

1)结构紧凑，不需定位装置即可获得高的定位精度；

2)廓线设计得当，可使从动件获得预期的任意运动；

3)加工成本高，安装、调整要求严。4.凸轮式间歇运动机构类型圆柱凸轮间歇运动机构蜗杆凸轮间歇运动机构1.工作原理

由齿轮机构演变而来。主动轮有一个或几个齿，根据运动与停歇时间要求，在从动轮上做出主动轮齿相啮合的轮齿，当主动轮做连续转动时，从动轮做间歇回转运动。从动轮间歇期间，利用两轮边缘的锁止弧防止从动轮游动。二、不完全齿轮机构

1、不完全齿轮机构工作原理及特点3.不完全齿轮机构类型2.机构特点

结构简单、制造容易，工作可靠，从动轮动停时间比例变化范围大。但冲击较大，只宜于低速、轻载场合。1)外啮合不完全齿轮机构2)内啮合不完全齿轮机构

不完全齿轮机构应用场合：常用于多工位、多工序的自动机械或生产线上，实现工作台的间歇转位和进给运动。3)不完全齿轮齿条机构三、万向铰链机构

1、万向铰链机构的组成和应用

万向铰链机构用于传递两相交轴间的运动和动力，广泛用于汽车、机床等机械中；2、万向铰链机构的类型1)单万向铰链机构

两轴瞬时角速比随时变化，并不恒等于12)双万向铰链机构双万向铰链机构主、从动轴角速度恒等的条件：◆主、从动轴与中间轴位于同一平面；◆主、从动轴线与中间轴线之间的夹角相等；◆中间轴两端叉面应位于同一平面内。四、螺旋机构1.组成

螺杆、螺母、机架2.特点结构简单、制造方便、运动准确、能获得较大的降速比和力的增益，工作平稳，无噪音，合理选择螺纹导程角可具有自锁性，但效率低，要反转则需要反向装置。3.应用常用在起重机、压力机及功率不大的进给系统和微调装置中。返回章目录本章小结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。2．槽轮机构的结构简单、效率高、工作平稳，但其运动时间不可调节，在起动和停止时有冲击，适合于中速场合。返回章目录作业7-1在间歇运动机构中，怎样保证从动件在停歇时间确实静止不动？7-2常见的棘轮机构有哪几种？试述棘轮机构的工作特点。7-3槽轮机构有哪几种基本型式？槽轮机构的运动系数是如何定义的？7-4试述凸轮间歇运动机构的工作原理及运动特点。7-5不完全齿轮机构与普通齿轮机构的啮合过程有何异同点？返回章目录外接槽轮机构教学要求、重点与难点8.1机械的速度波动与调节8.2机械平衡小结作业第8章机械的调速与平衡教学要求、重点与难点

一、教学要求

了解回转件平静的目的；了解周期性速度波动调节的目的和方法。

二、教学重点与难点重点：回转件平静的目的；周期性速度波动调节的目的。

难点：平面机构的静平衡；机构速度波动调节和方法。

返回章目录8.1机械的速度波动与调节外力的分类：驱动力：驱使主动件运动的力。

阻力：阻止构件运动的力。速度波动：驱动功大于阻力功时，出现盈功，机械的动能将增加；当驱动功小于阻力功时，出现亏功，则使机械的动能将减小。机械动能的变化使得机械主轴的角速度发生变化。一、机械速度波动的类型及调节方法速度波动的类型有：周期性速度波动和非周期性速度波动。周期性速度波动周期性速度波动调节方法：安装飞轮。

飞轮：转动惯量很大的回转件。机械动能的增量：

当动能变化值ΔE一定时，飞轮的转动惯量J越大，主轴角速度ω的波动越小。

安装飞轮的实质就是增加机械系统的转动惯量。飞轮在系统中的作用相当于一个容量很大的储能器。当系统出现盈功，它将多余的能量以动能形式“储存”起来，并使系统运转速度的升高幅度减小；反之，当系统出现亏功时，它可将“储存”的动能释放出来以弥补能量的不足，并使系统运转速度下降的幅度减小。从而减小了系统运转速度波动的程度，获得了调速的效果。飞轮的作用：2、非周期性速度波动非周期性速度波动：如果机械在运转过程中，速度的变化是非周期性的，则机械出现的速度波动称为非周期性速度波动。

非周期性速度波动产生的原因：

由于工作阻力或驱动力在机械运转过程中发生突变，从而使输入能量与输出能量在一段较长时间内失衡所造成的。非周期性速度波动的调节方法：

1)当机械的原动机所发出的驱动力矩是速度的函数且具有下降的趋势时，机械具有自动调节非周期性速度波动的能力。2)对于没有自调性的机械系统就必须安装一种专门的调节装置-调速器，来调节机械出现的非周期性速度波动。原动机２和工作机１1.平均角速度2.不均匀系数二、机械运转的平均速度和不均匀系数三、飞轮设计根据动能定理：

设计要求：则：飞轮设计的基本问题就是计算飞轮的转动惯量。分析上式可知：a)当一定时，取值很小，则就很大，所以过分追求均匀可使飞轮过于笨重。b)由于不可能为无穷大，而又都是有限值，所以不可能为零。c)当一定时，所以为了减少飞轮的转动惯量，最好将飞轮安装在高速轴上。飞轮尺寸的确定：返回章目录8.2机械平衡一、机械平衡的目的：

尽量减小惯性力所引起的附加动压力，减轻机械振动，改善机械工作性能，延长机械使用寿命。

二、机械平衡的种类：（1）回转件的平衡

1)刚性回转件的平衡：工作转速低于一阶临界转速的回转件的平衡。轴线变形忽略不计。

2)挠性回转件的平衡：工作转速高于一阶临界转速的回转件的平衡。（2）机构的平衡：往复运动和平面复合运动的构件系统的平衡。三、静平衡1.静不平衡：对轴向尺寸较小的回转件（），可近似地认为其不平衡质量分布在同一回转平面内。若其质心不在回转轴线上，质心对轴线产生静力矩，称为静不平衡。2.静平衡：质心与回转轴线重合，在任何位置都静止。

如下图所示为一盘形转子，已知分布于同一回转平面内的偏心质量为m1,m2和m3，从回转中心到各偏心质量中心的向径为r1，r2和r3。

惯性力组成一平面汇交力系：

若

，则平衡。若

，则不平衡。必须：加一平衡质量mb，平衡质量的向径为rb。

即称为质径积，是矢量。的大小和方向可采用图解法求得。即：m和e分别为转子的总质量和总质心的向径。

选定即可求出的反方向处除去一部分3.结论:

(1)

静平衡的条件：各个偏心质量的离心惯性力的合力为零或质径积的向量和为零。

(2)对于静不平衡的回转件，无论它有多少个偏心质量，都只需要适当地增加一个平衡质量即可获得平衡,即对于静不平衡的转子，需加平衡质量的最少数目为1。

四、动平衡

1)

动不平衡：对于的转子，其质量不能再视为分布在同一平面内，由于各惯性力不在同一回转平面内，因而将形成惯性力偶，即使质心在回转轴线上，仍然是不平衡的。这种不平衡只有在转子运动时才显示出来，故称其为动不平衡。2）动平衡计算：各不平衡质量的惯性力组成——空间力系。

空间力系平衡条件：动平衡措施：将每个平面的惯性力平衡。

动平衡条件：比较：

静平衡条件：

经过动平衡的回转件一定是静平衡的，反之，静平衡的回转件不一定是动平衡的。

3）动平衡方法：

设转子上的偏心质量m1,m2和m3分别在回转平面1，2，3内，其质心的向径分别为r1,r2,r3。4）动平衡计算：

（a）选定两个垂直转子轴线的平面T'、T",并设T'

与T"

相距l，平面1到平面T'

、T"

的距离分别为l'1，l''1，则F1可用分解到平面T'

和T"

中的力F'1，F''1来代替。即：m'1，m"1所产生的离心惯性力同理：（b）对于平面：

可解出

的大小及方位。

（b）对于平面：

可求出

。偏心质量m1,m2,m3就可以被平面

、

内的平衡质量

所平衡。平面

、

称为平衡平面或校正平面。

5）结论：

(1)动平衡的条件：转子上分布在不同平面内的各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩均为零。(2)对于动不平衡的转子，无论它有多少个偏心质量，都只需要在任选的两个平衡平面内各增加或减少一个合适的平衡质量即可使转子获得动平衡，即对于动不平衡的转子，需加平衡质量的最少数目为2。因此，动平衡又称为双面平衡，而静平衡则称为单面平衡。由于动平衡同时满足静平衡条件，所以经过动平衡的转子一定静平衡的；反之，经过静平衡的转子则不一定是动平衡的。返回章目录本章小结1.周期性速度波动调节方法：安装飞轮。

2.非周期性速度波动的调节方法：1)当机械的原动机所发出的驱动力矩是速度的函数且具有下降的趋势时，机械具有自动调节非周期性速度波动的能力。2)对于没有自调性的机械系统就必须安装一种专门的调速器。

3.静平衡的条件：各个偏心质量的离心惯性力的合力为零或质径积的向量和为零。

4.动平衡的条件：转子上分布在不同平面内的各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩均为零。动平衡