机械原理课件--间歇运动机构

(2)内槽轮机构
当槽数z>2时，k总小于2，所以内槽轮机构只可以用一个圆销。
可见内槽轮机构的运动系Βιβλιοθήκη Baiduτ总大于0.5。
槽轮机构的运动和动力特性随着槽数的增加而趋 于平稳，动力特性也得到改善，但槽数过多，使 槽轮体积过大，惯性力增加，亦不利于平稳运动， 设计时取槽数为4~8。 主要尺寸：见表7-4
7.5 不完全齿轮机构
3、按运动形式分： 单向间歇转动 单向间歇移动 双动式棘轮机构：与单动式棘轮机构相比，结构紧凑， 承载较大。 双向式棘轮机构：可实现两方向间歇转动。
三、摩擦式棘轮机构
(1)偏心楔块式棘轮 机构 偏心楔块式棘轮机 构的工作原理与 轮齿式棘轮机构 相同，只是用偏 心扇形楔块代替 棘爪，用摩擦轮 代替棘轮。利用 楔块与摩擦轮间 的摩擦力与楔块 偏心的几何条件 来实现摩擦轮的 单向间歇转动， 如图所示。
7.3.4 棘轮机构设计中的主要问题
1.棘轮齿形的选择 最常见的棘轮齿形为不对称梯形。为了便于加 工，当棘轮机构承受载荷不大时，可采用三角形 棘轮轮齿，三角形轮齿的非工作齿 面可做成直线型和圆弧型。双向式棘轮机构，由 于需双向驱动，因此常采用矩形或对称梯形作为 棘轮齿形。
非工作面
2.棘轮转角大小的调整 (1) 采用棘轮罩 采用棘轮罩，使棘爪的 部分行程沿棘轮罩表面 滑过，改变棘轮罩位 置，即可调整棘轮转角 的大小，如图所示。 (2) 改变摆杆摆角 图所示棘轮机构 中，通过改变曲柄摇杆 机构曲柄长度OA的方法 来改变摇杆摆角的大 小，从而调整棘轮机构 转角的大小。
２、摩擦式棘轮机构特点：传动平稳，无噪音； 传递扭矩较大；动程可无级调节；但由于靠摩 擦力传动，会出现打滑现象，由此可起过载保 护作用，但也使传动精度不高，适合低载。
二、按啮合方式分：外啮合和内啮合 1、外啮合特点：棘爪或楔块安装在棘轮的外部 2、内啮合特点：棘爪或楔块安装在棘轮的内部， 结构紧凑
设计注意： 1、主动轮首、末齿齿顶需降低，以避免齿顶 干涉； 2、加瞬心线附加板，减少啮入及啮出阶段的 冲击（即有一个送人过程）。
7.4.4 槽轮机构的设计 运动系数：当主动销轮回转一周时，从动槽轮的 运动时间t2与主动销轮的运动时间t1之比，用K表 示，即 k= t2 / t1 1、槽数z和圆销数n选择： 外槽轮： 2z
工作原理：由主动 棘爪带动棘轮完成 间歇转动，止回棘 爪阻止棘轮转动。
7.3.2 类型和特点
一、按结构分：齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构 1、齿式棘轮机构特点：结构简单；运动可靠；主、 从动关系可互换；动程可在较大范围内调
节；动停时间比可通过 选择合适的驱动机构来 实现，但动程只能有机 调节；有噪声、冲击及 磨损，不适用于高速。
(3) 多爪棘轮机构 要使棘轮每次转动小于一个轮齿所对的中心角 γ时，可采用棘爪数为n的多爪棘轮机构。如图所 示n=3的棘轮机构，三棘爪位置依次错开γ/3，当 摆杆转角φ1在[γ/3，γ] 范围内变化时，三棘爪 依次落入齿槽，推动棘轮转动的相应角度φ2为 [γ/3，γ] 范围内γ/3的整数倍，即棘轮转角为 γ/3或2γ/3。
3.棘轮机构的可靠工作条件 (1) 棘爪可靠啮合条件 图中，θ为棘轮齿工作齿面与 径向线间的夹角，称为齿面角， L为棘爪长，O1为棘爪轴心， O2为棘轮轴心，啮合力作用点 为P(为简便起见，设P点在棘 轮齿顶)，当传递相同力矩时， O1位于O2P的垂线上，棘爪轴 受力最小。 为使棘爪能顺利地滑入棘轮齿根， 要求齿面角θ大于摩擦角φ，即 棘爪受的总反作用力FR的作用 线必须在棘爪轴心O1和棘轮轴 心O2之间穿过。
(2) 滚子楔紧式棘轮机构 图为常用的摩擦式棘轮机 构，构件1逆时针转动 或构件3顺时针转动时， 在摩擦力作用下能使滚 子2楔紧在构件1、3形 成的收敛狭隙处，则构 件1、3成一体，一起转 动；运动方向相反时， 即当构件1顺时针或构 件3逆时针转动时，构 件1、3成脱离状态，主 动件不能带动从动件转 动。
(2) 偏心块楔紧条件 对于图所示的偏心楔块式棘轮机 构，摆杆逆时针转动时，轮3对 楔块2在接触点A作用正压力FN与 摩擦力fFN。正压力FN有松开楔 块的作用，要使楔块楔紧棘轮 3，应使FN与fFN对O2的力矩满足 tanα < f 而 f = tanφ 所以α< φ
φ为摩擦角；α为楔块廓线升角。因此，楔紧条件是楔块 廓线升角α小于摩擦角φ； 或摩擦轮对偏心楔块总反力FR 的作用线必须在棘轮轴心O 和棘爪轴心O 之间穿过。
k
z2
若使槽轮运动时间和静止时间相等，令K =1，得 k=2，z=4，图7-24；若使槽轮每次停歇时间不等， 圆柱销应不均匀分配；若使槽轮每次运动时间不 等，圆销的回转半径不等，图7-25。
7.3.4 棘轮机构设计中的主要问题见表7-1所示 齿面倾斜角α、模数、齿数及主要几何齿寸计算 α： 棘轮齿面与径向线所夹角。 棘爪轴心位置角β ：棘爪轴心O1与轮齿顶点A的 连线O1A与过A点的齿面法线nn的夹角。
• 四、棘轮机构的特点和应用 轮齿式棘轮机构结构简单，易于制造，运动可 靠，从动棘轮转角容易实现有级调整，但棘爪在 齿面滑过引起噪声与冲击，在高速时尤为严重， 故常于低速、轻载的场合用作间歇运动控制。 • 摩擦式棘轮机构传递运动较平稳，无噪声，从 动件的转角可作无级调整。但难以避免打滑现象， 因而运动准确性较差，不适合用于精确传递运动 的场合。
(3)滚子楔紧条件 图所示滚子楔紧式棘轮机构，滚子受力情况。 当套筒1逆时针方向转动时，在摩擦力FA的作用 下，滚子2有逆时针滚动的趋势，因此星轮3在接 触点B对滚子作用有摩擦力FB。摩擦力FA与FB使 滚子楔紧，其夹角为楔紧角β，
而滚子2在接触点A、B的正 压力FNA和FNB欲将滚子挤向 楔形大端而松开。因此滚子 楔紧条件是楔紧角小于两倍 的摩擦角。但β角选择过小， 反向运动时滚子将不易退出 楔紧状态。即 β<2φ
7.3.3 棘轮机构的功能
1、间歇送进：在牛头刨床上通过棘轮机构实现工 作台横向间歇送进功能。 2、制动：在卷扬机中通过棘轮机构实现制度功能， 防止链条断裂时卷筒逆转。 3、转位分度：手枪盘中通过棘轮机构实现。 4、超越离合器：在车床中以棘轮机构作为传动中 的超越离合器，实现自动进給和快慢速进给。
组成：主动轮、从动轮和机架
类型：外啮合、内啮合和不完全齿轮齿条机构 特点：设计灵活、从动轮的运转角范围大、很容 易实现一个周期中的多次动、停时间不等的间歇 运动，但加工复杂；在进入和推出啮合时速度有 突变，引起刚性冲击，不宜用于高速转动；主、 从动轮不能互换。 应用：多用于多工位、多工序的自动机械或生产 线上，作为工作台的间歇转位机构和进给机构。 实例：蜂窝煤制煤机 灯泡抽气机
o1


o2
为保证棘爪在受力时能紧紧 抵住棘轮轮齿的齿根而不致 滑脱，满足 摩擦角 取α=β 。当f=0.15~0.2， α=10 ° ~15°。当棘轮齿 受力较大时，为保证齿的 强度，可取α小于摩擦角， 甚至取α=0或α＜0
第7章 间歇运动机构 本章通过棘轮机构、槽轮机构、不完全 齿轮机构的原理、类型介绍来讲解间歇运动 机构的工作原理 。 重点： 间歇机构的工作原理、结构特点及运用条 件和运用的环境 难点： 间歇运动机构的工作原理、结构参数的设 计过程 。
7.3 棘轮机构 7.3.1 棘轮机构的组成和工作原理 组成：有棘轮、主动棘爪（主动摆杆）、止回棘 爪和机架
7.4.4 槽轮机构的设计
1.槽轮机构的运动系数τ (1) 外槽轮机构 槽轮机构的运动系数τ：槽轮运动时间t2与主动拨 盘运动一周时间t1的比值。当主动拨盘上只有一 个圆柱销时
可见，为保证t2>0，必须有z>2，因而槽轮机构的 运动系数τ<0.5
为增大运动系数τ，可在主动拨盘上安装k个均布 的圆柱销，这时其运动系数τ可比原来增大k倍， 即 为保证槽轮机构仍为间隙运动，必须有τ<1，因 此
此外，为了使槽轮两次停歇时间不等，可以使主动拨盘上 的圆柱销不均匀分布；为了使槽轮两次停歇时间和运动时 间都不相等，可以做成不等臂长的多销槽轮机构。
7.4.３ 槽轮机构的特点及应用
特点：结构简单、容易制造、工作可靠、能准确 控制转角、机械效率高。但其动程不可调节、转 角不可太小，销轮和槽轮的主从动关系不能互换、 起停有冲击。与棘轮机构相比，工作平稳性较好。 应用：用于自动机械、轻工机械或仪表中，实现 间歇送进和转位功能。 1、电影放映机 2、六角车床转塔刀架 3、钟表齿轮冲压机 4、用于钟表的秒针
7.4 槽轮机构 7.4.1 槽轮机构组成和工作原理 组成：有带有圆柱销的主动销轮，具有直槽的从 动轮及机架组成。 工作原理：圆销进入径向 槽时槽轮开始运动，圆 销脱离径向槽时，槽轮 的内凹弧与主动销轮的 外凸弧锁紧，槽轮不转 动。双圆柱销，8槽
7.4.2 槽轮机构的类型 分平面槽轮机构和空间槽轮机构。 一、平面槽轮机构：分外槽轮和内槽轮 1、外槽轮机构：外啮合外槽轮机构，主从动轮转 动方向相反。 2、内槽轮机构：内啮合式的内槽轮机构主、从动 轮转向相同。与外槽轮机构相比，内槽轮机构传 动平稳，停歇时间短，所占空间小。 二、空间槽轮机构：传递相交轴的运动。