第五章 常用步进传动机构.ppt

第五章 常用步进机构设计 §5.1 棘轮机构 §5.2 槽轮机构 §5.3 不完全齿轮机构 增加径向槽数z可以增加机构运动的平稳性，但是机构尺寸随之增大，导致惯性力增大。所以一般取 z =4～8。 槽轮机构中拨盘上的圆销数、槽轮上的径向槽数以及径向槽的几何尺寸等均视运动要求的不同而定。每一个圆销在对应的径向槽中相当于曲柄摆动导杆机构。因此，该机构为分析槽轮的速度、加速度带来了方便，有兴趣的同学可以下去自学。 不完全齿轮机构是由普通渐开线齿轮机构演变而成的间歇运动机构。它与普通渐开线齿轮机 构的主要区别在于盖机构中的主动轮仅有一个或几个齿，如图5－12所示。 * * 1．教学目标 了解常用典型步进机构的工作原理、运动特点及其应用等情况。 2．教学重点和难点 常见步进机构的工作原理 当主动件作连续运动时，从动件作周期性的运动和停顿，这类机构称为间歇机构，也称为步进机构。它在各种自动化机械中得到广泛的应用，用来满足送进、制动、转位、分度、超越等工作要求。常用的步进机构可以分为两类： 1）主动件往复摆动，从动件间歇运动，如棘轮机构。 2）主动件连续运动，从动件间歇运动，如槽轮机构、不完全齿轮机构等。 步进机构种类很多，我们这里主要学习常用的：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。 1、棘轮的工作原理和类型 我们都会骑自行车，当我们脚等踏板转动时，带动链轮，通过链条又带动后轮上的链轮，实现自行车的前进。但后轮的链轮是只有外面的链轮带动里面的转轴，当我们不再蹬动脚踏板时，自行车后轮可以继续转动。留心的同学可能知道这个零件的名称，实际上这就是一个棘轮机构。 但是这个机构究竟是怎么工作的呢？ 典型的棘轮机构如图5-1所示。该机构为轮齿式外啮合棘轮机构，由棘轮3、棘爪2、摇杆1和止动爪4、弹簧5和机架所组成。棘轮3固装在传动轴上，棘轮的齿可以制作在棘轮的外缘、内缘或端面上，而实际应用中以作在外缘上居多。摇杆1空套在传动轴上。 图5-1 当摇杆沿逆时针方向摆动时，棘爪2嵌入机轮3上的齿间，推动机轮转动。当摇杆沿顺时针方向转动时，止动 爪4阻止棘轮顺时针转动，同时棘爪2在棘轮齿背上滑过，此时棘轮静止。这样，当摇杆往复摆动时，棘轮便可以得到单向的间歇运动。 图5-1 如图5－2所示为一内接式棘轮机构。 图5-2 如果工作需要，要求棘轮能作不同转向的间歇运动，则可把棘轮的齿作成矩形，而将棘爪作成图5－3所示的可翻转的棘爪。 图5-3 当棘爪处在图示B的位置时，棘轮可得到逆时针方向的单向间歇运动；而当棘爪绕其销轴A翻转到虚线位置 时，棘轮可以得到顺时针方向的单向间歇运动。 图5-3 如图所示为一种棘爪可以绕自身轴线转动的棘轮机构。当棘爪按图示位置安放时，棘轮可以得到逆时针方向的单向间歇运动；而当棘爪提起，并绕本身轴线旋转 后再放下时，就可以使棘轮获得顺时针方向的单向间隙运动。 图5-4 如果我们希望使摇杆来回摆动时，使棘轮都能够棘轮向同一方向转动，则可以采用所谓双动式棘轮机构，如图5－5所示。此种机构的棘爪可以制成直的或钩头的。 上述的轮齿式棘轮机构，棘轮是靠摇杆上的棘爪推动其棘齿而运动的，所以棘轮每次转动角都是棘轮齿距角的倍数。在摇杆一定的情况下，棘轮每次的转动角是不能改变的。若工作时需要改变棘轮转动角，除采用改变摇杆的转动角外，还可以采用如图5－6所示的结构 棘轮上加一个遮板，用以遮盖摇杆摆角范围内棘轮上的一部分齿。这样，当摇杆逆时针方向摆动时，棘爪先在遮板上滑动，然后才插入棘轮的齿槽推动棘轮转动。被遮住的齿越多，棘轮每次转动的角度就越小。 如图5－7所示为摩擦式棘轮机构。这种棘轮机构是通过棘轮2与棘爪3之间的摩擦而使棘爪实现间歇传动的。 摩擦式棘轮机构可无级变更棘轮转角，且噪声小，但与棘轮之间容易产生滑动。为增大摩擦力，可将棘轮做成槽轮形。 在棘轮机构中，棘轮多为从动件，由棘爪推动其运动。而棘爪的运动则可用连杆机构、凸轮机构或电磁装置等来实现。 2、棘轮机构的特点和应用 轮齿式棘轮机构结构简单、运动可靠、棘轮的转角容易实现有级的调节。但是这种机构在回程时，棘爪在棘轮齿背上滑过产生噪声；在运动开始和终了时，由于速度突变而产生冲击，运动平稳行差，且棘轮轮齿容易磨损，故常用于低速轻载等场合。摩擦式棘轮传递运动较平稳、无噪声，棘轮角可以实现无级调节，但运动准确性差，不易用于运动精度