《机械设计基础 》课件第11章

第11章间歇运动机构11.1棘轮机构

11.2槽轮机构思考与练习题在机构中，若主动件连续运动，而从动件周期性间歇运动，则称该机构为间歇运动机构。间歇运动机构广泛地应用于自动机械之中，其类型很多。本章主要介绍棘轮机构和槽轮机构。

11.1.1棘轮机构的工作原理及类型

1．棘轮机构的工作原理

棘轮机构的典型结构如图11-1所示，它主要由摇杆1、主动棘爪2、棘轮3、止回棘爪4和机架5等组成。当摇杆1逆时针摆动时，铰接在摇杆上的主动棘爪2插入棘轮3的齿槽内，推动棘轮同步转动一定的角度。当摇杆1顺时针摆动时，止回棘爪4阻止棘轮3反向转动，此时主动棘爪2在棘轮3的齿背上滑回原位，棘轮3静止不动。11.1棘轮机构这样，当摇杆1(主动件)连续往复摆动时，棘轮3(从动件)便得到单向的间歇转动。图中弹簧6的作用是使主动棘爪2和止回棘爪4与棘轮3保持接触。

图11-1外啮合齿式棘轮机构

2．棘轮机构的类型

根据工作原理，棘轮机构可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两大类。

1)齿式棘轮机构

齿式棘轮机构的工作原理为啮合原理。按啮合方式，它有外啮合(如图11-1所示)和内啮合(如图11-2所示)两种形式。按从动件不同的间歇运动方式，它又有以下的形式：

(1)单向间歇转动。如图11-1、图11-2所示，从动件均做单向间歇转动。

(2)单向间歇移动。如图11-3所示，当主动件1往复摆动时，棘爪2推动棘齿条3作单向间歇移动。

图11-2内啮合齿式棘轮机构图11-3移动棘轮机构(3)双动式棘轮机构。如图11-4所示，主动摇杆1上装有两个主动棘爪2和2′，摇杆1绕Ｏ1轴来回摆动都能使棘轮3沿同一方向间歇转动，摇杆往复摆动一次，棘轮间歇转动两次。

图11-4双动式棘轮机构

(4)双向式棘轮机构。如图11-5所示，在图(a)所示机构中，当棘爪2在实线位置AB时，摇杆1往复摆动，棘轮3逆时针单向间歇转动；当棘爪2绕A轴翻转到虚线位置AB′时，摇杆1往复摆动，棘轮3顺时针单向间歇转动。在图(b)所示机构中，当摇杆1往复摆动时，棘爪2与棘轮3右侧齿面接触，棘轮3逆时针单向间歇转动。用手柄提起棘爪2，直至定位销脱出，再将手柄转动180°后放下，使定位销插入另一定位孔，当摇杆1往复摆动时，棘爪2与棘轮3左侧齿面接触，棘轮3顺时针单向间歇转动。在双向式棘轮机构中，棘轮一般采用对称齿形。

图11-5双向式棘轮机构

2)摩擦式棘轮机构

摩擦式棘轮机构的工作原理为摩擦原理。在如图11-6所示的机构中，当摇杆往复摆动时，主动棘爪2靠摩擦力驱动棘轮3逆时针单向间歇转动，止回棘爪4靠摩擦力阻止棘轮反转。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。

图11-6摩擦式棘轮机构11.1.2棘轮转角的调节方法

当需要调节棘轮每次转过的角度时，可采用以下两种方法。

1.改变摇杆的摆角

如图11-7(a)所示为牛头刨床中的横向进给机构。通过齿轮1、2，曲柄摇杆机构2、3、4，棘轮机构4、5、7来使与棘轮固联的丝杠6作间歇转动，从而使牛头刨工作台实现横向间歇进给。调节曲柄的长度O2A，可改变摇杆的摆角及棘轮的转角，从而改变横向进给量的大小。

图11-7棘轮转角的调节方法

2.在棘轮上安装遮板

如图11-7(b)所示的棘轮机构，摇杆1的摆角不变，但在棘轮3上安装了遮板4，改变插销6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。11.1.3棘轮机构的特点及应用

齿式棘轮机构具有结构简单、制造方便、运动可靠、棘轮的转角可调等优点。其缺点是传力小，工作时有较大的冲击和噪声，而且运动精度低。因此，它适用于低速和轻载场合，通常用来实现间歇式送进、制动、超越和转位分度等要求。

(1)间歇式送进。如图11-8所示为浇注流水线的送进装置，棘轮与带轮固联在同一轴上，当活塞1在汽缸内往复移动时，输送带2间歇移动，输送带静止时进行自动浇注。

(2)超越运动。如图11-9所示为自行车后轴上的内啮合棘轮机构，飞轮1即是内齿棘轮，它用滚动轴承支承在后轮轮毂2上，两者可相对转动。轮毂2上铰接着两个棘爪4，棘爪用弹簧丝压在棘轮的内齿上。当链轮比后轮转的快时(顺时针)，棘轮通过棘爪带动后轮同步转动，即脚蹬得快，后轮就转得快。当链轮比后轮转的慢时，如自行车下坡或脚不蹬时，后轮由于惯性仍按原转向转动，此时，棘爪4将沿棘轮齿背滑过，后轮与飞轮脱开，从而实现了从动件转速超越主动件转速的作用。按此原理工作的离合器称为超越离合器。

图11-8浇注流水线的送进装置图11-9自行车后轴上的超越离合器

11.2.1槽轮机构的工作原理及类型

1．槽轮机构的工作原理

槽轮机构的典型结构如图11-10所示，它由主动拨盘1、从动槽轮2和机架组成。拨盘1匀速转动，当拨盘上的圆销A未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧 被拨盘的外凸锁止弧 卡住，故槽轮不动。如图11-10(a)所示为圆销A刚进入槽轮径向槽时的位置，此时锁止弧

也刚被松开。此后，槽轮受圆销A的驱动而转动。11.2槽轮机构当圆销A在另一边离开径向槽时(如图1110(b)所示)，锁止弧 又被卡住，槽轮又静止不动。直至圆销A再次进入槽轮的另一个径向槽时，又重复上述运动。因此槽轮做时动时停的间歇运动。

图11-10外槽轮机构

2．槽轮机构的类型

按结构特点槽轮机构可分为外槽轮机构(如图11-10所示)和内槽轮机构(如图1111所示)，前者槽轮与拨盘的转向相反，后者则转向相同。按拨盘上圆销的数目多少，槽轮机构可分为单销槽轮机构(如图11-10所示)和多销槽轮机构(如图11-12所示)，前者拨盘每转一转，槽轮运动一次，后者则运动多次。拨盘的圆销数和槽轮的槽数合理搭配，可使槽轮实现不同的间歇运动规律。

图11-11内槽轮机构图11-12双销槽轮机构11.2.2槽轮机构的特点及应用

槽轮机构具有结构简单、工作可靠和运动较平稳等优点；其缺点是槽轮的转角大小不能调节，且存在柔性冲击。因此，槽轮机构适用于速度不高的场合，常用于机床的间歇转位和分度机构中。如图11-13所示为槽轮机构在转塔车床刀架转位机构中的应用，拨盘1转一转，通过槽轮2使刀架3转动一次，从而将下道工序所需要的刀具转到工作位置上。如图11-14所示为槽轮机构在电影放映机卷片机构中的应用，拨盘1连续转动，通过槽轮2使电影胶片间歇地移动，因人具有视觉暂留机能，故看到的画面正好连续。

图11-13转塔车床刀架转位机构