機械設(shè)計基礎(chǔ)（第5版）課件：間歇運動機構(gòu)

第五章間歇運動機構(gòu)

間歇運動機構(gòu)

當(dāng)原動件連續(xù)運動時，從動件出現(xiàn)周期性間歇運動的機構(gòu)稱為間歇運動機構(gòu)。例如自動機床的進給機構(gòu)、刀架的轉(zhuǎn)位機構(gòu)、包裝機的送進機構(gòu)和電影放映機構(gòu)等。間歇機構(gòu)的類型很多，如：棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、凸輪間歇運動機構(gòu)。本章主要介紹前兩種間歇運動機構(gòu)。

電影放映機構(gòu)卷片機構(gòu)1-膠片2-槽輪3-撥盤

第一節(jié)棘輪機構(gòu)一、棘輪機構(gòu)的組成及工作原理1．機構(gòu)組成（1）主動棘爪（2）棘輪—從動件主動棘爪的運動由連桿機構(gòu)等其它機構(gòu)傳遞。（3）止動棘爪棘輪機構(gòu)1－搖桿2－棘爪3－棘輪4－止動棘爪

（4）機架2．工作原理

圖示為由曲柄搖桿機構(gòu)驅(qū)動的棘輪機構(gòu)。

棘爪與搖桿鉸接，搖桿空套在棘輪軸上。

當(dāng)搖桿3沿逆時針方向轉(zhuǎn)動時，使棘爪4借助自重或彈簧力插入棘輪的齒槽內(nèi)，推動棘輪轉(zhuǎn)過一定角度。當(dāng)搖桿沿順時針方向擺回時，棘爪4在棘輪齒頂上滑過。此時止動爪6插入棘輪齒內(nèi)，阻止棘輪反轉(zhuǎn)。使棘輪靜止。在此機構(gòu)中，棘輪只作單向轉(zhuǎn)動。其轉(zhuǎn)動角度的大小取決于擺桿的擺角。二、棘輪機構(gòu)的類型及特點1．單動式棘輪機構(gòu)特點：主動件往復(fù)擺動一次，棘輪只能單向間歇轉(zhuǎn)動一次。2．雙動式棘輪機構(gòu)

有直頭棘爪和鉤頭棘爪兩種類型。當(dāng)主動件往復(fù)擺動時都能驅(qū)使棘輪沿同一方向轉(zhuǎn)動，但棘輪每次的轉(zhuǎn)角較小，每次的停歇時間較短。3．可變向棘輪機構(gòu)

棘輪輪齒為方形，棘爪與棘輪輪齒的接觸面為平面，另一面為曲面，便于擺回時在輪齒上滑過。

當(dāng)棘爪處在實線位置時，棘輪沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，當(dāng)棘爪處在虛線位置時，棘輪沿順時針方向轉(zhuǎn)動。4．回轉(zhuǎn)棘爪式雙向棘輪機構(gòu)

當(dāng)棘爪在圖示位置時，棘輪沿逆時針方向作間歇轉(zhuǎn)動。當(dāng)提起棘爪繞其軸線旋轉(zhuǎn)1800再插入棘輪齒中時，則棘輪沿順時針方向作間歇轉(zhuǎn)動。

若提起棘爪繞其軸線旋轉(zhuǎn)900后將其架在機架的平臺上，則棘爪與棘輪脫開，此時，棘爪作往復(fù)擺動，而棘輪靜止。該機構(gòu)用于牛頭刨床的進給機構(gòu)。

5．轉(zhuǎn)角可調(diào)式棘輪機構(gòu)

一般棘輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)角是一定的。但有時根據(jù)工作要求需要改變棘輪轉(zhuǎn)角。通過改變擺桿擺角可實現(xiàn)這一要求，也可以采用圖示的在棘輪外面加裝遮板的方法。

遮板用以遮蓋搖桿擺角范圍內(nèi)的一部分棘輪齒。當(dāng)搖桿沿逆時針方向轉(zhuǎn)動時，棘爪先在遮板上滑動，然后才插入棘輪齒推動棘輪轉(zhuǎn)動。

通過改變遮板的位置，可控制棘輪的轉(zhuǎn)角。

轉(zhuǎn)角可調(diào)式1-棘爪2-棘輪6．摩擦式棘輪機構(gòu)

上述棘輪機構(gòu)棘輪的轉(zhuǎn)角都是有級改變的，棘輪進程的變化最少是一個齒距。

要實現(xiàn)無級改變，需采用無棘齒的輪子。用摩擦輪代替棘輪，偏心摩擦塊代替棘爪，通過摩擦力傳遞運動，即摩擦式棘輪機構(gòu)。

摩擦式棘輪機構(gòu)傳動平穩(wěn)、無噪聲，可實現(xiàn)傳動轉(zhuǎn)角的無級改變。但有時會打滑，傳動精度和傳遞扭矩受到一定限制。

摩擦式棘輪機構(gòu)1-機架2-棘輪3-棘爪4-搖桿5-遮板

7．棘條機構(gòu)

當(dāng)棘輪的直徑無窮大時，就變成棘齒條，棘輪機構(gòu)轉(zhuǎn)化成棘條機構(gòu)。它可獲得間歇的直線運動，用于千斤頂中。

三、棘輪機構(gòu)的應(yīng)用

棘輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，廣泛用于各種自動機械和儀表中。缺點是在運動開始和終止時都會產(chǎn)生沖擊，不宜用于高速機械和大質(zhì)量的軸上。

棘輪機構(gòu)除用于實現(xiàn)間歇運動外，也用于防止機構(gòu)逆轉(zhuǎn)的停止器。提升機棘輪停止器三、設(shè)計棘輪機構(gòu)時應(yīng)注意的問題1．應(yīng)使棘爪受力最小

使棘輪齒頂A與棘爪的回轉(zhuǎn)中心O2的連線垂直于棘輪半徑O1A。即在齒頂作用時，壓力角為零。2．要利于棘爪從棘輪齒頂落向齒根?！嘄X面斜角，通常=200?！嘄X與棘爪間的摩擦角，棘輪、棘爪的幾何尺寸見P47表5-1。

棘爪受力分析

第二節(jié)槽輪機構(gòu)

一、槽輪機構(gòu)的組成及工作原理

由于槽輪機構(gòu)中的槽輪形似馬爾他國的風(fēng)車輪和古代瑞士鐘表中的齒輪，故槽輪機構(gòu)亦稱馬耳他機構(gòu)和瑞士齒輪。1．機構(gòu)組成（1）撥盤—主動件

撥盤上裝有圓柱銷，并制有外凸圓弧。（2）槽輪—從動件

槽輪上制有內(nèi)凹圓弧和徑向槽。（3）機架槽輪機構(gòu)1－主動撥盤；2－從動槽輪3－機架2．工作原理

撥盤為主動件，槽輪為從動件。撥盤作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動槽輪做時轉(zhuǎn)時停的間歇運動。工作過程：

當(dāng)撥盤的圓柱銷未進入槽輪的徑向槽時，槽輪的內(nèi)凹圓弧被撥盤的外凸圓弧鎖住，槽輪靜止。

當(dāng)圓柱銷開始進入槽輪的徑向槽時，槽輪的鎖住弧被放開，在圓柱銷的驅(qū)使下，槽輪沿與撥盤轉(zhuǎn)向相反的方向轉(zhuǎn)動。

當(dāng)圓柱銷開始脫離槽輪的徑向槽時，槽輪的另一內(nèi)凹弧又被撥盤的外凸圓弧鎖住，直到圓柱銷再次進入槽輪的另一徑向槽時，兩者重復(fù)上述的運動循環(huán)。槽輪機構(gòu)1－主動撥盤；2－從動槽輪3－機架二、槽輪機構(gòu)的類型1.外槽輪機構(gòu)

徑向槽開在槽輪的外側(cè)，槽輪的轉(zhuǎn)向與撥盤的轉(zhuǎn)向相反。2．內(nèi)槽輪機構(gòu)徑向槽開在槽輪的內(nèi)側(cè)，槽輪的轉(zhuǎn)向與撥盤的轉(zhuǎn)向相同。

三、槽輪機構(gòu)的特點及應(yīng)用

構(gòu)造簡單、結(jié)構(gòu)小巧、機械效率較高，能平穩(wěn)、間歇轉(zhuǎn)位。廣泛用于各種自動機械中。

如：電影放映機構(gòu)中的卷片機構(gòu)、六角車床的刀架轉(zhuǎn)位機構(gòu)等。

電影放映機構(gòu)卷片機構(gòu)1-膠片2-槽輪3-撥盤四、槽輪機構(gòu)的主要參數(shù)和幾何尺寸1．槽輪機構(gòu)的主要參數(shù)

槽輪機構(gòu)的設(shè)計主要是根據(jù)對間歇運動的要求，確定槽輪的槽數(shù)z和撥盤的圓柱銷數(shù)K及槽輪機構(gòu)的基本尺寸。

為避免槽輪在開始轉(zhuǎn)動和終止轉(zhuǎn)動時圓柱銷與徑向槽間發(fā)生沖擊，應(yīng)使徑向槽的中心線與圓柱銷中心的圓周相切。即：O2A⊥O1A。槽輪機構(gòu)1－主動撥盤；2－從動槽輪3－機架當(dāng)撥盤每撥過槽輪一個徑向槽時，槽輪轉(zhuǎn)過的角度撥盤相應(yīng)轉(zhuǎn)過的角度1）槽輪與撥盤之間的轉(zhuǎn)角關(guān)系槽輪機構(gòu)1－主動撥盤；2－從動槽輪3－機架2）運動系數(shù)τ在一個運動循環(huán)內(nèi)，槽輪的運動時間tm與撥盤的運動時間t之比稱為運動系數(shù)。撥盤作等速轉(zhuǎn)動時，兩時間之比可用兩角度之比表示。tm和t分別對應(yīng)于撥盤轉(zhuǎn)過的角度。

a）對于間歇運動機構(gòu)，必須使運動系數(shù)τ>0，故槽輪的槽數(shù)z≥３。（τ＝０，槽輪不動）

b）單銷槽輪機構(gòu)τ<0.5，即槽輪的運動時間總是小于靜止時間。

c）采用多銷槽輪機構(gòu)，可使槽輪每次的運動時間大于停歇時間,即τ>0.5。多銷槽輪機構(gòu)：多銷槽輪機構(gòu)在一個運動循環(huán)中，槽輪的運動時間為單銷時的K倍。τ的取值范圍：運動系數(shù)τ的取值范圍：τ=1表示槽輪作連續(xù)轉(zhuǎn)動，不能實現(xiàn)間歇運動。圓柱銷K和槽輪槽數(shù)的取值范圍：當(dāng)z=3時，K=1~5;當(dāng)z=4或5時，K=1~3;當(dāng)z≥6時，K=1~2。通常取z=4~8a)當(dāng)z=3時，槽輪在工作過程中角速度變化大；

b)z越多，槽輪的尺寸越大，轉(zhuǎn)動時的慣性力矩也越大，且當(dāng)z>9后，τ值變化不大，對機構(gòu)工作沒有顯著作用