第五章 获得往复运动的机构
- 格式：ppt
- 大小：19.76 MB
- 文档页数：48
下载文档原格式
合集下载
常用机构
第五章常用机构学案本章重点一、掌握曲柄摇杆机构、双曲柄机构双摇杆机构的组成条件二、掌握四杆机构中急回特性内容和死点位置判断等运动特性三、掌握四杆机构的演化形式及应用；四、熟悉凸轮机构的组成、分类及用用特点；五、了解凸轮机构各主要参数和对机构性能影响和常用从动杆运动规律；熟悉经轮机构和槽轮机构的组成及典型应用。
本章内容提要一、平面连杆机构平面连杆机构：各构件是用销轴、滑道等方式连接起来的，各构件间的相对运动均在同一平面或相互平行的平面内。
平面四杆机构：有四个杆件组成的最简单的平面连杆机构称为平面四杆机构。
铰链四杆机构：由四个杆件通过转动铰链连接而成的机构。
1.运动副=低副+高副2. 低副：面接触高副：点、线接触（一）铰链四杆机构的组成铰链四杆机构由机架、连接杆、连杆组成。
（二）铰链四杆机构的组成条件1.曲柄摇杆机构（1）最长杆和最短杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；（2）以最短杆的相邻杆为机架。
凡符合上述以上两条要求的四杆机构为曲柄摇杆机构2.双曲柄机构（1）最长杆和最短杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；（2）以最短杆为机架。
凡符合上述以上两条要求的四杆机构为双曲柄机构。
3.双摇杆机构（1）最长杆和最短杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，以最短杆的相对杆为机架；（2）最长杆和最短杆长度之和大于其余两杆长度之和。
凡符合上述任意一条要求的四杆机构为双摇杆机构。
4.急回特性:曲柄与连杆两次共线位置之间所夹的锐角θ称为极位夹角.摇杆的返度较快，称它具有“急回运动”特性。
当有曲柄存在时，急位夹角越大，急回特性越强；急位夹角为0就不存在急回特性。
急回运动特性有利于提高机械的工作效率。
机械在工作中往往具有工作行程和空回行程两个过程，可以利用急回运动特性来缩短机械空回行程的时间。
5. 死点:曲柄摇杆机构中，设摇杆为主动件，曲柄为从动件，当机构处于连杆与曲柄在一条直线上。
这时主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心，此力对旋转中心不产生力矩。
第5章 间歇运动机构讲解
/webnew/
5.1.1 棘轮机构的工作原理
图5.1 单动式棘轮机构
/webnew/
5.1.1 棘轮机构的工作原理
常用的棘轮机构可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两大 类。 1. 齿式棘轮机构 齿式棘轮机构按其运动形式又可分为三类： (1) 单动式棘轮机构 如图5.1所示，当主动摇杆往复摆动一 次时，棘轮只能单向间歇地转过某一角度。 (2) 双动式棘轮机构 如图5.2所示，在摇杆往复摆动时都能 使棘轮作同一方向的间歇转动。棘爪可做成钩头，如图 5.2(a)所示，或直头，如图5.2(b)所示。
/webnew/
5.1.1 棘轮机构的工作原理
图5.3 可变向棘轮机构
/webnew/
5.1.1 棘轮机构的工作原理
2. 摩擦式棘轮机构 图5.4所示为摩擦式棘轮机构，与齿式棘轮机构相 比，摩擦式棘轮机构能无级调节棘轮转角的大小， 而且降低了机构的冲击和噪声。当摆杆1作逆时针 转动时，利用棘爪2与棘轮3之间的摩擦带动棘轮3 和摇杆一起转动；当摇杆作顺时针转动时，棘爪2 与棘轮3之间产生滑动，这时由于制动爪4的作用能 阻止棘轮反转。
第5章 间歇运动机构
（时间：1次课，2学时）
/webnew/
第5章 间歇运动机构
本章要点及学习指导： 间歇运动机构类型很多，本章仅介绍棘轮机构、 槽轮机构和不完全齿轮机构的工作原理、运动 特点和应用。通过本章的学习，要求学习者了 解棘轮机构和槽轮机构的工作原理、运动特点 和应用。
/webnew/
5.2.2 槽轮机构的特点和应用
图5.9 自动机床的刀架转位机构
/webnew/
5.2.2 槽轮机构的特点和应用
机械基础—常用机构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构 （三）不完全齿轮机构简介：
（一）、棘轮机构
2、类型：
双 动 式 棘 轮 机 构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
2、类型：
可 变 向 棘 轮 机 构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
2、类型：
偏 心 楔 块 式 棘 轮 机 构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
常用运动规律：
（三）、简谐运动规律 简谐运动规律是当动点在一圆周
上作匀速运动时，由该点在此圆的直 径上的投影所构成的运动。
★推程运动方程：
s
=
h 2
1
-
cos
d0
d
v
=
h 2d 0
sin
d0
d
a
=
2 h
2d
2 0
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
1、工作原理及组成：
摇杆 棘爪
棘轮
止动爪
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
2、类型：
摩擦式棘轮机构
齿式棘轮机构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构
2、类型：
内啮式
单
外啮式
动
式
棘
轮
机
构
棘条式
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
（一）、棘轮机构动画
机械基础—第五章 第三节 间歇运动机构
第05章 间歇运动机构讲解
图5-1 棘轮机构
5.1.2 棘轮机构的类型
1 齿式棘轮机构
1．按啮合方式分类 (1) 外啮合棘轮机构 (2) 内啮合棘轮机构 2．按从动件的间歇运动方式分类 (1) 单向式棘轮机构 (2) 双向式棘轮机构 (3) 双动式棘轮机构
2 摩擦式棘轮机构
摩擦式棘轮机构的工作原理为摩擦原理。由于棘轮的廓面 是光滑的，因此这种机构又称为无棘齿棘轮机构。该类机 构棘轮的转角可以无级调节，噪声小，但棘爪与棘轮的接 触面间容易发生相对滑动，故运动的可靠性和准确性较差。
5.1.1 棘轮机构的工作原理
如图5-1所示，棘轮机构主要由棘轮1、驱动棘爪2、摇杆3、 制动棘爪4、弹簧5和机架6等组成，弹簧5用来使棘爪和棘轮1 保持接触。棘轮1和摇杆3的回转轴线重合。
如图5-1(a)所示，当摇杆3逆时针(在如图5-1(b)所示的机构 中为顺时针)摆动时，驱动棘爪2插入棘轮1的齿槽中，推动棘 轮转过一个角度，而制动棘爪4则在棘轮的齿背上滑过；当摇 杆顺时针(在如图5-1(b)所示的机构中为逆时针)摆动时，驱 动棘爪2在棘轮的齿背上滑过，而制动棘爪4则阻止棘轮作顺 时针在如图5-1(6)所示的机构中为逆时针转动，使棘轮静止 不动。因此，摇杆作连续的往复摆动时，棘轮将作单向间歇 转动。
5.4.2 螺旋机构的基本形式
01
单螺旋机构
(1) 螺杆原位转动，螺母作直线运动。 (2) 螺母不动，螺杆转动并作直线运动。 (3) 螺杆不动，螺母转动并作直线运动。 (4) 螺母原位转动，螺杆作直线运动。
02
双螺旋机构
(1) 差动螺旋机构 (2) 复式螺旋机构
03
滚珠螺旋机构
一、填空 二、选择 三、判断 四、简答
(一) 间歇式送进
(二) 防逆转制动
5.1.2 棘轮机构的类型
1 齿式棘轮机构
1．按啮合方式分类 (1) 外啮合棘轮机构 (2) 内啮合棘轮机构 2．按从动件的间歇运动方式分类 (1) 单向式棘轮机构 (2) 双向式棘轮机构 (3) 双动式棘轮机构
2 摩擦式棘轮机构
摩擦式棘轮机构的工作原理为摩擦原理。由于棘轮的廓面 是光滑的，因此这种机构又称为无棘齿棘轮机构。该类机 构棘轮的转角可以无级调节，噪声小，但棘爪与棘轮的接 触面间容易发生相对滑动，故运动的可靠性和准确性较差。
5.1.1 棘轮机构的工作原理
如图5-1所示，棘轮机构主要由棘轮1、驱动棘爪2、摇杆3、 制动棘爪4、弹簧5和机架6等组成，弹簧5用来使棘爪和棘轮1 保持接触。棘轮1和摇杆3的回转轴线重合。
如图5-1(a)所示，当摇杆3逆时针(在如图5-1(b)所示的机构 中为顺时针)摆动时，驱动棘爪2插入棘轮1的齿槽中，推动棘 轮转过一个角度，而制动棘爪4则在棘轮的齿背上滑过；当摇 杆顺时针(在如图5-1(b)所示的机构中为逆时针)摆动时，驱 动棘爪2在棘轮的齿背上滑过，而制动棘爪4则阻止棘轮作顺 时针在如图5-1(6)所示的机构中为逆时针转动，使棘轮静止 不动。因此，摇杆作连续的往复摆动时，棘轮将作单向间歇 转动。
5.4.2 螺旋机构的基本形式
01
单螺旋机构
(1) 螺杆原位转动，螺母作直线运动。 (2) 螺母不动，螺杆转动并作直线运动。 (3) 螺杆不动，螺母转动并作直线运动。 (4) 螺母原位转动，螺杆作直线运动。
02
双螺旋机构
(1) 差动螺旋机构 (2) 复式螺旋机构
03
滚珠螺旋机构
一、填空 二、选择 三、判断 四、简答
(一) 间歇式送进
(二) 防逆转制动
第五章液压缸介绍
例：液压刨床
差动缸：单杆活塞缸的
左右两腔都接通高压油 时称为“差动连接”。
F3 p1 ( A1 A2 ) m p1
d2
4
m
q1
pq
qV 4qV v3 A1 A2 d 2
q2
结论：差动连接后，速度大，推力小。 差动连接时活塞 ( 或缸筒 ) 只能向一个方 向运动，要使它反向运动，油路接法须与非 差动式连接相同。
(2)活塞杆外径d： 可根据满足速度或速度比的要求来选择， 也可根据活塞杆受力状况来确定。 按速度比λv确定：
v 1 dD v
按工作压力确定：
※ 按国标圆整为标准尺寸。
(3)缸筒长度L： 根据最大工作行程长度及各种结构需要来 确定，即： L=l+B+A+M+C
式中：l—活塞的最大工作行程； B—活塞宽度，一般为(0.6-1)D; A—活塞杆导向长度，取(0.6-1.5)D; M—活塞杆密封长度，由密封方式定； C—其他长度。
摩擦环密封：依靠套在活塞上的摩擦环在O 形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。 适用于缸筒和活塞之间的密封。
O形密封圈和V形密封圈：利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合 面之间来防止泄漏。缸筒和活塞之间、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和 缸盖之间都能使用。
(四)缓冲装置
设计液压缸时，须注意以下几点：
尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在
受压状态下具有良好的稳定性；
考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排 气问题；
正确确定液压缸的安装、固定方式；
液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设 计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑、加工、 装配和维修方便； 在保证能满足运动行程和负载力的条件下，应尽 可能地缩小液压缸的轮廓尺寸； 要保证密封可靠，防尘良好。
第五章间歇运动机构
以传递动力为主，能以较小的转矩产生较大的轴向推力，用 与克服工作阻力。螺旋千斤顶和压力机的螺旋。 3） 调整螺旋 用以调整、固定零件的相对位置。如机床和仪表中微调机构 中使用的螺旋。
第五章间歇运动机构
根据螺旋副运动的摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为 滑动螺旋和滚动螺旋。
滑动螺旋结构简单，便于制造，易于实现自锁。但其缺点是 摩擦阻力大，传动玫率 滚动螺旋的摩擦阻力小，传动效率高，但结构复杂。 主要用于数控冲、机床、测试装置或自动控制系统中的螺旋 传动。
第五章间歇运动机构
§5-1 间歇运动机构
一、 棘轮机构 1、棘轮机构的组成： 棘轮机构由棘轮、主动棘爪、 止回棘爪和机架等组成。 2、棘轮机构的原理
如图所示为外啮合曲柄摇杆式棘轮机构。当主动曲柄连续转动 时，摇杆作3往复摆动。当摇杆逆时针摆动时，棘爪2嵌入棘轮1 的齿槽内，推动棘轮沿逆时针方向转过一个角度；当摇杆顺时 针摆动时，棘爪4在棘轮齿背上滑过，棘轮静止不动。为防止棘 轮反转，在机架上安装止动棘爪可防止棘轮逆转。
第五章间歇运动机构
4、 几何尺寸计算
第五章间歇运动机构
§5-3 不完全齿轮机构
不完全齿轮机构:主动轮圆周上 布满轮齿或主动轮和从动轮圆 周上没有布满轮齿。 1.工作原理和类型：
如图所示
外啮合
内啮合 齿轮齿条啮合
第五章间歇运动机构
第五章间歇运动机构
2、不完全齿轮机构的特点和应用
特点：结构简单，设计灵活，制造方便，从动轮的运动角范 围大；在一个周期内能实现多次动、停时间不等的间歇运动； 但从动轮在转动开始和终止时速度有突变，存在刚性冲击， 不适于高速传动。 应用：用于轻载、低速的场合。 不完全齿轮机构常应用与计算器、工位转换和某些往复运 动的间歇机构中。
第五章间歇运动机构
根据螺旋副运动的摩擦性质的不同，螺旋传动又可分为 滑动螺旋和滚动螺旋。
滑动螺旋结构简单，便于制造，易于实现自锁。但其缺点是 摩擦阻力大，传动玫率 滚动螺旋的摩擦阻力小，传动效率高，但结构复杂。 主要用于数控冲、机床、测试装置或自动控制系统中的螺旋 传动。
第五章间歇运动机构
§5-1 间歇运动机构
一、 棘轮机构 1、棘轮机构的组成： 棘轮机构由棘轮、主动棘爪、 止回棘爪和机架等组成。 2、棘轮机构的原理
如图所示为外啮合曲柄摇杆式棘轮机构。当主动曲柄连续转动 时，摇杆作3往复摆动。当摇杆逆时针摆动时，棘爪2嵌入棘轮1 的齿槽内，推动棘轮沿逆时针方向转过一个角度；当摇杆顺时 针摆动时，棘爪4在棘轮齿背上滑过，棘轮静止不动。为防止棘 轮反转，在机架上安装止动棘爪可防止棘轮逆转。
第五章间歇运动机构
4、 几何尺寸计算
第五章间歇运动机构
§5-3 不完全齿轮机构
不完全齿轮机构:主动轮圆周上 布满轮齿或主动轮和从动轮圆 周上没有布满轮齿。 1.工作原理和类型：
如图所示
外啮合
内啮合 齿轮齿条啮合
第五章间歇运动机构
第五章间歇运动机构
2、不完全齿轮机构的特点和应用
特点：结构简单，设计灵活，制造方便，从动轮的运动角范 围大；在一个周期内能实现多次动、停时间不等的间歇运动； 但从动轮在转动开始和终止时速度有突变，存在刚性冲击， 不适于高速传动。 应用：用于轻载、低速的场合。 不完全齿轮机构常应用与计算器、工位转换和某些往复运 动的间歇机构中。
机械设计基础第5章 其它常用机构
1
2
3
1
3 2
3 4
2
1
外啮合摩擦棘轮
内啮合摩擦棘轮
超越离合器
5.1 棘轮机构 5.1.1 棘轮机构的组成、工作原理和类型 运动特点：轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进 可调，但运动准确。而摩擦棘轮正好相反。 应用：在各类机床中实现进给、转位、或分度。 实例：止动器、牛头刨床、冲床转 位、超越离合器（单车飞轮）。
A B B'
棘轮双向运动1
棘轮双向运动2
5.1 棘轮机构 5.1.1 棘轮机构的组成、工作原理和类型 棘轮机构的类型与应用 外缘、内缘、端面、棘条棘轮机构。 按轮齿分布： 按工作方式： 单动式、 双动式棘轮机构。 棘轮 按棘轮转向是否可调: 单向、双向运动棘轮机构 类型 按转角是否可调: 固定转角、可调转角
ω2
特点：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 中角速度有变化 ，不适合高速运动场合。
5.2 槽轮机构(马尔它机构) 5.2.1 槽轮机构的组成及其工作原理 外啮合槽轮机构 槽轮机构 轴线平行 槽轮 内啮合槽轮机构 的类型与 机构 轴线相交 应用 球面槽轮机构 类型 槽条机构 应用实例： 电影放映机、 自动摄影机、六角车床转塔
第5章 其他常用机构
5.1 棘轮机构 5.2 槽轮机构 *5.3 凸轮式间歇运动机构 5.4 不完全齿机构
本章学习的基本要求： 本章主要内容 1.熟练掌握棘轮机构的类型、工作原理、设计要点 和应用场合，了解棘轮机构结构形式；
2.熟练掌握槽轮机构的类型、工作原理、设计要点和
应用场合，了解槽轮机构结构形式；
优点：结构简单、制造方便、 运动可靠、转角可调。
棘轮
2
3
1
3 2
3 4
2
1
外啮合摩擦棘轮
内啮合摩擦棘轮
超越离合器
5.1 棘轮机构 5.1.1 棘轮机构的组成、工作原理和类型 运动特点：轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进 可调，但运动准确。而摩擦棘轮正好相反。 应用：在各类机床中实现进给、转位、或分度。 实例：止动器、牛头刨床、冲床转 位、超越离合器（单车飞轮）。
A B B'
棘轮双向运动1
棘轮双向运动2
5.1 棘轮机构 5.1.1 棘轮机构的组成、工作原理和类型 棘轮机构的类型与应用 外缘、内缘、端面、棘条棘轮机构。 按轮齿分布： 按工作方式： 单动式、 双动式棘轮机构。 棘轮 按棘轮转向是否可调: 单向、双向运动棘轮机构 类型 按转角是否可调: 固定转角、可调转角
ω2
特点：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 中角速度有变化 ，不适合高速运动场合。
5.2 槽轮机构(马尔它机构) 5.2.1 槽轮机构的组成及其工作原理 外啮合槽轮机构 槽轮机构 轴线平行 槽轮 内啮合槽轮机构 的类型与 机构 轴线相交 应用 球面槽轮机构 类型 槽条机构 应用实例： 电影放映机、 自动摄影机、六角车床转塔
第5章 其他常用机构
5.1 棘轮机构 5.2 槽轮机构 *5.3 凸轮式间歇运动机构 5.4 不完全齿机构
本章学习的基本要求： 本章主要内容 1.熟练掌握棘轮机构的类型、工作原理、设计要点 和应用场合，了解棘轮机构结构形式；
2.熟练掌握槽轮机构的类型、工作原理、设计要点和
应用场合，了解槽轮机构结构形式；
优点：结构简单、制造方便、 运动可靠、转角可调。
棘轮