[工学]机械设计基础第5章.ppt

第5章 其他常用机构 在机械中，除了前面讨论过的平面连杆机构、凸轮机构外，还经常会用到各种类型的间歇机构及螺旋机构。主动件连续运动时，从动件有规律地出现停歇状态的机构称为间歇运动机构。本章将重点介绍棘轮机构、槽轮机构及不完全齿轮机构等间歇机构和螺旋机构的工作原理、类型特点及应用场合。 5.1 棘 轮 机 构 5.1.1 棘轮机构的工作原理及类型 1. 棘轮机构的工作原理 棘轮机构的结构如图5.1所示，它主要由摇杆1、主动棘爪2、棘轮3、止回棘爪4和机架5组成。当摇杆1逆时针摆动时，铰接在摇杆上的主动棘爪2插入到棘轮3的齿槽内，推动棘轮同步转动一定的角度。当摇杆1顺时针摆动时，止回棘爪4阻止棘轮3反向转动，此时主动棘爪2在棘轮3的齿背上滑回原位，棘轮3静止不动。这样，当摇杆1(主动件)连续往复摆动时，棘轮3(从动件)便得到单向的间歇转动。图中的弹簧6用来使主动棘爪2和止回棘爪4与棘轮3保持接触。 2. 棘轮机构的类型 根据工作原理，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 齿式棘轮机构的工作原理为啮合原理。按啮合方式分类，它有外啮合(如图5.1所示)和内啮合(如图5.2所示)两种型式。内啮合棘轮机构由轴1、驱动棘爪2与止回棘爪4、棘轮3以及弹簧5组成。 按从动件的间歇运动方式分类，它又有以下几种形式。 (1) 单向间歇转动如图5.1、图5.2所示，从动件均作单向间歇转动。 （2) 单向间歇移动如图5.3所示，当主动件1往复摆动时，棘爪2推动棘齿条3作单向间歇移动。 （3) 双动式棘轮机构如图5.4所示，主动摇杆1上装有主动棘爪2和2′，摇杆1绕O1轴来回摆动都能使棘轮3沿同一方向间歇转动，摇杆往复摆动一次，棘轮间歇转动两次。 （4) 双向式棘轮机构如图5.5所示，在图（a）所示的机构中，当棘爪2在实线位置AB时，摇杆1往复摆动，棘轮3逆时针单向间歇转动；当棘爪2绕A轴翻转到虚线位置AB′时，摇杆1往复摆动，棘轮3顺时针单向间歇转动。在图（b）所示的机构中，当摇杆1往第5章其他常用机构〖〗····〖〗机械设计基础〖〗····复摆动时，棘爪2与棘轮3的右侧齿面接触，棘轮3逆时针单向间歇转动。用手柄提起棘爪2，直至定位销脱出，再将手柄转动180°后放下，使定位销插入到另一定位孔中，当摇杆1往复摆动时，棘爪2与棘轮3的左侧齿面接触，棘轮3将顺时针单向间歇转动。在双向式棘轮机构中，棘轮一般采用对称齿形。 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。在图5.6所示的机构中，当摇杆往复摆动时，主动棘爪2靠摩擦力驱动棘轮3作逆时针单向间歇转动，止回棘爪4靠摩擦力阻止棘轮反转。由于棘轮的廓面是光滑的，所以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。 5.1.2 棘轮转角的调节方法 当需要调节棘轮每次转过的角度时，可采用以下两种方法。 1.改变摇杆的摆角 图5.7（a）所示为牛头刨床中的横向进给机构。通过齿轮传动1、2，曲柄摇杆机构2、3、4，棘轮机构4、5、7来使与棘轮固连的丝杠6作间歇转动，从而使牛头刨工作台实现横向间歇进给。调节曲柄的长度O2A，可改变摇杆的摆角及棘轮的转角，从而改变横向进给量的大小。 2. 在棘轮上安装遮板 图5.7（b）所示的棘轮机构中，摇杆1的摆角不变，但在棘轮3上安装了遮板4，改变插销6在定位孔中的位置，即可调节摇杆摆程范围内露出的棘齿数，从而改变棘轮转角的大小。 5.1.3 棘轮机构的特点及应用 齿式棘轮机构具有结构简单、制造方便、运动可靠、棘轮的转角可调等优点；其缺点是传力小，工作时有较大的冲击和噪声，而且运动精度低。因此，它适用于低速和轻载场合，通常用来实现间歇式送进、制动、超越和转位分度等要求。 1. 间歇式送进 图5.8所示为浇注流水线的送进装置，棘轮与带轮固连在同一根轴上，当活塞1在汽缸内往复移动时，输送带2间歇移动，输送带静止时进行自动浇注。 2. 超越运动 图5.9所示为自行车后轴上的内啮合棘轮机构，飞轮1即是内齿棘轮，它用滚动轴承支承在后轮轮毂2上，两者可相对转动。轮毂2上铰接着两个棘爪4，棘爪用弹簧丝压在棘轮的内齿上。当链轮比后轮转的快时(顺时针)，棘轮通过棘爪带动后轮同步转动，即脚蹬得快，后轮就转得快。当链轮比后轮转的慢时，如自行车下坡或脚不蹬时，后轮由于惯性仍按原转向转动，此时，棘爪4将沿棘轮齿背滑过，后轮与飞轮脱开，从而实现了从动件转速超越主动件转速的作用。按此原理工作的离合器称为超越离合器。 5.1.4 棘轮机构的参数及几何尺寸计算 1 棘轮机构的基本参数 (1) 棘轮的齿数z。棘轮的齿数z是根