第五章間歇機(jī)構(gòu)

1、擺動(dòng)可由凸倫機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)或電磁裝置等得到。b>圖51教學(xué)目地：1了解刺輪機(jī)構(gòu)的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)合2 了解槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)合3 了解不完全齒輪機(jī)構(gòu)和凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理教學(xué)重點(diǎn)：1刺輪機(jī)構(gòu)的工作原理、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)2槽輪機(jī)構(gòu)的丄作原理、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)：梢輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能第五章間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)械5.1棘輪機(jī)構(gòu)5.1.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型如圖5-la所示，棘輪機(jī)構(gòu)是由棘輪、棘爪及機(jī)架所組成。主動(dòng)桿1空套在與棘輪3固連的從動(dòng) 軸上。驅(qū)動(dòng)棘爪4與主動(dòng)桿1用轉(zhuǎn)動(dòng)副a相聯(lián)。當(dāng)主動(dòng)桿1逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)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(shí)止回棘爪5在棘輪的齒背上滑過

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

3、某一角 度；而搖桿反向擺動(dòng)時(shí)，棘倫靜止不動(dòng)。 圖5-2所示為雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)搖桿 往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，都能使棘輪沿單一-方向轉(zhuǎn) 動(dòng)。單向式棘輪采用的是不對(duì)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(jī)構(gòu)（圖5-4）它的特點(diǎn)是當(dāng)棘爪1在圖示位置時(shí)，棘輪2沿逆時(shí)針方向間 歇運(yùn)動(dòng)；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(shí)現(xiàn)棘輪沿 順時(shí)針方向間歇運(yùn)動(dòng)。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(jī)構(gòu)在冋程時(shí)，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(jìn)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(jī)構(gòu)圖5-6所示為摩擦式軟輪機(jī)構(gòu)，它的工作原理與輪齒式軟輪機(jī)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(dāng)桿1逆時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，扇形塊2楔緊摩擦輪3成為一體，使輪3 也一同逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)止回扇形塊4打滑；當(dāng)桿1順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扇形塊2在輪3上打 滑，這時(shí)止回扇形塊4楔緊，以防止3倒轉(zhuǎn)。這樣當(dāng)桿1作連續(xù)反復(fù)擺動(dòng)時(shí)，輪3便得到單向的間 歇運(yùn)動(dòng)。常用的摩擦

5、式棘輪機(jī)構(gòu)如圖57所示，當(dāng)構(gòu)件1順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)構(gòu)件3起轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)構(gòu)件1逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾子松開，構(gòu) 件3靜止不動(dòng)。二、頼輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)、缺點(diǎn)和應(yīng)用輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠，從動(dòng)棘輪的轉(zhuǎn)角容易實(shí)現(xiàn)冇級(jí)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(shí)尤其嚴(yán)重，所以常用在低速、輕載下實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。例如在圖5-8所示 的牛頭刨床工作臺(tái)的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中，運(yùn)動(dòng)由一對(duì)齒輪傳到曲柄1,再經(jīng)連桿2帶動(dòng)搖桿3作往復(fù)擺動(dòng)；搖桿3上裝冇棘爪，（見圖5-8）,從而推動(dòng)棘輪4作單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)；由于棘倫與螺桿固連,從而又使螺母5 （工作臺(tái)）作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。若改變

6、曲柄的長(zhǎng)度，就町以改變棘爪的擺角，以調(diào)節(jié)進(jìn)給.mo圖5-9所示為z71o5鉆孔攻絲機(jī)的棘輪轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。蝸桿1經(jīng)蝸輪2帶動(dòng)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(shí)分度凸輪6推動(dòng)杠桿7帶動(dòng)連桿&裝在連桿 8上的棘爪便推動(dòng)棘輪9順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使工作盤10實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。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(jìn)行定位。軟輪軟爪機(jī)構(gòu)還可以用來實(shí)現(xiàn)快速的超越運(yùn)動(dòng)。如圖510所示，運(yùn)動(dòng)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(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪與輸出軸5 i古i連，由此得到軸5的慢速轉(zhuǎn) 動(dòng)。當(dāng)需要軸5快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手

7、倫，這時(shí)由于手動(dòng)速度大于由蝸倫蝸桿傳動(dòng)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(dòng)的情況下，可用快速手動(dòng)來實(shí)現(xiàn)超越運(yùn)動(dòng)。此外，棘輪機(jī)構(gòu)還可以用來做計(jì)數(shù)器。如圖511所示，當(dāng)電磁鐵1的線圈通入脈沖直流信號(hào)電 流時(shí)，電磁鐵吸動(dòng)銜鐵2,把棘爪3向右拉動(dòng)，棘爪在棘輪5的齒上滑過；當(dāng)斷開信號(hào)電流時(shí)，借 助彈簧4的恢復(fù)力作用，使棘爪向左推動(dòng)，這時(shí)棘輪轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，表示計(jì)入一個(gè)數(shù)字，重復(fù)上述動(dòng) 作，便可實(shí)現(xiàn)數(shù)字計(jì)入運(yùn)動(dòng)。圖 5-113,3?圖 5-12在起重機(jī)、絞盤等機(jī)械裝置小，還常利用棘輪機(jī)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(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，無噪音，從動(dòng)

8、構(gòu)件的轉(zhuǎn)角町作無級(jí)調(diào)節(jié)，常用來做超越離合器，在各種機(jī)械中實(shí)現(xiàn)進(jìn)給或傳遞運(yùn)動(dòng)。但運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性差，不宜用于運(yùn)動(dòng)精度耍求高的場(chǎng)合。5.3槽輪機(jī)構(gòu) 5.3.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型如圖5-12所示，槽輪機(jī)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(jī)架所纟r成。當(dāng)構(gòu)件1的圓銷g未進(jìn)入槽 輪2的徑向槽時(shí)，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(dòng)。圖515所示為圓銷g開 始進(jìn)入槽輪徑向槽的位置，這時(shí)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(dòng)。當(dāng)鬪銷g開始脫 出槽輪的徑向槽時(shí)，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(dòng)，冑至構(gòu)

9、件1的圓銷g再 進(jìn)入槽輪2的另一徑向槽時(shí)，兩者又重復(fù)上述的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。這樣，當(dāng)主動(dòng)構(gòu)件1作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，槽輪2便得到單向的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。平面槽輪機(jī)構(gòu)有兩種型式:一種是外槽輪機(jī)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(dòng)構(gòu)件與槽輪轉(zhuǎn)向相反；另一種是內(nèi)槽輪機(jī)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(dòng)構(gòu)件與槽輪的轉(zhuǎn)向相同，這兩種槽輪機(jī)構(gòu)都用于傳遞平行軸的運(yùn)動(dòng)。圖 5-13圖 5-14從動(dòng)槽輪2呈半球球而槽倫2得到間圖514所示為球而槽輪機(jī)構(gòu)，它是用于傳遞兩垂直相交軸的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu), 形，主動(dòng)構(gòu)件1的軸線與銷3的軸線都通過球心o,當(dāng)主動(dòng)構(gòu)件1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 歇轉(zhuǎn)動(dòng)。5.3.2

10、槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)在圖512所示的外槽輪機(jī)構(gòu)屮，為了使糟輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)瞬時(shí)和終止轉(zhuǎn)動(dòng)瞬時(shí)的角速度為零，以避免剛性沖擊，闘銷開始進(jìn)入徑向槽或自徑向槽脫出時(shí)，徑向槽的屮心線應(yīng)切于惻銷屮心運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)構(gòu)件1的轉(zhuǎn)角2©為201 = 7t 202 = 7t -z在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，槽輪2運(yùn)動(dòng)的時(shí)間&與構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的時(shí)間/z比稱為運(yùn)動(dòng)系數(shù)口當(dāng)構(gòu)件1等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這個(gè)時(shí)間比可以用轉(zhuǎn)角比來表示。對(duì)于只有一個(gè)圓銷的槽輪機(jī)構(gòu)，九和/各對(duì)應(yīng)于構(gòu)件1回轉(zhuǎn)2©和2兀，因此，槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)系數(shù)c必須人于零(因z=0表示槽輪始終不動(dòng))，所以由上式可知，徑向槽的數(shù)日z 應(yīng)人于2。乂由式(5-4)可知，這種槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)總小于0.5,也就是說，槽輪運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 總小于靜止的時(shí)間。如果主動(dòng)構(gòu)件1裝上若干個(gè)圓銷，則可以得到c0.5的槽輪機(jī)構(gòu)。設(shè)均勻分布的圓銷數(shù)目為匕 則此時(shí)槽輪在一個(gè)循環(huán)屮的運(yùn)動(dòng)時(shí)間比只冇一個(gè)関銷時(shí)增加£倍，因此(5-5)ktd _ k(z - 2)2z由于運(yùn)動(dòng)系數(shù)了應(yīng)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(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)）, 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(dāng)z=3時(shí)，圓銷的數(shù)目可為1至5； 當(dāng)z=4或5時(shí)，圓銷的數(shù)目可為1至3；又當(dāng)左6時(shí)，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(jī)構(gòu)，它的運(yùn)動(dòng)系數(shù)r=0.5,即槽輪運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與靜止的時(shí)間相等。這時(shí)，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(dòng)構(gòu)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)期間，如來要使槽輪每次停歇的時(shí)間不相等，則主動(dòng)構(gòu)件1上的圓銷應(yīng)作 不均勻分布；如果要使槽輪每次運(yùn)動(dòng)時(shí)間不相等，則應(yīng)使圓銷的回轉(zhuǎn)半徑不相等。圖516所示為在 主動(dòng)構(gòu)件等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)槽輪每次停歇和運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均不相等的槽輪機(jī)構(gòu)。對(duì)于圖5-113所示的內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)槽輪2運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)總大于0.5。又因疋應(yīng)小于1,所以z>2,也就是說徑向槽的數(shù)日最少應(yīng)為3，內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)永遠(yuǎn)只可以用一個(gè)鬪銷,因?yàn)楦鶕?jù) 則當(dāng)z等于或大于3時(shí)，斤總小于2。 * + 2)2兀2z<l2zz + 25.3.3槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)、缺點(diǎn)和應(yīng)用槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，t作可靠，在進(jìn)入和脫離嚙合時(shí)運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)的始、末位置加速度變化較人，所

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

15、 i級(jí)齒輪傳動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)更為平穩(wěn)。圖5145.4不完全齒輪機(jī)構(gòu)5.4.1不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型不完全齒輪機(jī)構(gòu)是山普通漸開線齒輪機(jī)構(gòu)演化而成的一種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它與普通漸開線齒 輪機(jī)構(gòu)不同之處是輪齒不布滿整個(gè)圓周，如圖524所示。圖示當(dāng)主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)輪2轉(zhuǎn)六分 之一周，從動(dòng)輪每轉(zhuǎn)停歇六次。當(dāng)從動(dòng)輪停歇時(shí)，主動(dòng)輪1上的鎖住弧s與從動(dòng)輪2上的鎖住弧s2互 和配合鎖住，以保證從動(dòng)輪停歇在預(yù)定的位置。不完全齒輪機(jī)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(jī)構(gòu)兩輪轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙介的不完全齒輪機(jī)構(gòu)兩輪轉(zhuǎn)向相同。當(dāng)輪2的點(diǎn)徑為無窮 人時(shí)，變?yōu)椴煌耆X輪齒條（圖5-20）,這時(shí)輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)辇X條的移動(dòng)。圖 5-18圖 5-19圖 5-205.4.2不完全齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)、缺點(diǎn)和應(yīng)用不完全齒輪機(jī)構(gòu)與槽輪機(jī)構(gòu)相比，其從動(dòng)輪每轉(zhuǎn) 一周的停歇時(shí)間、運(yùn)動(dòng)時(shí)間及每次傳動(dòng)的角度變化范 圍都較大，設(shè)計(jì)較靈活。但其加工工藝較復(fù)雜，而且 從動(dòng)輪在運(yùn)動(dòng)的開始與終止時(shí)沖擊較人，故-般用于 低速、輕載