第05章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

第5章

間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是指將主動(dòng)件的等速連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)件周期性間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。最常見(jiàn)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)和不完全齒輪機(jī)構(gòu)等，它們廣泛應(yīng)用于自動(dòng)機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、刀架的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和精紡機(jī)的成形機(jī)構(gòu)等。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5.1棘輪機(jī)構(gòu)5.2槽輪機(jī)構(gòu)5.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)5.4螺旋機(jī)構(gòu)5.1.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理如圖5-1所示，棘輪機(jī)構(gòu)主要由棘輪1、驅(qū)動(dòng)棘爪2、搖桿3、制動(dòng)棘爪4、彈簧5和機(jī)架6等組成，彈簧5用來(lái)使棘爪和棘輪1保持接觸。棘輪1和搖桿3的回轉(zhuǎn)軸線重合。如圖5-1(a)所示，當(dāng)搖桿3逆時(shí)針(在如圖5-1(b)所示的機(jī)構(gòu)中為順時(shí)針)擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪2插入棘輪1的齒槽中，推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，而制動(dòng)棘爪4則在棘輪的齒背上滑過(guò)；當(dāng)搖桿順時(shí)針(在如圖5-1(b)所示的機(jī)構(gòu)中為逆時(shí)針)擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪2在棘輪的齒背上滑過(guò)，而制動(dòng)棘爪4則阻止棘輪作順時(shí)針在如圖5-1(6)所示的機(jī)構(gòu)中為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使棘輪靜止不動(dòng)。因此，搖桿作連續(xù)的往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪將作單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。圖5-1棘輪機(jī)構(gòu)5.1.2棘輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理為摩擦原理。由于棘輪的廓面是光滑的，因此這種機(jī)構(gòu)又稱為無(wú)棘齒棘輪機(jī)構(gòu)。該類(lèi)機(jī)構(gòu)棘輪的轉(zhuǎn)角可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，噪聲小，但棘爪與棘輪的接觸面間容易發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，故運(yùn)動(dòng)的可靠性和準(zhǔn)確性較差。2摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)1．按嚙合方式分類(lèi)(1)外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)(2)內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)2．按從動(dòng)件的間歇運(yùn)動(dòng)方式分類(lèi)(1)單向式棘輪機(jī)構(gòu)(2)雙向式棘輪機(jī)構(gòu)(3)雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)1齒式棘輪機(jī)構(gòu)5.1.3棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)方法(1)改變搖桿擺角。如圖5-5所示的棘輪機(jī)構(gòu)是利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)棘輪作間歇運(yùn)動(dòng)的。工作時(shí)，可利用調(diào)節(jié)螺釘改變曲柄長(zhǎng)度r以實(shí)現(xiàn)搖桿擺角大小的改變，從而控制棘輪的轉(zhuǎn)角。(2)在棘輪上安裝遮板。如圖5-6所示，搖桿的擺角不變，但在棘輪的外面安裝一遮板(遮板不隨棘輪轉(zhuǎn)動(dòng))，改變插銷(xiāo)在定位孔中的位置，即可調(diào)節(jié)搖桿擺程范圍內(nèi)露出的棘齒數(shù)，從而改變棘輪轉(zhuǎn)角的大小。圖5-5改變搖桿擺角調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角圖5-6用遮板調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角5.1.4棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)動(dòng)可靠、棘輪轉(zhuǎn)角可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是傳力小，工作時(shí)有較大的沖擊和噪聲，而且運(yùn)動(dòng)精度低。因此，它適用于低速、輕載的場(chǎng)合，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)間歇式送進(jìn)、制動(dòng)、超越和轉(zhuǎn)位分度等要求。(一)間歇式送進(jìn)(二)防逆轉(zhuǎn)制動(dòng)(三)超越運(yùn)動(dòng)5.1.5棘輪的主要參數(shù)棘輪在結(jié)構(gòu)上要求驅(qū)動(dòng)力矩最大、棘爪能順利插入棘輪。如圖5-10所示，棘爪為二力構(gòu)件，驅(qū)動(dòng)力沿O1A方向，當(dāng)其與向徑O2A垂直時(shí)，驅(qū)動(dòng)力矩最大。圖5-10棘輪主要參數(shù)(1)齒面偏斜角

(2)齒形角θ(3)棘輪的齒數(shù)z(4)棘輪的模數(shù)m(5)齒頂圓直徑D間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5.1棘輪機(jī)構(gòu)5.2槽輪機(jī)構(gòu)5.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)5.4螺旋機(jī)構(gòu)5.2.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理

槽輪機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)如圖5-11所示，它由主動(dòng)撥盤(pán)1、從動(dòng)槽輪2和機(jī)架組成。撥盤(pán)1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，撥盤(pán)上的圓銷(xiāo)A未進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，由于槽輪的內(nèi)凹鎖止弧

被撥盤(pán)的外凸鎖止弧

卡住，故槽輪不動(dòng)。如圖5-11(a)所示為圓銷(xiāo)A剛進(jìn)入槽輪徑向槽時(shí)的位置，此時(shí)鎖止弧

也剛被松開(kāi)。此后，槽輪受圓銷(xiāo)A的驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷(xiāo)A在另一邊離開(kāi)徑向槽時(shí)(如圖5-11(b)所示)，鎖止弧

又被卡住，槽輪又靜止不動(dòng)。直至圓銷(xiāo)A再次進(jìn)入槽輪的另一個(gè)徑向槽時(shí)，又重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)。因此，槽輪作時(shí)動(dòng)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。圖5-11外槽輪機(jī)構(gòu)1—主動(dòng)撥盤(pán)；2—從動(dòng)槽輪5.2.2槽輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型平面槽輪機(jī)構(gòu)是指撥盤(pán)及槽輪的運(yùn)動(dòng)都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)進(jìn)行的機(jī)構(gòu)。它又可分為外槽輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)。兩種槽輪機(jī)構(gòu)都用于傳遞平行軸運(yùn)動(dòng)。與外槽輪機(jī)構(gòu)相比，內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)較平穩(wěn)、停歇時(shí)間較短、所占空間尺寸小。1平面槽輪機(jī)構(gòu)球面槽輪機(jī)構(gòu)是一種典型的空間槽輪機(jī)構(gòu)，用于傳遞兩垂直相交軸的間歇運(yùn)動(dòng)。其從動(dòng)槽輪是半球形，主動(dòng)構(gòu)件的軸線與銷(xiāo)的軸線都通過(guò)球心。當(dāng)主動(dòng)構(gòu)件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，球面槽輪作間歇運(yùn)動(dòng)?？臻g槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。2空間槽輪機(jī)構(gòu)5.2.3槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用

槽輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、轉(zhuǎn)動(dòng)精度高、機(jī)械效率高和運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)，存在柔性沖擊，且槽輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比棘輪機(jī)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求較高，因此制造成本較高。槽輪機(jī)構(gòu)適用于轉(zhuǎn)速不高和從動(dòng)件要求間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械中，常用于機(jī)床的間歇轉(zhuǎn)位和分度機(jī)構(gòu)中。如圖5-14所示為六角車(chē)床的刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。刀架上裝有6種刀具，與刀架固聯(lián)的槽輪上開(kāi)有6個(gè)徑向槽，撥盤(pán)裝有一圓銷(xiāo)A，每當(dāng)撥盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，圓柱銷(xiāo)A就進(jìn)入槽輪一次，驅(qū)使槽輪轉(zhuǎn)過(guò)60o，刀架也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)60o，從而將下一工序的刀具換到工作位置上。如圖5-15所示為電影放映機(jī)構(gòu)中的槽輪機(jī)構(gòu)。為了適應(yīng)人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，采用了槽輪機(jī)構(gòu)，使影片作間歇運(yùn)動(dòng)。圖5-14車(chē)刀刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)圖5-15電影放映機(jī)構(gòu)5.2.4槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)(1)槽輪槽數(shù)z(2)運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ(3)圓銷(xiāo)數(shù)K圖5-16槽輪機(jī)構(gòu)主要尺寸1—撥盤(pán)；2—槽輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5.1棘輪機(jī)構(gòu)5.2槽輪機(jī)構(gòu)5.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)5.4螺旋機(jī)構(gòu)5.3.1不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理及類(lèi)型如圖5-17所示，不完全齒輪機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪1上的輪齒不是布滿在整個(gè)圓周上，而是只有一個(gè)輪齒或幾個(gè)輪齒，其余部分為外凸鎖止弧g；從動(dòng)輪2上加工出與主動(dòng)輪輪齒相嚙合的齒和內(nèi)凹鎖止弧f，彼此相同地布置。不完全齒輪機(jī)構(gòu)有外嚙合(如圖5-17(a)所示)和內(nèi)嚙合(如圖5-17(b)所示)兩種，外嚙合兩輪轉(zhuǎn)向相反，內(nèi)嚙合兩輪轉(zhuǎn)向相同。圖5-17不完全齒輪機(jī)構(gòu)1—主動(dòng)輪；2—從動(dòng)輪；f—內(nèi)凹鎖止?。籫—外凸鎖止弧5.3.2不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用不完全齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活、制造方便，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)角范圍大，很容易實(shí)現(xiàn)在一個(gè)周期內(nèi)的多次動(dòng)停時(shí)間不等的間歇運(yùn)動(dòng)。缺點(diǎn)是加工復(fù)雜，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪不能互換，從動(dòng)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始及終止時(shí)速度有突變，沖擊較大。因存在沖擊，不完全齒輪機(jī)構(gòu)一般僅用于低速、輕載的場(chǎng)合，如在計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)及自動(dòng)機(jī)、半自動(dòng)機(jī)中用作工作臺(tái)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)等。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5.1棘輪機(jī)構(gòu)5.2槽輪機(jī)構(gòu)5.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)5.4螺旋機(jī)構(gòu)5.4.1螺旋機(jī)構(gòu)的應(yīng)用和特點(diǎn)螺旋機(jī)構(gòu)可以將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€移動(dòng)，在各種機(jī)械設(shè)備和儀器中得到廣泛的應(yīng)用。如圖5-18所示的機(jī)床手搖進(jìn)給機(jī)構(gòu)是螺旋機(jī)構(gòu)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，當(dāng)搖動(dòng)手輪使螺桿1旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母2就帶動(dòng)滑板4沿導(dǎo)軌面移動(dòng)。

螺旋機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，能將較小的回轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)變成較大的軸向力，能達(dá)到較高的傳動(dòng)精度，并且工作平穩(wěn)，易于自鎖。它的主要缺點(diǎn)是摩擦損失大，傳動(dòng)效率低，因此一般不用來(lái)傳遞大的功率。螺旋機(jī)構(gòu)中的螺桿常用中碳鋼制成，而螺母則需要耐磨性較好的材料(如青銅或耐磨鑄鐵等)來(lái)制造。圖5-18機(jī)床手搖進(jìn)給機(jī)構(gòu)1—螺桿；2—螺母；3—機(jī)架；4—滑板(1)差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)