第05章间歇运动机构

1、第5章 间歇运动机构间歇运动机构间歇运动机构 间歇运动机构是指将主动件的等速连续运动转换为从动件周期性间歇运动的机构。最常见的间歇运动机构有棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构等，它们广泛应用于自动机床的进给机构、送料机构、刀架的转位机构和精纺机的成形机构等。间歇运动机构间歇运动机构5.1 5.1 棘棘 轮轮 机机 构构5.2 5.2 槽槽 轮轮 机机 构构5.3 5.3 不完全齿轮机构不完全齿轮机构5.4 5.4 螺螺 旋旋 机机 构构5.1.1 5.1.1 棘轮机构的工作原理棘轮机构的工作原理v 如图如图5-15-1所示，棘轮机构主要由棘轮所示，棘轮机构主要由棘轮1 1、驱动棘爪、驱动棘爪2

2、 2、摇杆、摇杆3 3、制、制动棘爪动棘爪4 4、弹簧、弹簧5 5和机架和机架6 6等组成，弹簧等组成，弹簧5 5用来使棘爪和棘轮用来使棘爪和棘轮1 1保保持接触。棘轮持接触。棘轮1 1和摇杆和摇杆3 3的回转轴线重合。的回转轴线重合。v 如图如图5-1(a)5-1(a)所示，当摇杆所示，当摇杆3 3逆时针逆时针( (在如图在如图5-1(b)5-1(b)所示的机构所示的机构中为顺时针中为顺时针) )摆动时，驱动棘爪摆动时，驱动棘爪2 2插入棘轮插入棘轮1 1的齿槽中，推动棘的齿槽中，推动棘轮转过一个角度，而制动棘爪轮转过一个角度，而制动棘爪4 4则在棘轮的齿背上滑过；当摇则在棘轮的齿背上滑过；

3、当摇杆顺时针杆顺时针( (在如图在如图5-1(b)5-1(b)所示的机构中为逆时针所示的机构中为逆时针) )摆动时，驱动摆动时，驱动棘爪棘爪2 2在棘轮的齿背上滑过，而制动棘爪在棘轮的齿背上滑过，而制动棘爪4 4则阻止棘轮作顺时针则阻止棘轮作顺时针在如图在如图5-1(6)5-1(6)所示的机构中为逆时针转动，使棘轮静止不动。所示的机构中为逆时针转动，使棘轮静止不动。因此，摇杆作连续的往复摆动时，棘轮将作单向间歇转动。因此，摇杆作连续的往复摆动时，棘轮将作单向间歇转动。图图5-1 5-1 棘轮机构棘轮机构5.1.2 5.1.2 棘轮机构的类型棘轮机构的类型摩擦式棘轮机构的工作原理为摩擦原理。由于

4、棘轮的廓面摩擦式棘轮机构的工作原理为摩擦原理。由于棘轮的廓面是光滑的，因此这种机构又称为无棘齿棘轮机构。该类机是光滑的，因此这种机构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。触面间容易发生相对滑动，故运动的可靠性和准确性较差。2摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构1 1按啮合方式分类按啮合方式分类(1) (1) 外啮合棘轮机构外啮合棘轮机构 (2) (2) 内啮合棘轮机构内啮合棘轮机构2 2按从动件的间歇运动方式分类按从动件的间歇运动方式分类(1) (1) 单向式棘

5、轮机构单向式棘轮机构 (2) (2) 双向式棘轮机构双向式棘轮机构(3) (3) 双动式棘轮机构双动式棘轮机构1齿式棘轮机构齿式棘轮机构5.1.3 5.1.3 棘轮转角的调节方法棘轮转角的调节方法v (1) (1) 改变摇杆摆角。如图改变摇杆摆角。如图5-55-5所示的棘轮机构是利用曲柄所示的棘轮机构是利用曲柄摇杆机构带动棘轮作间歇运动的。工作时，可利用调节摇杆机构带动棘轮作间歇运动的。工作时，可利用调节螺钉改变曲柄长度螺钉改变曲柄长度r r以实现摇杆摆角大小的改变，从而控以实现摇杆摆角大小的改变，从而控制棘轮的转角。制棘轮的转角。v (2) (2) 在棘轮上安装遮板。如图在棘轮上安装遮板。如

6、图5-65-6所示，摇杆的摆角不变，所示，摇杆的摆角不变，但在棘轮的外面安装一遮板但在棘轮的外面安装一遮板( (遮板不随棘轮转动遮板不随棘轮转动) )，改变，改变插销在定位孔中的位置，即可调节摇杆摆程范围内露出插销在定位孔中的位置，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。的棘齿数，从而改变棘轮转角的大小。图图5-5 5-5 改变摇杆摆角调节棘轮转角改变摇杆摆角调节棘轮转角图图5-6 5-6 用遮板调节棘轮转角用遮板调节棘轮转角5.1.4 5.1.4 棘轮机构的特点及应用棘轮机构的特点及应用v 棘轮机构具有结构简单、制造方便、运动可靠、棘棘轮机构具有结构简单、制造方便、运动可

7、靠、棘轮转角可调等轮转角可调等优点优点。其。其缺点缺点是传力小，工作时有较是传力小，工作时有较大的冲击和噪声，而且运动精度低。因此，它适用大的冲击和噪声，而且运动精度低。因此，它适用于低速、轻载的场合，通常用来实现间歇式送进、于低速、轻载的场合，通常用来实现间歇式送进、制动、超越和转位分度等要求。制动、超越和转位分度等要求。(一一) 间歇式送进间歇式送进(二二) 防逆转制动防逆转制动(三三) 超越运动超越运动5.1.5 5.1.5 棘轮的主要参数棘轮的主要参数v 棘轮在结构上要求驱动力矩最大、棘爪能顺利插入棘轮在结构上要求驱动力矩最大、棘爪能顺利插入棘轮。如图棘轮。如图5-105-10所示，棘

8、爪为二力构件，驱动力沿所示，棘爪为二力构件，驱动力沿O O1 1A A方向，当其与向径方向，当其与向径O O2 2A A垂直时，驱动力矩最大。垂直时，驱动力矩最大。图图5-10 5-10 棘轮主要参数棘轮主要参数(1) 齿面偏斜角 (2) 齿形角(3) 棘轮的齿数z(4) 棘轮的模数m(5) 齿顶圆直径D间歇运动机构间歇运动机构5.1 5.1 棘棘 轮轮 机机 构构5.2 5.2 槽槽 轮轮 机机 构构5.3 5.3 不完全齿轮机构不完全齿轮机构5.4 5.4 螺螺 旋旋 机机 构构5.2.1 5.2.1 槽轮机构的工作原理槽轮机构的工作原理 槽轮机构的典型结构如图槽轮机构的典型结构如图5-1

9、15-11所示，它由主动拨盘所示，它由主动拨盘1 1、从动槽轮从动槽轮2 2和机架组成。拨盘和机架组成。拨盘1 1匀速转动，拨盘上的圆销匀速转动，拨盘上的圆销A A未未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧 被拨盘的被拨盘的外凸锁止弧外凸锁止弧 卡住，故槽轮不动。如图卡住，故槽轮不动。如图5-11(a)5-11(a)所示为圆所示为圆销销A A刚进入槽轮径向槽时的位置，此时锁止弧刚进入槽轮径向槽时的位置，此时锁止弧 也刚被松也刚被松开。此后，槽轮受圆销开。此后，槽轮受圆销A A的驱动而转动。当圆销的驱动而转动。当圆销A A在另一边在另一边离开径向槽时离开

10、径向槽时( (如图如图5-11(b)5-11(b)所示所示) )，锁止弧，锁止弧 又被卡住，又被卡住，槽轮又静止不动。直至圆销槽轮又静止不动。直至圆销A A再次进入槽轮的另一个径向槽再次进入槽轮的另一个径向槽时，又重复上述运动。因此，槽轮作时动时停的间歇运动。时，又重复上述运动。因此，槽轮作时动时停的间歇运动。e f gabcefge f g 图图5-11 5-11 外槽轮机构外槽轮机构1主动拨盘；2从动槽轮5.2.2 5.2.2 槽轮机构的类型槽轮机构的类型平面槽轮机构是指拨盘及槽轮的运动都在同一平面或相互平行的平面槽轮机构是指拨盘及槽轮的运动都在同一平面或相互平行的平面内进行的机构。它又可

11、分为外槽轮机构和内槽轮机构。平面内进行的机构。它又可分为外槽轮机构和内槽轮机构。两种槽轮机构都用于传递平行轴运动。与外槽轮机构相比，内槽两种槽轮机构都用于传递平行轴运动。与外槽轮机构相比，内槽轮机构传动较平稳、停歇时间较短、所占空间尺寸小。轮机构传动较平稳、停歇时间较短、所占空间尺寸小。1平面槽轮机构平面槽轮机构球面槽轮机构是一种典型的空间槽轮机构，用于传递两垂直相交球面槽轮机构是一种典型的空间槽轮机构，用于传递两垂直相交轴的间歇运动。其从动槽轮是半球形，主动构件的轴线与销的轴轴的间歇运动。其从动槽轮是半球形，主动构件的轴线与销的轴线都通过球心。当主动构件连续转动时，球面槽轮作间歇运动。线都通

12、过球心。当主动构件连续转动时，球面槽轮作间歇运动。空间槽轮机构结构比较复杂。空间槽轮机构结构比较复杂。2空间槽轮机构空间槽轮机构5.2.3 5.2.3 槽轮机构的特点和应用槽轮机构的特点和应用 槽轮机构具有结构简单、工作可靠、转动精度高、机械效槽轮机构具有结构简单、工作可靠、转动精度高、机械效率高和运动较平稳等率高和运动较平稳等优点优点；其；其缺点是缺点是槽轮的转角大小不能调节，槽轮的转角大小不能调节，存在柔性冲击，且槽轮机构的结构比棘轮机构复杂，加工精度要存在柔性冲击，且槽轮机构的结构比棘轮机构复杂，加工精度要求较高，因此制造成本较高。求较高，因此制造成本较高。 槽轮机构适用于转速不高和从动

13、件要求间歇运动的机械中，槽轮机构适用于转速不高和从动件要求间歇运动的机械中，常用于机床的间歇转位和分度机构中。如图常用于机床的间歇转位和分度机构中。如图5-145-14所示为六角车床所示为六角车床的刀架转位机构。刀架上装有的刀架转位机构。刀架上装有6 6种刀具，与刀架固联的槽轮上开种刀具，与刀架固联的槽轮上开有有6 6个径向槽，拨盘装有一圆销个径向槽，拨盘装有一圆销A A，每当拨盘转动一周，圆柱销，每当拨盘转动一周，圆柱销A A就进入槽轮一次，驱使槽轮转过就进入槽轮一次，驱使槽轮转过6060，刀架也随之转动，刀架也随之转动6060，从而，从而将下一工序的刀具换到工作位置上。如图将下一工序的刀具

14、换到工作位置上。如图5-155-15所示为电影放映机所示为电影放映机构中的槽轮机构。为了适应人眼的视觉暂留现象，采用了槽轮机构中的槽轮机构。为了适应人眼的视觉暂留现象，采用了槽轮机构，使影片作间歇运动。构，使影片作间歇运动。图图5-14 5-14 车刀刀架转位机构车刀刀架转位机构图图5-15 5-15 电影放映机构电影放映机构5.2.4 5.2.4 槽轮机构的主要参数槽轮机构的主要参数(1) 槽轮槽数槽轮槽数z(2) 运动系数运动系数(3) 圆销数圆销数K图图5-16 5-16 槽轮机构主要尺寸槽轮机构主要尺寸1拨盘；2槽轮间歇运动机构间歇运动机构5.1 5.1 棘棘 轮轮 机机 构构5.2

15、5.2 槽槽 轮轮 机机 构构5.3 5.3 不完全齿轮机构不完全齿轮机构5.4 5.4 螺螺 旋旋 机机 构构5.3.1 5.3.1 不完全齿轮机构的工作原理及类型不完全齿轮机构的工作原理及类型v 如图如图5-175-17所示，不完全齿轮机构主动轮所示，不完全齿轮机构主动轮1 1上的轮齿不是布满在上的轮齿不是布满在整个圆周上，而是只有一个轮齿或几个轮齿，其余部分为外凸整个圆周上，而是只有一个轮齿或几个轮齿，其余部分为外凸锁止弧锁止弧g g；从动轮；从动轮2 2上加工出与主动轮轮齿相啮合的齿和内凹锁上加工出与主动轮轮齿相啮合的齿和内凹锁止弧止弧f f，彼此相同地布置。，彼此相同地布置。v 不完

16、全齿轮机构有外啮合不完全齿轮机构有外啮合( (如图如图5-17(a)5-17(a)所示所示) )和内啮合和内啮合( (如图如图5-5-17(b)17(b)所示所示) )两种，外啮合两轮转向相反，内啮合两轮转向相同。两种，外啮合两轮转向相反，内啮合两轮转向相同。图图5-17 5-17 不完全齿轮机构不完全齿轮机构1主动轮；2从动轮；f内凹锁止弧；g外凸锁止弧5.3.2 5.3.2 不完全齿轮机构的特点及应用不完全齿轮机构的特点及应用v 不完全齿轮机构的不完全齿轮机构的优点是优点是结构简单、设计灵活、制结构简单、设计灵活、制造方便，从动轮的运动角范围大，很容易实现在一造方便，从动轮的运动角范围大，

17、很容易实现在一个周期内的多次动停时间不等的间歇运动。个周期内的多次动停时间不等的间歇运动。缺点是缺点是加工复杂，主动轮与从动轮不能互换，从动轮在转加工复杂，主动轮与从动轮不能互换，从动轮在转动开始及终止时速度有突变，冲击较大。动开始及终止时速度有突变，冲击较大。v 因存在冲击，不完全齿轮机构一般仅用于低速、轻因存在冲击，不完全齿轮机构一般仅用于低速、轻载的场合，如在计数机构及自动机、半自动机中用载的场合，如在计数机构及自动机、半自动机中用作工作台间歇转动的机构等。作工作台间歇转动的机构等。间歇运动机构间歇运动机构5.1 5.1 棘棘 轮轮 机机 构构5.2 5.2 槽槽 轮轮 机机 构构5.3

18、 5.3 不完全齿轮机构不完全齿轮机构5.4 5.4 螺螺 旋旋 机机 构构5.4.1 5.4.1 螺旋机构的应用和特点螺旋机构的应用和特点 螺旋机构可以将回转运动变为直线移动，在各种机械设备和螺旋机构可以将回转运动变为直线移动，在各种机械设备和仪器中得到广泛的应用。如图仪器中得到广泛的应用。如图5-185-18所示的机床手摇进给机构是螺所示的机床手摇进给机构是螺旋机构的一个应用实例，当摇动手轮使螺杆旋机构的一个应用实例，当摇动手轮使螺杆1 1旋转时，螺母旋转时，螺母2 2就带就带动滑板动滑板4 4沿导轨面移动。沿导轨面移动。 螺旋机构的螺旋机构的主要优点是主要优点是结构简单，制造方便，能将较小的回结构简单，制造方便，能将较小的回转力矩转变成较大的轴向力，能达到较高的传动精度，并且工作转力矩转变成较大的轴向力，能达到较高的传动精度，并且工作平稳，易于自锁。它的平稳，易于自锁。它的主要缺点是主要缺点是摩擦损失大，传动效率低，因摩擦损失大，传动效率低，因此一般不用来传递大的功率。此一般不用来传递大的功率。 螺旋机构中的螺杆常用中碳钢制成，而螺母则需要耐磨性较螺旋机构中的螺杆常用中碳钢制成，而螺母则需要耐磨性较好的材料