《曲柄搖桿機(jī)構(gòu)》PPT課件.ppt

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1、第四章 常用機(jī)構(gòu),應(yīng)用實(shí)例：,內(nèi)燃機(jī)、鶴式吊、火車(chē)輪、牛頭刨床、開(kāi)窗戶支撐、公共汽車(chē)開(kāi)關(guān)門(mén)、折疊傘、折疊床、 各種健身器材等。,優(yōu)點(diǎn)： 1.采用低副。面接觸、承載大、便于潤(rùn)滑、不易磨損。 2.構(gòu)件接觸面多為圓柱面或平面, 形狀簡(jiǎn)單、易加工、容易獲得較高的制造精度。 3. 構(gòu)件間接觸自封閉, 不需外力保持構(gòu)件間的接觸。 4.改變桿的相對(duì)長(zhǎng)度，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。 5.連桿曲線豐富?？蓾M足不同要求。,定義：由低副（轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)）連接組成的平面機(jī)構(gòu)。,一、平面連桿機(jī)構(gòu),缺點(diǎn)： 1.構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副多，累積誤差大、運(yùn)動(dòng)精度低、效率低。,2.產(chǎn)生動(dòng)載荷（慣性力），不適合高速。,3.設(shè)計(jì)復(fù)雜 4.對(duì)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律

2、和軌跡難以精確實(shí)現(xiàn),一、平面連桿機(jī)構(gòu),鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式 運(yùn)動(dòng)副都是轉(zhuǎn)動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)稱(chēng)為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。,在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的構(gòu)件4是機(jī)架，與機(jī)架4相連 的構(gòu)件1和3稱(chēng)為連架桿，不與機(jī)架相連的構(gòu)件2稱(chēng)為連桿。,相對(duì)于機(jī)架能做整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿稱(chēng)為曲柄; 只能在一定角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的連架桿稱(chēng)為搖桿。,一、平面連桿機(jī)構(gòu),雷達(dá)天線俯仰機(jī)構(gòu),基本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)已知的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,一、平面連桿機(jī)構(gòu),縫紉機(jī)腳踏板機(jī)構(gòu),基本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)已知的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,一、平面連桿機(jī)構(gòu),攪拌機(jī),要求連桿上E點(diǎn)的軌跡為一條卵形曲線,基本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)已知的軌跡,一、平面連桿機(jī)構(gòu),1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 兩連架桿分別為曲柄和搖桿的鉸鏈四 桿

3、機(jī)構(gòu)稱(chēng)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 雷達(dá)天線俯仰角調(diào)整機(jī)構(gòu)，是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例之一。 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，也可以以搖桿為主動(dòng)件，曲柄為從動(dòng)件，將主動(dòng)搖桿的往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)曲柄的整周轉(zhuǎn)動(dòng)。如縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)。,一、平面連桿機(jī)構(gòu),跑步機(jī),一、平面連桿機(jī)構(gòu),2.雙曲柄機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)， 稱(chēng)為雙曲柄機(jī)構(gòu)。,慣性篩,一、平面連桿機(jī)構(gòu),主動(dòng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)曲柄一般為變速轉(zhuǎn)動(dòng)，插床六桿機(jī)構(gòu)是以雙曲柄機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)擴(kuò)展而成的。 在雙曲柄機(jī)構(gòu)中有一種特殊機(jī)構(gòu)，連桿與機(jī)架的長(zhǎng)度相等、兩個(gè)曲柄長(zhǎng)度相等且轉(zhuǎn)向相同的雙曲柄機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為平行四邊形機(jī)構(gòu)。,插床六桿機(jī)構(gòu),機(jī)車(chē)車(chē)輪平行四邊形機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),,一

4、、平面連桿機(jī)構(gòu),平行四邊形機(jī)構(gòu)有以下三個(gè)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn): （1）兩曲柄轉(zhuǎn)速相等 機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 （2）連桿始終與機(jī)架平行 天平機(jī)構(gòu)、所示的攝影車(chē)升降機(jī)構(gòu)。,機(jī)車(chē)車(chē)輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu),天平機(jī)構(gòu),攝影車(chē)升降機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),（3）運(yùn)動(dòng)的不確定性 為了克服運(yùn)動(dòng)的不確定性， 可以對(duì)從動(dòng)曲柄施加外力，或 利用飛輪及構(gòu)件本身的慣性作 用。也可以采用輔助曲柄等措施解決。,平行四邊形機(jī)構(gòu),帶有輔助構(gòu)件的平行四邊形機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),對(duì)于兩個(gè)曲柄轉(zhuǎn)向相反的情況，即連桿與機(jī)架的長(zhǎng)度相等,兩個(gè)曲柄長(zhǎng)度相等所組成的轉(zhuǎn)向相反的雙曲柄機(jī)構(gòu)稱(chēng)為反平行四邊形機(jī)構(gòu)。 反平行四邊形機(jī)構(gòu)不具備 平行四邊形機(jī)構(gòu)前述兩個(gè)運(yùn)動(dòng) 特征。

5、 車(chē)門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)就是反平行 四邊形機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。,反平行四邊形機(jī)構(gòu),車(chē)門(mén)啟閉機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),3.雙搖桿機(jī)構(gòu) 兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，稱(chēng)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。常用于操縱機(jī)構(gòu)、儀表機(jī)構(gòu)等。如圖所示港口起重機(jī)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)貨物的水平移動(dòng)，以減少功率消耗。在雙搖桿機(jī)構(gòu)中若兩搖桿長(zhǎng)度相等，稱(chēng)為等腰梯形機(jī)構(gòu)。 等腰梯形機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性是兩搖桿擺角不相等。 如圖所示的汽車(chē)、拖拉機(jī)前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。,港口起重機(jī)機(jī)構(gòu)圖,車(chē)輛前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),港口起重機(jī),選擇連桿上合適的點(diǎn)，軌跡為近似的水平直線,一、平面連桿機(jī)構(gòu),車(chē)輛的前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),曲柄

6、搖桿機(jī)構(gòu),,回轉(zhuǎn)副D移動(dòng)副,曲柄滑塊機(jī)構(gòu),演化1轉(zhuǎn)動(dòng)副變?yōu)橐苿?dòng)副,一、平面連桿機(jī)構(gòu),曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（偏距e） 對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)， e=0,應(yīng)用：,偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，e0,滑塊運(yùn)動(dòng)線與曲柄回轉(zhuǎn)中心共線,活塞式內(nèi)燃機(jī)，空氣壓縮機(jī)，沖床等。,滑塊運(yùn)動(dòng)線與曲柄回轉(zhuǎn)中心不共線,特點(diǎn)：曲柄等速回轉(zhuǎn)，滑塊具有急 回特性。,一、平面連桿機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),偏心輪的演化過(guò)程,演化2擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副,一、平面連桿機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu),雙曲柄機(jī)構(gòu),曲柄搖桿機(jī)構(gòu),雙搖桿機(jī)構(gòu),,曲柄滑塊機(jī)構(gòu),導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),搖塊機(jī)構(gòu),定塊機(jī)構(gòu) (直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)),,演化3變換機(jī)架,一、平面連桿機(jī)構(gòu),手搖唧筒,,定塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用,一、平面連桿機(jī)構(gòu),（若

7、1能繞A整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則存在兩個(gè)特殊位置） a+db+c (1) b

8、的長(zhǎng)度之和小于等于其他兩構(gòu)件 長(zhǎng)度之和，最短構(gòu)件上兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副。,取最短構(gòu)件為機(jī)架,雙曲柄機(jī)構(gòu),取最短構(gòu)件任一相鄰構(gòu)件為機(jī)架,曲柄搖桿機(jī)構(gòu),取最短構(gòu)件對(duì)面的構(gòu)件為機(jī)架,雙搖桿機(jī)構(gòu),平面四桿機(jī)構(gòu)的類(lèi)型判別,一、平面連桿機(jī)構(gòu),急回運(yùn)動(dòng),在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與連桿兩次共線時(shí)，搖桿位于兩個(gè)極限位置，簡(jiǎn)稱(chēng)極位。,當(dāng)曲柄以逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)180+時(shí)，搖桿從C1D位置 擺到C2D。所花時(shí)間為t1 , 平均速度為V1,那么有：,,此兩處曲柄之間的夾角 稱(chēng)為極位夾角。,,一、平面連桿機(jī)構(gòu),當(dāng)曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)180-時(shí)，搖桿從C2D,置擺到C1D，所花時(shí)間為t2 ,平均速度為V2 ,那么有：,顯然：t1

9、 t2 V2 V1,搖桿的這種特性稱(chēng)為急回運(yùn)動(dòng)。,稱(chēng)K為行程速比系數(shù)。,且越大，K值越大，急回性質(zhì)越明顯。,只要 0 ， 就有 K1,設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，往往先給定K值，于是:,,,一、平面連桿機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),,在不計(jì)重力、摩擦力、慣性力的條件下，機(jī)構(gòu)中輸出件所受主動(dòng)力的方向線與該受力點(diǎn)的絕對(duì)速度方向線所夾的銳角。,壓力角的余角， =900-。,1、壓力角,2、傳動(dòng)角,,越小， 越大，則機(jī)構(gòu)傳力性能越好。,一、平面連桿機(jī)構(gòu),最小傳動(dòng)角的確定,圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件為 AB。各桿長(zhǎng)度為：a、b、c、d。,由圖可見(jiàn)， 與 機(jī)構(gòu)的BCD有關(guān)。,在ABD和BCD中， 由余弦定

10、理得：,一、平面連桿機(jī)構(gòu),1）當(dāng)BCD <900時(shí)， =BCD，則min =BCDmin ， 由公式可知，當(dāng) = 00時(shí)，有BCDmin 。即曲柄與機(jī)架重 合共線時(shí)，機(jī)構(gòu)將出現(xiàn)最小值。,,一、平面連桿機(jī)構(gòu),2）當(dāng)BCD 900時(shí)， =1800-BCD，則min = 1800-BCDmax ，由公式可知，當(dāng) = 1800時(shí)， 有BCDmax 。即曲柄與機(jī)架拉值共線時(shí)，機(jī)構(gòu)將出現(xiàn) 最大值。,,一、平面連桿機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置,1死點(diǎn),圖示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，搖桿 CD為主動(dòng)件，當(dāng)機(jī)構(gòu)處于連桿 與從動(dòng)曲柄共線的兩個(gè)位置時(shí)， 出現(xiàn)了傳動(dòng)角o。的情況。 這時(shí)主動(dòng)件CD通過(guò)連桿作用于 從動(dòng)件AB上的力恰好通過(guò)其

11、回 轉(zhuǎn)中心，所以不能使構(gòu)件AB轉(zhuǎn) 動(dòng)而出現(xiàn)“頂死”現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)的 此種位置稱(chēng)為死點(diǎn)。,,一、平面連桿機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件與連桿共線的位置稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。,2. 死點(diǎn)的利用：,若以?shī)A緊、增力等為目的，則機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置可以加以利用。,一、平面連桿機(jī)構(gòu),對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，有死點(diǎn)是不利的，應(yīng)采取措施 使其順利通過(guò)。,3. 死點(diǎn)的克服,一、平面連桿機(jī)構(gòu),,一、平面連桿機(jī)構(gòu),,一、平面連桿機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),一、平面連桿機(jī)構(gòu),,一、平面連桿機(jī)構(gòu),應(yīng)用,配氣機(jī)構(gòu),繞線機(jī)構(gòu),,,,二、凸輪機(jī)構(gòu),靠模機(jī)構(gòu),進(jìn)刀機(jī)構(gòu),,,,二、凸輪機(jī)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪1、從動(dòng)件2、機(jī)架3三個(gè)基本構(gòu)件及鎖合裝置組成。是一種高副機(jī)

12、構(gòu)。其中凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件則在凸輪輪廓的控制下按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。,二、凸輪機(jī)構(gòu),優(yōu)點(diǎn):只要正確地設(shè)計(jì)和制造出凸輪的 輪廓曲線，就能把凸輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠地轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件所預(yù)期的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單;凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、運(yùn)動(dòng)可靠。,缺點(diǎn):凸輪與從動(dòng)件之間為點(diǎn)或線接觸，故難以保持良好的潤(rùn)滑，容易磨損。,凸輪機(jī)構(gòu)通常適用于傳力不大的機(jī)械中。尤其廣泛應(yīng)用于自動(dòng)機(jī)械、儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)中。,二、凸輪機(jī)構(gòu),連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)比：,平面連桿機(jī)構(gòu)雖然應(yīng)用廣泛，但它只能近似地實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。當(dāng)從動(dòng)件須精確地按預(yù)定運(yùn)

13、動(dòng)規(guī)律尤其是復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律工作時(shí)，則常采用凸輪機(jī)構(gòu)。,二、凸輪機(jī)構(gòu),分類(lèi),1. 按凸輪的形狀分：,2. 按從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)形式分:,3. 按從動(dòng)桿形狀分：,盤(pán)形、移動(dòng)、圓柱,移動(dòng)（直動(dòng)）、擺動(dòng),尖頂、滾子、平底,,,,二、凸輪機(jī)構(gòu),,盤(pán)形凸輪,二、凸輪機(jī)構(gòu),移動(dòng)凸輪,二、凸輪機(jī)構(gòu),圓柱凸輪,二、凸輪機(jī)構(gòu),2、推程及推程運(yùn)動(dòng)角dt，,尖底偏置直動(dòng)推桿 盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu),1、基圓：凸輪輪廓上最小向徑 r0為半徑的圓,基本術(shù)語(yǔ),6、偏距e，偏距圓,4、回程及回程運(yùn)動(dòng)角dh,3、遠(yuǎn)休止角ds,5、近休止角ds,行程：h(最大位移),,二、凸輪機(jī)構(gòu),推桿位移 s=f (t) 特別，當(dāng)凸輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)： s =

14、 s (d)；v =v (d)； a =a (d),一般規(guī)律：上升停降停,推桿的運(yùn)動(dòng)分析,二、凸輪機(jī)構(gòu),剛性沖擊： 由于加速度發(fā)生無(wú)窮大突度而引起的沖擊稱(chēng)為剛性沖擊。,,1、一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律（勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律）,二、凸輪機(jī)構(gòu),柔性沖擊 ： 加速度發(fā)生有限值的突變 （適用于中速場(chǎng)合）,2、二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律（等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律）,二、凸輪機(jī)構(gòu),3、五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律,3-4-5多項(xiàng)式：,既無(wú)剛性沖擊亦無(wú)柔性沖擊 應(yīng)用于高速凸輪,二、凸輪機(jī)構(gòu),運(yùn)動(dòng)特征： 若ds , ds 為零，無(wú)沖擊， 若ds , ds不為零，有沖擊,4、余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律（簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律）,二、凸輪機(jī)構(gòu),運(yùn)動(dòng)特征：沒(méi)有沖擊,6、

15、組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律 為了獲得更好的運(yùn)動(dòng)特征，可以把上述幾種運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合起來(lái)應(yīng)用，組合時(shí)，兩條曲線在拼接處必須保持連續(xù)。,5、正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律（擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律）,二、凸輪機(jī)構(gòu),,設(shè)計(jì)方法：作圖法，解析法 已知 轉(zhuǎn)向。 作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓,反轉(zhuǎn)法原理,凸輪廓線設(shè)計(jì),二、凸輪機(jī)構(gòu),已知 轉(zhuǎn)向,1、尖底直動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪輪廓設(shè)計(jì),二、凸輪機(jī)構(gòu),（3）在理論輪廓上畫(huà)出一系列滾子， 畫(huà)出滾子的內(nèi)包絡(luò)線 實(shí)際輪廓曲線。,注意： 設(shè)計(jì)滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)， 凸輪的基圓半徑是指理論輪廓 曲線的基圓半徑。,（1）去掉滾子，以滾子中心為尖底。,（2）按照上述方法作出輪廓曲線 理論輪

16、廓曲線,2、滾子推桿,,,二、凸輪機(jī)構(gòu),（1）取平底與導(dǎo)路的交點(diǎn)B0為參考點(diǎn) （2）把B0看作尖底，運(yùn)用上述方法找到B1、B2 （3）過(guò)B1、B2點(diǎn)作出一系列平底，得到一直線族。 作出直線族的包絡(luò)線，便得到凸輪實(shí)際輪廓曲線。,3、平底推桿,二、凸輪機(jī)構(gòu),已知：轉(zhuǎn)向，r0，a，l，max，-,4、擺動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu),二、凸輪機(jī)構(gòu),許用壓力角： 擺動(dòng)推桿：=4050 直動(dòng)推桿：=3038,壓力角a：接觸點(diǎn)法線與推桿上 作用點(diǎn)速度方向所夾的銳角。,自鎖：Ff F時(shí)，凸輪不能推動(dòng) 推桿運(yùn)動(dòng)，即發(fā)生自鎖。,凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和自鎖,FFcos a，F(xiàn)Fsin a,二、凸輪機(jī)構(gòu),由式可知：r0,壓力角

17、和基圓半徑的關(guān)系,v2=vB2=vB1 tan a =wrB tan a,,二、凸輪機(jī)構(gòu),滾子半徑rs必須小于理論輪廓曲線外凸部分的最小曲率半徑min，否則將導(dǎo)致推桿運(yùn)動(dòng)失真。 設(shè)計(jì)時(shí)，取rs < 0.8min,滾子半徑與輪廓曲線形狀的關(guān)系,二、凸輪機(jī)構(gòu),,二、凸輪機(jī)構(gòu),帶輪齒的棘輪機(jī)構(gòu),單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu),雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu),三、棘輪機(jī)構(gòu),可變向棘輪機(jī)構(gòu),三、棘輪機(jī)構(gòu),內(nèi)嚙式棘輪機(jī)構(gòu),三、棘輪機(jī)構(gòu),摩擦式棘輪機(jī)構(gòu),偏心楔塊式棘輪機(jī)構(gòu),滾子楔緊式棘輪機(jī)構(gòu),三、棘輪機(jī)構(gòu),1.齒嚙式棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),2.摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)， 無(wú)噪音棘輪可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，但 易打滑，運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性差。

18、,齒嚙式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，棘輪轉(zhuǎn)角 可實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)，但傳動(dòng)平穩(wěn)性差。適合 于轉(zhuǎn)速不高，轉(zhuǎn)角不大和小功率場(chǎng)合。,三、棘輪機(jī)構(gòu),射沙自動(dòng)線的澆鑄機(jī)構(gòu),1、棘輪機(jī)構(gòu)具有間歇運(yùn)動(dòng)特性,三、棘輪機(jī)構(gòu),超越式棘輪機(jī)構(gòu),2、棘輪機(jī)構(gòu)具有快速超越運(yùn)動(dòng)特性,,三、棘輪機(jī)構(gòu),3、能實(shí)現(xiàn)有級(jí)變速傳動(dòng) 改變棘輪轉(zhuǎn)角,,,三、棘輪機(jī)構(gòu),棘爪的工作條件,傳遞同轉(zhuǎn)矩時(shí)為使棘爪受力最小，一般,,為滿足棘爪能順利地滑入齒根，須 。其中： 棘輪齒面傾角 接觸面間的摩擦角,三、棘輪機(jī)構(gòu),,,da,o1,A,o2,,,,=90,,,L,,,pr,,pn,,F,要求在工作時(shí)，棘爪在Pn和F的作用下，能自動(dòng)滑入棘輪齒槽。,Pn s

19、in, F= Pn f 代入得：,tg f, ,當(dāng) f=0.2 時(shí)，1130,通常取20,,,,,,Ft,,,Fr,正壓力Pn,摩擦力F,條件是兩者對(duì)O2的力矩要滿足如下條件：,MpnMF,將力分解成切向和徑向分量,,M,=tg,齒偏角,,,,,,,,,,,,,Fcos,,L,L,,,pt,,三、棘輪機(jī)構(gòu),,棘輪幾何尺寸計(jì)算公式,模數(shù)m,1、1.5、2、2.5、3、 3.5、4、5、6、8、10,頂圓直徑da da =mz,齒間距p P=m,齒高h(yuǎn) h=0.75m,齒頂弦長(zhǎng)a a=m,棘爪工作面長(zhǎng)度a1 a1=(0.50.7)a,齒偏角 20,棘

20、輪寬b b=(14)m,棘爪斜高h(yuǎn)1 、齒斜高h(yuǎn) h1=h h/cos,棘輪齒根圓角半徑rf rf =1.5 mm,棘爪尖端圓角半徑r1 r1 =2 mm,棘爪長(zhǎng)度L 一般取 L=2p,,,,,,,,,6080,o1,o2,齒數(shù)z 1225,,,,三、棘輪機(jī)構(gòu),,,三、棘輪機(jī)構(gòu),作用：將連續(xù)回轉(zhuǎn)變換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。,組成：帶圓銷(xiāo)的撥盤(pán)、帶有徑向槽的槽輪。撥盤(pán)和槽輪上都有鎖止?。翰圯喩系陌紙A弧、撥盤(pán)上的凸圓弧，起鎖定作用。,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠、機(jī)械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。因槽輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中角速度有變化 ，不適合高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。,工作過(guò)程：撥盤(pán)

21、連續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)兩鎖止弧接觸時(shí)，槽輪靜止；反之槽輪運(yùn)動(dòng)。,四、槽輪機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)：潘存云,球面槽輪機(jī)構(gòu),應(yīng)用實(shí)例： 電影放映機(jī)、 自動(dòng)攝影機(jī)、六角車(chē)床轉(zhuǎn)塔。,外嚙合槽輪機(jī)構(gòu),內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu),槽輪機(jī)構(gòu)類(lèi)型,,外嚙合槽輪機(jī)構(gòu),內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu),球面槽輪機(jī)構(gòu),,,四、槽輪機(jī)構(gòu),四、槽輪機(jī)構(gòu),六角自動(dòng)車(chē)床轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu),四、槽輪機(jī)構(gòu),外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)選擇 槽輪槽數(shù)z與撥盤(pán)圓銷(xiāo)數(shù)k的選擇 槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)是槽數(shù)z和撥盤(pán)圓柱銷(xiāo)數(shù)k。在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，槽輪2的運(yùn)動(dòng)時(shí)間tm對(duì)撥盤(pán)1運(yùn)動(dòng)時(shí)間t之比值稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)。設(shè)一槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪上有z個(gè)槽，撥盤(pán)上均勻分布的圓柱銷(xiāo)數(shù)為K，則運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)為 因?yàn)椋?四、槽

22、輪機(jī)構(gòu),討論：1、=0，槽輪始終不動(dòng)； 0，Z3 。 2、：槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間總小于靜止時(shí)間。 3、要使 ，須在構(gòu)件1上安裝多個(gè)圓銷(xiāo)。 設(shè)k為均勻分布的圓銷(xiāo)數(shù)， 由 上式可知：當(dāng)Z=3時(shí)，圓銷(xiāo)的數(shù)目可為15；當(dāng)Z=4或5時(shí)，圓銷(xiāo)的數(shù)目可為13；而當(dāng)Z6時(shí)，圓銷(xiāo)的數(shù)目可為12。一般情況下Z=48。,,四、槽輪機(jī)構(gòu),效率較低，特別是具有自鎖性的螺旋機(jī)構(gòu)效率低 于50。,能獲得很多的減速比和刀的增益；選擇合適的螺 旋機(jī)構(gòu)導(dǎo)程角，可獲得機(jī)構(gòu)的自鎖性。,螺旋機(jī)構(gòu)的組成及特點(diǎn),（1）螺旋機(jī)構(gòu)的組成,通常它是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。但當(dāng)導(dǎo)程角大于當(dāng)量摩擦角時(shí)，它還可以將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

23、。,螺旋機(jī)構(gòu)是由螺桿、螺母和機(jī)架組成。,（2）螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),主要優(yōu)點(diǎn),主要缺點(diǎn),因此，螺旋機(jī)構(gòu)常用于起重機(jī)、壓力機(jī)以及功率不大的進(jìn)給 系統(tǒng)和微調(diào)裝置中。,五、螺旋機(jī)構(gòu),螺旋機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析,當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，螺母沿其軸向移動(dòng)的距離為：,Sl /(2),其中l(wèi)為螺旋的導(dǎo)程 mm。,（1）微動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu),設(shè)螺旋機(jī)構(gòu)中A、B段的螺旋導(dǎo) 程分別為lA、lB , 且兩端螺旋的旋向 相同（即同為左旋或右旋），,則當(dāng) 螺桿1轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，螺母2的位移s為：,s(lAlB)/(2）,因lA、lB相差很小時(shí)，故位移s可能很小，故這種螺旋機(jī)構(gòu)稱(chēng) 為微動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu),,,,五、螺旋機(jī)構(gòu),如用于調(diào)節(jié) 鏜刀進(jìn)刀量的螺旋機(jī)構(gòu)。,此種機(jī)構(gòu)

24、常用測(cè)微計(jì)、分度機(jī)構(gòu)即調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中。,（2）復(fù)式螺旋機(jī)構(gòu),如果螺旋機(jī)構(gòu)的兩段螺旋導(dǎo) 程分別為lA、lB，且兩端螺旋的旋 向相反。,這種螺旋機(jī)構(gòu)稱(chēng)為復(fù)式 螺旋機(jī)構(gòu)。,此種螺旋機(jī)構(gòu)常用于車(chē)輛的聯(lián)接。,五、螺旋機(jī)構(gòu),螺旋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn),螺旋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是選擇確定合適的螺旋導(dǎo)程角、導(dǎo)程及頭數(shù) 等參數(shù)。,根據(jù)不同的工作要求，螺旋機(jī)構(gòu)應(yīng)選擇不同的幾何參數(shù)。,若要求螺旋具有自鎖性或具有較大的減速比（微動(dòng)）時(shí)，宜 選用單頭螺旋，宜選用較小的導(dǎo)程及導(dǎo)程角，但效率較低。,若要求傳遞大的功率或快速運(yùn)動(dòng)的螺旋機(jī)構(gòu)時(shí)，宜采用具有 較大導(dǎo)程角的多頭螺旋。,五、螺旋機(jī)構(gòu),五、螺旋機(jī)構(gòu),1.工作原理及特點(diǎn),工作原理：在主動(dòng)齒輪只

25、做出一個(gè)或幾個(gè)齒，根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間的要求在從動(dòng)輪上做出與主動(dòng)輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當(dāng)兩輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，與齒輪傳動(dòng)一樣，無(wú)齒部分由鎖止弧定位使從動(dòng)輪靜止。,優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠、從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng) 時(shí)間和靜止時(shí)間的比例可在較大范圍內(nèi)變化。,2.類(lèi)型及應(yīng)用,類(lèi)型：外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)、內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu),缺點(diǎn)：從動(dòng)輪在開(kāi)始進(jìn)入嚙合與脫離嚙合時(shí)有較大 沖擊，故一般只用于低速、輕載場(chǎng)合。,六、不完全齒輪機(jī)構(gòu),外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu),內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu),應(yīng)用：適用于一些具有特殊運(yùn)動(dòng)要求的專(zhuān)用機(jī)械中。如乒乓球拍周緣銑削加工機(jī)床、蜂窩煤壓制機(jī)等。,六、不完全齒輪機(jī)構(gòu),1.工

26、作原理及特點(diǎn),圓柱凸輪連續(xù)回轉(zhuǎn)，推動(dòng)均布有柱銷(xiāo)的從動(dòng)圓盤(pán)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。,特點(diǎn)：從動(dòng)圓盤(pán)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀。,優(yōu)點(diǎn)：可通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)減小動(dòng)載荷、避 免沖擊、適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。定位精確、且 結(jié)構(gòu)緊湊。,缺點(diǎn)：凸輪加工較復(fù)雜、安裝調(diào)整要求嚴(yán)格。,2.類(lèi)型及應(yīng)用,類(lèi)型：圓柱凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、蝸桿凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),六、不完全齒輪機(jī)構(gòu),圓柱凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),蝸桿凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),牙膏灌漿機(jī),應(yīng)用： 適用于高速、高精度的分度轉(zhuǎn)位機(jī)械制瓶機(jī)、制藥設(shè)備、紙煙、包裝機(jī)、拉鏈嵌齒、高速?zèng)_床、多色印刷機(jī)等機(jī)械。,,封口,灌漿,1 特點(diǎn) 空間交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，多用于分度 2 工作過(guò)程 與擺動(dòng)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)相似 3 幾何參數(shù) 凸輪槽數(shù)（主動(dòng)）可以為1， 撥銷(xiāo)一般大于6,圓柱凸輪式間歇機(jī)構(gòu),六、不完全齒輪機(jī)構(gòu),1 特點(diǎn) 空間交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，多用于分度 2 工作過(guò)程 與蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)相似 3 幾何參數(shù) 蝸桿凸輪槽數(shù)（主動(dòng)）可以為1， 撥銷(xiāo)一般大于6,蝸桿凸輪間歇機(jī)構(gòu),六、不完全齒輪機(jī)構(gòu),