《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 》課件第11章

第11章間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)11.1棘輪機(jī)構(gòu)

11.2槽輪機(jī)構(gòu)思考與練習(xí)題在機(jī)構(gòu)中，若主動(dòng)件連續(xù)運(yùn)動(dòng)，而從動(dòng)件周期性間歇運(yùn)動(dòng)，則稱(chēng)該機(jī)構(gòu)為間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)機(jī)械之中，其類(lèi)型很多。本章主要介紹棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)。

11.1.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理及類(lèi)型

1．棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理

棘輪機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)如圖11-1所示，它主要由搖桿1、主動(dòng)棘爪2、棘輪3、止回棘爪4和機(jī)架5等組成。當(dāng)搖桿1逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，鉸接在搖桿上的主動(dòng)棘爪2插入棘輪3的齒槽內(nèi)，推動(dòng)棘輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。當(dāng)搖桿1順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，止回棘爪4阻止棘輪3反向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)主動(dòng)棘爪2在棘輪3的齒背上滑回原位，棘輪3靜止不動(dòng)。11.1棘輪機(jī)構(gòu)這樣，當(dāng)搖桿1(主動(dòng)件)連續(xù)往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪3(從動(dòng)件)便得到單向的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。圖中彈簧6的作用是使主動(dòng)棘爪2和止回棘爪4與棘輪3保持接觸。

圖11-1外嚙合齒式棘輪機(jī)構(gòu)

2．棘輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

根據(jù)工作原理，棘輪機(jī)構(gòu)可分為齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)兩大類(lèi)。

1)齒式棘輪機(jī)構(gòu)

齒式棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理為嚙合原理。按嚙合方式，它有外嚙合(如圖11-1所示)和內(nèi)嚙合(如圖11-2所示)兩種形式。按從動(dòng)件不同的間歇運(yùn)動(dòng)方式，它又有以下的形式：

(1)單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖11-1、圖11-2所示，從動(dòng)件均做單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。

(2)單向間歇移動(dòng)。如圖11-3所示，當(dāng)主動(dòng)件1往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘爪2推動(dòng)棘齒條3作單向間歇移動(dòng)。

圖11-2內(nèi)嚙合齒式棘輪機(jī)構(gòu)圖11-3移動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)(3)雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)。如圖11-4所示，主動(dòng)搖桿1上裝有兩個(gè)主動(dòng)棘爪2和2′，搖桿1繞Ｏ1軸來(lái)回?cái)[動(dòng)都能使棘輪3沿同一方向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿往復(fù)擺動(dòng)一次，棘輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng)兩次。

圖11-4雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)

(4)雙向式棘輪機(jī)構(gòu)。如圖11-5所示，在圖(a)所示機(jī)構(gòu)中，當(dāng)棘爪2在實(shí)線(xiàn)位置AB時(shí)，搖桿1往復(fù)擺動(dòng)，棘輪3逆時(shí)針單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)棘爪2繞A軸翻轉(zhuǎn)到虛線(xiàn)位置AB′時(shí)，搖桿1往復(fù)擺動(dòng)，棘輪3順時(shí)針單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖(b)所示機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿1往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘爪2與棘輪3右側(cè)齒面接觸，棘輪3逆時(shí)針單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。用手柄提起棘爪2，直至定位銷(xiāo)脫出，再將手柄轉(zhuǎn)動(dòng)180°后放下，使定位銷(xiāo)插入另一定位孔，當(dāng)搖桿1往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘爪2與棘輪3左側(cè)齒面接觸，棘輪3順時(shí)針單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。在雙向式棘輪機(jī)構(gòu)中，棘輪一般采用對(duì)稱(chēng)齒形。

圖11-5雙向式棘輪機(jī)構(gòu)

2)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)

摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理為摩擦原理。在如圖11-6所示的機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，主動(dòng)棘爪2靠摩擦力驅(qū)動(dòng)棘輪3逆時(shí)針單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，止回棘爪4靠摩擦力阻止棘輪反轉(zhuǎn)。由于棘輪的廓面是光滑的，因此這種機(jī)構(gòu)又稱(chēng)為無(wú)棘齒棘輪機(jī)構(gòu)。該類(lèi)機(jī)構(gòu)棘輪的轉(zhuǎn)角可以無(wú)級(jí)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(duì)滑動(dòng)，故運(yùn)動(dòng)的可靠性和準(zhǔn)確性較差。

圖11-6摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)11.1.2棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)方法

當(dāng)需要調(diào)節(jié)棘輪每次轉(zhuǎn)過(guò)的角度時(shí)，可采用以下兩種方法。

1.改變搖桿的擺角

如圖11-7(a)所示為牛頭刨床中的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)。通過(guò)齒輪1、2，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2、3、4，棘輪機(jī)構(gòu)4、5、7來(lái)使與棘輪固聯(lián)的絲杠6作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使牛頭刨工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)橫向間歇進(jìn)給。調(diào)節(jié)曲柄的長(zhǎng)度O2A，可改變搖桿的擺角及棘輪的轉(zhuǎn)角，從而改變橫向進(jìn)給量的大小。

圖11-7棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)方法

2.在棘輪上安裝遮板

如圖11-7(b)所示的棘輪機(jī)構(gòu)，搖桿1的擺角不變，但在棘輪3上安裝了遮板4，改變插銷(xiāo)6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。11.1.3棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用

齒式棘輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)動(dòng)可靠、棘輪的轉(zhuǎn)角可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是傳力小，工作時(shí)有較大的沖擊和噪聲，而且運(yùn)動(dòng)精度低。因此，它適用于低速和輕載場(chǎng)合，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)間歇式送進(jìn)、制動(dòng)、超越和轉(zhuǎn)位分度等要求。

(1)間歇式送進(jìn)。如圖11-8所示為澆注流水線(xiàn)的送進(jìn)裝置，棘輪與帶輪固聯(lián)在同一軸上，當(dāng)活塞1在汽缸內(nèi)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，輸送帶2間歇移動(dòng)，輸送帶靜止時(shí)進(jìn)行自動(dòng)澆注。

(2)超越運(yùn)動(dòng)。如圖11-9所示為自行車(chē)后軸上的內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)，飛輪1即是內(nèi)齒棘輪，它用滾動(dòng)軸承支承在后輪輪轂2上，兩者可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。輪轂2上鉸接著兩個(gè)棘爪4，棘爪用彈簧絲壓在棘輪的內(nèi)齒上。當(dāng)鏈輪比后輪轉(zhuǎn)的快時(shí)(順時(shí)針)，棘輪通過(guò)棘爪帶動(dòng)后輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，即腳蹬得快，后輪就轉(zhuǎn)得快。當(dāng)鏈輪比后輪轉(zhuǎn)的慢時(shí)，如自行車(chē)下坡或腳不蹬時(shí)，后輪由于慣性仍按原轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，棘爪4將沿棘輪齒背滑過(guò)，后輪與飛輪脫開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)件轉(zhuǎn)速超越主動(dòng)件轉(zhuǎn)速的作用。按此原理工作的離合器稱(chēng)為超越離合器。

圖11-8澆注流水線(xiàn)的送進(jìn)裝置圖11-9自行車(chē)后軸上的超越離合器

11.2.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理及類(lèi)型

1．槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理

槽輪機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)如圖11-10所示，它由主動(dòng)撥盤(pán)1、從動(dòng)槽輪2和機(jī)架組成。撥盤(pán)1勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)撥盤(pán)上的圓銷(xiāo)A未進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，由于槽輪的內(nèi)凹鎖止弧 被撥盤(pán)的外凸鎖止弧 卡住，故槽輪不動(dòng)。如圖11-10(a)所示為圓銷(xiāo)A剛進(jìn)入槽輪徑向槽時(shí)的位置，此時(shí)鎖止弧

也剛被松開(kāi)。此后，槽輪受圓銷(xiāo)A的驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。11.2槽輪機(jī)構(gòu)當(dāng)圓銷(xiāo)A在另一邊離開(kāi)徑向槽時(shí)(如圖1110(b)所示)，鎖止弧 又被卡住，槽輪又靜止不動(dòng)。直至圓銷(xiāo)A再次進(jìn)入槽輪的另一個(gè)徑向槽時(shí)，又重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)。因此槽輪做時(shí)動(dòng)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。

圖11-10外槽輪機(jī)構(gòu)

2．槽輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)槽輪機(jī)構(gòu)可分為外槽輪機(jī)構(gòu)(如圖11-10所示)和內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)(如圖1111所示)，前者槽輪與撥盤(pán)的轉(zhuǎn)向相反，后者則轉(zhuǎn)向相同。按撥盤(pán)上圓銷(xiāo)的數(shù)目多少，槽輪機(jī)構(gòu)可分為單銷(xiāo)槽輪機(jī)構(gòu)(如圖11-10所示)和多銷(xiāo)槽輪機(jī)構(gòu)(如圖11-12所示)，前者撥盤(pán)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，槽輪運(yùn)動(dòng)一次，后者則運(yùn)動(dòng)多次。撥盤(pán)的圓銷(xiāo)數(shù)和槽輪的槽數(shù)合理搭配，可使槽輪實(shí)現(xiàn)不同的間歇運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

圖11-11內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)圖11-12雙銷(xiāo)槽輪機(jī)構(gòu)11.2.2槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用

槽輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是槽輪的轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)，且存在柔性沖擊。因此，槽輪機(jī)構(gòu)適用于速度不高的場(chǎng)合，常用于機(jī)床的間歇轉(zhuǎn)位和分度機(jī)構(gòu)中。如圖11-13所示為槽輪機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)塔車(chē)床刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用，撥盤(pán)1轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，通過(guò)槽輪2使刀架3轉(zhuǎn)動(dòng)一次，從而將下道工序所需要的刀具轉(zhuǎn)到工作位置上。如圖11-14所示為槽輪機(jī)構(gòu)在電影放映機(jī)卷片機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用，撥盤(pán)1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)槽輪2使電影膠片間歇地移動(dòng)，因人具有視覺(jué)暫留機(jī)能，故看到的畫(huà)面正好連續(xù)。

圖11-13轉(zhuǎn)塔車(chē)床刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)