第5章 间歇运动机构

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S2
S1 1
图5-15 不完全齿轮机构
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图5-16所示为不完全齿轮齿条机构，当主动轮连续转动时，从动轮作 时动时停的往复移动。
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图5-16 不完全齿轮齿条机构
5.3.2不完全齿轮机构的特点及应用
优点：结构简单、制造方便；设计灵活，从动轮的运动角范围大；从 动轮的运动时间和静止时间的比例不受机构结构的限制, 可在一个周期内 实现多次动、停时间不等的间歇运动。 缺点：不完全齿轮机构与普通渐开线齿轮机构一样，当主动轮匀速转 动时，其从动轮在运动期间也保持匀速转动，但在从动轮运动开始和结 束时，即进入啮合和脱离啮合的瞬时，速度是变化的，故存在冲击。 不完全齿轮机构一般只用于低速、轻载的场合，如用于计数器、电影 放映机和某些进给机构中。
刨刀 方 运动 向
5.1.3 棘轮机构的主要功能
棘轮机构常用在各种机床、自动机、 自行车、螺旋千斤顶等各种机械中。
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1.间歇送进机构
如图5-9所示,在牛头刨床中通过棘轮 机构实现工作台横向间歇送进功能。
1-曲柄 2-连杆 3-摇杆 4-棘爪 5-棘轮 6-丝杆 7-工作台 图5-9 牛头刨床
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2.制动机构
棘轮机构广泛用于防止机械 逆转的制动器中，这类棘轮制动 器常用在卷扬机、提升机、运输 机和牵引设备中。在卷扬机中通 过棘轮机构实现制动功能，防止 链条断裂时卷筒逆转。图5-10所 示为一提升机中的棘轮制动器， 重物Q被提升后，由于棘轮受到 止动爪的制动作用，卷筒不会在 重力作用下反转下降，起到安全 作用。
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棘爪2固定在轮毂1上，轮毂1与自行车后轮固联。棘爪2用弹簧丝压 在构件3的棘轮内齿上，当构件3（链轮）逆时针转动的转速比轮毂1的 转速快时，构件3推动棘爪2转动，棘爪2带动轮毂1转动，即使自行车后 轮转动。轮毂1与链轮转速相同，即脚蹬得越快，后轮转动越快，自行 车速度也越快。但当轮毂1转速比链轮转速快时，如当自行车下坡或脚 不蹬踏时，链轮不转动，轮毂因惯性仍按原转动方向转动，此时，棘爪 便在棘背上滑动，轮毂1与链轮3脱开，各自以不同的转速转动。这种特 性称为超越，实现超越运动的组件称为超越离合器，超越离合器在机械 上应用广泛。
3 2 1
c
O2
e f a g
ω O1
O2
ω O1
h
（a）
（b）
图5-12 槽轮机构
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5.2.2
类 型
槽轮机构的常见类型、特点及应用
平面槽轮机构 空间槽轮机构
表5-1槽轮机构的常见类型及特点
外槽轮机构
内槽轮机构
r
R
图
2
R1 h
示
Rd
2
2φ2
O2
2φ1
γ
Rx
ω2
a
ω1
O1
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思考题
5-1 间歇运动机构的运动特点是什么?常见的间歇运动机构有 哪两种类型? 5-2棘轮机构的工作原理是什么?有哪些特点? 5-3棘轮转角的调节方法有几种?如何调节? 5-4试举例说明棘轮机构有哪些功能。 5-5常用的棘轮机构有哪几种? 5-6槽轮机构的工作原理是什么?有哪些特点? 5-7槽轮机构有哪些常见类型? 5-8试举两到三个槽轮机构应用实例。 5-9不完全齿轮机构有何特点?
S1 S2 1
5.3.1
不完全齿轮机构的组成及工作原理
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当主动轮1的有齿部分与从动轮轮齿结合时， 推动从动轮2转动；当主动轮1的有齿部分与从动 轮脱离啮合时，从动轮停歇不动。因此，当主动轮 连续转动时，从动轮获得时动时停的间歇运动。 图5-15(a)所示为外啮合不完全齿轮机构，其 主动轮1转动一周时，从动轮2转动六分之一周， 从动轮每转一周停歇6次。当从动轮停歇时，主动 轮上的锁止弧与从动轮上的锁止弧互相配合锁住， 以保证从动轮停歇在预定位置。图5-15（b）为内 啮合不完全齿轮机构。
φ
图5-6 带遮板的棘轮机构
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（3）双向式棘轮机构
上面介绍的棘轮机构运动形式均为单 向转动,一般情况下都带有止回棘爪防止棘 轮逆转。而当需要棘轮做双向运动时,则应 采用能变向的棘轮机构。如图5-7所示的双 向式棘轮机构,其棘轮的转向可通过改变棘 爪的摆动方向来控制。 如图所示为一种棘爪可以绕自身轴线 转动的棘轮机构。当棘爪按图示位置安放 时，棘轮可以得到逆时针方向的单向间歇 运动；而当棘爪提起，并绕本身轴线旋转 1800后再放下时，就可以使棘轮获得顺时 针方向的单向间隙运动。
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5
图5-1 外齿式棘轮机构
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5.1.2 棘轮机构的常见类型及特点
棘轮机构的类型很多，按照 工作原理可分为齿啮式和摩擦式， 按结构特点可分为外齿式、内齿 式（图5-2）和端齿式（图5-3）, 按运动形式分单向间歇转动、单 向间歇移动（图5-4）、双动式、 双向式。
3 2 1
60°
槽轮
A
A
刀架
拨盘
图5-13 电影放映机的卷片机构
图5-14 六角自动车床的刀架转位机构
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5.3 不完全齿轮机构简介
不完全齿轮机构是由普通渐开线齿轮机构演变 而成的间歇运动机构。它与普通渐开线齿轮机构的 主要区别在于该机构中的主动轮仅有一个或几个齿， 如图5-15所示。
1 2 3 4
1-主动棘爪 2-棘齿条 3-摆杆 4-止动棘爪 图5-4 移动式棘轮机构
图5-2 内齿式棘轮机构
图5-3 端齿式棘轮机构
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1.几种常用的棘轮机构 （1）单动式棘轮机构 当主动棘爪来回摆动一次, 棘轮只在来(或回)的运动时转动, 这样的棘轮机构称为单动式棘轮机构。图5-1、图5-2及图5-3的 棘轮机构均属单动式棘轮机构。
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图5-8 摩擦式棘轮机构
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2.棘轮机构的特点
齿啮式棘轮机构结构简单、运动可靠、 棘轮的转角容易实现有级的调节。但是这 种机构在回程时，棘爪在棘轮齿背上滑过 送进 方 产生噪声；在运动开始和终了时，由于速 向 度突变而产生冲击，运动平稳性差，且棘 轮轮齿容易磨损，故常用于低速轻载等场 7 合。摩擦式棘轮传递运动较平稳、无噪声， 棘轮角可以实现无级调节，但运动准确性 差，不易用于运动精度高的场合。
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2
图5-7 双向式棘轮机构
（4）摩擦式棘轮机构
前述棘轮机构，棘轮的转角都是以棘轮的 轮齿为单位的，即棘轮转角的改变都是有级的 ，若要无级地改变棘轮的转角，可采用无棘齿 的摩擦棘轮机构,如图5-8所示机构是摩擦棘轮机 构中的一种。该棘轮机构是通过棘轮2与棘爪3 之间的摩擦而使棘爪实现间歇传动的。摩擦式 棘轮机构可无级变更棘轮转角，且噪声小，多 用于轻载间歇运动机构,但易产生滑动。为增大 摩擦力，可将棘轮做成槽轮形。
2 1 卷筒
Q
3.转位分度机构
棘轮还被广泛用作转位分度 的机械装置之中。
图5-10 用棘轮机构防止逆转
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4.超越离合装置
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自行车后轴上的所谓“飞轮”，即是典型的内啮 合齿式棘轮机构。如图所示，外缘的链轮与有内齿的 棘轮（即构件3）是固定在一起的，构件3与轮毂1之 间有滚动轴承，两者可相对转动。
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e
特 点
主从动轮转向相反
主从动轮转向相同； 传动较平稳，停歇时间短， 所占空间小
传递相交轴的运动
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槽轮机构具有结构紧凑、制造简单、传动效率高，并能较平稳地进行 间歇转位的优点，故在工程上得到了广泛应用。但槽轮机构中圆柱销突然 进入与脱离径向槽，传动存在柔性冲击，不适合高速场合，转角不可调节， 只能用在定角场合。例如：在自动机上，用以间歇地转动刀架或工作台； 在化工厂管道系统中，用以启闭阀门；在电影放映机中，用作卷片机构 （图5-13），为了适应人们的视觉暂留现象，要求影片作间歇运动，它采 用四槽槽轮机构，当传动轴带动圆销每转过一周，槽轮相应地转过90°， 因此能使影片的画面作短暂的停留。图5-14所示为六角自动车床的刀架转 位机构，为了满足零件加工工艺要求自动变换所需刀具，采用六槽的槽轮 机构，当圆销进、出槽轮一次，则可推动槽轮转过60°，并且使下一工序 的刀具转到工作位置。
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第5章 间歇运动机构
第5章 间歇运动机构
5.1 棘轮机构

5.2 槽轮机构 5.3 不完全齿轮机构简介
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第5章
间歇运动机构
当主动件作连续运动时，从动件作周期性的运动和停顿， 这类机构称为间歇机构，也称为步进机构。它在各种自动化机 械中得到广泛的应用，用来满足送进、制动、转位、分度、超 越等工作要求。常用的间歇运动机构可以分为两类： (1）主动件往复摆动，从动件间歇运动，如棘轮机构; (2）主动件连续运动，从动件间歇运动，如槽轮机构、不 完全齿轮机构等。 间歇运动机构种类很多，本章主要介绍最常用的棘轮机构 和槽轮机构。
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如图5-11所示为钻床中以棘轮机构作为传动中的超越离合器。还 有在车床中以棘轮机构作为传动中的超越离合器，实现自动进给和快 慢速进给功能。
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A
2
5 6 6
A-A
7
3 1
5 7 8 3 8
A
图5-11 钻床中的超越离合器
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5.2 槽轮机构
槽轮机构又称为马尔他机构。槽轮机构能把主动轴的等速连续运动转 变为从动轴周期性的间歇运动，槽轮机构常用于转位或分度机构。