第05章 間歇運動機構(gòu)

第5章

間歇運動機構(gòu)間歇運動機構(gòu)

間歇運動機構(gòu)是指將主動件的等速連續(xù)運動轉(zhuǎn)換為從動件周期性間歇運動的機構(gòu)。最常見的間歇運動機構(gòu)有棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)和不完全齒輪機構(gòu)等，它們廣泛應(yīng)用于自動機床的進給機構(gòu)、送料機構(gòu)、刀架的轉(zhuǎn)位機構(gòu)和精紡機的成形機構(gòu)等。間歇運動機構(gòu)5.1棘輪機構(gòu)5.2槽輪機構(gòu)5.3不完全齒輪機構(gòu)5.4螺旋機構(gòu)5.1.1棘輪機構(gòu)的工作原理如圖5-1所示，棘輪機構(gòu)主要由棘輪1、驅(qū)動棘爪2、搖桿3、制動棘爪4、彈簧5和機架6等組成，彈簧5用來使棘爪和棘輪1保持接觸。棘輪1和搖桿3的回轉(zhuǎn)軸線重合。如圖5-1(a)所示，當搖桿3逆時針(在如圖5-1(b)所示的機構(gòu)中為順時針)擺動時，驅(qū)動棘爪2插入棘輪1的齒槽中，推動棘輪轉(zhuǎn)過一個角度，而制動棘爪4則在棘輪的齒背上滑過；當搖桿順時針(在如圖5-1(b)所示的機構(gòu)中為逆時針)擺動時，驅(qū)動棘爪2在棘輪的齒背上滑過，而制動棘爪4則阻止棘輪作順時針在如圖5-1(6)所示的機構(gòu)中為逆時針轉(zhuǎn)動，使棘輪靜止不動。因此，搖桿作連續(xù)的往復擺動時，棘輪將作單向間歇轉(zhuǎn)動。圖5-1棘輪機構(gòu)5.1.2棘輪機構(gòu)的類型摩擦式棘輪機構(gòu)的工作原理為摩擦原理。由于棘輪的廓面是光滑的，因此這種機構(gòu)又稱為無棘齒棘輪機構(gòu)。該類機構(gòu)棘輪的轉(zhuǎn)角可以無級調(diào)節(jié)，噪聲小，但棘爪與棘輪的接觸面間容易發(fā)生相對滑動，故運動的可靠性和準確性較差。2摩擦式棘輪機構(gòu)1．按嚙合方式分類(1)外嚙合棘輪機構(gòu)(2)內(nèi)嚙合棘輪機構(gòu)2．按從動件的間歇運動方式分類(1)單向式棘輪機構(gòu)(2)雙向式棘輪機構(gòu)(3)雙動式棘輪機構(gòu)1齒式棘輪機構(gòu)5.1.3棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)方法(1)改變搖桿擺角。如圖5-5所示的棘輪機構(gòu)是利用曲柄搖桿機構(gòu)帶動棘輪作間歇運動的。工作時，可利用調(diào)節(jié)螺釘改變曲柄長度r以實現(xiàn)搖桿擺角大小的改變，從而控制棘輪的轉(zhuǎn)角。(2)在棘輪上安裝遮板。如圖5-6所示，搖桿的擺角不變，但在棘輪的外面安裝一遮板(遮板不隨棘輪轉(zhuǎn)動)，改變插銷在定位孔中的位置，即可調(diào)節(jié)搖桿擺程范圍內(nèi)露出的棘齒數(shù)，從而改變棘輪轉(zhuǎn)角的大小。圖5-5改變搖桿擺角調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角圖5-6用遮板調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角5.1.4棘輪機構(gòu)的特點及應(yīng)用棘輪機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠、棘輪轉(zhuǎn)角可調(diào)等優(yōu)點。其缺點是傳力小，工作時有較大的沖擊和噪聲，而且運動精度低。因此，它適用于低速、輕載的場合，通常用來實現(xiàn)間歇式送進、制動、超越和轉(zhuǎn)位分度等要求。(一)間歇式送進(二)防逆轉(zhuǎn)制動(三)超越運動5.1.5棘輪的主要參數(shù)棘輪在結(jié)構(gòu)上要求驅(qū)動力矩最大、棘爪能順利插入棘輪。如圖5-10所示，棘爪為二力構(gòu)件，驅(qū)動力沿O1A方向，當其與向徑O2A垂直時，驅(qū)動力矩最大。圖5-10棘輪主要參數(shù)(1)齒面偏斜角

(2)齒形角θ(3)棘輪的齒數(shù)z(4)棘輪的模數(shù)m(5)齒頂圓直徑D間歇運動機構(gòu)5.1棘輪機構(gòu)5.2槽輪機構(gòu)5.3不完全齒輪機構(gòu)5.4螺旋機構(gòu)5.2.1槽輪機構(gòu)的工作原理

槽輪機構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)如圖5-11所示，它由主動撥盤1、從動槽輪2和機架組成。撥盤1勻速轉(zhuǎn)動，撥盤上的圓銷A未進入槽輪的徑向槽時，由于槽輪的內(nèi)凹鎖止弧

被撥盤的外凸鎖止弧

卡住，故槽輪不動。如圖5-11(a)所示為圓銷A剛進入槽輪徑向槽時的位置，此時鎖止弧

也剛被松開。此后，槽輪受圓銷A的驅(qū)動而轉(zhuǎn)動。當圓銷A在另一邊離開徑向槽時(如圖5-11(b)所示)，鎖止弧

又被卡住，槽輪又靜止不動。直至圓銷A再次進入槽輪的另一個徑向槽時，又重復上述運動。因此，槽輪作時動時停的間歇運動。圖5-11外槽輪機構(gòu)1—主動撥盤；2—從動槽輪5.2.2槽輪機構(gòu)的類型平面槽輪機構(gòu)是指撥盤及槽輪的運動都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)進行的機構(gòu)。它又可分為外槽輪機構(gòu)和內(nèi)槽輪機構(gòu)。兩種槽輪機構(gòu)都用于傳遞平行軸運動。與外槽輪機構(gòu)相比，內(nèi)槽輪機構(gòu)傳動較平穩(wěn)、停歇時間較短、所占空間尺寸小。1平面槽輪機構(gòu)球面槽輪機構(gòu)是一種典型的空間槽輪機構(gòu)，用于傳遞兩垂直相交軸的間歇運動。其從動槽輪是半球形，主動構(gòu)件的軸線與銷的軸線都通過球心。當主動構(gòu)件連續(xù)轉(zhuǎn)動時，球面槽輪作間歇運動?？臻g槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復雜。2空間槽輪機構(gòu)5.2.3槽輪機構(gòu)的特點和應(yīng)用

槽輪機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、轉(zhuǎn)動精度高、機械效率高和運動較平穩(wěn)等優(yōu)點；其缺點是槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)，存在柔性沖擊，且槽輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)比棘輪機構(gòu)復雜，加工精度要求較高，因此制造成本較高。槽輪機構(gòu)適用于轉(zhuǎn)速不高和從動件要求間歇運動的機械中，常用于機床的間歇轉(zhuǎn)位和分度機構(gòu)中。如圖5-14所示為六角車床的刀架轉(zhuǎn)位機構(gòu)。刀架上裝有6種刀具，與刀架固聯(lián)的槽輪上開有6個徑向槽，撥盤裝有一圓銷A，每當撥盤轉(zhuǎn)動一周，圓柱銷A就進入槽輪一次，驅(qū)使槽輪轉(zhuǎn)過60o，刀架也隨之轉(zhuǎn)動60o，從而將下一工序的刀具換到工作位置上。如圖5-15所示為電影放映機構(gòu)中的槽輪機構(gòu)。為了適應(yīng)人眼的視覺暫留現(xiàn)象，采用了槽輪機構(gòu)，使影片作間歇運動。圖5-14車刀刀架轉(zhuǎn)位機構(gòu)圖5-15電影放映機構(gòu)5.2.4槽輪機構(gòu)的主要參數(shù)(1)槽輪槽數(shù)z(2)運動系數(shù)τ(3)圓銷數(shù)K圖5-16槽輪機構(gòu)主要尺寸1—撥盤；2—槽輪間歇運動機構(gòu)5.1棘輪機構(gòu)5.2槽輪機構(gòu)5.3不完全齒輪機構(gòu)5.4螺旋機構(gòu)5.3.1不完全齒輪機構(gòu)的工作原理及類型如圖5-17所示，不完全齒輪機構(gòu)主動輪1上的輪齒不是布滿在整個圓周上，而是只有一個輪齒或幾個輪齒，其余部分為外凸鎖止弧g；從動輪2上加工出與主動輪輪齒相嚙合的齒和內(nèi)凹鎖止弧f，彼此相同地布置。不完全齒輪機構(gòu)有外嚙合(如圖5-17(a)所示)和內(nèi)嚙合(如圖5-17(b)所示)兩種，外嚙合兩輪轉(zhuǎn)向相反，內(nèi)嚙合兩輪轉(zhuǎn)向相同。圖5-17不完全齒輪機構(gòu)1—主動輪；2—從動輪；f—內(nèi)凹鎖止??；g—外凸鎖止弧5.3.2不完全齒輪機構(gòu)的特點及應(yīng)用不完全齒輪機構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計靈活、制造方便，從動輪的運動角范圍大，很容易實現(xiàn)在一個周期內(nèi)的多次動停時間不等的間歇運動。缺點是加工復雜，主動輪與從動輪不能互換，從動輪在轉(zhuǎn)動開始及終止時速度有突變，沖擊較大。因存在沖擊，不完全齒輪機構(gòu)一般僅用于低速、輕載的場合，如在計數(shù)機構(gòu)及自動機、半自動機中用作工作臺間歇轉(zhuǎn)動的機構(gòu)等。間歇運動機構(gòu)5.1棘輪機構(gòu)5.2槽輪機構(gòu)5.3不完全齒輪機構(gòu)5.4螺旋機構(gòu)5.4.1螺旋機構(gòu)的應(yīng)用和特點螺旋機構(gòu)可以將回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€移動，在各種機械設(shè)備和儀器中得到廣泛的應(yīng)用。如圖5-18所示的機床手搖進給機構(gòu)是螺旋機構(gòu)的一個應(yīng)用實例，當搖動手輪使螺桿1旋轉(zhuǎn)時，螺母2就帶動滑板4沿導軌面移動。

螺旋機構(gòu)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，能將較小的回轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)變成較大的軸向力，能達到較高的傳動精度，并且工作平穩(wěn)，易于自鎖。它的主要缺點是摩擦損失大，傳動效率低，因此一般不用來傳遞大的功率。螺旋機構(gòu)中的螺桿常用中碳鋼制成，而螺母則需要耐磨性較好的材料(如青銅或耐磨鑄鐵等)來制造。圖5-18機床手搖進給機構(gòu)1—螺桿；2—螺母；3—機架；4—滑板(1)差動螺旋機構(gòu)