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1、163第十一章间歇运动机构案例导入：通过自动机械和牛头刨床的进给机构，导入间歇运动机构的概念、工 作原理、运动特点及其应用；介绍各种间歇运动机构的主要参数及几何尺寸的计 算。第一节棘轮机构一、棘轮机构的工作原理、特点和应用典型的棘轮机构由棘爪1、棘轮2、摇杆3、机架4等组成（图11-1） 0摇杆及较 接于其上的棘爪为主动件，棘轮为从动件。图11-1棘轮机构的组成 图11-2外啮合式棘轮机构图11-2所示为外啮合曲柄摇杆式棘轮机构。当主动曲柄连续转动时，摇杆3往复摆动。当摇杆逆时针摆动时，棘爪 2嵌入棘轮1的齿槽内，推动棘轮沿逆时针方 向转过一个角度；当摇杆顺时针摆动时，棘爪4在棘轮齿背上滑过，
2、棘轮静止不动。在机架上安装止动棘爪可防止棘轮逆转。工作棘爪和止动棘爪均利用弹簧5使其与棘轮保持可靠接触。这样，当曲柄连续回转时，棘轮作单向的间歇运动。如果要求摇杆往复运动时都能使棘轮向同一方向转动，则可采用图11-3所示的双动式棘轮机构。驱动棘爪可制成钩头（图 11-3a）或直头（图11-3b）。如果要求棘轮作双向间歇运动时，可采用具有矩形齿的棘轮以及与之相适应的双 向棘爪。如图11-4所示为矩形齿双向棘轮机构。图11-4a）的驱动棘爪在实线位置时，棘轮a) b) a) b)图11-3双动式驱动棘爪 图11-4矩形齿双向棘轮机构164作逆时针间歇转动；将驱动棘爪绕 A点翻转成虚线位置时，棘轮作
3、顺时针间歇转 动。如图11-4b)所示为回转棘爪双向棘轮机构，当棘爪 1按图示位置放置时，棘轮2 作逆时针间歇转动。若将棘爪提起，并绕本身轴线转动180°后再插入棘轮齿槽时，棘轮作顺时针方向间歇转动。若将棘爪提起绕本身轴线转动90°,棘爪将被架在壳体的平面上，使轮与爪脱开，当棘爪往复摆动时，棘轮静止不动。除外啮合棘轮机构外，还有内啮合棘轮机构(如图11-5)和棘条机构等。棘轮机构结构简单，但不能传递大的动力，而且传动平稳性较差，不适宜于高速传动。一般用作机床及自动机械的进给机构，送料机构、刀架的转位机构、精纺机的成型机构、牛头刨床的送进机构等，也广泛用于卷杨机、提升机及牵引
4、设备中，用它作为防止机械逆转的止动器。图11-5自行车后轮轴的棘轮机构 二、棘轮机构的主要参数及几何尺寸1 .主要参数(1)棘轮齿数z。一般应由整个机器工作的需要来决定，通常取 z =1225。(2)模数m。仿照齿轮标准确定，与齿轮不同之处是从棘轮齿顶圆测量求得。令(mm)式中：m为模数，mm,已系列化，见表11-1;p为周节，mm,由p=：tD/Z可导出D = mz (mm)。(3)齿顶圆直径da棘轮的最大直径称为棘轮的齿顶圆直径，da m乙(4)棘轮齿高h = 0.75m。(5)棘齿偏斜角。如图11-6所示，棘轮机构工作时，为使棘爪受载最小而推动棘轮的有效力最大，棘爪回转中心 O1应位于棘
5、轮齿顶圆的切线上。当棘爪与棘齿在 A点接触时，棘图11-6棘轮齿形齿对棘爪的作用有正压力N和阻止棘爪下滑的摩擦力F (=Ntg p为保证棘爪在此二力作用下仍能向棘齿根部滑动而不从齿槽滑 脱，其合力R应使棘爪有逆时针回转的力矩，为此，轮齿工作面相对棘轮半径应有一个 负倾角,称为棘齿偏斜角，可以证明，角与摩擦角之间应有如下关系：(11-1)式中：为摩擦角，arctgf,伪摩擦系数取f 0.20.25, =11.3° 仰，为了保证运转安全可靠，一般可取20：棘轮齿槽夹角由铳刀刃面夹角决定，一股取8=60；因此，在绘制棘轮齿形时，需对齿顶厚s或棘齿偏斜角 进行修正。2 .棘轮机构几何尺寸计算
6、棘轮机构几何尺寸按表11-1计算165第二节槽轮机构一、槽轮机构的工作原理、特点和应用槽轮机构又称马氏机构。如图11-7所示，它由具有径向圆销的主动拨盘 1、具有 径向槽的槽轮2和机架组成。当构件1作均匀连续转动时，槽轮时而转动，时而静止。在构件1的圆销A尚未进入槽轮的径向槽时，槽轮内凹锁住弧被构件1的外凸圆弧 卡住，因而槽轮静止不动。图中所示是构件1的圆销开始进入槽轮径向槽的位置，这时锁住弧被松开，因此圆销便驱使槽轮转动。当圆销开始脱出径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被构件1的外凸锁住弧卡住，致使槽轮静止不动，直到圆销在进入另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。图 11-7所示的具有四个槽
7、的槽轮机构，当原动件回转一周时，从动件只转1/4周。同理，具有n个槽的槽轮机构，当原动件回转一周时，槽轮转过 1/n周。如此重复循环，使槽轮实现单向间歇转动。槽轮机构的特点是结构简单，工作可靠，机械效率高，在进入和脱离接触时运动较平稳，图 11-7槽轮机构 能准确控制转 动的角度，但槽轮的转角不可调节，故只能用于定转角的间歇运动机构中，如自动机床、电影机械、包装机械 等。图11-8所示为六角车床的刀架转位机构。刀架上装有六种刀具，与刀架固连的槽轮2上开有六个径向槽，拨盘1上装有一圆销A,每当拨盘转动一周，圆柱销 A 就进入槽轮一次，驱使槽轮转过 60°,刀架也随之转动60°
8、,从而将下一工序的刀 具换到工作位置上。图11-9所示为电影放映机构中的槽轮机构。为了适应人眼的 视觉暂留现象，采用了槽轮机构，使影片作间歇运动。尺1名林M号计公式融帽数JW府用等冏节Pp=rtu的他忡DD=r.ff>&I-Khh « O.75w为良高XJ 9 Jit饰靖爽用e*/昨工$yr“氏度I.ZfTiH1661-圆销拨盘2-槽轮1-圆销拨盘2-槽轮图11-8刀架的转位机构 图11-9放映机的卷片机构二、槽轮机构的主要参数及几何尺寸1 .槽轮机构的基本参数槽轮的槽数z。如图11-7所示，为使槽轮开始和终止转动的瞬时角速度为零， 以避免圆柱销与槽轮发生冲击，圆销进入
9、径向槽或退出径向槽时，径向槽的中心 线应切于圆销中心的轨迹。设径向槽的数目为 z,当槽轮2转过2 2时，构件1 的转角2 1为2 12 22 z运动系数t和圆柱销数k。槽轮每次运动的时间tm对主动件回转一周的时间t 之比称为运动系数，以 旅示。当构件1等速回转时，p可用构件1的转角之比来 表示，即tm2 1 , t23 2 2z 2因止匕，（11-2） 2 2z因为运动系数 P必须大于零，所以由上式可知，径向槽的数目应等于或大于3。对于图11-7所示的槽轮机构，槽轮的运动系数 p总小于1/2,也就是说，槽轮的 运动时间总小于静止时间。如需得到1/2的槽轮机构则须在构件1上安装多个圆销。设k为均
10、匀分布的圆销数，则一个循环中槽轮的运动时间比只有一个圆销时增加k倍，故有k（z 2）1 2z予=装示槽轮作连续转动，故 名应小于1,即有k 2z z 2由上式可知：当z 3时，k可取15;当z=4或5时，k可取13;当z6则k 可取可2。由于z=3时，工作过程中槽轮的角速度变化大，而 z9时，槽轮的尺寸将变得较 大，转动时的惯性力矩也较大，但对 p的变化却不大，因此槽数z常取为48。1672.槽轮的基本尺寸（图11-7）可以按下列公式计算：槽底高b<t （ R1 +r）圆销回转半径R1 = Lsin 2槽顶高R2 =Lcos 2式中:r为圆销的半径。第三节不完全齿轮机构不完全齿轮机构的主
11、动轮上只有一个或数个轮齿，而从动轮上的轮齿分布视机构 运动时间与静止时间的要求而定。如图 11-10所示，主动轮1连续转动一周，从 动轮2分别转1/8 （图a）和1/4（图b）周，达到主动轮连续转动，从动轮作间歇转 动的目的。为防止从动轮在静止时间内游动，主、从动轮上分别有外凸圆弧和内 凹锁住弧。不完全齿轮机构与其它间歇机构相比，只要适当地选取齿轮的齿数、锁住弧的段 数和锁住弧之间的齿数，就能使从动轮得到预期的停歇次数、停歇时间及每次转 过的角度。但不完全齿轮机构在从动轮进入或退出啮合时，因速度突变，从而引起刚性冲击，故一般只用于低速轻载场合，常在计数器和某些间歇进给机构中采用。a） b）图11-10不完全齿轮机构图11-10不完全齿轮机构习题十一11-1棘轮机构的工作原理及运动特点是什么？11-2棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构是怎样组成的？它们如何实现从动件的单向间歇运动？11-3何谓槽轮机构的运动系数T?为什么运动系数必须大于1?槽轮的槽数常取 多少？11-4某单销槽轮机构的槽数z=6,中心距l=80mmm,圆销直径为10mm。（1）计算 该槽轮机构的基本尺寸并按比例绘出该槽轮的简图；（2）计算该槽轮机构的运动系数。