第五章間歇機構(gòu)

1、擺動可由凸倫機構(gòu)、連桿機構(gòu)或電磁裝置等得到。b>圖51教學目地：1了解刺輪機構(gòu)的工作原理和應用場合2 了解槽輪機構(gòu)的工作原理和應用場合3 了解不完全齒輪機構(gòu)和凸輪間歇運動機構(gòu)的工作原理教學重點：1刺輪機構(gòu)的工作原理、運動特點2槽輪機構(gòu)的丄作原理、運動特點教學難點：梢輪機構(gòu)的運動性能第五章間歇運動機械5.1棘輪機構(gòu)5.1.1棘輪機構(gòu)的工作原理和類型如圖5-la所示，棘輪機構(gòu)是由棘輪、棘爪及機架所組成。主動桿1空套在與棘輪3固連的從動 軸上。驅(qū)動棘爪4與主動桿1用轉(zhuǎn)動副a相聯(lián)。當主動桿1逆時針方向轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動軟爪4便插入 棘輪3的齒槽，使棘輪跟著轉(zhuǎn)過某一角度。這時止回棘爪5在棘輪的齒背上滑過

2、。當桿1順時針方 向轉(zhuǎn)動時，止回棘爪5阻止棘輪發(fā)牛順時針方向轉(zhuǎn)動，同時棘爪4在棘輪的齒背上滑過，所以此時 棘輪靜止不動。這樣，當桿1作連續(xù)的往復擺動時，棘輪3和從動軸便作單向的間歇轉(zhuǎn)動。桿1的按照結(jié)構(gòu)特點，常用的棘輪機構(gòu)有 下列兩大類：1. 輪齒式棘輪機構(gòu)輪齒式楝輪機構(gòu)有外嚙合（圖 5-la）、內(nèi)嚙合（圖5-lb）兩種型式。 當棘輪的直徑為無窮大時，變?yōu)榧瑮l （圖5-lc）,此吋棘輪的單向轉(zhuǎn)動變?yōu)?棘條的單向移動。根據(jù)棘輪的運動乂可分為：圖5-3圖5-2圖5 3（1）單向式棘輪機構(gòu)可分為單動 式和雙動式兩種，（圖5-1）所示為單 動式棘輪機構(gòu)，它的特點是搖桿向一個 方向擺動時，棘輪沿同方向轉(zhuǎn)過

3、某一角 度；而搖桿反向擺動時，棘倫靜止不動。 圖5-2所示為雙動式棘輪機構(gòu)，當搖桿 往復擺動時，都能使棘輪沿單一-方向轉(zhuǎn) 動。單向式棘輪采用的是不對稱齒形， 常用的有鋸齒形齒（圖5-3a）、直線形 三角齒（圖5-3b）及圓弧形三角齒（圖 5-3c）-（2）雙向式棘倫機構(gòu)（圖5-4）它的特點是當棘爪1在圖示位置時，棘輪2沿逆時針方向間 歇運動；若將棘爪提起（銷子拔出），并繞本身軸線轉(zhuǎn)180。后放下（銷子插入），則nj實現(xiàn)棘輪沿 順時針方向間歇運動。雙向式的軟輪一般采用矩形齒（圖5-3d） o圖5-4圖5-5圖5-6圖5 7輪齒式棘輪機構(gòu)在冋程時，棘爪在齒而上滑過，故有噪音，平穩(wěn)性校差，且棘輪的步

4、進轉(zhuǎn)角乂 較小。如要調(diào)節(jié)棘輪的轉(zhuǎn)角，可以改變棘爪的擺角或改變撥過棘輪齒數(shù)的多少。如圖5-5所示，在 棘輪上加一遮板，變更遮板的位置，即可使棘爪行程的一部分在遮板上滑過，不與棘輪的齒接觸， 從而改變棘輪轉(zhuǎn)角的大小。2. 摩擦式棘輪機構(gòu)圖5-6所示為摩擦式軟輪機構(gòu)，它的工作原理與輪齒式軟輪機構(gòu)相同，只不過用偏心扇形塊代 替棘爪，用摩擦輪代替棘輪。當桿1逆時針方向擺動時，扇形塊2楔緊摩擦輪3成為一體，使輪3 也一同逆時針方向轉(zhuǎn)動，這時止回扇形塊4打滑；當桿1順時針方向轉(zhuǎn)動時，扇形塊2在輪3上打 滑，這時止回扇形塊4楔緊，以防止3倒轉(zhuǎn)。這樣當桿1作連續(xù)反復擺動時，輪3便得到單向的間 歇運動。常用的摩擦

5、式棘輪機構(gòu)如圖57所示，當構(gòu)件1順時針方向轉(zhuǎn)動吋，山于摩擦力的作用使?jié)L子2 楔緊在構(gòu)件1、3的狹隙處，從而帶動構(gòu)件3起轉(zhuǎn)動；當構(gòu)件1逆時針方向轉(zhuǎn)動時，滾子松開，構(gòu) 件3靜止不動。二、頼輪機構(gòu)的優(yōu)、缺點和應用輪齒式棘輪機構(gòu)運動可靠，從動棘輪的轉(zhuǎn)角容易實現(xiàn)冇級的調(diào)節(jié)，但在工作過程中冇噪聲和沖 擊，軟齒易磨損，在高速時尤其嚴重，所以常用在低速、輕載下實現(xiàn)間歇運動。例如在圖5-8所示 的牛頭刨床工作臺的橫向進給機構(gòu)中，運動由一對齒輪傳到曲柄1,再經(jīng)連桿2帶動搖桿3作往復擺動；搖桿3上裝冇棘爪，（見圖5-8）,從而推動棘輪4作單向間歇轉(zhuǎn)動；由于棘倫與螺桿固連,從而又使螺母5 （工作臺）作進給運動。若改變

6、曲柄的長度，就町以改變棘爪的擺角，以調(diào)節(jié)進給.mo圖5-9所示為z71o5鉆孔攻絲機的棘輪轉(zhuǎn)位機構(gòu)。蝸桿1經(jīng)蝸輪2帶動分配軸上的定位凸輪3, 使擺桿4上的定位塊離開定位盤以上的v形槽，這時分度凸輪6推動杠桿7帶動連桿&裝在連桿 8上的棘爪便推動棘輪9順時針方向轉(zhuǎn)動，從而使工作盤10實現(xiàn)轉(zhuǎn)位運動。轉(zhuǎn)位完畢，定位凸輪3 和拉簧11使定位塊再次插入定位盤5的v形槽中進行定位。軟輪軟爪機構(gòu)還可以用來實現(xiàn)快速的超越運動。如圖510所示，運動由蝸桿1傳到蝸輪2,通 過裝在蝸輪2上的棘爪3使棘輪4逆時針方向轉(zhuǎn)動，棘輪與輸出軸5 i古i連，由此得到軸5的慢速轉(zhuǎn) 動。當需要軸5快速轉(zhuǎn)動時，可逆時針轉(zhuǎn)動手

7、倫，這時由于手動速度大于由蝸倫蝸桿傳動的速度， 所以棘爪在棘輪上打滑，從而在蝸桿蝸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動的情況下，可用快速手動來實現(xiàn)超越運動。此外，棘輪機構(gòu)還可以用來做計數(shù)器。如圖511所示，當電磁鐵1的線圈通入脈沖直流信號電 流時，電磁鐵吸動銜鐵2,把棘爪3向右拉動，棘爪在棘輪5的齒上滑過；當斷開信號電流時，借 助彈簧4的恢復力作用，使棘爪向左推動，這時棘輪轉(zhuǎn)過一個齒，表示計入一個數(shù)字，重復上述動 作，便可實現(xiàn)數(shù)字計入運動。圖 5-113,3?圖 5-12在起重機、絞盤等機械裝置小，還常利用棘輪機構(gòu)使提升的重物能停止在任何位置上，以防止 由于停電等原因造成事故。摩擦式棘輪機構(gòu)傳遞運動較平穩(wěn)，無噪音，從動

8、構(gòu)件的轉(zhuǎn)角町作無級調(diào)節(jié)，常用來做超越離合器，在各種機械中實現(xiàn)進給或傳遞運動。但運動準確性差，不宜用于運動精度耍求高的場合。5.3槽輪機構(gòu) 5.3.1槽輪機構(gòu)的工作原理和類型如圖5-12所示，槽輪機構(gòu)由具有徑向槽的槽輪2和具有 圓銷的構(gòu)件1以及機架所纟r成。當構(gòu)件1的圓銷g未進入槽 輪2的徑向槽時，山于槽輪2的內(nèi)凹鎖住弧s2被構(gòu)件1的外 凸圓弧$卡住，故槽輪2靜止不動。圖515所示為圓銷g開 始進入槽輪徑向槽的位置，這時鎖住弧s?被松開，因而岡銷 g能驅(qū)使槽輪沿與構(gòu)件1相反的方向轉(zhuǎn)動。當鬪銷g開始脫 出槽輪的徑向槽時，槽輪的另一內(nèi)【叫鎖住弧乂被構(gòu)件1的外凸 圓弧卡住，致使槽輪2又靜止不動，冑至構(gòu)

9、件1的圓銷g再 進入槽輪2的另一徑向槽時，兩者又重復上述的運動循環(huán)。這樣，當主動構(gòu)件1作連續(xù)轉(zhuǎn)動時，槽輪2便得到單向的間歇轉(zhuǎn)動。平面槽輪機構(gòu)有兩種型式:一種是外槽輪機構(gòu)，如圖512所示，其槽輪上徑向槽的開口是自員1心 向外，主動構(gòu)件與槽輪轉(zhuǎn)向相反；另一種是內(nèi)槽輪機構(gòu)，如圖513所示，其槽輪上徑向槽的開口是 向著圓心的，主動構(gòu)件與槽輪的轉(zhuǎn)向相同，這兩種槽輪機構(gòu)都用于傳遞平行軸的運動。圖 5-13圖 5-14從動槽輪2呈半球球而槽倫2得到間圖514所示為球而槽輪機構(gòu)，它是用于傳遞兩垂直相交軸的間歇運動機構(gòu), 形，主動構(gòu)件1的軸線與銷3的軸線都通過球心o,當主動構(gòu)件1連續(xù)轉(zhuǎn)動時, 歇轉(zhuǎn)動。5.3.2

10、槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)在圖512所示的外槽輪機構(gòu)屮，為了使糟輪開始轉(zhuǎn)動瞬時和終止轉(zhuǎn)動瞬時的角速度為零，以避免剛性沖擊，闘銷開始進入徑向槽或自徑向槽脫出時，徑向槽的屮心線應切于惻銷屮心運動的惻周, 因此，設(shè)z為均勻分布的徑向槽數(shù)，則市圖512得槽輪2轉(zhuǎn)動時構(gòu)件1的轉(zhuǎn)角2©為201 = 7t 202 = 7t -z在一個運動循環(huán)內(nèi)，槽輪2運動的時間&與構(gòu)件1運動的時間/z比稱為運動系數(shù)口當構(gòu)件1等速轉(zhuǎn)動時，這個時間比可以用轉(zhuǎn)角比來表示。對于只有一個圓銷的槽輪機構(gòu)，九和/各對應于構(gòu)件1回轉(zhuǎn)2©和2兀，因此，槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)t為(5-4)2兀 ._九 一 2必 _兀一丁 _z

11、 2 t 2兀2兀2z由于運動系數(shù)c必須人于零(因z=0表示槽輪始終不動)，所以由上式可知，徑向槽的數(shù)日z 應人于2。乂由式(5-4)可知，這種槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)總小于0.5,也就是說，槽輪運動的時間 總小于靜止的時間。如果主動構(gòu)件1裝上若干個圓銷，則可以得到c0.5的槽輪機構(gòu)。設(shè)均勻分布的圓銷數(shù)目為匕 則此時槽輪在一個循環(huán)屮的運動時間比只冇一個関銷時增加£倍，因此(5-5)ktd _ k(z - 2)2z由于運動系數(shù)了應小于1 （因z=l表示槽倫2與構(gòu)件1 一樣作連續(xù)轉(zhuǎn)動，不能實現(xiàn)間歇運動）, 所以由上式得k<-（5-6）z - 2由式（5-6）可算出槽輪槽數(shù)確定后所允許的岡

12、銷數(shù)。例如當z=3時，圓銷的數(shù)目可為1至5； 當z=4或5時，圓銷的數(shù)目可為1至3；又當左6時，圓銷的數(shù)目可為1至2。圖5j5所示為z=4及爐2的外槽輪機構(gòu)，它的運動系數(shù)r=0.5,即槽輪運動的時間與靜止的時間相等。這時，除了徑向槽和関銷祁是均勻分布外，兩関銷至軸。的距離也是相等的。圖 5-16在主動構(gòu)件等速轉(zhuǎn)動期間，如來要使槽輪每次停歇的時間不相等，則主動構(gòu)件1上的圓銷應作 不均勻分布；如果要使槽輪每次運動時間不相等，則應使圓銷的回轉(zhuǎn)半徑不相等。圖516所示為在 主動構(gòu)件等速轉(zhuǎn)動時槽輪每次停歇和運動的時間均不相等的槽輪機構(gòu)。對于圖5-113所示的內(nèi)槽輪機構(gòu)，當槽輪2運動時，構(gòu)件1所轉(zhuǎn)過角度2

13、©，為20： = 271- 201 =271-(71- 20?)=兀 + 202 =兀 + z所以運動系數(shù)i為(5-7)20： _z + 2 _ 1 丄2 兀2z 2 z由上式可知，內(nèi)槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)總大于0.5。又因疋應小于1,所以z>2,也就是說徑向槽的數(shù)日最少應為3，內(nèi)槽輪機構(gòu)永遠只可以用一個鬪銷,因為根據(jù) 則當z等于或大于3時，斤總小于2。 * + 2)2兀2z<l2zz + 25.3.3槽輪機構(gòu)的優(yōu)、缺點和應用槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，t作可靠，在進入和脫離嚙合時運動較平穩(wěn)，能準確控制轉(zhuǎn)動的角度。但 槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)，而且在槽輪轉(zhuǎn)動的始、末位置加速度變化較人，所

14、以有沖擊。槽輪機構(gòu)一般應用在轉(zhuǎn)速不高的間歇轉(zhuǎn)動裝置中。例如在電影放映機中，用槽輪間歇地移動影 片；在口動機中，用以間歇地轉(zhuǎn)動丄作臺或刀架。圖5j7中的口動傳送鏈裝置。運動由主動構(gòu)件1傳給槽輪2,再經(jīng)一對齒輪3、4使與齒輪4固連的鏈輪5作間歇轉(zhuǎn)動，從而得到傳送鏈6的間歇移動，傳送鏈上裝冇裝配夾具的女裝支架7,故可滿足自動線上的流水裝配作業(yè)要求。在實際應用中，常常需要槽輪軸轉(zhuǎn)角大于或小于辺，z這時nj在槽輪軸與輸出軸z間增加一級齒輪傳動，如圖 520所示。如果是減速齒輪傳動，則輸出軸每次轉(zhuǎn)角小于 互；如果是增速齒輪傳動，則輸出軸每次轉(zhuǎn)角大于跡，z2改變齒輪的傳動比就可以改變輸出軸的轉(zhuǎn)角。同時，增加

15、 i級齒輪傳動還可以使槽輪轉(zhuǎn)位所產(chǎn)生的沖擊主要由小 間軸吸收，使運轉(zhuǎn)更為平穩(wěn)。圖5145.4不完全齒輪機構(gòu)5.4.1不完全齒輪機構(gòu)的工作原理和類型不完全齒輪機構(gòu)是山普通漸開線齒輪機構(gòu)演化而成的一種間歇運動機構(gòu)。它與普通漸開線齒 輪機構(gòu)不同之處是輪齒不布滿整個圓周，如圖524所示。圖示當主動輪1轉(zhuǎn)一周時，從動輪2轉(zhuǎn)六分 之一周，從動輪每轉(zhuǎn)停歇六次。當從動輪停歇時，主動輪1上的鎖住弧s與從動輪2上的鎖住弧s2互 和配合鎖住，以保證從動輪停歇在預定的位置。不完全齒輪機構(gòu)的類型有:外嚙合（圖518）、內(nèi)嚙合（圖519）。與普通漸開線齒輪一樣，外嚙 介的不完全齒輪機構(gòu)兩輪轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙介的不完全齒輪機構(gòu)兩輪轉(zhuǎn)向相同。當輪2的點徑為無窮 人時，變?yōu)椴煌耆X輪齒條（圖5-20）,這時輪2的轉(zhuǎn)動變?yōu)辇X條的移動。圖 5-18圖 5-19圖 5-205.4.2不完全齒輪機構(gòu)的優(yōu)、缺點和應用不完全齒輪機構(gòu)與槽輪機構(gòu)相比，其從動輪每轉(zhuǎn) 一周的停歇時間、運動時間及每次傳動的角度變化范 圍都較大，設(shè)計較靈活。但其加工工藝較復雜，而且 從動輪在運動的開始與終止時沖擊較人，故-般用于 低速、輕載