機械中的間歇運動機構簡介

第7章間歇運動機構和其他常用機構本章主要內容7.1棘輪機構7.2槽輪機構7.3擒縱機構7.4凸輪式間歇運動機構7.5不完全齒輪機構7.6間歇運動機構設計的基本要求7.7

其他常用機構槽輪機構和棘輪機構的工作原理和運動特性。本章重點◆掌握槽輪機構、棘輪機構的工作原理、運動特點、應用情況；◆了解凸輪式間歇運動機構、不完全齒輪機構和其他常用機構的工作原理、運動特點及應用情況。本章基本要求1、棘輪機構的組成及工作原理7.1棘輪機構棘輪機構的組成：由主動擺桿、棘爪、棘輪、止動爪和機架等組成。棘輪機構的工作原理：當主動搖桿逆時針擺動時，棘爪便插入棘輪的齒間，推動棘輪轉過一定的角度。當搖桿順時針擺動時，止動爪阻止棘輪逆時針轉動，同時棘爪在棘輪的齒背上滑過，棘輪便得到單向的間歇運動。外棘輪動畫演示內棘輪動畫演示2、棘輪機構的類型和特點（1）按結構分類齒式棘輪機構：

結構簡單、制造方便；轉角準確、運動可靠；動程可在較大范圍內調節(jié)，動停時間可通過選擇合適的驅動機構來實現。但動程只能作有級調節(jié)；棘爪在齒背上的滑行引起噪音、沖擊和磨損，故不宜用于高速。摩擦式棘輪機構：

它以偏心扇形楔塊代替齒式棘輪機構中的棘爪，以無齒摩擦輪代替棘輪。它的特點是傳動平穩(wěn)、無噪音；動程可無級調節(jié)。因靠摩擦力傳動，會出現打滑現象，一方面可起超載保護作用，另一方面使得傳動精度不同。適用于低速輕載的場合。外接式內接式運動特點：通過摩擦力推動從動輪間歇轉動，克服了齒式棘輪機構噪聲大、轉角不能無級調節(jié)的缺點，但運動準確性差。（2）按嚙合方式分類外嚙合方式：它們的棘爪或楔塊均安裝在從動輪的外部。外嚙合式棘輪機構由于加工、安裝、維修方便，應用較廣。內嚙合方式：它們的棘爪或楔塊均安裝在從動輪內部。結構緊湊，外形尺寸小。（3）按運動形式分類從動件作單向間歇轉動；從動件作單向間歇移動；雙動式棘輪機構；雙向式棘輪機構?！敉饨育X式棘輪機構◆內接齒式棘輪機構棘輪機構示例◆端面棘輪機構◆雙動式棘輪機構運動特點：搖桿來回擺動都能使棘輪向同一方向轉動。鉤頭棘爪直推棘爪棘爪可翻轉的矩形棘齒可以獲得不同轉向的間歇運動?！綦p向式棘輪機構動畫動畫3、棘輪機構的功能應用（2）功能◆制動

如卷揚機制動機構。棘輪機構單向轉動，可阻止卷筒逆轉，起制動作用。（1）應用場合各種機床中，以實現進給、轉位或分度功能。

牛頭刨床工作臺橫向進給過程：運動通過齒輪機構、連桿機構傳遞給棘輪機構，帶動與棘輪固聯(lián)的絲杠做間歇運動，從而實現工作臺間歇進給運動?！糸g歇送進◆轉位、分度

沖床工作臺自動轉位棘輪機構的工作過程：沖頭D上升時通過棘爪帶動棘輪和工作臺順時針轉位。沖頭下降時，搖桿AB逆時針擺動，工作臺不動?！舫?、離合單向離合器工作原理：主動星輪1逆時針轉動時，滾柱靠摩擦力滾向空隙小端，將套筒2楔緊，使之與星輪一同轉動；反之，滾柱滾到大端，套筒因松開而靜止。超越離合器工作原理：主動星輪1逆時針轉動時，套筒2逆時針轉動的速度超過星輪1的轉速，套筒以高速自由轉動。應用實例：自行車飛輪（內接棘輪）星輪滾柱套筒彈簧頂桿4．棘輪設計的要點（1）幾何尺寸設計（2）棘輪轉角的調節(jié)◆安裝棘輪罩：通過安裝棘輪罩，改變插銷在定位板孔中的位置，即可調節(jié)棘輪罩遮蓋的棘輪齒數，使部分行程內棘爪沿棘輪罩表面滑過從而實現棘輪轉角大小的調整?！趄寗訖C構設計成行程可調機構：可通過設計腰形槽、調節(jié)塊、調節(jié)絲桿等改變曲柄或搖桿的長度，從而從而改變擺桿的擺角，達到改變動停時間比的目的。實際設計時，并不需要同時設置多個調整環(huán)節(jié)。例：改變主動搖桿擺角的大小驅動機構設計成行程可調機構加裝棘輪罩，以遮蓋搖桿擺角范圍內的一部分棘齒1、槽輪機構的組成及工作原理7.2槽輪機構槽輪機構的組成：由主動撥盤、從動槽輪和機架等組成。

槽輪機構的工作原理：主動撥盤連續(xù)轉動，當主動撥盤的圓銷A未進入槽輪徑向槽時，槽輪被鎖，靜止不動；當主動撥盤的圓銷A進入槽輪徑向槽時，槽輪受圓銷A驅動而轉動。從而使槽輪做間歇運動。動畫演示特點：徑向槽徑向尺寸不同，銷輪上銷分布不均勻。槽輪轉一周，可以實現動停時間均不相同的運動要求?！舨坏缺坶L多銷槽輪機構2、槽輪機構的類型◆外槽輪機構主、從動輪轉向相反?！魞炔圯啓C構主、從動輪轉向相同?！羟蛎娌圯啓C構特點：

主動輪1和撥銷3的軸線均通過球心。當只有一個撥銷時，動停時間相等；當對稱布置兩個撥銷時，可以實現連續(xù)轉動。3、槽輪機構的特點與應用應用：一般用于轉速不很高的自動機械、輕工機械或儀器儀表中。電影放映機的送片機構優(yōu)點：結構簡單，制造容易，工作可靠，能準確控制轉角，機械效率高。缺點：動程不可調節(jié)，轉角不可太小，在起動和停止時加速度變化大、有沖擊，不適用于高速。蜂窩煤壓制機構4、槽輪機構的設計（1）槽輪機構的運動系數

間歇運動機構的運動特性通常用動停時間比k來描述。即td表示從動件在1個運動周期中的運動時間，tt表示其停歇時間。在槽輪機構的設計中，選取不同的槽數z和圓銷數n，將獲得不同的動、停規(guī)律。運動系數k：從動槽輪2的運動時間t2與主動撥盤1的運動時間t1之比。即：k=t2/t1

由于主動銷輪1通常為等速運動，故上述時間比值可用銷輪轉角的比值表示。

因槽輪的線速度方向應沿著徑向槽的中心線。由此得出：

由上式可知，k總是小于0.5的，外槽輪徑向槽的數目應大于或等于3。槽輪的運動時間總小于其靜止時間。

如果在銷輪上均勻地分布n個圓銷，則當銷輪盤轉動一周時，槽輪將被撥動n次，故運動系數是單銷的n倍，即因k應小于1，故槽輪機構的角速度及角加速度的最大值隨槽輪數z的增多減少；當圓銷開始進入和離開徑向槽時，兩瞬時有柔性沖擊，且隨槽數z的減少而增大；在機構運轉速度較高時，或槽輪軸承慣性較大的情況下，就顯得更為突出。內槽輪機構與外槽輪機構一樣，有加速度突變，且其值與外槽輪相等，但當|α|→0時，角加速度值迅速下降并趨于零。（2）槽輪機構的運動特性槽輪機構的運動和動力特性，通常用右邊兩個比值來衡量。

隨著槽數z的增加，運動趨于平穩(wěn)，動力特性也得到改善。但槽數過多將使槽輪體積過大，產生較大的慣性力矩。一般設計中，槽數的正常選用值為4~8。

設計中應盡量保證間歇運動機構動作平穩(wěn)、減小從動構件在起動和停止運動時產生的沖擊，尤其要減小高速運動構件的慣性負荷，改善機構的動力特性。（3）槽輪機構的幾何尺寸計算參照P167所例計算式求出圓柱銷的回轉半徑、槽頂高、槽底高、鎖止弧半徑等幾何尺寸。7.3擒縱機構1、擒縱機構的組成及工作原理◆機構的組成

由擒縱輪、擒縱叉、游絲擺輪及機架組成?！艄ぷ髟?/p>

擒縱輪受發(fā)條驅動而轉動，同時受擒縱叉上的左右卡瓦阻擋而停止，并通過游絲擺輪系統(tǒng)控制動停時間，從而實現周期性單性間歇運動。

游絲擺動系統(tǒng)是由游絲、擺輪及圓銷、擒縱叉及叉頭釘等組成。其能量的補充是通過擒縱輪齒頂斜面與卡瓦的短暫接觸傳動來實現的。因游絲擺輪系統(tǒng)振動頻率固定，故可用于計量時間，常用于鐘表中。2、擒縱機構的類型及應用（1）有固有振動系統(tǒng)型擒縱機構擒縱機構有以下兩大類：如機械手表中的擒縱機構。（2）無固有振動系統(tǒng)型擒縱機構此種擒縱機構僅由擒縱輪和擒縱叉組成。機構示例1機構示例2

擒縱叉往復振動的周期與擒縱叉轉動慣量（為常數）的平方成正比。與擒縱輪給擒縱叉的轉矩大小（基本穩(wěn)定）的平方根成反比。故此機構能使擒縱輪作平均轉速基本恒定的間歇運動。

這種機構結構簡單，便于制造，價格低，但振動周期不很穩(wěn)定，故主要用于計時精度要求不高、工作時間較短的場合。如自動記錄儀、計數器、定時器、測速器及照相機快門等。7.4凸輪式間歇運動機構◆組成主動凸輪、從動轉盤和機架?！艄ぷ髟碇鲃油馆嗊B續(xù)轉動，推動從動盤實現間歇分度轉動。1、凸輪式間歇運動機構的組成與工作原理圓柱凸輪間歇運動機構蝸桿凸輪間歇運動機構2、機構的類型及應用（1）圓柱凸輪式間歇運動機構

常取單頭螺桿凸輪z2≥6，從動盤按正弦加速度規(guī)律設計，可控制中心距消除間隙，承載能力高，間歇頻率為1200次/分，分度精度為30″。

常取凸輪槽數為1，柱銷數一般取z2≥6，在輕載下間歇頻率為1500次/分。（2）蝸桿凸輪式間歇運動機構（3）共軛凸輪式間歇機構動力特性好，分度精度高，成本較低?！魬脠龊?/p>

輕工機械、沖壓機械等高速機械中常用作高速、高精度的步進進給、分度轉位等機構。例如用于高速沖床、多色印刷機、包裝機、折疊機等。◆機構特點★結構簡單、工作可靠，轉位精確，不需定位裝置即可獲得高的定位精度；★廓線設計得當，可使從動件獲得預期的任意運動；★動載荷小，無沖擊，宜高速；★加工成本高，安裝、調整要求嚴。3、凸輪式間歇運動機構的特點和應用1、工作原理和類型

由齒輪機構演變而來。主動輪有一個或幾個齒，根據運動與停歇時間要求，在從動輪上做出與主動輪齒相嚙合的輪齒，當主動輪做連續(xù)轉動時，從動輪做間歇回轉運動。從動輪間歇期間，利用兩輪邊緣的鎖止弧防止從動輪游動。動畫演示7.5不完全齒輪機構內嚙合不完全齒輪機構外嚙合不完全齒輪機構不完全齒輪齒條機構動畫2、不完全齒輪機構的特點和應用

特點：設計靈活，結構簡單、制造容易，工作可靠。從動輪的運動角范圍大，很容易實現一個周期中的多次動、停時間不等的間隙運動。但在進入嚙合和退出嚙合時速度有突變，引起剛性沖擊，只宜于低速、輕載場合。主、從動輪不能互換。

應用：常用于多工位，多工序的自動機械或生產線上，實現工作臺的間歇轉位和進給運動等。3.不完全齒輪機構設計時需注意的問題

為了避免主動輪首齒的齒頂與從動輪的齒頂發(fā)生干涉，可將主動輪首齒的齒頂降低，如果機構作正反向轉動，主動輪的首、末兩齒齒頂應相等。其余各齒保持標準齒高。

不完全齒輪機構在進入嚙合和退出嚙合時，由于速度有突變而產生沖擊。為改善其動力性能，可裝瞬心線附加桿，使其在首齒嚙合之前先接觸，使從動輪從靜止狀態(tài)逐漸增速；主動輪末齒在退出嚙合時，從動輪的角速度逐漸減?。ń柚诹硪粚λ残木€附加板），這樣使從動輪由停到動和由動到停的過渡變得平穩(wěn)。7．6間歇運動機構設計的基本要求1．動力性能的要求間歇運動機構的從動機構在一個很短的時間內要經過啟動、加速、減速、停止的過程，會產生較大的加速度，從而來帶來載荷產生沖擊。設計中為了盡量保證間歇運動機構動作平穩(wěn)，特別要注意合理選擇從動件運動規(guī)律。2．對從動件動、停時間的要求間歇運動機構中，從動件停歇的時間往往是機床或自動機進行工藝加工的時間，而從動件運動的時間一般是機床和自動機送進、轉位等輔助工作的時間。間歇運動機構的這個運動特性通常用動停時間比k來描述。即式中，td表示從動件在1個運動周期中的運動時間，tt表示其停歇時間。從提高生產效率的角度來看，k值應盡量取得小些；但從動力性能來看，k值過小會使起動和停止時的加速度過大，又是設計中應避免的。因此，在設計間歇運動機構時，應合理選擇動、停時間比，并根據不同的動、停時間要求來設計間歇機構的結構參數。3．對從動件動、停位置的要求設計中應根據工作要求來選取從動件運動行程（簡稱動程）的大小，并注意從動件停歇位置的準確性。在時還要求設計的間歇運動機構能調