机械工程基础第8章 其他常用机构.pptVIP

第8章 其他常用机构 8.1 棘轮机构 8.2 槽轮机构 8.3 螺旋机构 思考与练习 8.1 棘轮机构 8.1.1 概述 1. 棘轮机构的工作原理 棘轮机构是一种常用的间歇机构, 其工作原理见图8 - 1。 棘轮机构主要由棘轮、 棘爪和机架组成。 棘轮3与轴用键连接, 弹簧5用来使制动棘爪4和棘轮3保持接触， 驱动棘爪2与连杆机构的摇杆1组成回转副N。摇杆空套在轴上, 可自由摆动。 当摇杆逆时针摆动时, 驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中, 推动棘轮转过一定角度, 而制动棘爪则在棘轮的齿上滑过； 当摇杆顺时针摆动时， 驱动棘爪在棘轮的齿上滑过, 而制动棘爪将阻止棘轮作顺时针转动, 故棘轮静止不动。 因此, 摇杆作连续的往复摆动时, 棘轮作单向间歇转动。 如果要求摇杆往复摆动时都能使棘轮向同一方向转动, 则可采用图8 - 2所示的双动式棘轮机构。 驱动棘爪可制成钩头(见图8 - 2(a))或直头(见图8 - 2(b))。 2. 常用棘轮机构的类型 (1) 单向外啮合棘轮机构， 如图8 - 1和图8 - 2所示。 (2) 内啮合的棘轮机构， 如图8 - 3所示。 图示为自行车链轮上的内啮合棘轮机构。 (3) 双向棘轮机构， 如图8 - 4所示。 图8 - 4(a)所示为矩形齿双向棘轮机构, 当棘爪1处于实线位置时, 棘轮2作逆时针间歇转动； 当棘爪处于图示虚线位置时, 棘轮作顺时针间歇转动。图8 - 4(b)所示为回转棘爪式双向棘轮机构。 上述各种棘轮机构, 在原动件摇杆摆角一定的条件下, 棘轮每次的转角是不变的。 若要调节棘轮的转角, 则可改变摇杆的摆动角或改变拨过棘轮齿数的多少。 如图8 - 5所示, 在棘轮上加一遮板, 变更遮板的位置, 即可使棘爪行程的一部分在遮板上滑过, 不与棘轮的齿接触, 从而改变棘轮转角的大小。 3. 棘轮机构的特点与应用 棘轮机构结构简单, 加工容易, 改变转角大小方便, 可实现送进(如图8 - 6所示)、 制动(如图8 - 7所示)及超越(如图8 - 8所示)等功能, 故广泛应用于各种自动机械和仪表中。 其缺点是在运动开始和终止时, 棘轮和棘爪间都产生冲击, 因此不宜用在具有很大质量的轴上。 图8 - 6所示的牛头刨床工作台的横向进给机构利用棘轮机构实现正反间歇转动, 然后通过丝杠螺母带动工作台作横向间歇送进运动。 图8 - 7所示为防止机构逆转的停止器。 这种棘轮停止器广泛应用于卷扬机、 提升机以及运输机等设备中。 图8 - 8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小链轮3顺时针转动, 再经过棘爪推动后轮轴顺时针转动, 从而驱使自行车前进。 当自行车下坡或歇脚休息时, 踏板不动, 后轮轴借助下滑力或惯性超越小链轮而转动， 此时棘爪在棘轮齿背上滑过, 产生从动件转速超过主动件的超越运动, 从而实现不蹬踏板的滑行。 内啮合棘轮机构是一种典型的超越机构, 在机床和其他一些机械设备中有着广泛的应用。 8.1.2 棘轮机构的运动设计及几何计算 1. 棘轮齿面倾斜角α的确定 如图8 - 9所示, 为了使棘爪所受的力最小, 棘爪轴心O2应在O1A的垂直线上,即∠O1AO2=90°。 另一方面, 为了使棘爪能顺利地滑到齿根, 应使棘轮工作齿面与径向线O1A成α角, 该角称为棘轮轮齿的倾斜角, 其大小分析如下: 设棘轮轮齿对棘爪的反作用力有正压力Fn和摩擦力F。 Fn对O2轴线的力矩为FnL sinα, 将驱使棘爪滑入棘轮齿根, 而摩擦力F对O2轴线的力矩FnL sinα起阻碍作用。 为保证棘爪能顺利滑入, 其工作条件为 FnL sinα＞FL cosα 由于 2. 几何尺寸计算 与齿轮相同, 棘轮轮齿的大小也以模数m来衡量, 但按顶圆直径来计算: 8.2 槽轮机构 8.2.1 概述 1. 槽轮机构的工作原理 槽轮机构如图8 - 11所示, 由带圆(柱)销A的主动拨盘1、 具有径向槽的从动槽轮2和机架组成。 拨盘作匀速转动时, 驱