机械基础项目8

1、 棘轮机构棘轮机构 槽轮机构槽轮机构 教学目标、教学重点教学目标、教学重点 不完全齿轮机构不完全齿轮机构 掌握常用间歇运动机构的类型、掌握常用间歇运动机构的类型、 工作原理、特点及用途。工作原理、特点及用途。 常见间歇运动机构的工作原理。常见间歇运动机构的工作原理。 主动件连续回转主动件连续回转( (或摆动或摆动) )运动转换成从动运动转换成从动件作周期性时动时歇的单向运动机构件作周期性时动时歇的单向运动机构 。自动生产线的转位机构；自动生产线的转位机构； 步进机构、计数装置等。步进机构、计数装置等。间歇运动机构种类间歇运动机构种类很多，本章主要学习常用的：很多，本章主要学习常用的： 空套在与

2、空套在与固联的从动轴上；固联的从动轴上； 与与用转动副相联；用转动副相联； 与机架用转与机架用转动副连接，动副连接，保证棘保证棘爪与棘轮啮合。爪与棘轮啮合。由由棘轮、棘爪和机架棘轮、棘爪和机架组成。组成。 驱动棘驱动棘爪借助弹簧或自重的作用插入棘爪借助弹簧或自重的作用插入棘轮的齿槽内轮的齿槽内使棘轮随着转过使棘轮随着转过一定的角度。一定的角度。驱动棘驱动棘爪爪 在棘轮齿背上滑过。这时，在棘轮齿背上滑过。这时，簧片簧片5 5迫使制动棘爪插入棘轮的迫使制动棘爪插入棘轮的齿槽，阻止棘轮顺时针方向转齿槽，阻止棘轮顺时针方向转动动棘轮静止不动棘轮静止不动 。棘轮作棘轮作单向单向的间歇运动。的间歇运动。3

3、 3、棘轮转角的调节、棘轮转角的调节调节摇杆摆动角度的大小，控制棘轮的转调节摇杆摆动角度的大小，控制棘轮的转角角棘轮转角是可以调节的棘轮转角是可以调节的, ,常用的调节方法如下常用的调节方法如下: :(1)(1)调节摇杆摆角大小调节摇杆摆角大小, ,以调节棘轮转角大小以调节棘轮转角大小. . 通过旋转螺杆D使螺母A往复移动,从而使O1A(曲柄 )的长度发 生变化,则摇杆的摆角也相应发生变化.(2)(2)改变遮板的位置改变遮板的位置, ,改变棘爪行程内的齿数改变棘爪行程内的齿数. . 棘爪有效行程内被遮住的齿越多,棘轮每次转过的角度就越小.A曲柄DO1主动棘爪摇杆用遮板调节棘轮转角用遮板调节棘轮

4、转角 4、棘轮机构的特点 棘轮机构具有结构简单、制造方便、从动件转角调节方便等优点。但在工作时有较大冲击、磨损和噪音，而且精度较差。 常用于速度较低、载荷不大及从动件行程从动件行程需要经常改变的场合。需要经常改变的场合。结构简单，运动可靠，结构简单，运动可靠，棘轮转角可实现棘轮转角可实现（这种有齿的棘轮其进程的变化最少是（这种有齿的棘轮其进程的变化最少是1个齿距）个齿距）棘爪在齿面滑过会引起噪音和冲击，棘爪在齿面滑过会引起噪音和冲击，常用在低速、轻载、作间歇运动的机械中。常用在低速、轻载、作间歇运动的机械中。运动平稳，无噪音，棘轮转角可做运动平稳，无噪音，棘轮转角可做但有打滑现象，因此运动的准

5、确性较差。但有打滑现象，因此运动的准确性较差。不适合用于精确传递运动的场合。不适合用于精确传递运动的场合。和和等工艺动作的控制等工艺动作的控制优点：优点： 齿式棘轮机构结构简单，制造齿式棘轮机构结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选择合适方便；动与停的时间比可通过选择合适的驱动机构实现。的驱动机构实现。缺点缺点： 该机构的棘轮只能沿一个方向转动，该机构的棘轮只能沿一个方向转动，且动程只能作有级调节；且动程只能作有级调节； 噪音、冲击和磨损噪音、冲击和磨损较大。较大。应用特点应用特点：故不宜用于高速故不宜用于高速1 1）单向式棘轮机构）单向式棘轮机构2 2）双向式棘轮机构（又称可变）双向式棘

6、轮机构（又称可变棘轮机构棘轮机构） 双向式棘轮机构可通过改变棘爪的摆动方向，双向式棘轮机构可通过改变棘爪的摆动方向，实现棘轮两个方向的转动实现棘轮两个方向的转动。双向式棘轮机构必须采用对称齿形。双向式棘轮机构必须采用对称齿形。棘爪具有可翻转的功能，棘轮根据工作需要可顺、逆两个方向转动。棘爪具有可翻转的功能，棘轮根据工作需要可顺、逆两个方向转动。3 3）摩擦式棘轮机构）摩擦式棘轮机构特点特点： 冲击噪音小、传动平稳；棘轮转角冲击噪音小、传动平稳；棘轮转角大小可做可无级调节。但因靠摩擦力传大小可做可无级调节。但因靠摩擦力传动，会出现打滑现象，虽然可起到动，会出现打滑现象，虽然可起到安全安全保护作保

7、护作用，但是传动精度不高。用，但是传动精度不高。适用场合：适用场合：适用于低速轻载的场合。适用于低速轻载的场合。 如：板手和钻床上。如：板手和钻床上。 是一种是一种无棘齿的棘轮无棘齿的棘轮，靠，靠摩擦力摩擦力推动棘轮推动棘轮转动和止动。转动和止动。4 4）双动式棘轮机构）双动式棘轮机构 双动式棘轮机构，在主动摇杆向两个方向往复摆动的过程中，双动式棘轮机构，在主动摇杆向两个方向往复摆动的过程中，分别带动两个棘爪，分别带动两个棘爪，两次推动棘轮（两次推动棘轮（从动件）转动。从动件）转动。这种机构可使这种机构可使棘轮转速增加一倍棘轮转速增加一倍5 5）防止逆转的棘轮机构）防止逆转的棘轮机构 鼓轮和棘

8、轮安装在同一鼓轮和棘轮安装在同一根轴上，棘爪在弹簧力的作根轴上，棘爪在弹簧力的作用下嵌入棘轮轮齿的根部。用下嵌入棘轮轮齿的根部。当轴按逆时针旋转时，棘爪当轴按逆时针旋转时，棘爪在棘轮齿背上滑过，鼓轮带在棘轮齿背上滑过，鼓轮带动重物上升，当重物上升到动重物上升，当重物上升到时需要高度时，轴停止转动，时需要高度时，轴停止转动，此时在重物策略作用下，鼓此时在重物策略作用下，鼓轮有顺时针转动的趋势，但轮有顺时针转动的趋势，但因棘爪嵌入棘轮根部阻止重因棘爪嵌入棘轮根部阻止重物下滑，从而保证了起重的物下滑，从而保证了起重的安全可靠。安全可靠。起重设备起重设备中常应用这种机构。中常应用这种机构。链轮和链条带

9、动内圈具有棘齿的链轮顺时 针转动，再通过棘爪的作用使后轮轴顺时针转动从而驱使自行车前进。后轮轴便会超越链轮而转动，让棘爪在轮齿背上滑过，从而实现不蹬踏板的自由滑行（超越链接）（超越链接）45 重物被提升后，由于重物被提升后，由于棘轮受到止动棘爪的制动棘轮受到止动棘爪的制动作用，卷筒不会在重力作作用，卷筒不会在重力作用下反转下降。用下反转下降。止动棘爪止动棘爪棘轮机构的应用棘轮机构的应用 浇注自动线的输送装置浇注自动线的输送装置 卷扬机棘轮制动器卷扬机棘轮制动器 作业主动拨盘）主动拨盘） 、具有、具有径向槽的槽轮（从动）径向槽的槽轮（从动）以及以及机架组成。机架组成。主动拨盘连续转动时，从动件槽

10、轮作单向间歇运动主动拨盘连续转动时，从动件槽轮作单向间歇运动外啮合槽轮机构 内啮合槽轮机构 2、类型、类型双圆销槽轮机构双圆销槽轮机构空间槽轮机构空间槽轮机构 结构简单，工作可靠，能准确控制转动的角度。结构简单，工作可靠，能准确控制转动的角度。 常用于要求恒定旋转角的分度机构中。常用于要求恒定旋转角的分度机构中。 对一个已定的槽轮机构来说，其对一个已定的槽轮机构来说，其转角不能调节转角不能调节 在转动始、末，加速度变化较大，有冲击。在转动始、末，加速度变化较大，有冲击。 应用在转速不高，应用在转速不高，要求间歇转动的装置中。要求间歇转动的装置中。 电影放映机卷片机构 由普通齿轮机构演变而成的间

11、歇运动机构。由普通齿轮机构演变而成的间歇运动机构。与齿轮机构与齿轮机构：主动轮仅有一个或几个齿。：主动轮仅有一个或几个齿。这种机构的主动轮这种机构的主动轮1 1为只有一个齿或几个齿的不完全为只有一个齿或几个齿的不完全齿轮，从动轮齿轮，从动轮2 2由正常齿和带锁由正常齿和带锁住弧的厚齿彼此相间地组成。住弧的厚齿彼此相间地组成。主动轮转一周，从动轮转主动轮转一周，从动轮转1/ 8周。从动轮停歇时，主动轮上周。从动轮停歇时，主动轮上的锁住弧与从动轮上的锁住弧互相的锁住弧与从动轮上的锁住弧互相配合锁住，以保证从动轮停歇在预配合锁住，以保证从动轮停歇在预定位置上。定位置上。 从动轮从动轮主动轮主动轮锁住

12、弧锁住弧 主动轮连续转动时，从动轮作时动时停的往复移动。主动轮连续转动时，从动轮作时动时停的往复移动。只用于只用于的场合的场合例例1：主动轴：主动轴I上装有两个不完上装有两个不完 全齿轮全齿轮A和和B， 当主动轴当主动轴I连续回转时，连续回转时， 从动轴从动轴能周期性地输出：能周期性地输出：设计灵活，从动轮运动角度范围大，容易实现设计灵活，从动轮运动角度范围大，容易实现 一个周期中的多次动、停时间不等的间歇运动。一个周期中的多次动、停时间不等的间歇运动。加工复杂，在进入和退出啮合时速度有突变，加工复杂，在进入和退出啮合时速度有突变， 引起刚性冲击。引起刚性冲击。作业间歇运动机构间歇运动机构v一

13、、复习思考题1什么是间歇运动？有哪些机构能实现间歇运动？2棘轮机构与槽轮机构都是间歇运动机构，它们各有什么特点？3 槽轮机构的运动系数=0.4表示什么意义？为什么运动系数必须大于零而小于1？五个槽的单销槽轮机构其运动系数等于多少？4棘轮机构的运动设计主要包括哪些内容？5槽轮机构设计时要避免什么问题？6 棘轮机构和槽轮机构均可用来实现从动轴的单向间歇运动，但在具体的使用选择上又有什么不同？7止回棘爪的作用是什么？8调节棘轮转角大小都有哪些方法？9用什么方法能改变棘轮的转向？10槽轮的静止可靠性和防止反转是怎样保证的？11单向运动棘轮机构和双向式棘轮机构，有什么不同之处？12棘轮机构有哪些作用？二

14、、填空题1所谓间歇运动机构，就是在主动件作 运动时，从动件能够产生周期性的 、 运动的机构。2棘轮机构主要由 、 和 等构件组成。3棘轮机构的主动件是 ，从动件是 ，机架起固定和支撑作用。4棘轮机构的主动件作 运动，从动件作 性的时停、时动的间歇运动。5双向作用的棘轮，它的齿槽是 的，一般单向运动的棘轮齿槽是 的。6为保证棘轮在工作中的 可靠和防止棘轮的 ，棘轮机构应当装有止回棘爪。7槽轮机构主要由 、 、 和机架等构件组成。8槽轮机构的主动件是 ，它以等速作 运动，具有 槽的槽轮是从动件，由它来完成间歇运动。9槽轮的静止可靠性和不能反转，是通过槽轮与曲柄的 实现的。10不论是外啮合还是内啮合

15、的槽轮机构， 总是从动件， 总是主动件。11间歇齿轮机构是由 演变来的。12间歇齿轮机构从动件的静止可靠性，是通过 而实现的。13间歇齿轮机构在传动中，存在着严重的 ，所以只能用在低速和轻载的场合。14棘爪和棘轮开始接触的一瞬间，会发生 ，所以棘轮机构传动的 性较差。15改变棘轮机构摇杆摆角的大小，可以利用改变曲柄 的方法来实现。16棘轮转角的大小，除利用调节摇杆摆动角度的大小以外，还可以采用 进行控制。17双向式对称棘爪棘轮机构，棘轮的齿形和棘爪，都是 形式的，所以能方便地实现双向间歇运动。18双动式棘轮机构，它的主动件是 棘爪，它们以先后次序推动棘轮转动，这种机构的间歇停留时间 。19摩擦

16、式棘轮机构，是一种无 的棘轮，棘轮是通过与所谓棘爪的摩擦块之间的 而工作的。20双圆销外啮合槽轮机构，当曲柄转一周时，槽轮转过 槽口。21单边楔形棘爪棘轮机构，不仅棘轮 的大小可以调节，而且还能调节棘轮的 方向和使棘轮停止转动。22在起重设备中，可以使用棘轮机构 鼓轮反转。23槽轮机构能把主动轴的等速连续 ，转换成从动轴的周期性的 运动。24能实现间歇运动的机构，除棘轮机构和槽轮机构等以外，还有 机构和 机构。25棘轮机构的结构简单，制造方便，运转 ，转角大小 方便。26棘轮机构的结构 ，制造 ，运转 ，转角大小 方便； 和棘轮开始接触的 会发生冲击，所以传动的 较差， 因此常用于 、 、 大

17、小需要调整的场合及在起重设备中 棘轮反转。27槽轮机构是由 、 、 和具有 槽的槽轮等所组成，曲柄是_ 件并作等速 ，从动件是 可以作 、 的间歇运动。28有一外槽轮机构，已知槽轮的槽数z = 4，转盘上装有一个拨销，则该槽轮机构的运动系数= 。29对于原动件转一圈，槽轮只运动一次的槽轮机构来说，槽轮的槽数应不少于 ；机构的运动系数总小于 。30棘轮的标准模数m等于棘轮的 直径与齿数z之比。31棘轮机构和槽轮机构均为 运动机构。32棘轮机构常用于转角较 且需调整转角的传动，而槽轮机构只能用于转角较 的间歇传动。三、判断题1能实现间歇运动要求的机构，不一定都是间歇运动机构。（ ）2间歇运动机构的

18、主动件，在何时也不能变成从动件。（ ）3能使从动件得到周期性的时停、时动的机构，都是间歇运动机构。（ ）4棘轮机构，必须具有止回棘爪。（ ）5单向间歇运动的棘轮机构，必须要有止回棘爪。（ ）6凡是棘爪以往复摆动运动来推动棘轮作间歇运动的棘轮机构，都是单向间歇运动的。（ ）7棘轮机构只能用在要求间歇运动的场合。（ ）8止回棘爪也是机构中的主动件。（ ）9棘轮机构的主动件是棘轮。（ ）10与双向式对称棘爪相配合的棘轮，其齿槽必定是梯形槽。（ ）11齿槽为梯形槽的棘轮，必然要与双向式对称棘爪相配合组成棘轮机构。（ ）12槽轮机构的主动件是槽轮。（ ）13不论是内啮合还是外啮合的槽轮机构，其槽轮的槽形

19、都是径向的。（ ）14外啮合槽轮机构槽轮是从动件，而内啮合槽轮机构槽轮是主动件。（ ）15棘轮机构和槽轮机构的主动件，都是作往复摆动运动的。（ ）16槽轮机构必须有锁止圆弧。（ ）17只有槽轮机构才有锁止圆弧。（ ）18槽轮的锁止圆弧，制成凸弧或凹弧都可以。（ ）19外啮合槽轮机构的主动件必须用锁止凸弧。（ ）20内啮合槽轮机构的主动件必须使用锁止凹弧。（ ）21止回棘爪和锁止圆弧的作用是相同的。（ ）22止回棘爪和锁止圆弧都是机构中的一个构件。（ ）23棘轮机构和间歇齿轮机构，在运行中都会出现严重的冲击现象。（ ）24棘轮的转角大小是可以调节的。（ ）25单向运动棘轮的转角大小和转动方向，可

20、以采用调节的方法得到改变。（ ）26双向式对称棘爪棘轮机构的棘轮转角大小是不能调节的。（ ）27棘轮机构是把直线往复运动转换成间歇运动的机构。（ ）28槽轮的转角大小是可以调节的。（ ）29间歇齿轮机构，因为是齿轮传动，所以在工作中是不会出现冲击现象的。（ ）30槽轮的转向与主动件的转向相反。（ ）31摩擦式棘轮机构是“无级”传动的。（ ）32利用曲柄摇杆机构带动的棘轮机构，棘轮的转向和曲柄的转向相同。（ ）33锯齿形棘轮的转动方向，必定是单一的。（ ）34双向式棘轮机构，棘轮是齿形是对称形的。（ ）35利用调位遮板，既可以调节棘轮的转向，又可以调节棘轮转角的大小。（ ）36摩擦式棘轮机构可以

21、做双向运动。（ ）37只有间歇运动机构，才能实现间歇运动。（ ）38间歇运动机构的主动件和从动件，是可以互相调换的。（ ）39棘轮机构都有棘爪，因此没有棘爪的间歇运动机构，都是槽轮机构。（ ）40槽轮机构都有锁止圆弧，因此没有锁止圆弧的间歇运动机构都是棘轮机构。（ ）41把主动件的等速转动转换成从动件往复运动的间歇运动机构，也是不完全齿轮传动机构。（ ）四、选择题1 当主动件作连续运动时，从动件能够产生周期性的时停、时动的运动。a.只有间歇运动机构，才能实现b.除间歇运动机构外，其他机构也能实现2棘轮机构的主动件是 。a. 棘轮b. 棘爪c.止回棘爪3当要求从动件的转角须经常改变时，下面的间歇

22、运动机构中哪种合适。 a.间歇齿轮机构b.槽轮机构c. 棘轮机构4利用 可以防止棘轮的反转。a.锁止圆弧b.止回棘爪5利用 可以防止间歇齿轮机构的从动件反转和不静止。a.锁止圆弧b.止回棘爪6棘轮机构的主动件，是作 的。a.往复摆动运动 b.直线往复运动c.等速旋转运动7单向运动的棘轮齿形是 。a.梯形齿形b.锯齿形齿形8双向式运动的棘轮齿形是 。a.梯形齿形b.锯齿形齿形9槽轮机构的主动件是 。a.槽轮b.曲柄c.圆销10槽轮机构的主动件在工作中是作 运动的。a.往复摆动b.等速旋转11双向运动的棘轮机构 止回棘爪。a.有b.没有12槽轮转角的大小是 。a.能够调节的b.不能调节的13槽轮机

23、构主动件的锁止圆弧是 。a.凹形锁止弧b.凸形锁止弧14槽轮的槽形是 。a.轴向槽b.径向槽c.弧形槽15外啮合槽轮机构从动件的转向与主动件的转向是 。a.相同的b.相反的16在传动过程中有严重冲击现象的间歇机构，是 。a.间歇齿轮机构b. 棘轮机构17间歇运动机构 把间歇运动转换成连续运动。a.能够b. 不能18为了使槽轮机构的槽轮运动系数K大于零，槽轮的槽数z应大于 。a.2b.3c.4d.519在单向间歇运动机构中，棘轮机构常用于 的场合。a.低速轻载b.高速轻载c.低速重载d.高速重载五、改错题1槽轮转角的大小是能够改变的。2间歇运动机构，能将主动件的连续运动转换成从动件的任意停止和动

24、作的间歇运动。3棘轮机构的主动件是棘轮，从动件是棘爪。4棘轮机构能将主动件的直线往复运动，转换成从动件的间歇运动。5棘轮机构的止回棘爪是主动件。6双向式棘轮机构，棘轮的齿形是锯齿形的，而棘爪必须是对称的。7锁止圆弧的作用，可以保证棘轮的静止可靠和防止棘轮反转。8槽轮转角的大小，可以通过改变曲柄的长度得到实现。9槽轮机构的主动件是槽轮。10槽轮的槽形都是轴向的。11槽轮机构主动件具有锁止凹弧。12单向运动的棘轮，其转角大小的调节，只能利用调节曲柄的长度来实现，不能使用调位遮板。13有锁止圆弧的间歇运动机构，都是槽轮机构。14把等速连续转动运动，转换成间歇运动的机构，只有槽轮机构。五、例解1. 槽

25、轮机构的运动系数的物理意义是什么？为什么运动系数必须大于零而小于1？答槽轮机械铁运动系数的物理意义是指在一个运动循环内，槽轮的运动时间与转臂的运动时间之比。槽轮的运动是间歇运动，因此运动系数必须大于零而小于1。2. 不完全齿轮机构安装瞬心线附加杆的目的是什么？答：不完全齿轮机构安装瞬心线附加杆的目的是：减小冲击，提高运动的平稳性。3. 牛头刨床工作台的横向进给螺杆的导程l=3mm，与螺杆固联的棘轮齿数z=40。试求：1）该棘轮的最小转动角度是多少？2）该牛头刨床的最小进给量Smin是多少？解答：1）2）4. 有外槽轮机构，已知槽轮的槽数z=6，槽轮的停歇时间为每转1s，槽轮的运动时间为2s/r。试求：该槽轮的运动系数；该槽轮所需的圆销数K。解答：槽轮的运动系数： 槽轮所需的圆销数k： 填空题答案：1连续 时动 时停2棘轮 棘爪 机架3棘爪 棘轮4往复摆动 周期5梯形