機(jī)械設(shè)計(jì)與分析基礎(chǔ)- 課件 第五章 常用機(jī)構(gòu) 常用機(jī)構(gòu)

第四章常用機(jī)構(gòu)第一節(jié)平面連桿機(jī)構(gòu)第二節(jié)凸輪機(jī)構(gòu)第三節(jié)螺旋機(jī)構(gòu)第四節(jié)間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)二、槽輪機(jī)構(gòu)三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)四、凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)第四節(jié)間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)一、棘輪機(jī)構(gòu)1.棘輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理按其工作原理可分：齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。齒式棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)按嚙合（或摩擦）情況分：外嚙合齒式棘輪機(jī)構(gòu)外“嚙合”和內(nèi)“嚙合”兩種型式。一、棘輪機(jī)構(gòu)1.棘輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理1棘輪2驅(qū)動棘爪3搖桿4止回棘爪5扭簧6軸7機(jī)架

內(nèi)嚙合齒式棘輪機(jī)構(gòu)按嚙合（或摩擦）情況分：外“嚙合”和內(nèi)“嚙合”兩種型式。一、棘輪機(jī)構(gòu)1.棘輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理

3搖桿2驅(qū)動棘爪1棘輪按嚙合（或摩擦）情況分：外“嚙合”和內(nèi)“嚙合”兩種型式。一、棘輪機(jī)構(gòu)1.棘輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理1棘條2驅(qū)動棘爪3搖桿4止回棘爪7機(jī)架

棘條機(jī)構(gòu)外摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)按嚙合（或摩擦）情況分：外“嚙合”和內(nèi)“嚙合”兩種型式。一、棘輪機(jī)構(gòu)1.棘輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理

1棘輪2棘爪4棘爪7彈簧5機(jī)架3搖桿6彈簧內(nèi)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)按嚙合（或摩擦）情況分：外“嚙合”和內(nèi)“嚙合”兩種型式。一、棘輪機(jī)構(gòu)1.棘輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理8構(gòu)件10彈簧11滾子9構(gòu)件組成：棘輪、搖桿、棘爪和機(jī)架及輔助裝置。（1

）齒式棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)——齒式棘輪機(jī)構(gòu)1棘輪2驅(qū)動棘爪3搖桿4止回棘爪5扭簧6軸7機(jī)架

組成：棘輪、搖桿、棘爪和機(jī)架及輔助裝置。（1

）齒式棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)——1棘輪2驅(qū)動棘爪3搖桿4止回棘爪5扭簧6軸7機(jī)架

傳動原理：

當(dāng)搖桿作順時(shí)針方向擺動時(shí)，與搖桿用回轉(zhuǎn)副相聯(lián)的驅(qū)動棘爪將插入齒槽推動棘輪轉(zhuǎn)過一定角度；

當(dāng)搖桿作逆時(shí)針方向擺動時(shí)，驅(qū)動棘爪在棘輪齒上滑過，止回棘爪將阻止棘輪作逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。棘輪每個(gè)行程轉(zhuǎn)角大小的調(diào)節(jié)方式:（1

）齒式棘輪機(jī)構(gòu)

棘輪機(jī)構(gòu)的搖桿是一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的搖桿。因此可改變曲柄長度、連桿長度及搖桿長度。

棘輪上用遮板遮住了棘爪行程內(nèi)的部分棘輪齒，可適當(dāng)調(diào)整遮板的位置。（1

）齒式棘輪機(jī)構(gòu)棘條機(jī)構(gòu)——當(dāng)棘輪半徑趨于無窮大時(shí)，棘輪機(jī)構(gòu)演化為棘條機(jī)構(gòu)。棘條作單向間歇移動。1棘條2驅(qū)動棘爪3搖桿4止回棘爪7機(jī)架

棘條機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)常見型式：單向單動式——（1

）齒式棘輪機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)1棘輪2驅(qū)動棘爪3搖桿4止回棘爪5扭簧6軸7機(jī)架

單向雙動式——（1

）齒式棘輪機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)常見型式：可變向（單動）式——單向轉(zhuǎn)動棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪齒形多為鋸齒形；可變向棘輪機(jī)構(gòu)棘輪齒形為對稱梯形。（1

）齒式棘輪機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)常見型式：

3搖桿1棘爪2棘輪（1

）齒式棘輪機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)常見型式：可變向（單動）式——2棘輪1棘爪3搖桿4遮板5絲桿（2）摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)上最簡單的摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)——外摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)

1棘輪2棘爪4棘爪7彈簧5機(jī)架3搖桿6彈簧

靠偏心楔塊（棘爪）和棘輪之間的摩擦楔緊作用來工作。傳動過程與齒式棘輪機(jī)構(gòu)相似。滾子摩擦棘輪機(jī)構(gòu)——（2）摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)8構(gòu)件10彈簧11滾子9構(gòu)件

構(gòu)件8若順時(shí)針轉(zhuǎn)動，由于彈簧的推動使?jié)L子在摩擦力作用下楔緊在構(gòu)件8、9之間的狹隙處，從而帶動構(gòu)件9一起轉(zhuǎn)動；滾子摩擦棘輪機(jī)構(gòu)——（2）摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)8構(gòu)件10彈簧11滾子9構(gòu)件若構(gòu)件8逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，滾子在摩擦力作用下回到構(gòu)件8、9之間的寬隙處，構(gòu)件9靜止不動。2.棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用齒式棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：故不宜用于高速傳動。①結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運(yùn)動可靠，容易實(shí)現(xiàn)小角度的間歇轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)方便。②棘輪開始和終止運(yùn)動的瞬間有剛性沖擊，運(yùn)動平穩(wěn)性差。搖桿回程時(shí)棘爪在棘輪齒上滑行會引起噪聲和磨損。齒式棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用：各種機(jī)器的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中，也可用作制動器和超越離合器。工程實(shí)例：牛頭刨床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用可變向齒式棘輪機(jī)構(gòu)2.棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用2棘輪1棘爪3搖桿4遮板5絲桿工程實(shí)例：起重設(shè)備的止動器2.棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用工程實(shí)例：自行車后輪軸

2.棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用

3搖桿2驅(qū)動棘爪1棘輪二、槽輪機(jī)構(gòu)1.槽輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理槽輪機(jī)構(gòu)分類：①外槽輪機(jī)構(gòu)

用于傳遞平行軸間的間歇運(yùn)動。②內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)用于傳遞平行軸間的間歇運(yùn)動。二、槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)分類：1.槽輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理用于傳遞兩交錯(cuò)軸之間的間歇運(yùn)動。③球面槽輪機(jī)構(gòu)二、槽輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)分類：1.槽輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理帶有圓銷的撥盤、開有徑向槽的槽輪、機(jī)架等。槽輪機(jī)構(gòu)組成：1.槽輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理原動撥盤作逆時(shí)針等速轉(zhuǎn)動時(shí)，從動槽輪作間歇運(yùn)動。傳動原理：1.槽輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理

當(dāng)撥盤的圓銷未進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，槽輪由于其內(nèi)凹的鎖止弧被撥盤的外凸圓弧鎖住靜止不動；

圓銷開始進(jìn)入槽輪的徑向槽的位置時(shí)，鎖止弧剛好被松開，槽輪開始受圓銷驅(qū)動作順時(shí)針轉(zhuǎn)動。多銷槽輪機(jī)構(gòu)——撥盤上安裝二個(gè)以上圓銷。內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理與外槽輪機(jī)構(gòu)相似，只是撥盤與槽輪同向轉(zhuǎn)動。1.槽輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理2.槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：所以槽數(shù)不宜選得過少，一般?。簔=4～8。①槽輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。槽輪在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)比棘輪平穩(wěn)，但仍然存在有限值的加速度突變，即存在柔性沖擊。②槽輪在轉(zhuǎn)動過程中，其角速度和角加速度有較大的變化。槽輪的槽數(shù)z越少，變化就越大。③槽輪每次轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角是不可調(diào)的。槽數(shù)受結(jié)構(gòu)限制又不能過多，所以在轉(zhuǎn)角太小的場合下，不宜使用槽輪機(jī)構(gòu)。槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用：用于轉(zhuǎn)速較低、轉(zhuǎn)角較大且不需調(diào)節(jié)的場合。工程實(shí)例：電影放映機(jī)

為適應(yīng)人眼視覺暫留的特點(diǎn)，要求影片作間歇移動。2.槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用工程實(shí)例：六角車床的刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)2.槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)1.不完全齒輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理外嚙合型式不完全齒輪機(jī)構(gòu)分類：內(nèi)嚙合型式不完全齒輪機(jī)構(gòu)的主動輪1只有一個(gè)或幾個(gè)齒，從動輪2上有若干輪齒及鎖止弧。當(dāng)主動輪1作連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，從動輪2作間歇單向轉(zhuǎn)動。三、不完全齒輪機(jī)構(gòu)1.不完全齒輪機(jī)構(gòu)的類型及工作原理主動輪1逆時(shí)針轉(zhuǎn)一周，從動輪2順時(shí)針轉(zhuǎn)四分之一周。內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理與外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)相似，只是主、從動輪同向轉(zhuǎn)動。當(dāng)從動輪處于停歇位置時(shí)，從動輪的鎖止弧S2被主動輪的鎖止弧S1鎖住，使從動輪停在確定的位置。不完全齒輪機(jī)構(gòu)功能與棘輪、槽輪機(jī)構(gòu)相似，都是間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，但又有其特點(diǎn)。2.不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用從運(yùn)動性能方面比較——

棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度不大，通常不超過45°；槽輪轉(zhuǎn)過的角度只能在2π/z內(nèi)作有限的選擇；而不完全齒輪機(jī)構(gòu)的從動輪可以實(shí)現(xiàn)整周轉(zhuǎn)動到多次停歇。只要適當(dāng)?shù)剡x取兩輪齒數(shù)，從動輪可間歇地轉(zhuǎn)過預(yù)期的運(yùn)動角，因而適應(yīng)性更廣。

從動力性能方面比較——

棘輪機(jī)構(gòu)存在較大沖擊；槽輪機(jī)構(gòu)在進(jìn)入嚙合和退出嚙合時(shí)有柔性沖擊，在運(yùn)動中有較大的速度變化，易產(chǎn)生較大的慣性力；不完全齒輪機(jī)構(gòu)在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)有較大的沖擊，而在運(yùn)動過程中平穩(wěn)。不完全齒輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用：不完全齒輪機(jī)構(gòu)一般適用于低速輕載場合，如多工位自動或半自動機(jī)械工作臺的間歇轉(zhuǎn)位及某些間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)中。2.不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用四、凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)

1.凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的類型和工作原理應(yīng)用較多的有兩種凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)。（1）圓柱凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)

圓柱凸輪曲線部分驅(qū)使圓盤轉(zhuǎn)過相鄰兩柱銷所夾的中心角2π/z。

圓柱凸輪直線部分使圓盤停歇。

主動構(gòu)件為一單槽圓柱凸輪；從動件為端面帶均布圓柱銷的圓盤。兩構(gòu)件的軸線一般在空間交錯(cuò)成90°。

當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動時(shí)，其溝槽驅(qū)動圓盤上的圓柱銷，使圓盤作間歇轉(zhuǎn)動。凸輪與圓盤的運(yùn)動關(guān)系：（2）蝸桿凸輪間歇機(jī)構(gòu)1.凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的類型和工作原理主動構(gòu)件為一形如弧面蝸桿的凸輪，蝸桿多為單頭。從動構(gòu)件為一圓盤，其圓柱面上帶均布的圓柱銷。當(dāng)蝸桿凸輪轉(zhuǎn)動時(shí)，推動圓盤作間歇轉(zhuǎn)動。特點(diǎn)：①凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)可以在高速下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)、低噪聲地工作。與其它間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)相比較，這是凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)。2.凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用②凸輪的加工比較復(fù)雜，加工精度要求高，裝配調(diào)整也較嚴(yán)