重大社2024《机械基础》教学课件第7章间歇运动机构

出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构第第7章章间歇运歇运动机构机构 出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构 在机械中，特在机械中，特别是在各种自是在各种自动和半自和半自动机械中，常常需机械中，常常需要把原要把原动件的件的连续运运动变为从从动件的周期性件的周期性间歇运歇运动，实现这种种间歇运歇运动的机构称的机构称为间歇运歇运动机构机构，例如机床的，例如机床的进给机机构、分度机构、自构、分度机构、自动进料机构，老式料机构，老式电影机的卷片机构、影机的卷片机构、计数器的数器的进位机构等。位机构等。间歇运歇运动机构的种机构的种类很多，很多，应用也很广用也很广泛，本章只介泛，本章只介绍棘棘轮机构、槽机构、槽轮机构和不完全机构和不完全齿轮机构。机构。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构 7.1 7.1 棘棘轮机构机构 如如图7.17.1所示，棘所示，棘轮机构是由棘机构是由棘轮3 3、主、主动棘爪棘爪2 2、制、制动棘爪棘爪4 4、摇杆杆1 1及机架及机架组成。成。摇杆杆1 1空套在与棘空套在与棘轮3 3 固固联的的轴上。棘爪上。棘爪2 2与与摇杆杆1 1用用转动副相副相连。当。当摇杆杆1 1 逆逆时针方方向向转动时，棘爪，棘爪2 2插入棘插入棘轮3 3的的齿槽使棘槽使棘轮跟着跟着转过某一角某一角度。度。这时，制，制动棘爪棘爪4 4在棘在棘轮齿背上滑背上滑过。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构当当摇杆杆1顺时针方向方向转动时，带着棘爪着棘爪2在棘在棘轮的的齿背背上滑上滑过，同，同时制制动棘爪棘爪4插插进齿槽防止棘槽防止棘轮倒倒转，故此，故此时棘棘轮静止不静止不动。这样，当杆，当杆1在在连续的往复的往复摆动时，棘，棘轮3 便作便作单向的向的间歇歇转动。这种棘种棘轮机构称机构称为单动式棘式棘轮机构。机构。它的特点是主它的特点是主动杆向一个方向杆向一个方向摆动时，棘，棘轮沿同一向沿同一向转某某一角度一角度;杆向杆向摆动时，棘，棘轮静止不静止不动。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构7.1.1棘棘轮机构的机构的类型型常用的棘常用的棘轮结构可分构可分为齿式棘式棘轮结构和摩擦式棘构和摩擦式棘轮结构两大构两大类。齿式棘式棘轮结构有外构有外齿合和内合和内齿合两种形式，如合两种形式，如图7.2所示所示为内内啮合棘合棘轮机构，它不机构，它不仅能能实现间歇运歇运动，还能能实现超越运超越运动，即从，即从动件件3可超越主可超越主动件件l而而转动。自行。自行车后后轮轴上的棘上的棘轮结构就是构就是应用了内用了内齿合棘合棘轮结构。构。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构 按棘按棘轮齿形可分形可分为锯齿形形齿和和矩行矩行齿两种。以上两种两种。以上两种机构的棘机构的棘轮均采用均采用锯齿形形齿。如如图7.37.3所示。所示。这种机构的棘种机构的棘轮采用矩形采用矩形齿。棘爪会。棘爪会绕支点翻支点翻转，当棘爪在，当棘爪在实线位置位置时，主，主动杆使棘杆使棘轮沿逆沿逆时针方向方向间歇歇转动；而当棘爪翻；而当棘爪翻转到虚到虚线位置位置时，主，主动杆将使杆将使棘棘轮沿沿顺时针方向方向间歇歇转动。锯齿形形齿的棘的棘轮结构一般是不可改构一般是不可改变控制方向的，但控制方向的，但矩形矩形齿的棘的棘轮机构机构可用于可可用于可变向的棘向的棘轮结构。构。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构上述上述轮齿式棘式棘轮机构的机构的优点点是是结构构简单，运，运动可靠，可靠，转角大小可在一定范角大小可在一定范围内内调节。缺点缺点是棘是棘轮的的转角必角必须以相以相邻两两齿所所夹中心角中心角为单位有位有级地地变化，棘爪在棘化，棘爪在棘轮齿顶滑行滑行时会会产生噪声，当棘爪和棘生噪声，当棘爪和棘轮轮齿开始接触的瞬开始接触的瞬时产生冲生冲击，故故不适用于高速机械不适用于高速机械。为了了克服克服这些缺点，可采用些缺点，可采用图7.4所示的摩擦式棘所示的摩擦式棘轮机构。机构。摩擦式棘摩擦式棘轮机构的工作原理与机构的工作原理与轮齿式棘式棘轮机构相同；所不同机构相同；所不同的是棘爪的是棘爪为一扇形偏心一扇形偏心轮，棘，棘轮为一摩擦一摩擦轮；其；其缺点缺点是接触是接触面面间易易产生滑生滑动，运，运动的可靠性低。的可靠性低。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构 出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构7.1.2 棘棘轮转角大小的角大小的调节方式方式棘棘轮转角的大小，由工作要求而定，常用的角的大小，由工作要求而定，常用的调节方方法有如下两种。法有如下两种。(1)改改变摇杆杆摆角大小。角大小。棘棘轮机构机构(图7.5a)可通可通过改改变曲柄的曲柄的长度来改度来改变摇杆杆摆角。角。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构(2)用覆盖罩用覆盖罩调节转角。角。在在(图7.5b)棘棘轮外面加一覆盖罩，在外面加一覆盖罩，在摇杆杆摆角不角不变的情况下通的情况下通过改改变覆盖罩的位置，便可使棘爪行程的一覆盖罩的位置，便可使棘爪行程的一部分在其上滑部分在其上滑过不与棘不与棘齿接触，从而改接触，从而改变棘棘轮转角的大角的大小。小。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构7.1.3棘棘轮机构的特点及机构的特点及应用用举例例 (1)齿式棘式棘轮机构的特点及机构的特点及应用。用。齿式棘式棘轮机构机构结构构简单，制造方便，工作可靠，但回程，制造方便，工作可靠，但回程时棘爪在棘棘爪在棘轮齿背上滑背上滑过有噪声。工作有噪声。工作时有冲有冲击，运，运动平平稳性性较差，差，)故适用于低速、故适用于低速、轻载的的场合。合。如如图7.6所示所示为防止逆防止逆转的棘的棘轮机构，其用于起重机、卷机构，其用于起重机、卷扬机等机械中，可使提升的重物停止在任何位置，以防止突然机等机械中，可使提升的重物停止在任何位置，以防止突然断断电等原因造成的事故。等原因造成的事故。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构(2)摩擦式棘摩擦式棘轮机构的特点及机构的特点及应用。用。摩擦式棘摩擦式棘轮机构中棘机构中棘轮转角可作无角可作无级调节，且，且传动平平稳，无噪走。因靠摩擦力无噪走。因靠摩擦力传动，可起到，可起到过载保保护作用，又因其作用，又因其传动精度不高，故宜用于低速、精度不高，故宜用于低速、轻载的的场合。合。棘棘轮机构的机构的单向向间歇运歇运动特性可用于送特性可用于送进、制、制动、超越和、超越和转位分度等机构中。位分度等机构中。图7.7所示所示为自行自行车后后轮轴上的棘上的棘轮机构。机构。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构7.1.4 7.1.4 棘棘轮齿面的偏斜角面的偏斜角 如如图7.87.8所示，当棘所示，当棘轮的的转矩一定矩一定时，为了使棘爪施加了使棘爪施加给棘棘轮的推力最小，的推力最小，应使棘使棘轮的的齿顶A A和棘爪的和棘爪的转动中心中心O O2 2的的连线垂直于棘垂直于棘轮半径半径0 01 1A A，即，即 。这时，棘，棘轮对棘爪的作用棘爪的作用力有正力有正压力力F Fn n和摩擦力和摩擦力F F。设棘棘轮齿面的偏斜角面的偏斜角为，F Fn n可可分解分解为径向力径向力F Fr r=F=Fn ncoscos（通通过棘爪的棘爪的转动中心中心0 02 2)和和切向力切向力F Ft t=F=Fn nsinsin。F Ft t有有使使棘爪向棘爪向棘棘轮齿根滑落的根滑落的趋势，F F产生生摩擦力将摩擦力将阻止阻止其滑落。其滑落。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构7.1.4 棘棘轮齿面的偏斜角面的偏斜角为了使棘爪能了使棘爪能顺利落入利落入齿根，根，应满足足 出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构7.1.5主要参数和几何尺寸主要参数和几何尺寸计算算 （1）棘）棘轮齿数数 棘棘轮的的齿数数z是根据工作条件是根据工作条件选定的。在一般棘定的。在一般棘轮机构中机构中z=1260；带棘棘轮的制的制动器器z=1625；起重机中；起重机中z=846；手手动千斤千斤顶z=68。（2）周）周节和模数和模数 棘棘轮齿顶圆上相上相邻两两齿间的弧的弧长称称为周周节，以，以p示示(图7.8)。设棘棘轮齿顶圆直径直径为da,则即即 出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构令令=m，m称称为棘棘轮的模数，的模数，则棘棘轮模数已模数已经标准化，其系列准化，其系列值(mm)为 1，1.5,2，2.5，3，3.5，4，5，6，8，10，12，14，16，（3）主要几何尺寸）主要几何尺寸棘棘轮齿数数z和模数和模数优确定后，棘确定后，棘轮和和棘爪的其它主要几何尺寸可按以下公式棘爪的其它主要几何尺寸可按以下公式计算：算：齿高高h=0.75m 齿顶厚厚a=m 齿槽槽夹角角 =60=600 0或或55550 0(视铣刀角度而定刀角度而定)棘爪棘爪长度度 L=2L=2m m 出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构7.1.6 棘棘轮轮齿的画法的画法如如图7.8所示，根据所示，根据齿顶圆直径尤和直径尤和齿高高h 画出画出齿顶圆和和齿根根圆，并按照，并按照齿数等分数等分齿顶圆，得，得B、C等点。由任一等分等点。由任一等分点点B作弦作弦BD=a，再，再连DC，作，作ODC=OCD=90-，得，得 O点点；以；以O为圆心，心，OD为半径画半径画圆交交齿根根圆于于E点，点，连接接DE、CE即得棘即得棘轮齿形。形。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构7.2 7.2 槽槽 轮 机机 构构7.2.1工作原理及工作原理及应用用如如图7.9所示，槽所示，槽轮机构由机构由带有有圆销的的拨盘1、具有径、具有径向槽的槽向槽的槽轮2和机架和机架组成。当原成。当原动件件拨盘以等角速度以等角速度连续转动时，槽，槽轮作反向作反向间歇歇转动。在。在拨盘上的上的圆销4未未进入入槽槽轮的径向槽的径向槽时，槽，槽轮由于内凹由于内凹锁止弧止弧e、g被被拨盘的外凸的外凸圆弧卡住，所以槽弧卡住，所以槽轮静止不静止不动。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构图示示为圆销刚开始开始进入槽入槽轮径向槽径向槽时的位置，的位置，这时锁止弧被松开，槽止弧被松开，槽轮开始由开始由圆销A驱动而而转动。当。当圆销A脱脱出径向槽出径向槽时，槽，槽轮的另一内凹的另一内凹锁止弧又被止弧又被拨盘的外凸的外凸圆弧弧卡住，槽卡住，槽轮又静止不又静止不动。直到。直到圆销A再再进入槽入槽轮的另一径的另一径向槽向槽时，又将重复上述运，又将重复上述运动。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构槽槽轮机构机构结构构简单，转位迅速，效率位迅速，效率较高，与棘高，与棘轮机机构相比运构相比运转平平稳。但制造与装配精度要求。但制造与装配精度要求较高，且槽高，且槽轮转角大小不能角大小不能调节。它在。它在电影放映机卷片机构、自影放映机卷片机构、自动机床机床转位机构等自位机构等自动机械中得到广泛的机械中得到广泛的应用。用。出版社出版社 理工分社理工分社 机械基机械基础间歇运歇运动机构机构7.2.2 7.2.2 运运动系数和主要参数系数和主要参数 槽槽轮机构的主要参数是槽机构的主要参数是槽轮槽数槽数z z和和圆销个数个数K K。圆销进槽和出槽的瞬槽和出槽的瞬时速度方向必速度方向必须沿着槽沿着槽轮的径向，如的径向，如图7.97.9所示。槽的中心所示。槽的中心线0 02 2A A应垂直于垂直于拨盘上的上的O O1 1A A，即，即O O1 1A A 丄丄O O2 2A A，于是，于是 又因又因轮槽是等分的，所以槽是等分的，所以代入上式可求得代入上式可求得 出版社出版社