机械设计基础第章间歇运动机构

2
2φ1=π－2φ2=π－2π/z
运动特性系数T：在一个运动循环内，槽轮2的运动时间tm对拨盘1 的运动时间t 之比值为----。
当拨盘1等速转动时，该比值用转角之比表示。对只 有一个圆销的槽轮机构，tm和t 分别对应槽轮2、拨盘 1(参照物)转过的角度2φ1和2π。 运动特性系数为：
T=tm/t= 2φ1/(2π)=(π-2π/z)/(2π)=1/2-1/z=(z-2)/2z 为保证槽轮运动,T>0。此时，径向槽数目≥3。但槽数 z=3 的槽轮机构，因其角速度变化很大，圆销进入或脱 出径向槽的瞬间，槽轮的角速度也很大，会引起较大振 动和冲击，很少用。
第6章 间歇运动机构
间歇运动机构：主动件连续运动时，从动件做 周期性时动、时停运动的机构称---
§6－1 棘轮机构 §6－2 槽轮机构 §6－3 不完全齿机构 §6－4 凸轮式间隙运动机构
§6－1 棘轮机构
一、组成：摇杆、棘爪、棘轮、止动棘爪。
3
1
二、工作原理：
5
①棘轮2固定在轴4上，其轮齿分 2
§6－4 凸轮式间歇运动机构
通常有两种型式： 2
1、圆柱凸轮间歇运动机构
1） 组成：凸轮1；滚子3均匀
分布在转盘2端面；滚子中心
R2
3
与转盘中心的距离等于R2。
2）原理：当凸轮转过δt时，
1
转盘以某种运动规律转过角
度δ2max=2π/z；当凸轮继
滚子数
续转过其余角度（2π-δt）时，转盘静止不动。当凸轮继续转动
动, 不能实现间歇运动) ，由上式得k<2z/(z-2)。
槽数z 由上式可知： 圆销数k
运动系数T
3 1~5 1/6~1
4 1~3 0.25~1
5 1~3 0.3~1
≥6 1~2 0.36~1
当z=4及k=2时，T=k(1/2－1/z) = 0.5
说明此时槽轮的运动时间和静止时间相等。
z>9的槽轮机构少见，因中心距一定时，z越大槽轮尺寸越大，转
时，第二个圆销与凸轮槽相作用，进入第二个运动循环。
这样凸轮连续回转，推动均布有柱销的从动圆盘间歇转动。
2、蜗杆凸轮间歇运动机构
凸轮形状如同圆弧面蜗杆，滚 子均匀分布在转盘圆柱面上，犹如 蜗轮的齿。该凸轮间歇运动机构可 以通过调整凸轮与转盘的中心距消 除滚子与凸轮接触面间的间隙以补 偿磨损。 优点：运转可靠、传动平稳、定位精度高、适应高速传
,ha* 3、若已知一对标准安装的直齿圆柱齿轮的中心距a=188mm，
传动比i=3.5，小齿轮齿数z1=21，试求这对齿轮的m、d1、d2、
p。
P91 电影放映机卷片机构
二、槽轮机构的主要参数 主要参数：槽数z、拨盘圆销数k。
1
ω1
O1
为使槽轮开始和终止转动时瞬时角速度为0， 避免圆销与槽撞击，圆销进入或脱出径向槽的瞬 A 时，槽中心线O2A应与O1A垂直。
2φ1 90° 90°
2φ2
设z为均匀分布的径向槽数目，则槽轮2 ω2
O2
转过2φ2=2π/z时，拨盘1的转角
图b 双向棘轮2
上述棘轮机构中，棘轮的 转角都是相邻齿所夹中心 角的倍数。即棘轮的转角 是有级性改变的。
牛头刨床进给机构
五、摩擦式棘轮机构： 无棘齿棘轮可实现无级性 改变。这种机构是通过棘 爪1与棘轮2之间的摩擦力 传递运动。——摩擦式棘 轮机构(机构传动较平稳， 噪声小，但接触面间易发 生滑动，故运动准确性差)。
方向 解释
φ
pn Σ=90°
da
pt
φ
齿偏角
tgφ > f =tgp
摩擦系数
o1
φ>p（为齿与爪间的摩擦角）
当 f=0.2 时，p＝11°30’
通常取φ＝20°
三、棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮齿形的画法
选定 齿数z 模数m
1、1.51、2~22、52.5、3、o2 3.5、4、5、6、8、10
顶圆直径da 齿高h 齿顶厚 齿槽夹角
故棘轮静止不动。
工作原理：原动件往复摆动，棘爪推动棘轮单向间歇转动。
三、双动式棘轮机构
双动棘轮机构1
双动棘轮机构2
改变原动件可以得到图示双动式棘轮机构。原动件来回摆动时， 使棘轮2沿同一向转动。驱动棘爪3可是直的或带钩的。
四、双向棘轮：棘轮轮齿制成方形时，成为可变向棘轮机构。
特点：图a棘爪1在B位置时，棘轮2将沿逆时针方向作间歇运动；当棘爪1翻转 到A位置时，棘轮2将沿顺时针方向作间歇运动。
有正压力－Pn和摩擦力－Ff。棘 齿偏斜角为φ时，Pn有使棘爪顺时
针转动落向齿根的倾向；而摩擦
力Ff阻止棘爪落向齿根。为保证
棘轮正常工作，须Pn对O2的力矩
大于Ff对O2的力矩，即
Ft
pt Pn sin φ L >Ff cos φ L ∵ Ff= Pn f 代入得：
L o2 M pr
Ff
φ
Ft
Fr A
布在轮的外缘（也可内），原动
件1空套在轴4上。
ห้องสมุดไป่ตู้
②原动件1逆时针摆动时，与其相
4
连的棘爪3借助弹簧或自重的作用
插入棘轮齿槽内，使棘轮随着转
图6-1 外啮合棘轮机构
过一定角度，此时止回棘爪5在棘轮的齿背上划过。
③1顺时针摆动时，驱动棘爪3在棘轮齿背上划过，而止回棘爪5
则在弹簧的作用下插入棘轮的齿槽，阻止棘轮顺时针方向转动，
由公式可知：该槽轮机构的运动特性系数T总< 0.5， 即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。
如在拨盘1上装数个圆销，可得到T≥0.5的槽轮机构。设装有
k个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽轮2被拨动k次，故运动
时间是单圆销时的k倍，即:
T= k【(z-2)/(2z)】
运动特性系数应T≤1 (当k=1时，槽轮2和拨盘2一样作连续转
类型：外啮合不完全齿轮机构 内啮合不完全齿轮机构
f
图(a) 轮1只有一段锁住弧，轮2有四段锁住弧，轮1转一周时，轮2转四分之一 周，两轮转向相反；图(b) 轮1只有一段锁住弧，轮2有十二段锁住弧，轮1转一 周时，轮2转十二分之一周，两轮的转向相同。
外啮合不完全齿轮机构
内啮合不完全齿轮机构
应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械中。如乒乓 球拍周缘铣削加工机床、蜂窝煤饼压制机等。
接触的压力角 。 图1
2、一对渐开线标准圆柱直齿轮外啮合传动，已知齿轮的齿数 Z1=35，Z2=45，分度圆压力角，齿顶高系数ha*=1，径向间 隙系数C*=0.25，标准中心距a=160mm。求：1）齿轮的模 数m；2）两个齿轮的分度圆半径r1、r2；3）基圆半径rb1、 rb2；4）齿顶圆半径ra1、ra2 （可能用到的数 据：cos 200 0.94 、sin 200 0.34 。
轮1的锁住弧(外凸圆弧g)与轮2的边锁住弧(内凹圆弧f)配合，将
轮2锁住，使其停歇在预定位置，以保证主动轮1的首齿S下次再与 从动轮相应的轮齿啮合传动。
优点：结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动时间和静止时间的比例可在较大范 围内变化。
缺点：从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故用于低速、轻载场合。
图b一种可变向棘轮机构，当棘爪1提起并绕自身轴转180°后再插入棘轮齿中， 可实现棘轮沿相反方向单向间歇转动。若将棘爪提起并绕自身轴转90°后放下， 架在壳体的顶部的平台上，使轮与爪脱开，则当棘爪往复摆动时，棘轮静止不 动。——常应用在牛头刨床工作台的进给机构。
1
A
棘轮可双向运动
B
BA’
1
图a 双向棘轮1
1 2 3 (制动棘爪)
摩擦式棘轮机构
六、超越式棘轮机构： 棘轮机构除常用于间歇运动外,还能实现 超越运动。自行车中后轮轴上的棘轮机构。 动作原理P89
3 42
1
3
超越离合器
设计：潘存云
二、棘爪工作条件
为使棘爪受力最小，应使棘轮齿顶A和棘爪的转动中心O2的连线 垂直于棘轮半径O1A，即∠O1AO2=90°。齿轮对棘爪的作用力
拨盘
锁止弧
组成：带圆销的拨盘、带有径向槽的 槽轮。拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽 轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起
圆销
ω1
o1
锁定作用。
工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触 时，槽轮静止；反之槽轮运动。
o2
槽轮
作用：将连续回转变换为间歇转动。
ω2
特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳 地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度有变化 ，不适 合高速运动场合。
动时惯性力矩增大。且z>9时，T变化不大。故z常取为4～8.
§6－3 不完全齿轮机构
由普通齿轮机构演变而成的一种间 歇运动机构。
组成：主动轮:只有一个或几个齿的不完全齿轮。 从动轮:由正常齿和带锁住弧的厚齿彼此相间的组成。
工作原理：主动轮的有齿部分作用时，从动轮就转动；主动轮的 无齿圆弧部分作用时，从动轮就停止不动。因而，当主动轮连续 转动时，从动轮获得时转时停的间歇运动。当从动轮2停歇时，靠
规律设计凸轮（ ）。
4、从动件位移与凸轮转角之间的关系可用（ ）线图表示，该线
图取决于（ ）曲线的形状。
5、其他条件不变时，（
）越小，（ ）越大。
6、齿轮传动的基本要求之一是（
）必须保持不变。
7、一对外啮合齿轮的中心距恒等于其（
）半径之和，角速
比恒等于其（ ）半径的反比。
8、发生线始终切于（ ），故渐开线上任一点的法线必与
动，转盘可实现任何运动规律，还可以改变凸轮推 动角来得到所需要的转盘转动与停歇时间的比值。
机械设计基础第三、四章小测试题
一、填空