机械原理棘轮及其他机构

棘轮机构机制141温家鑫棘轮机构的组成及工作特点组成：摇杆、棘爪、棘轮、止动爪和机架棘轮轮齿通常用单向齿，棘爪铰接于摇杆上，当摇杆逆时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮齿以推动棘轮同向转动；当摇杆顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮上滑过，棘轮停止转动。优点：结构简单，制造方便，运动可靠，每次转过的角度的大小可以在较大的范围内调节；缺点：工作时有较大的冲击和噪声，运动精度较差，所以，棘轮机构常用于速度较低和载荷不大的场合。棘轮机构的类型及应用内接棘轮机构外接棘轮机构棘条机构钩头双动式棘轮机构直推双动式棘轮机构可变向棘轮机构摩擦式棘轮机构外摩擦式接棘轮机构外摩擦式接棘轮机构滚子内接摩擦式棘条机构棘轮机构的应用牛头刨床为了切削工件，刨刀需作连续往复直线运动，工作台作间歇移动。当曲柄转动时，经连杆带动摇杆作往复摆动；摇杆上装有双向棘轮机构的棘爪，棘轮与丝杠固连，棘爪带动棘轮作单方向间歇转动，从而使螺母（即工作台）作间歇进给运动。若改变驱动棘爪的摆角，可以调节进给量；改变驱动棘爪的位置（绕自身轴线转过180°后固定），可改变进给运动的方向。工作面超越离合器利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换，具有自行离合功能的离合器。为了改变棘轮每次转过角度大小，可以加装一个棘轮罩，被遮住的齿越多，棘轮每次转过的角度就越小棘轮机构设计要点棘轮机构的设计主要应考虑：棘轮齿形的选择、模数齿数的确定、齿面倾斜角的确定、行程和动停比的调节方法要求在工作时，棘爪在Pn和F的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。正压力－Pn摩擦力－F条件是两者对O2的力矩要满足如下条件：1.棘轮齿面倾斜角的设计Pnsinα∵F=Pnf代入得：tgαf∴αφ当f=0.2时，φ＝11°30’通常取α＝20°MpnMF将两个力分解成切向和径向分量=tgφFcosαLL槽轮机构槽轮机构的组成及工作特点槽轮机构（genevamechanism）由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构，又称马尔他机构。常被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动。槽轮机构有外啮合和内啮合以及球面槽轮等。外啮合槽轮机构的槽轮和转臂转向相反,而内啮合则相同，球面槽轮可在两相交轴之间进行间歇传动。槽轮机构典型结构如图所示，它由主动转盘、从动槽轮和机架组成。槽轮机构的类型及应用外槽轮机构槽轮与拨盘转向相反内槽轮机构槽轮与拨盘转向相同槽轮机构的应用电影放映机的拨片机构球面槽轮机构拨盘等速回转，在一个运动循环内，总的运动时间为：t＝2π/ω1定义：k=td/t为运动系数，即：k=td/t为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与拨销中心连线成90°角。故有：2α12φ2td＝2α1/ω1槽轮的运动时间为：=2α1/2π2α1=π－2φ2=π－(2π/z)=2π(z-2)/2z代入上式ω190°90°三、槽轮机构的运动系数及运动特性ω2将2α1代入得：∵k0可知：当只有一个圆销时，k=1/2-1/z如果想得到k≥0.5的槽轮机构，则可在拨盘上多装几个圆销，设装有n个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽轮被拨动n次。故运动系数是单圆柱销的n倍，即:k=n(1/2-1/z)∵k≤1∴槽数z≥3得：n≤2z/(z-2)当k=1时，槽轮机构已经不具备间歇运动特性了。k=1/2-1/z≥71~20.36~1槽数z圆销数n运动系数k31~61/6~141~40.25~15、61~30.3~1即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。0.5当z=4及n=2时说明此时槽轮的运动时间和静止时间相等。k=n(1/2－1/z)=0.5ω2ω1o12.运动特性(1)外啮合槽轮机构规定:和在圆销进入区为正，在圆销离开区为负，变化区间为：－α1≤α≤α1在△ABO2中有如下关系：BOABtg2cos1sin1tg＝－φ2≤φ≤φ2cossinRLR令λ＝R/L，并代入上式得：-φ2-α1图示槽轮在运动的任一瞬时，设拨盘位置角用α来表示，槽轮位置角用φ表示。RO2ABα1αφφ2L槽轮的运动是靠圆销的拨动来实现的，在一个运动循环内，槽轮经历了从静止→运动→静止的过程，因此，槽轮的角速度是变化的，从而具有角加速度。分别对时间求一阶导数、和二阶导数，得：12dtd令i21=ω2/ω1(传动比),kα=α2/ω21得：221cos21)(cosi将上述i21、kα随α的变化绘制成曲线，称为槽轮机构的其中：dα/dt=ω121222dtd12cos21)(cos212212)cos21(sin)1(2212)cos21(sin)1(k其中：dω1/dt=0运动特性曲线。上式说明，当拨盘以等角速度运动时，槽轮随位置的变化而变化。因为λ随槽数z的不同而变化，因此，不仅随机构位置变化，而且随槽数变化。槽轮运动的前半段，槽轮的角速度ω2是增加的，角加速度α20后半段正好相反。运动特性曲线z=3z=3z=4z=6z=4z=6运动特性分析：①槽轮运动的ωmax、amax随槽数z的增多而减小。a=1kα=α2/ω21-50˚-30˚-10˚10˚30˚50˚8642-4-6-8α221cos21)(cosi2212)cos21(sin)1(kα54321-60˚-40˚-20˚020˚40˚60˚-50˚-30˚-10˚10˚30˚50˚1221i6圆销进入或退出径向槽时，角速度有突变，②存在柔性冲击。Z愈少，冲击愈大。1.00.750.50.250-0.25-0.5-0.75-1.0212212z=4120.80.60.40.212-135˚-90˚-45˚045˚90˚135˚α(2)内啮合槽轮机构用同样方法可求得内啮合槽轮机构的运动曲线如图所示。③曲线呈单调变化而不象外槽轮那样有两个峰值。特性分析：①存在柔性冲击。a=1圆销进入或退出径向槽时，角速度有突变，且值与外槽轮相等。②但随着转角增大，角加速度值迅速下降并趋于零；a=1④内槽轮机构的动力性能比外槽轮机构要好得多。螺旋机构螺旋机构的组成及工作特点螺旋机构，由螺杆轴、螺母、机架组成螺旋机构的类型万向铰链机构单万向铰链机构双万向铰链机构end