机械设计基础复习精要:第6章间歇运动机构
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第6章 间歇运动机构(一)教学要求1. 掌握各种常用机构的工作原理2. 了解各种机构的组成及应用(二)教学的重点与难点1. 工作原理2. 常用机构的应用(三)教学内容6.1 槽轮机构一、组成、工作原理1.组成:具有径向槽的槽轮,具有圆销的构件,机架2.工作原理:构件1→连续转动;构件2(槽轮)→时而转动,时而静止当构件1的圆销A 尚未进入槽轮的径向槽时,槽轮的内凹锁住弧被构件1的外凸圆弧卡住,槽轮静止不动。
当构件1的圆销A 开始进入槽轮径向槽的位置,锁住弧被松开,圆销驱使槽轮传动。
当圆销开始脱出径向槽时,槽轮的另一内凹锁住弧又被构件1的外凸圆弧卡住,槽轮静止不动。
往复循环。
4个槽的槽轮机构:构件1转一周,槽轮转41周。
6个槽的槽轮机构:构件1转一周,槽轮转61周。
二、槽轮机构的基本尺寸和运动系数1.基本尺寸)(s r r l b +-≤ r s ——圆销的半径2sin ϕl r = b ——槽轮回转中心到径向槽底的距离2cos ϕl a = a ——槽轮回转中心到径向槽口的距离r ——圆销中心到构件1中心的距离 l ——两轮回转中心之间的距离2.运动系数(τ):槽轮每次运动的时间t m 对主动构件回转一周的时间t 之比。
πϕτ221==t t m (构件1等速回转) 12ϕ ——槽轮运动时构件1转过的角度(通常,为了使槽轮2在开始和终止运动时的瞬时角速度为零。
以避免圆销与槽发生撞击,圆销进入、退出径向槽的瞬间使O 1A ⊥O 2A ) ∴Z ππϕπϕ22221-=-= ∴ZZ Z 12122221-=-==πϕτ 讨论:1、τ>0,∴Z ≥3τ=0,槽轮始终不动。
2、21121<-=Z τ:槽轮的运动时间总小于静止时间。
3、要使21>τ,须在构件1上安装多个圆销。
设K 为均匀分布的圆销数, ZZ K 2)2(-=τ 三、槽轮机构的特点和应用优点:结构简单,工作可靠,能准确控制转动的角度。
第6章间歇运动机构 6.5 课后习题详解6-1解顶圆直径
齿高
齿顶厚
齿槽夹角
棘爪长度
图6.1 题6-1解图
6-2解拔盘转每转时间
槽轮机构的运动特性系数
槽轮的运动时间
槽轮的静止时间
6-3解槽轮机构的运动特性系数
因:所以
6-4解要保证则槽轮机构的运动特性系数应为
因得,则
槽数和拔盘的圆销数之间的关系应为:
由此得当取槽数~8时,满足运动时间等于停歇时间的组合只有一种:,。
6-5 解:
6.4 课后习题详解
6-1 已知一棘轮机构,棘轮模数,齿数,试确定机构的几何尺寸并画出棘轮的
齿形。
6-2 已知槽轮的槽数,拨盘的圆销数,转速,求槽轮的运动时间和静止时间。
6-3 在六角车床上六角刀架转位用的槽轮机构中,已知槽数,槽轮静止时间,运
动时间,求槽轮机构的运动系数及所需的圆销数K 。
6-4 设计一槽轮机构,要求槽轮的运动时间等于停歇时间,试选择槽轮的槽数和拨盘的圆销数。
6-5 本章介绍的四种间歇运动机构:棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮间歇运动机构,
在运动平稳性、加工难易和制造成本方面各具有哪些优缺点?各适用于什么场合?。
第6章其他常用机构
6.1 考点提要
6.1.1 重要概念及术语
槽轮机构,运动系数,棘轮机构,不完全齿轮机构
6.1.2.槽轮机构
槽轮机构由主动拨盘及拨盘上的圆销和具有径向槽的从动槽轮以及机架组成。
可将主动拨盘的匀速转动变换为槽轮的间歇运动,但槽轮的转动角不能调节,在槽轮转动的开始和结束时有柔性冲击。
但鉴于其结构简单紧凑,效率高,能平稳地间歇转位,所以得到广泛运用。
槽轮机构的运动系数是指主动拨盘转一周时,槽轮的运动时间d t 与主动拨盘转一周的时间t 之比,所以又称动停比。
对于外槽轮有:
11()2d t k t Z
τ=
=- (6-4) 式中:k 为圆销数;Z 为槽轮的槽数。
由于01τ<≤,所以槽数3Z ≥,且 22Z k Z <- (6-5) 槽轮设计要把握以下原则:
(1) 槽数不能太少,槽数多,则转动时间增加,运动更可以平稳些。
但也不可太多,太
多则尺寸大,惯性力加大,而且当Z>9之后,运动系数变化很小了。
所以一般取4到8个槽。
(2) 圆销数多则运动系数增加,当要求槽轮动停时间相等时可以取运动系数为1。
(3) 槽轮的尺寸应按受力情况和实际机械所允许的空间安装尺寸定
(4) 内槽轮机构只允许用一个圆销。
6.1.3.棘轮机构
棘轮机构是由摇杆,棘爪,棘轮,止动爪及机架组成的饿。
结构简单,加工成本低,运动可靠,但冲击和噪音大,动程只能有级调节。
摩擦式棘轮可以无级调节但准确性相对较差。
为了使棘爪能顺利地进入棘轮空间,棘轮的齿面倾斜角必须大于摩擦角。
棘轮机构要可靠工作不许满足两个条件,一是棘爪推或拉棘轮的自动锁紧条件。
二是棘爪主动时要注意棘爪所在杆的摆动角度范围必须为棘轮行程角并在其前后各加一个空程角,以保证棘爪能落入下一个齿槽中。
6.2 模拟考题
6.2.1 填空题
1.棘轮机构主要由 、、、和制动棘爪组成。
2.棘轮机构按棘轮的运动方向可分为机构和机构。
3.棘轮机构的特点是、、可调节。
4.棘轮机构通常用调节和的方法调整棘轮转角的大小。
5.槽轮机构主要由和组成。
6.槽轮机构的主要参数是和。
7.槽轮机构的主要特点是、、。
8.在一个运动循环内,和之比称为运动特性系数。
9.不完全齿轮机构是由演化而成的。
10.凸轮间隙式运动机构主要用于传递运动的两轴的两个零部件之间的传动。
11.棘轮机构中,当摇杆作连续的往复摆动时,棘轮便得到单方向__ __转动。
6.2.2 判断题
1.能实现间隙运动要求的机构,不一定都是间隙运动机构。
2.间隙运动机构的主动件和从动件不能互换。
3.棘轮机构中的止回棘爪是不可缺少的构件。
4.无论单向转动的棘轮机构还是双向转动的棘轮机构,棘轮上的齿形必须是对称的。
5.槽轮机构可方便地调节槽轮转角的大小。
6.对于单圆销外槽轮机构,一个运动循环内从动件的静止时间总是大于运动时间。
6.2.3 选择题
1.调整棘轮转角的方法之一是
A.调整摇杆的长度 B.调整摇杆的摆角C.调整遮板的位置D.增加棘轮齿数2.曲柄每转一周,槽轮反向并完成两次间隙转动,此机构是槽轮机构。
A.双圆销外啮合 B.单圆销外啮合C.双圆销内啮合D.单圆销内啮合
3.槽轮机构的槽轮转角
A.可调节 B.不可调节C.可定角度调节D.可无级调节
4.槽轮机构的槽轮槽数至少应取
A.1个 B.2个C.3个D.4个
5.不完全齿轮机构适用于
A.低速轻载 B.低速重载 C.中速重载D.高速轻载
6.2.4问答题
1. 若使槽轮机构的拨盘连续转动时,从动槽轮也作连续转动,必须满足什么条件? 2. 单万向联轴节用于什么场合?它有怎样的运动特性?
3. 双万向联轴节如何实现定传动比传动?
4. 何为差动螺旋?何为复式螺旋?各用于什么场合?
5. 在间歇运动机构中,当从动件受主动件的驱动由静止转入运动的瞬间,用什么方法可以缓解两者之间的冲击?
6. 在间歇运动机构中,怎样保证从动件在停歇时间里确实静止不动?
7.棘轮机构与槽轮机构都是间歇运动机构,它们各有什么特点?
8.何谓槽轮机构运动系数 ?τ=0.4表示什么意义?为什么运动系数必须大于零而小于1?
9.止回棘爪的作用是什么?
10.调节棘轮转角大小都有哪些方法?
11、棘轮机构有何特点?
12、槽轮的槽数与拨盘的圆销数有何关系?
13、为什麽圆销进出径向槽时,径向槽的中心线应切于圆销中心的运动圆周?
14、槽轮槽数为什么常取4≤Z≤12?
15、槽轮机构有什么特点?
6.2.5 分析计算题
1. 已知槽轮的槽数Z=6,拨盘的圆销数K=1,转速min /601r n =求槽轮的运动和静止时间。
2. 设计一槽轮机构,要求运动时间等于停止时间,试选择槽轮的槽数和拨盘的圆销数
3.比较本书中列出的间歇运动机构的工作特点,性能和应用场合
6.3 模拟考题答案
6.3.1 填空题答案
1.棘轮、棘爪、摇杆、弹簧 2.单向、双向 3.结构简单、运动可靠、棘轮转角可调节
4.摇杆摆动角度、遮板 5.槽轮、拨盘 6.槽轮的槽数、拨盘的圆销数 7.结构简单、工作可靠、机械效率高 8.槽轮的运动时间、拨盘的运动时间 9.齿轮机构
10.互相垂直 11.间隙
6.3.2 判断题答案
1.√ 2.√ 3.√ 4.Х 5.Х 6.√
6.3.3 选择题答案
1.C 2.A 3. B 4.C 5. A
6.3.4 问答题答案
见考点提要及教材
6.3.5 分析计算题答案
1. 解:拨盘转每转的时间为:sec 160/60==t
运动特性系数:3
1121=-==Z t t m τ 槽轮的运动时间:sec 3
1=
=t t m τ 静止时间为:sec 32311=-=-=m s t t t 2. 解: 由于运动时间等于停歇时间,运动特性系数5.0=τ 有:Z
Z K 2)2(5.0-= 由此得当取槽数
~8时,满足运动时间等于停歇时间的组合只有一种: , 。
3.解:见表6-1
表6-1 间歇运动机构的比较表 机构类
型
工作特点 结构、运动及动力性能 适用场合 棘轮机
构
摇杆的往复摆动变成棘轮的单向间歇转动 结构简单、加工方便,运动可靠,但冲击、噪音大,运动精度低 适用于低速、转角不大场合,如转位、分度以及超越等。
槽轮机
构 拨盘的连续转动变成槽轮的间歇转动 结构简单,效率高,传动较平稳,但有柔性冲击
用于转速不高的轻工机械中 不完全齿轮机构 从动轮的运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化
需专用设备加工,有较大冲击 用于具有特殊要求的专用机械中 凸轮式间歇运动机构只要适当设计出凸轮的轮廓,就能获得预期的运动规律。
运转平稳、定位精度高,动荷小,但结构较复杂
可用于载荷较大的场合。