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第六章间歇活动机构与组合机构

  第六章间歇活动机构取组合机构._长儿读物_长儿教育_教育专区。第六章间歇活动机构取组合机构.

  第六章 间歇活动机构取组合机构 正在机械和仪表中, 常常需要原动件做持续活动, 而从动件则发生周期性时动时停的间歇 活动,实现这种间歇活动的机构称为间歇活动机构。间歇活动的机构良多,本章仅引见最常 见的几种。 连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇活动机构是工程中最常用的几种根基机构。对于 比力复杂的活动变换,某种根基机构零丁利用往往难以满脚现实出产过程的需要,因而,把 若干种根基机构用必然的体例连接起来成为组合机构, 以便获得单个根基机构所不克不及具有的 活动机能。正在本章最初将引见几种组合机构。 §6-1 一、槽轮机构的工做道理 槽轮机构 槽轮机构又称马尔他机构,它是由槽轮、拆有圆销的拨盘和机架构成的步进活动机构。 如图 6-1 所示,它由带圆销 A 的自动拨盘 1,具有径向槽的从动槽轮 2 和机架构成。拨盘做 匀速动弹时,驱动槽轮做时转时停的单向间歇活动。当拨盘上圆销 A 未进入槽轮径向槽时, 因为槽轮的内凹锁止弧?被拨盘的外凸圆弧?卡住,故槽轮静止。图示是圆销 A 刚起头 进入槽轮径向槽时的环境,这时锁止弧刚被抓紧,因而槽轮受圆销 A 的驱动起头沿顺时针 标的目的动弹;当圆销 A 分开径向槽时,槽轮的下一个内凹锁止槽又被拨盘的外锁止槽卡住, 以致槽轮静止,曲到圆销 A 正在进入槽轮另一径向槽时,两者又反复上述的活动轮回。 槽轮机构有两种根基型式:一种是外啮合槽轮机构,如图 6-1 所示,另一种是内啮合 槽轮机构,如图 6-2 所示。 图 6-1 外啮合槽轮机构 图 6-2 内啮合槽轮机构 槽轮机构布局简单,机械效率高,而且活动平稳,因而正在从动机床转位机构、片子放 映机卷片机构等从动机械中获得普遍的使用。 二、槽轮机构的次要参数 1 槽轮机构的次要参数是槽数 z 和拨盘圆销数 K。 如图 6-1 所示。为了使槽轮 2 正在起头和终止动弹时的瞬时角速度为零,以避免圆销 A 取 槽轮发生撞击,圆销进入或脱出径向槽的瞬时,径向槽的中线应取圆销核心相切,即 O2A 应取 O1A 垂曲。设 z 为平均分布的径向槽数,当槽轮 2 转过 2?2=2??z 弧度时,拨盘 1 响应 转过的转角为: 2? 1 ? ? ? 2? 2 ? ? ? 2? z (6-1) 正在一个活动轮回内,槽轮 2 的活动时间 t?取自动拨盘转一周的总时间 t 之比,称为槽轮 机构的活动系数 。用?暗示。槽轮遏制时间 t?取自动拨盘转一周的总时间 t 之比,称为槽轮 .... 的静止系数 ,用??暗示。当拨盘匀速动弹时,时间之比可用槽轮取拨盘响应的转角之比来表 .... 示。如图 6-1 所示,只要一个圆销的槽轮机构, t?、t?、t 别离对应于拨盘的转角为 2?1、 (2?-2?1) 、2?。因而,该槽轮机构的活动系数和静止系数别离为: t 2?1 ? ? ? ? t 2? ?? 2? z ? z?2 ? 1 ? 1 2? 2z 2 z (6-2) (6-3) ? ? t t ? t z?2 1 1 ? ? 1?? ? ? ? t t 2z 2 z 为槽轮活动,其活动系数应大于零。由式(6-2)可知,槽轮的径向槽数 z 应等于 或大于 3。由式(6-2)还能够看出,这种槽轮机构的活动系数?恒小于 0.5,即槽轮的活动时 间 t?总小于静止时间 t?。 欲使槽轮机构的活动系数?大于 0.5, 可正在拨盘上拆数个圆销。 设拨盘上平均分布的圆销 数为 K,当拨盘转一整周时,槽轮将被拨动 K 次。因而,槽轮的活动时间为单圆销时的 K 倍。即: ?? K ( z ? 2) 2z (6-4) 活动系数?还该当小于 1 (?=1 暗示槽轮 2 取拨盘 1 一样做持续动弹,不克不及实现间歇活动) , 故由上式得: K ( z ? 2) ?1 2z 即 K? 2z z?2 (6-5) 由上式可知,当 z=3 时,圆销的数目可为 1~5,当 z=4 或 5 时,圆销数目可为 1~3,而 当 z6 时,圆销的数目为 1 或 2。从提超出跨越产效率概念看,但愿槽数 z 小些为好,由于此时 ?也响应减小,槽轮静止时间(一般为工做行程时间)增大,故可提超出跨越产效率。但从动力 特征考虑,槽数 z 恰当增大较好,由于此时槽轮角速度减小,可减小震动和冲击,有益于机 构一般工做。但槽数 z9 的槽轮机构比力少见。由于槽数过多,则槽轮机构尺寸较大,且转 动时惯性力矩也增大。别的,由式(6-3)可知,当 z9 时,槽数虽添加,活动系数?的变化 却不大,故 z 常取为 4~8。 §6-2 一、棘轮机构的工做道理及使用 棘轮机构 2 图 6-3 所示为外啮合棘轮机构。它由摆杆 1、棘爪 2、棘轮 3、止回爪 4 和机架 5 构成。 凡是以摆杆为自动件、棘轮为从动件。当摆杆 1 连同棘爪 2 顺时针动弹时,棘爪进入棘轮的 响应齿槽,并鞭策棘过响应的角度;当摆杆逆时针动弹时,棘爪正在棘轮齿顶上滑过。为 了防止棘轮跟从摆杆反转,设置止回爪 4。如许,摆杆不竭地做来去摆动,棘轮便获得单向 的间歇活动。 图 6-3 外啮合棘轮机构 图 6-4 内啮合棘轮机构 棘轮机构还能够做成内啮合形式(图 6-4)或挪动棘轮(即棘条)形式(图 6-5) ,其工 做道理和外啮合棘轮机构雷同。 图 6-5 棘条机构 图 6-6 摩擦棘轮机构 如图 6-6 所示为摩擦式棘轮机构,当摆杆 1 做逆时针动弹时,操纵楔块 2 取摩擦轮 3 之间的摩擦发生自锁,从而带动摩擦轮 3 和摆杆一路动弹;当摆杆做顺时针动弹时,楔块 2 取摩擦轮 3 之间发生滑动。这时因为楔块 4 的自锁感化能摩擦轮反转。如许,正在摆杆不 断做来去活动时,摩擦轮 3 便做单向的间歇活动。 棘轮机构除了常用于实现间歇活动外,还能实现超越活动。如图 6-7 所示为自行车后 轮轴上的棘轮机构。 当脚蹬踏板时, 经链轮 1 和链条 2 带动内圈具有棘齿的链轮 3 顺时针转 动, 再通过棘爪 4 的感化, 使后轮轴 5 顺时针动弹, 从而自行车前进。 当自行车前进时, 若是踏板不动,后轮轴 5 便会超越链轮 3 而动弹,让棘爪 4 正在棘轮齿背上划过,从而实现不 蹬踏板的滑行。 3 图 6-7 超越式棘轮机构 二、棘爪工做前提 如图 6-8 所示,为使棘爪受力最小,应使棘轮齿顶 A 和棘爪的动弹核心 O2 的连线?。轮齿对棘爪的感化力有:正压力 Fn 和摩擦力 F?。Fn 可 分为圆 Ft(通过棘爪的动弹核心 O2)和径向力 Fr。可见,力 Fr 有使棘爪落到齿根的倾 向,而摩擦力 F?棘爪落向齿根,为了棘爪机构一般工做,必需使棘爪成功落到齿 根而又不致于取齿脱开,这就要求轮齿工做面相对棘轮半径朝齿体内偏斜一角度?,?称为 棘齿的偏斜角。 图 6-8 棘爪受力阐发 偏斜角?的大小由下列关系求出: Fr L ? F? L cos? 由于 (6-6) Fr ? ?Fn ? Fn sin ? 有 (6-7) 4 sin ? ?? cos? tan? ? tan ? 即 (6-8) ??? (6-9) 式中,?为齿取爪间的摩擦角,?=arctan?。当?=0.2 时,??11.5?。为平安起见,凡是取?=20?。 选定齿数 z 和按强度要求确定模数 m 后,棘轮棘爪的次要几何尺寸可按以下经验公式 计较: 顶圆曲径 D=mz 齿高 h=0.75m 齿顶厚 a=m 齿槽夹角 ?=60?或 50? 棘爪长度 L=2?m 其他布局尺寸可机械设想手册。 三、棘轮机构的利用特点 (1) .棘轮机构布局简单,容易制制,常用做防止动弹件反转的附加安全机构。 (2) .棘轮的转角和动停时间比可调,常用于机构工况经常改变的场所。 因为棘轮是正在动棘爪的俄然撞击下启动的,正在接触霎时,理论上是刚性冲击。故棘轮机 构只能用于低速的间歇体育场合。 §6-3 不完全齿轮机构 图 6-9 所示为不完全齿轮机构。 这种机构的自动轮 1 为只要一个齿或几个齿的不完全齿 轮, 从动轮 2 能够是通俗的完整齿轮, 也能够由一般齿和带锁住弧的厚齿相互相间地构成 (图 6-9a,b) 。当自动轮 1 的有齿部门感化时,从动轮 2 就动弹;当自动轮 1 的无齿圆弧部门感化 时,从动轮遏制不动,因此当自动轮持续动弹时,从动轮获得时转时停的间歇活动。不难看 出,每当自动轮 1 持续转过 1 周时,图 6-9a,b,c 所示机构的从动轮别离间歇地转过 1/8、1/4 和 1 周。为了防止从动轮正在停歇期间逛动,两轮轮缘上各拆有锁住弧。 图 6-9 外啮合不完全齿轮机构 5 当自动轮匀速动弹时,这种机构的从动轮正在活动期间也连结匀速动弹,可是当从动轮 由停歇而俄然达到某一转速, 以及由某一转速俄然遏制时城市像等速活动纪律的凸轮机构那 样发生刚性冲击。因而,对于转速较高的不完全齿轮机构,可正在两轮的端面别离拆上瞬心线 附加杆 L 和 K(图 6-9c) ,使从动件的角速度由零逐步添加到某一数值从而避免冲击。 不完全齿轮机构有外啮合(图 6-9)和内啮合(图 6-10)两种型式,一般用外啮合型式。 图 6-10 内啮合不完全齿轮机构 取其他间歇活动机构比拟,不完全齿轮机构布局简单,制制便利,从动轮的活动时间 和静止时间的比例不受机构布局的。 错误谬误是从动轮正在动弹起头和终止时, 角速度有突变, 冲击较大,故一般只合用于低速或轻载场所。 不完全齿轮机构常用于多工位从动机和半从动机工做台的间歇转位及某些间歇进给机 构中。 §6-4 组合机构 一、连杆—连杆 如图 6-11 所示的手动冲床是一个六杆机构。它能够当作是由两个四杆机构构成的。第 一个是由原动件(手柄)1、连杆 2、从杆 3 和机架 4 构成的双摇杆机构;第二个是由 摇杆 3、小连杆 5、冲杆 6 和机架构成的摇杆滑块机构。前一个四杆机构的输出件被做为第 二个四杆机构的输入件。扳脱手柄 1,冲杆就上下活动。采用六杆机构,使扳脱手柄的力获 得两次放大,从而增大了冲杆的感化力。这种增力感化正在连杆机构中经常用到。 图 6-12 所示为筛料机从机构的活动简图。 这个六杆机构也可当作由两个四杆机构构成。 第一个是由原动曲柄 1、连杆 2、从动曲柄 3 和机架 6 构成的双曲柄机构;第二个是由曲柄 3(原动件) 、连杆 4、滑块 5(筛子)和机架 6 构成的曲柄滑块机构。 图 6-11 手动冲床中的复合连杆机构 6 图 6-12 筛料机构的复合连杆机构 二、凸轮—凸轮机构 图 6-13 所示为双凸轮机构,由两个凸轮机构协调共同节制十字滑块 3 上一点 M 精确地 描画出虚线所示预定的轨迹。 图 6-13 双凸轮机构 三、连杆—凸轮 凸轮连杆机构的形式良多, 这种组合机构凡是用于实现从动件预定的活动轨迹和纪律。 图 6-14 为巧克力包拆机托包用的凸轮连杆机构。自动曲柄 OA 反转展转时,B 点强制正在凸 轮凹槽中活动,从而使托杆达到图示活动纪律,托包时慢进,不托包时快退,以提超出跨越产效 率。因而,只需把凸轮轮廓线设想适当,就能够使托杆达到上述要求。 7 图 6-14 巧克力包拆机托包用的连杆-凸轮机构 四、连杆—棘轮 图 6-15 所示为连杆取棘轮两个根基机构组合而成的组合机构。棘轮的单向步进活动是 由摇杆 3 的摆动通过棘爪 4 鞭策的,而摇杆的来去摆动又需要由曲柄摇杆机构 ABCD 来完 成,从而实现将输入构件(曲柄 1)的等角速度反转展转活动转换成输出构件(棘轮 5)的步进 动弹。 图 6-15 连杆-棘轮组合 本章要点 1.槽轮机构的工做道理、使用特点、圆柱销个数、活动系数。 2.棘轮机构的工做道理,使用特点,棘齿的偏斜角。 3.不完全齿轮机构布局简单,但正在动弹起头和终止时可能发生冲击。 4.连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇活动机构等的组合机构,能够获得单个根基机构 所不克不及具有的活动机能。 8 习题 6-1 棘轮机构的活动设想次要包罗哪些内容? 6-2 为什么棘爪取棘轮轮齿接触处的公法线要位于棘轮取棘爪的动弹核心之间? 6-3 已知一棘轮机构,棘轮模数 m=5mm,齿数 z=12,试确定机构的几何尺寸并画出棘轮的 齿形。 6-4 槽轮机构有什么特点?何谓活动系数?,为什么?必需大于零而必需小于 1? 6-5 槽轮机构的槽数 z 和圆销数 n 的关系若何? 6-6 若何避免不完全齿轮机构正在啮合起头和终止时发生的冲击?从动轮停歇期间, 若何防止 其活动? 6-7 已知一槽轮机构的槽数 z=6,圆销数 n=1,若自动转臂的转速为 n1=60r/min,求槽轮的 活动时间和静止时间及活动系数?的大小。 9

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