《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課件第6章

6.1棘輪機構(gòu)

6.2槽輪機構(gòu)6.3不完全齒輪機構(gòu)和凸輪式間歇運動機構(gòu)思考題和習題第6章間歇運動機構(gòu)

6.1棘輪機構(gòu)

棘輪機構(gòu)由棘輪、棘爪和機架組成，如圖6-1所示。圖6-1棘輪機構(gòu)棘輪1與傳動軸固聯(lián)，驅(qū)動棘爪2鉸接于搖桿3上，搖桿3空套在棘輪軸上，可以繞其轉(zhuǎn)動。當搖桿3逆時針方向擺動時，與它相連的驅(qū)動棘爪2插入棘輪1的齒槽內(nèi)，推動棘輪轉(zhuǎn)過一定的角度。當搖桿3順時針方向擺動時，驅(qū)動棘爪2便在棘輪的齒背上滑過。這時片彈簧5迫使止動棘爪4插入棘輪的齒間，阻止棘輪順時針方向轉(zhuǎn)動，故棘輪靜止。因此，當搖桿往復擺動時，棘輪做單向的間歇運動。棘輪機構(gòu)按其工作原理，可分為齒式棘輪機構(gòu)和摩擦式棘輪機構(gòu)兩大類;按其嚙合的情況，可分為外嚙合棘輪機構(gòu)和內(nèi)嚙合棘輪機構(gòu)。齒式棘輪機構(gòu)的棘輪外緣、內(nèi)緣或端面上具有剛性的輪齒，按照其運動形式又分為以下三大類。

1.單動式棘輪機構(gòu)這種機構(gòu)的特點是搖桿正向擺動時棘爪驅(qū)動棘輪沿同一方向轉(zhuǎn)過某一角度;搖桿反向擺動時，棘輪靜止。

2.雙動式棘輪機構(gòu)

這種機構(gòu)的特點是搖桿1往復擺動皆能使棘輪2沿同一方向間歇轉(zhuǎn)動，驅(qū)動棘爪3可制成平頭的或鉤頭的，如圖6-2所示。圖6-2雙動式棘輪機構(gòu)

3.可變向棘輪機構(gòu)

這種機構(gòu)的棘輪采用矩形齒，如圖6-3所示。其特點是當棘爪3處于實線位置，搖桿1往復擺動時，棘輪2沿逆時針方向做間歇運動;當棘爪3翻轉(zhuǎn)到虛線位置，搖桿1往復擺動時，棘輪2將沿順時針方向做間歇運動。圖6-3可變向棘輪機構(gòu)

4.摩擦式棘輪機構(gòu)齒式棘輪機構(gòu)的棘輪轉(zhuǎn)角都是相鄰兩齒所夾中心角的倍數(shù)，也就是說，棘輪的轉(zhuǎn)角是有級性改變的。如果需要無級性改變轉(zhuǎn)角，可采用摩擦式棘輪機構(gòu)，如圖6-4所示。它由摩擦輪3和搖桿1及其鉸接的驅(qū)動偏心楔塊2、止動楔塊4和機架5組成。當搖桿1逆時針方向擺動時，通過驅(qū)動偏心楔塊2與摩擦輪3之間的摩擦力，使摩擦輪沿逆時針方向運動。當搖桿1順時針方向擺動時，驅(qū)動偏心楔塊2在摩擦輪上滑過，而止動楔塊4與摩擦輪之間的摩擦力，促使此楔塊與摩擦輪卡緊，從而使摩擦輪靜止，以實現(xiàn)間歇運動。

圖6-4摩擦式棘輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠，齒式棘輪機構(gòu)傳動平穩(wěn)、轉(zhuǎn)角準確，但運動只能有級調(diào)節(jié)，且噪聲、沖擊和磨損都較大。摩擦式棘輪機構(gòu)傳動平穩(wěn)、無噪聲、可實現(xiàn)運動的無級調(diào)節(jié)，但其運動準確性較差。因此，棘輪機構(gòu)常用于速度較低和載荷不大的場合，實現(xiàn)機械的間歇送料、分度、制動和超越離合器等運動。例如：自動線上的澆注輸送裝置如圖6-5所示；牛頭刨床的橫向進給機構(gòu)如圖6-6所示。圖6-5澆注輸送裝置圖6-6牛頭刨床的橫向進給機構(gòu)6.2槽輪機構(gòu)

槽輪機構(gòu)由帶圓銷的主動撥盤1、具有徑向槽的從動槽輪2和機架組成，如圖6-7所示。撥盤1以ω1做等角速度轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動槽輪2做時動時停的單向間歇運動。當撥盤上圓銷A未進入槽輪徑向槽時，由于槽輪的內(nèi)凹鎖止弧efg被撥盤的外凸圓弧卡住，故槽輪靜止。如圖6-7(a)所示位置是圓銷A剛開始進入槽輪徑向槽時的情況，這時鎖止弧efg剛被松開，因此槽輪受圓銷A的驅(qū)動開始沿順時針方向轉(zhuǎn)動；如圖6-7(b)所示，當圓銷A離開徑向槽時，槽輪的下一個內(nèi)凹鎖止弧又被撥盤的外凸圓弧卡住，致使槽輪靜止，直到圓銷A再進入槽輪另一徑向槽時，兩者又重復上述的運動循環(huán)。圖6-7單圓銷外嚙合槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)有兩種基本形式:

(1)外嚙合槽輪機構(gòu)。雙圓銷外嚙合槽輪機構(gòu)撥盤與槽輪轉(zhuǎn)向相反，如圖6-7所示。一般常用外嚙合槽輪機構(gòu)。

(2)內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)。其撥盤與槽輪的轉(zhuǎn)向相同。撥盤上的圓銷可以是一個，也可以是多個。如圖6-8所示為雙圓銷外嚙合槽輪機構(gòu)，此時撥盤轉(zhuǎn)動一周，槽輪轉(zhuǎn)動兩次。圖6-8雙圓銷外嚙合槽輪機構(gòu)在槽輪機構(gòu)中，槽輪在進入和退出嚙合時比棘輪機構(gòu)平穩(wěn)，但仍然存在有限的加速度突變，即存在柔性沖擊。槽輪在轉(zhuǎn)動過程中，其角速度和角加速度有較大的變化，槽輪的槽數(shù)越少，這種變化越大，從而影響其動力特性。所以槽輪的槽數(shù)不宜選得過少，一般選取Z=4~8。槽輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，轉(zhuǎn)位迅速，工作可靠，外形尺寸小，機械效率高。因此在自動機械中得到了廣泛應用。如圖6-9所示為槽輪機構(gòu)在電影放映機中的應用情況。圖6-9電影放映機中的槽輪機構(gòu)6.3不完全齒輪機構(gòu)和凸輪式間歇運動機構(gòu)6.3.1不完全齒輪機構(gòu)

如圖6-10所示的不完全齒輪機構(gòu)，由具有一個或幾個齒的不完全齒輪1、具有正常輪齒和帶鎖止弧的齒輪2及機架組成。在輪1主動等速連續(xù)轉(zhuǎn)動中，當輪1上的齒輪與輪2的正常齒相嚙合時，輪1驅(qū)動從動輪2轉(zhuǎn)動;當輪1的鎖止弧S1與輪2的鎖止弧S2接觸時，從動輪2停歇不動并停止在確定的位置上，從而實現(xiàn)周期性的單向間歇運動。圖6-10不完全齒輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種類型，一般常用外嚙合形式。不完全齒輪機構(gòu)與其他間歇運動機構(gòu)相比，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，從動輪的運動時間和靜止時間的比例不受機構(gòu)的限制;缺點是從動輪在轉(zhuǎn)動開始和終止時，角速度有突變，沖擊較大，故一般只用于低速、輕載場合。如果用于高速，則可安裝瞬心附加桿使從動件的角速度由零逐漸增加到某一數(shù)值，以使機構(gòu)傳動平穩(wěn)。不完全齒輪機構(gòu)常用于多工位自動機和半自動機工作臺的間歇轉(zhuǎn)位及某些間歇進給機構(gòu)中，如蜂窩煤壓制機工作臺轉(zhuǎn)盤的間歇轉(zhuǎn)位機構(gòu)等。6.3.2凸輪式間歇機構(gòu)如圖6-11所示的凸輪式間歇機構(gòu)是一種圓柱凸輪間歇運動機構(gòu)，由具有曲線凹槽的主動圓柱凸輪1、均布有柱銷3的從動圓盤2和機架組成。當主動輪1轉(zhuǎn)動時，撥動柱銷3使從動圓盤2做間歇運動。從動圓盤的運動規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線，適當?shù)耐馆嗇喞€可滿足機構(gòu)高速運轉(zhuǎn)的要求。凸輪式間歇機構(gòu)中凸輪加工較復雜，加工精度要求較高，裝配調(diào)整的要求也較嚴格。這種機構(gòu)常用在輕載情況下的間歇運動，如火柴包裝機等。圖6-11凸輪式間歇機構(gòu)凸輪式間歇機構(gòu)的優(yōu)點是:運轉(zhuǎn)可靠、傳動平穩(wěn)、承載能力較大;轉(zhuǎn)盤可以實現(xiàn)任何運動規(guī)律，以適應高速運動要求;轉(zhuǎn)盤停歇時一般依靠凸輪棱邊進行定位，不需要附加定位裝置。缺點是凸輪加工精度要求較高。因此，凸輪式間歇機構(gòu)常用于