第4章步进机构.ppt

单击此处编辑母版标题样式,特别申明：本电子教案中所有素材的版权归原创作者国防科技大学潘存云教授所有。购买方有权复制多份光盘用于本单位的教学。但不得提供给第三方。未经作者同意，也不得在公开出版物中引用其中的素材，违者应承担相应的法律责任。作者：潘存云 教授,2004,年,2,月,第二级,第三级,第四级,第五级,广西工学院专用 作者：潘存云教授,*,第,4,章 常用步进传动机构设计,4,1,棘轮机构,4,2,槽轮机构,4,3,不完全齿机构,4,4,凸轮式间歇运动机构,广西工学院专用 作者：潘存云教授,定义：主动件做连续运动，从动件做周期性间歇性运动的机构称为间歇运动机构（步进机构）,思考,:,前面学过的机构中有那些可以实现间歇运动？,连杆步进输送机构,，,凸轮间歇机构,广西工学院专用 作者：潘存云教授,一、,棘轮机构,的组成及其工作原理,组成：,摆杆、棘爪、棘轮、止动爪。,4,1,棘轮机构,工作原理：,摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间歇转动。,优点：,结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。,缺点：,工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。,适用于速度较低和载荷不大的场合。,棘轮,类型,按工作方式：,按轮齿分布：,按转角是否可调,:,固定转角,、,可调转角,轮齿棘轮,、,摩擦棘轮,演示模型,外缘,、,内缘,、,端面,棘轮机构。,单向,、,双向运动,棘轮机构。,二、棘轮机构的类型与应用,按棘轮转向是否可调,:,按工作原理分,:,单动式,、,双动式,棘轮机构。,调杆长摆角、加滑动罩,广西工学院专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,A,B,B,双向棘轮,1,双动棘轮机构,1,双动棘轮机构,2,棘轮可双向运动,双向棘轮,2,广西工学院专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,设计：潘存云,可调转角的棘轮,0,2,3,4,5,1,0,2,3,4,5,1,调滑动罩,牛头刨床进给调整机构,通过调整杆长来调摆角,广西工学院专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,2,1,1,3,2,3,1,3,2,4,摩擦棘轮,超越离合器,广西工学院专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,设计：潘存云,A,B,C,D,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）。,间歇转动,冲头,卸料工位,装料工位,冲压工位,广西工学院专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,d,a,o,1,A,o,2,=,90,L,p,r,p,n,F,三、设计要点,要求在工作时，棘爪在,P,n,和,F,的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。,P,n,sin,F=,P,n,f,代入得：,tan,f,当,f=0.2,时11,30,通常取,20,F,t,F,r,正压力,P,n,摩擦力,F,条件是两者对,O,2,的力矩要满足如下条件：,M,pn,M,F,将力分解成切向和径向分量,M,=tan,齿偏角,Fcos,L,L,p,t,广西工学院专用 作者：潘存云教授,棘轮几何尺寸计算公式,模数,m,1,、,1.5,、,2,、,2.5,、,3,、,3.5,、,4,、,5,、,6,、,8,、,10,顶圆直径,d,a,d,a,=,mz,与齿轮不同,齿间距,p P=,m,齿高,h h=0.75m,齿顶弦长,a a=m,棘爪工作面长度,a,1,a,1,=(0.50.7)a,齿偏角,20,棘轮宽,b b=(14)m,棘爪斜高,h,1,、,齿斜高,h,h,1,=h,h/cos,棘轮齿根圆角半径,r,f,r,f,=1.5 mm,棘爪尖端圆角半径,r,1,r,1,=2 mm,棘爪长度,L,一般取,L=2p,a,1,L,p,6080,h,a,d,a,o,1,o,2,齿数,z 1225,棘轮参数 计算公式或取值,h,h,1,r,f,r,1,齿槽角,设计：潘存云,广西工学院专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,o,2,1,2,4,2,槽轮机构,（马尔它机构）,一、,槽轮机构,的组成及其工作特点,作用,将连续回转变换为间歇转动。,组成：,带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。,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。,o,1,工作过程：,拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止,.,反之槽轮运动。,锁止弧,槽轮,拨盘,圆销,广西工学院专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,设计：潘存云,设计：潘存云,二、槽轮机构的类型与应用,球面槽轮机构,应用实例：,电影放映机,、,自动摄影机、,六角车床转塔,。,外啮合槽轮机构,内啮合槽轮机构,槽轮机构类型,轴线平行,轴线相交,放映机的反应用,外啮合槽轮机构,内啮合槽轮机构,球面槽轮机构,o,1,o,2,1,2,2,广西工学院专用 作者：潘存云教授,六槽内槽轮,拨盘,六角车床转塔,圆销,车螺纹,4,1,装牙膏筒,2,车帽口,6,卸牙膏筒,5,切尾,3,空闲,广西工学院专用 作者：潘存云教授,三、槽轮机构的运动系数,1.,运动系数,拨盘等速回转，在一个运动循环内，总的运动时间为：,t,2/,1,定义：,=t,d,/t,为运动系数，即：,=t,d,/t,为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与拨销中心连线成,90,角。故有：,2,1,2,2,t,d,2,1,/,1,槽轮的运动时间为：,=2,1,/2,2,1,=,2,2,=,(2,/z),=,2(z-2)/2z,代入上式,1,2,90,90,广西工学院专用 作者：潘存云教授,将,21,代入得：,0,可知：当只有一个圆销时,=1/2-1/z,如果想得到,0.5,的槽轮机构，则可在,拨盘上多装几个圆销，设装有,n,个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽轮被拨动,n,次。故运动系数是单圆柱销的,n,倍，即,:,=n,(,1/2-1/z),1,槽数,z3,得：,n,2z/,(,z-2),提问：,why k1,？,事实上，当,k=1,时，槽轮机构已经不具备间歇运动特性了。,=1/2-1/z,7,12,0.361,槽数,z,圆销数,n,运动系数,3,16,1/61,4,14,0.251,5、6,13,0.31,即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。,9,的槽轮机构比较少见，槽数过多，槽轮机构尺寸较大，转动时惯性力矩也增大。当,z9,时，槽数虽然增加，运动系数,的变化不大，故,z,常取为,4-8,。,广西工学院专用 作者：潘存云教授,对于内槽轮机构，由于主动拨盘的圆销在槽轮完成一次转动所对应的转角总是大于,，所以内槽轮机构的圆销只能有一个。,（,z+2,）,/2z,由上式可知，内槽轮运动机构的运动系数,总是大于,0.5,，而为保证槽轮有停歇时间，要求,必须小于,1,，故槽轮槽数,z3,。,广西工学院专用 作者：潘存云教授,例：某自动机床装有均布双销六槽的外槽轮机构。若主动件拨盘的转速为,24r/min,，求槽轮在一个运动循环中每次运动和停歇的时间。,解：,2n/60,0.8rad/s,K,2,，,z,6,，则,K,（,z,2,）,/2z,2/3,一个运动循环时间：,t,1,2/K,5/4s,运动时间,t,2,t,1,5/6s,静止时间,t,2,t,1,-t,2,=5/12s,广西工学院专用 作者：潘存云教授,4,3,不完全齿轮机构,1.,工作原理及特点,工作原理,：,在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运动时间和停歇时间的要求在从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止弧定位使从动轮静止。,优点：,结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动,时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。,2.,类型及应用,类型：外啮合不完全齿轮机构,、,内啮合不完全齿轮机构,缺点：,从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大,冲击，故一般只用于低速、轻载场合。,广西工学院专用 作者：潘存云教授,外啮合不完全齿轮机构,内啮合不完全齿轮机构,应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械中。如乒乓球拍周缘,铣削加工机床,、,蜂窝煤饼压制机,等。,广西工学院专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,铣,不完全齿轮,1,乒乓球拍专用靠模铣床,1,2,3,4,5,8,9,7,6,球,靠模凸轮,不完全齿轮,2,广西工学院专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,瞬心线附加杆,蜂窝煤饼压制机,退煤饼,填料,填料,锁止弧,锁止弧,使运动平稳,压制不完全齿轮,广西工学院专用 作者：潘存云教授,4,4,凸轮式,间歇运动机构,1,工作原理及特点,圆柱凸轮连续回转，推动均布有柱销的从动圆盘间歇转动。,特点：,从动圆盘的运动规律取决于凸轮廓线的形状。,优点：,可通过选择适当的运动规律来减小动载荷、避,免冲击、适应高速运转的要求。定位精确、且,结构紧凑。,缺点：,凸轮加工较复杂、安装调整要求严格。,2,类型及应用,类型：,圆柱凸轮间歇运动机构,、,蜗杆凸轮间歇运动机构,广西工学院专用 作者：潘存云教授,设计：潘存云,R,2,圆柱凸轮间歇运动机构,蜗杆凸轮间歇运动机构,牙膏灌浆机,应用：,适用于高速、高精度的分度转位机械制瓶机、纸烟、包装机、拉链嵌齿、高速冲床、多色印刷机等机械。,封口,灌浆,广西工学院专用 作者：潘存云教授,连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇运动机构是工程中最常用的几种基本机构。,对于比较复杂的运动变换，某种基本机构单独使用往往难以满足要求。因此，把若干种机构用一定的方式连接起来成为组合机构，以得到单个基本机构所不能具有的运动性能,4,5,组合机构,广西工学院专用 作者：潘存云教授,1.,连杆,连杆,手动冲床,，,筛料机构,广西工学院专用 作者：潘存云教授,2.,凸轮,凸轮机构,双凸轮写字机构,广西工学院专用 作者：潘存云教授,3.,连杆,凸轮,连杆,-,凸轮组合机构,广西工学院专用 作者：潘存云教授,4.,凸轮,齿轮,凸轮齿轮组合机构,广西工学院专用 作者：潘存云教授,本 章 重 点,1,、掌握确定棘轮齿偏角的计算方法,2,、熟记槽轮运动系数与槽数、圆销个数之间的关系,广西工学院专用 作者：潘存云教授,