機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第章間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與組合機(jī)構(gòu)

第6章間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與組合機(jī)構(gòu)6.1槽輪機(jī)構(gòu)6.2棘輪機(jī)構(gòu)6.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)6.4組合機(jī)構(gòu)在機(jī)械和儀表中，常常需要原動(dòng)件作連續(xù)運(yùn)動(dòng)，而從動(dòng)件則產(chǎn)生周期性時(shí)動(dòng)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)這種間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)很多，本章僅介紹最常見的幾種。

連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工程中最常用的幾種基本機(jī)構(gòu)。對(duì)于比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)變換，某種基本機(jī)構(gòu)單獨(dú)使用往往難以滿足實(shí)際生產(chǎn)過程的需要，因此，把若干種基本機(jī)構(gòu)用一定的方式聯(lián)接起來成為組合機(jī)構(gòu)，以便得到單個(gè)基本機(jī)構(gòu)所不能具有的運(yùn)動(dòng)性能。在本章最后將介紹幾種組合機(jī)構(gòu)。

槽輪機(jī)構(gòu)又稱馬爾他機(jī)構(gòu)，由槽輪、裝有圓銷的撥盤和機(jī)架組成。如圖6-1所示，撥盤做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)槽輪作時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。當(dāng)圓銷未進(jìn)入輪槽時(shí)，槽輪靜止。圓銷進(jìn)入輪槽時(shí)，鎖止弧松開，槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)圓銷離開槽時(shí)，槽輪又被撥盤的外鎖止槽卡住，槽輪靜止。直到圓銷A在進(jìn)入槽輪另一徑向槽時(shí)，兩者又重復(fù)上述的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。6.1槽輪機(jī)構(gòu)

槽輪機(jī)構(gòu)有兩種基本型式：一種是外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，如圖6-1所示，另一種是內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)，如圖6-2所示。6.1.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理

圖6-1外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)(單擊打開)圖6-2內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)

槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在自動(dòng)機(jī)床轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)、電影放映機(jī)卷片機(jī)構(gòu)等自動(dòng)機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用。6.1.2槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)是槽數(shù)z和撥盤圓銷數(shù)K。如圖6-1所示。為了使槽輪2在開始和終止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)角速度為零，以避免圓銷A與槽輪發(fā)生撞擊，圓銷進(jìn)入或脫出徑向槽的瞬時(shí)，徑向槽的中線應(yīng)與圓銷中心相切，即O2A應(yīng)與O1A垂直。設(shè)z為均勻分布的徑向槽數(shù)，當(dāng)槽輪2轉(zhuǎn)過22=2z弧度時(shí)，撥盤1相應(yīng)轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)角為：（6-1）圖6-1在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，槽輪2的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t與主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)一周的總時(shí)間t之比，稱為槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)。用表示。槽輪停止時(shí)間t與主動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)一周的總時(shí)間t之比，稱為槽輪的靜止系數(shù)，用表示。當(dāng)撥盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，時(shí)間之比可用槽輪與撥盤相應(yīng)的轉(zhuǎn)角之比來表示。如圖6-1所示，只有一個(gè)圓銷的槽輪機(jī)構(gòu)，t、t、t分別對(duì)應(yīng)于撥盤的轉(zhuǎn)角為21、（2-21）、2。圖6-1因此，該槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)和靜止系數(shù)分別為：（6-2）（6-3）

為保證槽輪運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)系數(shù)應(yīng)大于零。由式（6-2）可知，槽輪的徑向槽數(shù)z應(yīng)等于或大于3。由式（6-2）還可以看出，這種槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)恒小于0.5，即槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t總小于靜止時(shí)間t。欲使槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)大于0.5，可在撥盤上裝數(shù)個(gè)圓銷。設(shè)撥盤上均勻分布的圓銷數(shù)為K，當(dāng)撥盤轉(zhuǎn)一整周時(shí)，槽輪將被撥動(dòng)K次。因此，槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為單圓銷時(shí)的K倍。即：（6-4）運(yùn)動(dòng)系數(shù)還應(yīng)當(dāng)小于1（=1表示槽輪2與撥盤1一樣作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)），故由上式得：即

由上式可知，當(dāng)z=3時(shí)，圓銷的數(shù)目可為1~5，當(dāng)z=4或5時(shí)，圓銷數(shù)目可為1~3，而當(dāng)z>6時(shí)，圓銷的數(shù)目為1或2。從提高生產(chǎn)效率觀點(diǎn)看，希望槽數(shù)z小些為好，因?yàn)榇藭r(shí)也相應(yīng)減小，槽輪靜止時(shí)間（一般為工作行程時(shí)間）增大，故可提高生產(chǎn)效率。但從動(dòng)力特性考慮，槽數(shù)z適當(dāng)增大較好，因?yàn)榇藭r(shí)槽輪角速度減小，可減小震動(dòng)和沖擊，有利于機(jī)構(gòu)正常工作。但槽數(shù)z>9的槽輪機(jī)構(gòu)比較少見。因?yàn)椴蹟?shù)過多，則槽輪機(jī)構(gòu)尺寸較大，且轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性力矩也增大。另外，由式（6-3）可知，當(dāng)z>9時(shí)，槽數(shù)雖增加，運(yùn)動(dòng)系數(shù)的變化卻不大，故z常取為4~8。圖6-3所示為外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)。它由擺桿1、棘爪2、棘輪3、止回爪4和機(jī)架5組成。通常以擺桿為主動(dòng)件、棘輪為從動(dòng)件。當(dāng)擺桿1連同棘爪2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棘爪進(jìn)入棘輪的相應(yīng)齒槽，并推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度；當(dāng)擺桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，棘爪在棘輪齒頂上滑過。為了防止棘輪跟隨擺桿反轉(zhuǎn)，設(shè)置止回爪4。這樣，擺桿不斷地作往復(fù)擺動(dòng)，棘輪便得到單向的間歇運(yùn)動(dòng)。6.2棘輪機(jī)構(gòu)6.2.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理及應(yīng)用圖6-3外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)(單擊打開)棘輪機(jī)構(gòu)還可以作成內(nèi)嚙合形式（圖6-4）圖6-4內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)(單擊打開)圖6-5棘條機(jī)構(gòu)移動(dòng)棘輪（即棘條）形式（圖6-5），其工作原理和外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)類似。如圖6-6所示為摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)擺桿1作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用楔塊2與摩擦輪3之間的摩擦產(chǎn)生自鎖，從而帶動(dòng)摩擦輪3和擺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)擺桿作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，楔塊2與摩擦輪3之間產(chǎn)生滑動(dòng)。這時(shí)由于楔塊4的自鎖作用能阻止摩擦輪反轉(zhuǎn)。這樣，在擺桿不斷作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦輪3便作單向的間歇運(yùn)動(dòng)。圖6-6摩擦棘輪機(jī)構(gòu)(單擊打開)棘輪然機(jī)構(gòu)酷除了豬常用決于實(shí)茂現(xiàn)間偏歇運(yùn)姓動(dòng)外押，還袍能實(shí)街現(xiàn)超閉越運(yùn)宋動(dòng)。待如圖6-艘7所示毒為自激行車岸后輪枕軸上飾的棘照輪機(jī)當(dāng)構(gòu)。耕當(dāng)腳悟蹬踏沖板時(shí)嘩，經(jīng)首鏈輪1和鏈勻條2帶動(dòng)價(jià)內(nèi)圈粒具有脅棘齒粥的鏈睬輪3順時(shí)鴿針轉(zhuǎn)拐動(dòng)，只再通差過棘史爪4的作紛用，欣使后鋤輪軸5順時(shí)悄針轉(zhuǎn)樓動(dòng)，綠從而剃驅(qū)使弓自行自車前蟻進(jìn)。敬當(dāng)自尼行車?yán)是斑M(jìn)訓(xùn)時(shí)，煙如果以令踏悉板不務(wù)動(dòng)，葵后輪緊軸5便會(huì)紡超越拌鏈輪3而轉(zhuǎn)仰動(dòng)，懸讓棘蓄爪4在棘革輪齒峽背上皺劃過死，從賢而實(shí)斤現(xiàn)不承蹬踏痕板的作自由和滑行胸。圖6-7超越式棘輪機(jī)構(gòu)如圖6-志8，為漏使棘漿爪受疑力最侄小，貍應(yīng)使源棘輪缸齒頂A和棘谷爪的候轉(zhuǎn)動(dòng)本中心O2的連田線垂喘直與目棘輪竿半徑。作用健力有魂：正跑壓力Fn和摩洋擦力F。Fn可分公為圓患周力Ft和徑球向力Fr。力Fr使棘暫爪落縱到齒彎根，漫力F阻止威棘爪透落向揪齒根癢，為句了保吵證正壤常工言作，扣須使昨棘爪笛落到例齒根址而又縮慧不致繞于與停齒脫憲開。登這就孟要求預(yù)輪齒帖工作箱面相齡對(duì)棘付輪半沉徑朝付齒體溪內(nèi)偏險(xiǎn)斜一岡角度，稱腰為棘齒院的偏猾斜角。6.籌2.痕2棘爪臣工作費(fèi)條件圖6-8偏斜耐角的大丙小由氧下列恭關(guān)系鞠求出都：（6-軟6）因?yàn)椋?-娛7）有（6-脆8）即式中錯(cuò)，為齒掀與爪盈間的命摩擦暴角，=ar膽ct門an。當(dāng)=0圈.2時(shí)，駛11撿.5。為呀安全蜘起見各，通常清取=2醋0。選定任齒數(shù)z和按篩強(qiáng)度坑要求名確定淡模數(shù)m后，延棘輪保棘爪星的主支要幾輝何尺免寸可磚按以豪下經(jīng)素驗(yàn)公落式計(jì)巴算：頂圓徹直徑D=mz齒高h(yuǎn)=憶0.輔75滑m齒頂?shù)⒑馻=蠅m齒槽火夾角=6喚0或50鍋棘爪故長(zhǎng)度L=妨2m其他何結(jié)構(gòu)稻尺寸與可參黃閱機(jī)狼械設(shè)斷計(jì)手各冊(cè)。由于挪棘輪冬是在超動(dòng)棘丹爪的犧突然佩撞擊憤下啟箭動(dòng)的久，接洽觸瞬悟間，數(shù)理論伐上是燈剛性管沖擊糟。故耕棘輪墊機(jī)構(gòu)醫(yī)只能賊用于駛低速殊的間憲歇運(yùn)怪動(dòng)場(chǎng)蔬合。6.扔2.物3棘輪爹機(jī)構(gòu)板的使亞用特齡點(diǎn)1．棘輪翻機(jī)構(gòu)拘結(jié)構(gòu)幼簡(jiǎn)單聯(lián)，容趙易制金造。洪常用柜作防逢止轉(zhuǎn)網(wǎng)動(dòng)件攏反轉(zhuǎn)漫的附爪加保丙險(xiǎn)機(jī)鴿構(gòu)。2．棘輪膊每次彎轉(zhuǎn)角同和動(dòng)雀停時(shí)置間比攝可調(diào)塵。常維用于帳機(jī)構(gòu)撞工況陳經(jīng)常遠(yuǎn)改變婚的場(chǎng)核合。圖6-眼9所示悟?yàn)椴槐M完全貸齒輪匪機(jī)構(gòu)螞。主燈動(dòng)輪1為只拉有一魄個(gè)齒僻或幾羊個(gè)齒唉的不摩完全裁齒輪渡，從禁動(dòng)輪2可以暖是普野通的財(cái)完整尸齒輪陷，也?？梢造F由正匪常齒喚和帶訴鎖住莫弧的牢厚齒技彼此寺相間堂地組個(gè)成（唱圖6-侮9a轟,b）。當(dāng)主旱動(dòng)輪1的有窩齒部字分作棕用時(shí)伍，從祝動(dòng)輪2就轉(zhuǎn)晶動(dòng)；裹當(dāng)主蒸動(dòng)輪1的無余齒圓截弧部派分作此用時(shí)就，從余動(dòng)輪助停止稼不動(dòng)樂，因申而當(dāng)謀主動(dòng)宇輪連腥續(xù)轉(zhuǎn)次動(dòng)時(shí)買，從雷動(dòng)輪課獲得鎖時(shí)轉(zhuǎn)亞時(shí)停纏的間擇歇運(yùn)妻動(dòng)。6.喂3不完辯全齒曉輪機(jī)盛構(gòu)圖6-貓9外嚙吳合不叼完全洋齒輪廟機(jī)構(gòu)(a馳)(b舉)(單擊質(zhì)打開)當(dāng)主久動(dòng)輪演勻速夕轉(zhuǎn)動(dòng)寶時(shí)，秤這種參機(jī)構(gòu)悔的從根動(dòng)輪悟在運(yùn)助動(dòng)期遮間也逢保持碼勻速永轉(zhuǎn)動(dòng)芒，但壯是當(dāng)標(biāo)從動(dòng)襲輪由突停歇魯而突途然到谷達(dá)某州一轉(zhuǎn)抖速，猜以及繼由某露一轉(zhuǎn)儲(chǔ)速突暑然停呆止時(shí)擾都會(huì)捎象等單速運(yùn)仍動(dòng)規(guī)批律的松凸輪止機(jī)構(gòu)銀那樣債產(chǎn)生播剛性毅沖擊公。因典此，蜂對(duì)于肺轉(zhuǎn)速武較高班的不嘆完全念齒輪京機(jī)構(gòu)級(jí)，可標(biāo)在兩滅輪的絲式端面那分別獸裝上禍瞬心裂線附掏加桿L和K（圖6-概9c），使從惜動(dòng)件薯的角淺速度剃由零牢逐漸碑增加攀到某貞一數(shù)旗值從額而避雅免沖繪擊。圖6-9C不完景全齒然輪機(jī)怪構(gòu)有秤外嚙竿合和蜜內(nèi)嚙堤合（灰圖6-粘10）兩奶種型哪式，粘一般腐用外普嚙合半型式趙。圖6-10內(nèi)嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)(單擊比打開)不完廈全齒頂輪機(jī)飄構(gòu)與咐其他床間歇宰運(yùn)動(dòng)量機(jī)構(gòu)眨相比控，它工的結(jié)愧構(gòu)簡(jiǎn)誓單，匠制造婚方便竿，從遍動(dòng)輪播的運(yùn)念動(dòng)時(shí)漏間和促靜止踢時(shí)間柳的比行例不償受機(jī)磁構(gòu)結(jié)景構(gòu)的烏限制理。缺品點(diǎn)是欺從動(dòng)兼輪在道轉(zhuǎn)動(dòng)辮開始床和終設(shè)止時(shí)扛，角岡速度暑有突敬變，乖沖擊妄較大鋤，故忘一般必只適磚用于出低速潔或輕擁載場(chǎng)殘合。不完灶全齒店輪機(jī)膝構(gòu)常遷用于犯多工鏡位自頌動(dòng)機(jī)擾和半鋸自動(dòng)溪機(jī)工丹作臺(tái)吩的間膽歇轉(zhuǎn)比位及料某些萍間歇瞇進(jìn)給治機(jī)構(gòu)千中。如圖6-偏11所示雅的手各動(dòng)沖丈床是值六桿靜或由聯(lián)兩個(gè)滋四桿屋機(jī)構(gòu)搖組成臥。一維個(gè)是便原動(dòng)嚼件（襖手柄并）1、連僚桿2、從火動(dòng)搖打桿3和機(jī)膊架4組成純的雙樸搖桿齡機(jī)構(gòu)責(zé)；另槽一個(gè)織是由目搖桿3、小容連桿5、沖孕桿6和機(jī)言架組乞成的粉搖桿引滑塊嬌機(jī)構(gòu)彼。采擇用六娃桿機(jī)捉構(gòu)，柱增大酒了沖熊桿的屑作用當(dāng)力。6.刮4組合嶺機(jī)構(gòu)下面掠介紹吃幾種峰常見霧的組校合機(jī)議構(gòu)。6.弟4.紀(jì)1連桿—連桿1BCDEFG56A234圖6-壇11手動(dòng)磚沖床唯中的娛復(fù)合畫鉸鏈艱機(jī)構(gòu)圖6-嘴12所示購(gòu)為篩簽料機(jī)想主題旗機(jī)構(gòu)貢的運(yùn)關(guān)動(dòng)簡(jiǎn)攔圖。傅這個(gè)噸六桿解機(jī)構(gòu)稠也可詠看成羨由兩封個(gè)四黎桿機(jī)更構(gòu)組杯成。士第一贈(zèng)個(gè)是券由原竿動(dòng)曲麗柄1、連絹桿2、從既動(dòng)曲臨柄3和機(jī)孟架6組成捷的雙細(xì)曲柄氧機(jī)構(gòu)每；第雅二個(gè)必是由野曲柄3（原鉆動(dòng)件車）、炎連桿4、滑濁塊5（篩創(chuàng)子）旬和機(jī)草架6組成辛的曲只柄滑剪塊機(jī)穩(wěn)構(gòu)。圖6-燦12篩料胳機(jī)機(jī)著構(gòu)的姨復(fù)合焰連桿徒機(jī)構(gòu)圖6-繪13所示君為雙烈凸輪吩機(jī)構(gòu)昨，由椅兩個(gè)擠凸輪努機(jī)構(gòu)痕協(xié)調(diào)怠配合夢(mèng)控制泡十字暖滑塊3上一喂點(diǎn)M準(zhǔn)確昂地描濫繪出思虛線芒所示飽預(yù)定林的軌已跡。6.掩4.坊2凸輪—凸輪述機(jī)構(gòu)圖6-13雙凸輪機(jī)構(gòu)ω112345xyω5(單擊謹(jǐn)打開)凸輪錯(cuò)連桿甘機(jī)構(gòu)樣的形腿式很文多，腐這種陸組合頑機(jī)構(gòu)斗通常店用于寺實(shí)現(xiàn)繁從動(dòng)萄件的恭預(yù)定星的運(yùn)循動(dòng)軌勿跡和耀規(guī)律眾。主動(dòng)騎曲柄OA回轉(zhuǎn)毒時(shí)，B點(diǎn)強(qiáng)謙