《机械设计基础》课件第6章

6.1棘轮机构

6.2槽轮机构6.3不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构思考题和习题第6章间歇运动机构

6.1棘轮机构

棘轮机构由棘轮、棘爪和机架组成，如图6-1所示。图6-1棘轮机构棘轮1与传动轴固联，驱动棘爪2铰接于摇杆3上，摇杆3空套在棘轮轴上，可以绕其转动。当摇杆3逆时针方向摆动时，与它相连的驱动棘爪2插入棘轮1的齿槽内，推动棘轮转过一定的角度。当摇杆3顺时针方向摆动时，驱动棘爪2便在棘轮的齿背上滑过。这时片弹簧5迫使止动棘爪4插入棘轮的齿间，阻止棘轮顺时针方向转动，故棘轮静止。因此，当摇杆往复摆动时，棘轮做单向的间歇运动。棘轮机构按其工作原理，可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两大类;按其啮合的情况，可分为外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构。齿式棘轮机构的棘轮外缘、内缘或端面上具有刚性的轮齿，按照其运动形式又分为以下三大类。

1.单动式棘轮机构这种机构的特点是摇杆正向摆动时棘爪驱动棘轮沿同一方向转过某一角度;摇杆反向摆动时，棘轮静止。

2.双动式棘轮机构

这种机构的特点是摇杆1往复摆动皆能使棘轮2沿同一方向间歇转动，驱动棘爪3可制成平头的或钩头的，如图6-2所示。图6-2双动式棘轮机构

3.可变向棘轮机构

这种机构的棘轮采用矩形齿，如图6-3所示。其特点是当棘爪3处于实线位置，摇杆1往复摆动时，棘轮2沿逆时针方向做间歇运动;当棘爪3翻转到虚线位置，摇杆1往复摆动时，棘轮2将沿顺时针方向做间歇运动。图6-3可变向棘轮机构

4.摩擦式棘轮机构齿式棘轮机构的棘轮转角都是相邻两齿所夹中心角的倍数，也就是说，棘轮的转角是有级性改变的。如果需要无级性改变转角，可采用摩擦式棘轮机构，如图6-4所示。它由摩擦轮3和摇杆1及其铰接的驱动偏心楔块2、止动楔块4和机架5组成。当摇杆1逆时针方向摆动时，通过驱动偏心楔块2与摩擦轮3之间的摩擦力，使摩擦轮沿逆时针方向运动。当摇杆1顺时针方向摆动时，驱动偏心楔块2在摩擦轮上滑过，而止动楔块4与摩擦轮之间的摩擦力，促使此楔块与摩擦轮卡紧，从而使摩擦轮静止，以实现间歇运动。

图6-4摩擦式棘轮机构棘轮机构的结构简单、制造方便、运动可靠，齿式棘轮机构传动平稳、转角准确，但运动只能有级调节，且噪声、冲击和磨损都较大。摩擦式棘轮机构传动平稳、无噪声、可实现运动的无级调节，但其运动准确性较差。因此，棘轮机构常用于速度较低和载荷不大的场合，实现机械的间歇送料、分度、制动和超越离合器等运动。例如：自动线上的浇注输送装置如图6-5所示；牛头刨床的横向进给机构如图6-6所示。图6-5浇注输送装置图6-6牛头刨床的横向进给机构6.2槽轮机构

槽轮机构由带圆销的主动拨盘1、具有径向槽的从动槽轮2和机架组成，如图6-7所示。拨盘1以ω1做等角速度转动时，驱动槽轮2做时动时停的单向间歇运动。当拨盘上圆销A未进入槽轮径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧efg被拨盘的外凸圆弧卡住，故槽轮静止。如图6-7(a)所示位置是圆销A刚开始进入槽轮径向槽时的情况，这时锁止弧efg刚被松开，因此槽轮受圆销A的驱动开始沿顺时针方向转动；如图6-7(b)所示，当圆销A离开径向槽时，槽轮的下一个内凹锁止弧又被拨盘的外凸圆弧卡住，致使槽轮静止，直到圆销A再进入槽轮另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。图6-7单圆销外啮合槽轮机构槽轮机构有两种基本形式:

(1)外啮合槽轮机构。双圆销外啮合槽轮机构拨盘与槽轮转向相反，如图6-7所示。一般常用外啮合槽轮机构。

(2)内啮合槽轮机构。其拨盘与槽轮的转向相同。拨盘上的圆销可以是一个，也可以是多个。如图6-8所示为双圆销外啮合槽轮机构，此时拨盘转动一周，槽轮转动两次。图6-8双圆销外啮合槽轮机构在槽轮机构中，槽轮在进入和退出啮合时比棘轮机构平稳，但仍然存在有限的加速度突变，即存在柔性冲击。槽轮在转动过程中，其角速度和角加速度有较大的变化，槽轮的槽数越少，这种变化越大，从而影响其动力特性。所以槽轮的槽数不宜选得过少，一般选取Z=4~8。槽轮机构的结构简单，制造方便，转位迅速，工作可靠，外形尺寸小，机械效率高。因此在自动机械中得到了广泛应用。如图6-9所示为槽轮机构在电影放映机中的应用情况。图6-9电影放映机中的槽轮机构6.3不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构6.3.1不完全齿轮机构

如图6-10所示的不完全齿轮机构，由具有一个或几个齿的不完全齿轮1、具有正常轮齿和带锁止弧的齿轮2及机架组成。在轮1主动等速连续转动中，当轮1上的齿轮与轮2的正常齿相啮合时，轮1驱动从动轮2转动;当轮1的锁止弧S1与轮2的锁止弧S2接触时，从动轮2停歇不动并停止在确定的位置上，从而实现周期性的单向间歇运动。图6-10不完全齿轮机构不完全齿轮机构有外啮合和内啮合两种类型，一般常用外啮合形式。不完全齿轮机构与其他间歇运动机构相比，优点是结构简单、制造方便，从动轮的运动时间和静止时间的比例不受机构的限制;缺点是从动轮在转动开始和终止时，角速度有突变，冲击较大，故一般只用于低速、轻载场合。如果用于高速，则可安装瞬心附加杆使从动件的角速度由零逐渐增加到某一数值，以使机构传动平稳。不完全齿轮机构常用于多工位自动机和半自动机工作台的间歇转位及某些间歇进给机构中，如蜂窝煤压制机工作台转盘的间歇转位机构等。6.3.2凸轮式间歇机构如图6-11所示的凸轮式间歇机构是一种圆柱凸轮间歇运动机构，由具有曲线凹槽的主动圆柱凸轮1、均布有柱销3的从动圆盘2和机架组成。当主动轮1转动时，拨动柱销3使从动圆盘2做间歇运动。从动圆盘的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，适当的凸轮轮廓曲线可满足机构高速运转的要求。凸轮式间歇机构中凸轮加工较复杂，加工精度要求较高，装配调整的要求也较严格。这种机构常用在轻载情况下的间歇运动，如火柴包装机等。图6-11凸轮式间歇机构凸轮式间歇机构的优点是:运转可靠、传动平稳、承载能力较大;转盘可以实现任何运动规律，以适应高速运动要求;转盘停歇时一般依靠凸轮棱边进行定位，不需要附加定位装置。缺点是凸轮加工精度要求较高。因此，凸轮式间歇机构常用于