机械原理第七章

第七章其他常用机构§7-1棘轮机构主动摆杆驱动棘爪棘轮止动棘爪一、棘轮机构的基本结构和工作原理棘轮不动棘轮运动二、棘轮机构的类型常用棘轮机构可分为轮齿式与摩擦式两大类单向式棘轮机构双向式棘轮机构轮齿式棘轮机构摩擦式棘轮机构棘轮机构偏心楔块式棘轮机构滚子楔紧式棘轮机构单动式棘轮机构双动式棘轮机构单动式棘轮机构外啮式内啮式双动式棘轮机构双动式棘轮机构双向式棘轮机构双向式棘轮机构双向式棘轮机构偏心楔块式棘轮机构偏心楔块式棘轮机构滚子楔紧式棘轮机构滚子楔紧式棘轮机构三、棘轮机构的特点和应用轮齿式棘轮机构：结构简单、易于制造、运动可靠、棘轮转角容易实现有级调整棘爪在齿面滑过时会引起噪声，高速时更为严重轮齿式棘轮机构多用于低速、轻载时间歇运动的控制棘轮机构用于将摇杆的周期性摆动转换为棘轮的单向间歇转动，也常作为防逆转装置摩擦式棘轮机构：传递运动较平稳、无噪声，从动件的转角可作无级调整易出现打滑现象，运动准确性较差，不适合用于精确传递运动的场合各种棘轮机构在生产实际中的应用棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构棘轮机构aφ（１）不对称梯形齿不对称梯形齿强度较高，已经标准化，是最常用的一种齿形Φ=15゜～30゜m——模数，z——齿数a=m,t=πm，b=0.75mD=mz，Df=D-2h，三、棘轮机构设计中的主要问题１、棘轮齿形的选择（2）直线型三角形齿这种齿形的齿顶尖锐，强度较低，用于小载荷场合。直线（3）圆弧型三角形齿圆弧这种齿形较直线型三角形齿强度高，冲击也小一些。（4）对称型矩形齿这种齿用于双向驱动的棘轮2、棘轮转角大小的调整（1）采用棘轮罩通过改变棘轮罩的位置实现棘轮转角大小的调整滑块摆杆（2）改变摆杆摆角通过改变滑块A的位置，改变摆杆摆角的大小，从而实现棘轮转角大小的调整以上两种调整棘轮转角的方法，棘轮的最小转角都不小于一个齿距角。若要使棘轮的转角小于一个齿距角，则应采取以下方法：（3）多爪棘轮机构角棘爪数——n棘轮齿距角——摆杆转角——1棘轮转角——2132313132323多爪棘轮机构3、棘轮机构的可靠工作条件（1）棘爪的可靠啮合条件PPPFRFNf•FN欲使棘爪顺利的滑入棘轮齿根，则必须有：cossinfLFLFNNtantanf棘轮齿面角大于摩擦角或者棘轮对棘爪的总反力FN的作用线在棘爪轴心O1和棘轮轴心O2之间穿过O1O1O1O2O2O2（2）偏心块楔紧条件FRf•FNFN欲使楔块楔紧棘轮，则必须有：NNfFAOFAOcossin22tantanf楔块廓线升角小于摩擦角（2）滚子楔紧条件欲使滚子被楔紧，则必须有：sin2cos22dFddFNAAFAFNAFNBFBfFNAtan2楔紧角小于2倍的摩擦角楔紧角不宜过小，以防套筒反向运动时滚子不易退出楔紧状态。注意：§7-2槽轮机构一、槽轮机构的组成及其工作原理主动拨盘从动槽轮锁止弧锁止弧径向槽圆柱销主动拨盘转动圆柱销进入径向槽锁止弧松开从动槽轮转动拨盘转过角21槽轮转过22圆柱销脱出径向槽槽轮另一锁止弧被拨盘锁止弧锁住拨盘转动、槽轮静止二、槽轮机构的基本类型及其应用常见的槽轮机构有两种类型：外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构槽轮机构在生产中的应用电影放映机的间歇卷片机构间歇转位机构电影放映机的间歇卷片机构二、槽轮机构的运动性质1、槽轮机构的运动系数主动拨盘转一周时，槽轮的运动时间t2与拨盘的运动时间t1的比值为槽轮机构的运动系数。12tt（1）外槽轮机构拨盘转过一周的时间为：112t若拨盘上有k个圆柱销，则拨盘每转一周，k次拨动槽轮。每次拨动槽轮的运动时间为：11'22tk次拨动槽轮的运动时间为：1122kt22112ktt,2221z222z——槽轮径向槽数2)2(zkzzk22要使槽轮运动，其运动时间t20即：02z要使槽轮有停歇，其运动时间t2t1，即：122zzk3z时6k（k=1～5)，4z时4k（k=1～3)，5z时310k（k=1～3)。（2）内槽轮机构拨盘转过一周的时间为：112t若拨盘上有k个圆柱销，则拨盘每转一周，k次拨动槽轮。每次拨动槽轮的运动时间为：1''2tk次拨动槽轮的运动时间为：1'2kt2'12ktt,2221z222z——槽轮径向槽数1'222)2(zkzzk22要使槽轮有停歇，其运动时间t2t1，即：122zzk3z时必然有：由于当2221zz故内槽轮机构拨盘上的圆柱销只能有一个2、槽轮机构的角速度和角加速度槽轮的转角2和拨盘的转角1关系为：1122cossintanRaRBOABR──圆柱销回转半径，a──中心距令lRa112cos1sinarctanll121122cos21)(coslllldtd212211222)cos21(sin)1(lllldtd当1为常数时，槽轮的角速度与角加速度均为槽数z和拨盘位置角1的函数。为避免圆柱销进入与脱离槽轮径向槽时发生刚性冲击，圆柱销中心的运动方向应与径向槽的中心线相切，因而有：zaRlsinsin2内槽轮机构的运动参数)cos1sinarctan()cossinarctan(11112llRaR121122cos21)(coslllldtd212211222)cos21(sin)1(lllldtdzaRlsinsin2槽轮机构的运动线图外槽轮机构内槽轮机构z外槽轮机构内槽轮机构外槽轮机构内槽轮机构36.460.4631.441.7342.410.415.411.0051.430.372.300.7361.000.331.350.5880.620.280.700.411max221max2内、外槽轮机构的角速度和角加速度运动平稳性差，不宜采用内、外槽轮机构几何尺寸计算公式名称符号外啮合槽轮机构计算公式内啮合槽轮机构计算公式圆销的回转半径R圆销半径r槽顶高H槽底高hhaRr=-+()或haRr=-+-()(3～5)mmhaRr=-+()或haRr=-+-()(3～5)mm锁止弧半径RxRx=h－(a+r)锁止弧张角ggpp=-=+-22211121kkzF()g=21FzpaRsinzpaRsinRr61Rr41zpaHcoszpaHcoserRRx§7-3不完全齿轮机构一、不完全齿轮机构的工作原理不完全齿轮机构是由普通渐开线齿轮机构演变而成的一种间歇运动机构主动轮锁止弧S1与从动轮的锁止弧S2接触主动轮连续转动，从动轮静止不动两轮轮齿部分相啮合两轮的运动关系与渐开线齿轮传动相同不完全齿轮机构的类型外啮合传动内啮合传动齿轮齿条啮合传动二、不完全齿轮机构的啮合特点1、不完全齿轮机构的啮合过程Z1=1（1）前接触段：2EBEEEEB2B2B2B2两齿轮在E点开始接触，从动轮齿顶沿主动轮齿廓顶部向齿根滑动直至B2点，轮2转速逐渐增大。（2）正常啮合段：12BBB2B2B2B2B1B1B1B1与渐开线齿轮啮合相同，B2为轮齿开始啮合点，B1为终止啮合点，两轮作定传动比传动。（3）后接触段：DB1B1B1B1B1DDDD两轮齿啮合点到达B1后并未脱离啮合，而是主动轮的轮齿沿从动轮齿廓向其齿顶滑动，直至D点脱离接触。轮2的角速度是逐渐降低。2、不完全齿轮机构的齿顶干涉当两齿轮的齿顶圆的交点C’在从动轮上第一个正常齿齿顶点C的右面时，主动齿轮的齿顶被从动齿轮的齿顶挡住，不能进入啮合，发生齿顶干涉。C’C’C’C’C’C’C’C’CCCCCCCC为了避免干涉发生，将主动轮齿顶降低，使两轮齿顶圆交点正好是C点或在C点左边。不完全齿轮的主动轮除首齿齿顶修正外，末齿也应修正，而其它各齿均保持标准齿高，不作修正。由于主动轮首、末齿齿顶降低，这将降低传动时的重合度。若重合度1则第二个齿进入啮合时将有冲击，为了避免第二次冲击，需保证首齿工作时重合度1。2、从动轮的运动时间和停歇时间当z1=1时主动轮转过角：21从动轮转过角：从动轮运动时间：12122tt从动轮停歇时间：121'221tt当z11时从动轮运动时间：1'1121212tzzt从动轮停歇时间：1'1121'2121tzzt'1z——主动轮假想齿数，即轮齿布满节圆时的齿数。注意：当主动轮的末齿修顶后将影响转角2从而影响从动轮的运动时间和停歇时间。三、具有瞬心线附加杆的不完全齿轮机构在不完全齿轮机构传动中，从动轮在开始运动和终止运动时速度有突变，因而产生冲击。为减小冲击，可在两轮上安装瞬心线附加杆。瞬心线附加杆加瞬心线附加杆后，2的变化情况如图中虚线所示§7-４万向联轴节一、单万向联轴节结构与运动情况主动轴从动轴十字头转动副转动副转动副主动轴与从动轴间的瞬时角速度比：3主动轴角速度1从动轴角速度12213cossin1cos011801或cos1)(max139012701或cos)(min13二、双万向联轴节双万向联轴节是由左右两单万向节组成从动轴主动轴主动轴从动轴121211cossin1cosMM323233cossin1cosMM3232212131coscossin1cossin1cos31MM3232212131coscossin1cossin1cos31MM3232212131coscossin1cossin1cos31MM121必须满足下列两条件：21（１）即主动轴与中间轴的夹角等于从动轴与中间轴的夹角即中间轴两端的叉面必须位于同一平面内。31MM（２）三、万向联轴节的应用在汽车中的应用在轧钢机中的应用在铣床中的应用在机床工装中应用