第6章间歇运动机构

第第6章章 间歇运动机构间歇运动机构61 棘轮机构棘轮机构62 槽轮机构槽轮机构63 不完全齿机构不完全齿机构64 凸轮式间隙运动机构凸轮式间隙运动机构 特点特点将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇。将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇。几种常见的间歇运动机构几种常见的间歇运动机构槽轮机构槽轮机构(Geneva drive)棘轮机构棘轮机构(Ratchet mechanism)不完全齿轮机构不完全齿轮机构(Intermittent gearing)凸轮式间歇运动机构凸轮式间歇运动机构(Cam-type index mechanism)一、一、棘轮机构棘轮机构的组成及其工作原理的组成及其工作原理组成：组成：摆杆、棘爪、棘轮、止动爪。摆杆、棘爪、棘轮、止动爪。61 棘轮机构棘轮机构工作原理：工作原理：摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间歇转动。摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间歇转动。优点：优点：结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。缺点：缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。适用于速度较低和载荷不大的场合。适用于速度较低和载荷不大的场合。棘轮棘轮类型类型按工作方式：按工作方式：按轮齿分布：按轮齿分布：按转角是否可调按转角是否可调:固定转角固定转角、可调转角可调转角轮齿棘轮轮齿棘轮、摩擦棘轮摩擦棘轮外缘外缘、内缘内缘、端面端面棘轮机构。棘轮机构。单向单向、双向运动双向运动棘轮机构。棘轮机构。二、棘轮机构的类型与应用二、棘轮机构的类型与应用按棘轮转向是否可调按棘轮转向是否可调:按工作原理分按工作原理分:单动式单动式、双动式双动式棘轮机构。棘轮机构。调杆长摆角、加滑动罩（一）（一）棘轮机构棘轮机构的组成的组成组成组成摇杆摇杆 1 1 主动构件，作往复摆动运动主动构件，作往复摆动运动棘轮棘轮 3 3 单向的间歇运动单向的间歇运动驱动棘爪驱动棘爪 2 2 止动棘爪止动棘爪 4 4 弹簧弹簧 5 5 设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云ABB双向棘轮双向棘轮1 双动棘轮机构双动棘轮机构1双动棘轮机构双动棘轮机构2棘轮可双向运动棘轮可双向运动双向棘轮双向棘轮2 可变向设计：潘存云设计：潘存云可调转角的棘轮可调转角的棘轮023451023451调滑动罩调滑动罩牛头刨床进给调整机构牛头刨床进给调整机构通过调整杆长来调摆角通过调整杆长来调摆角设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云2113231324摩擦棘轮摩擦棘轮超越离合器超越离合器传动平稳，噪声小，接触表面易发生滑动，运动准确性差。内啮合内啮合轮齿式超越棘轮机构轮齿式超越棘轮机构自行车后轮轴上的单向传动运动设计：潘存云设计：潘存云ABCD运动特点：运动特点：轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调，但运动轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调，但运动准确。而摩擦棘轮正好相反。准确。而摩擦棘轮正好相反。应用：应用：在各类机床中实现进给、转位、或分度。在各类机床中实现进给、转位、或分度。实例：实例：止动器止动器、牛头刨床牛头刨床、冲床转、冲床转 位、超越离合器（单车飞轮）。位、超越离合器（单车飞轮）。间歇转动间歇转动冲头冲头卸料工位卸料工位装料工位装料工位冲压工位冲压工位设计：潘存云dao1Ao2=90LprpnF三、设计要点三、设计要点要求在工作时，棘爪在要求在工作时，棘爪在Pn和和F的作用下，能自动滑入棘的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。轮齿槽。Pn sin F=Pn f 代入得：代入得：tan f 当当 f=0.2 时，时，1130 通常取通常取20FtFr正压力正压力Pn摩擦力摩擦力F条件是两者对条件是两者对O2的力的力矩要满足如下条件：矩要满足如下条件：MpnMF将力分解成切向和径向分量将力分解成切向和径向分量M=tan齿偏角齿偏角FcosLLpt摩擦角棘轮几何尺寸计算公式棘轮几何尺寸计算公式模数模数m1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、5、6、8、10 顶圆直径顶圆直径da da=mz 与齿轮不同 齿间距齿间距p P=m 齿高齿高h h=0.75m 齿顶弦长齿顶弦长a a=m棘爪工作面长度棘爪工作面长度a1 a1=(0.50.7)a 齿偏角齿偏角 20棘轮宽棘轮宽b b=(14)m棘爪斜高棘爪斜高h1、齿斜高、齿斜高h h1=h h/cos棘轮齿根圆角半径棘轮齿根圆角半径rf rf=1.5 mm棘爪尖端圆角半径棘爪尖端圆角半径r1 r1=2 mm 棘爪长度棘爪长度L 一般取一般取 L=2p=2ma1Lp6080hadao1o2 齿数齿数z 1225 棘轮参数棘轮参数 计算公式或取值计算公式或取值hh1rfr1齿槽角齿槽角设计：潘存云（55）设计：潘存云o21 1262 槽轮机构槽轮机构（马尔它机构）（马尔它机构）一、一、槽轮机构槽轮机构的组成及其工作特点的组成及其工作特点作用：作用：将连续回转变换为间歇转动。将连续回转变换为间歇转动。组成：组成：带圆销的拨盘、带有径向带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。的凸圆弧，起锁定作用。特点：特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度有变化度有变化，不适合高速运动场合。，不适合高速运动场合。o1工作过程：工作过程：拨盘连续回转，当两锁止拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。锁止弧锁止弧槽轮槽轮拨盘拨盘圆销圆销设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云二、槽轮机构的类型与应用二、槽轮机构的类型与应用球面槽轮机构球面槽轮机构应用实例：应用实例：电影放映机电影放映机、自动摄影机、自动摄影机、六角车床转塔六角车床转塔。外啮合槽轮机构外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构内啮合槽轮机构槽轮槽轮机构机构类型类型轴线平行轴线平行轴线相交轴线相交放映机的反应用外啮合槽轮机构外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构内啮合槽轮机构球面槽轮机构球面槽轮机构o1o21 122 2六槽内槽轮六槽内槽轮拨盘拨盘六角车床转塔六角车床转塔圆销圆销车螺纹车螺纹41装牙膏装牙膏筒筒2 车帽口车帽口6卸牙膏筒卸牙膏筒5切尾切尾3 空闲空闲电影放映机电影放映机三、槽轮机构的运动系数三、槽轮机构的运动系数1.运动系数运动系数拨盘等速回转，在一个运动循拨盘等速回转，在一个运动循环内，总的运动时间为：环内，总的运动时间为：t2/2/1 1定义：定义：k=td/t 为运动系数，即：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心连线成90角。故有：角。故有：221 1222 2td2 21 1/1 1槽轮的运动时间为：槽轮的运动时间为：=21 1/221 1=2 22 2=(2(2/z)/z)=2(z-2)/2z 2(z-2)/2z代入上式1 12 29090将将21 1代入得：代入得：k0k0可知：当只有一个圆销时，可知：当只有一个圆销时，k=1/2-1/zk=1/2-1/z如果想得到如果想得到k0.5k0.5的槽轮机构，则可在的槽轮机构，则可在拨盘上多装几个拨盘上多装几个圆销，设装有圆销，设装有n个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽轮被拨动轮被拨动n次。故运动系数是单圆柱销的次。故运动系数是单圆柱销的n倍，即倍，即:k=n(1/2-1/z)1/2-1/z)k1k1 槽数槽数 z3 z3 得：得：n2z/2z/(z-2)z-2)提问：why k1？事实上，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=1/2-1/z7120.361槽数槽数z圆销数圆销数n运动系数运动系数k 3 16 1/61 4 14 0.251 5、6 13 0.31 即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。0.5 0.5当当z=4及及n=2时时说明此时槽轮的说明此时槽轮的运动时间运动时间和和静止时间静止时间相等。相等。k=n(1/21/z)=0.51四、槽轮机构的几何尺寸计算四、槽轮机构的几何尺寸计算圆销半径圆销半径r 由受力大小确定由受力大小确定 rR/6中心距中心距L 由安装空间确定由安装空间确定回转半径回转半径R R=Lsin=Lsin(/z)槽顶半径槽顶半径s s=Lcos=Lcos(/z)槽深槽深h hs-(L-R-r)拨盘轴径拨盘轴径d1 d12(L-s)槽轮轴径槽轮轴径d2 d22(L-R-r)参参 数数 计算公式或依据计算公式或依据槽数槽数z 由工作要求确定由工作要求确定圆销数圆销数nsd1d2rr0槽顶侧壁厚槽顶侧壁厚b b=35 mm 经验确定经验确定b锁止弧半径锁止弧半径r0 r0=R-r-bRLh263 不完全齿轮机构不完全齿轮机构 1.工作原理及特点工作原理及特点工作原理工作原理：在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运：在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运动时间和停歇时间的要求在从动轮上做出与主动轮相动时间和停歇时间的要求在从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮啮合的轮齿。其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止弧定位使从合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止弧定位使从动轮静止。动轮静止。优点：优点：结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动 时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。2.类型及应用类型及应用类型：类型：外啮合不完全齿轮机构、内啮合不完全齿轮机构外啮合不完全齿轮机构、内啮合不完全齿轮机构缺点：缺点：从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般只用于低速、轻载场合。冲击，故一般只用于低速、轻载场合。外啮合不完全齿轮机构外啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械中。应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械中。如乒乓球拍周缘如乒乓球拍周缘铣削加工机床铣削加工机床、蜂窝煤饼压制机蜂窝煤饼压制机等。等。设计：潘存云铣刀铣刀不完全齿轮不完全齿轮1乒乓球拍专用靠模铣床乒乓球拍专用靠模铣床123458976球拍球拍靠模凸轮靠模凸轮不完全齿轮不完全齿轮1设计：潘存云瞬心线附加杆瞬心线附加杆蜂窝煤饼压制机蜂窝煤饼压制机退煤饼退煤饼填料填料填料填料锁止弧锁止弧锁止弧锁止弧使运动平稳压制压制不完全齿轮不完全齿轮轴实现正转，停歇，反转。64 凸轮式凸轮式间歇运动机构间歇运动机构 1.工作原理及特点工作原理及特点圆柱凸轮连续回转，推动均布有柱销的从动圆盘间歇圆柱凸轮连续回转，推动均布有柱销的从动圆盘间歇转动。转动。特点：特点：从动圆盘的运动规律取决于凸轮廓线的形状。从动圆盘的运动规律取决于凸轮廓线的形状。优点：优点：可通过选择适当的运动规律来减小动载荷、避可通过选择适当的运动规律来减小动载荷、避 免冲击、适应高速运转的要求。运转可靠，传免冲击、适应高速运转的要求。运转可靠，传 动平稳，定位精确、且结构紧凑。动平稳，定位精确、且结构紧凑。缺点：缺点：凸轮加工较复杂、安装调整要求严格。凸轮加工较复杂、安装调整要求严格。2.类型及应用类型及应用类型：类型：圆柱凸轮间歇运动机构、蜗杆凸轮间歇运动机构圆柱凸轮间歇运动机构、蜗杆凸轮间歇运动机构设计：潘存云R2圆柱凸轮间歇运动机构圆柱凸轮间歇运动机构蜗杆凸轮间歇运动机构蜗杆凸轮间歇运动机构牙膏灌浆机牙膏灌浆机应用：应用：适用于高速、高精度的分适用于高速、高精度的分度转位机械制瓶机、纸烟、包装机、度转位机械制瓶机、纸烟、包装机、拉链嵌齿、高速冲床、多色印刷机拉链嵌齿、高速冲床、多色印刷机等机械。等机械。封口封口灌浆灌浆1 1圆柱分度凸轮机构圆柱分度凸轮机构在从动盘上可以布置较在从动盘上可以布置较多的滚子，能实现较大的多的滚子，能实现较大的分度数。分度数。难以实现预紧。难以实现预紧。从动盘从动盘主动凸轮主动凸轮滚子分布在从滚子分布在从动盘的端面上动盘的端面上圆柱形凸轮连续转动转换成转盘的单向停歇转动。凸轮连续转动转换成转盘的单向停歇转动。摆杆长度为R2，只有推程和远休止角的摆动从动件圆柱凸轮机构。推程远休止角2 蜗杆分度凸轮机构蜗杆分度凸轮机构（应用最多）（应用最多）主动凸轮主动凸轮从动盘从动盘机架机架机架机架凸脊凸脊轴线相互垂直交错轴线相互垂直交错滚子滚子l凸轮上有一条凸脊，如果凸脊凸轮上有一条凸脊，如果凸脊沿一条螺旋线布置，就像一个蜗杆，沿一条螺旋线布置，就像一个蜗杆，那么凸轮连续转动时就带动从动盘那么凸轮连续转动时就带动从动盘像蜗轮那样连续转动。像蜗轮那样连续转动。l但凸轮上的凸脊经过这样的设但凸轮上的凸脊经过这样的设计：当凸轮在连续回转时，使从动计：当凸轮在连续回转时，使从动盘作间歇运动。盘作间歇运动。l从动盘上的滚子可以绕其自身轴线转动，可减小凸从动盘上的滚子可以绕其自身轴线转动，可减小凸轮面和滚子之间的滑动摩擦。轮面和滚子之间的滑动摩擦。l两轴间的中心距可作微量调整，以消除凸轮轮廓面两轴间的中心距可作微量调整，以消除凸轮轮廓面和滚子之间的间隙，实现和滚子之间的间隙，实现“预紧预紧”，不但可减小间隙带，不但可减小间隙带来的冲击，而且在从动盘停歇时可得到精确的定位，补来的冲击，而且在从动盘停歇时可得到精确的定位，补偿磨损。偿磨损。本本 章章 重重 点点1、掌握确定棘轮齿偏角的计算方法、掌握确定棘轮齿偏角的计算方法2、熟记槽轮运动系数与槽数、圆销个数之间的关系、熟记槽轮运动系数与槽数、圆销个数之间的关系