機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)第3版） 課件 第8單元 間歇機(jī)構(gòu)

第8單元

間歇機(jī)構(gòu)

項(xiàng)目背景

圖8-1所示為自動(dòng)車床轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)，其中存在一個(gè)由撥盤和槽輪組成的外槽輪機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)塔刀架裝有六把刀具，與刀架聯(lián)接在一起的槽輪開(kāi)有六個(gè)徑向槽，撥盤上裝有一個(gè)圓銷。撥盤每轉(zhuǎn)一周，定位銷進(jìn)入徑向槽一次，驅(qū)使槽輪（即刀架）

轉(zhuǎn)過(guò)60°，將下一個(gè)工序的刀具轉(zhuǎn)換到工作位置。槽輪機(jī)構(gòu)在自動(dòng)車床轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中的作用是實(shí)現(xiàn)刀具間歇的轉(zhuǎn)換工作位置。

將連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為間歇運(yùn)動(dòng)是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的動(dòng)作要求，尤其在自動(dòng)化生產(chǎn)線中。有不同的機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。圖8-1自動(dòng)車床轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)

第8單元

間歇機(jī)構(gòu)

槽輪機(jī)構(gòu)

棘輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)內(nèi)容CONTENTS綜合項(xiàng)目分析第8單元間歇機(jī)構(gòu)

知識(shí)目標(biāo)

1.了解棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型。2.了解棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。3.了解各種間歇機(jī)構(gòu)在機(jī)械與儀表中的應(yīng)用。

1.能識(shí)別常用各種間歇機(jī)構(gòu)，如棘輪、槽輪、不完全齒輪等。2.能分析常用間歇機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性及應(yīng)用工況。

能力目標(biāo)

第8單元

間歇機(jī)構(gòu)

素質(zhì)目標(biāo)

1.培養(yǎng)工程思維和創(chuàng)新意識(shí)。2.養(yǎng)成獨(dú)立思考能力與探索實(shí)踐精神。

1.各種間歇機(jī)構(gòu)的工作原理和類型。2.各種間歇機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用。

學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)8.1棘輪機(jī)構(gòu)

棘輪機(jī)構(gòu)是工程上常用的間歇機(jī)構(gòu)之一，廣泛用于自動(dòng)機(jī)械和儀表中。

功能：它是利用主動(dòng)件作往復(fù)擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件間歇運(yùn)動(dòng)。

圖8-2典型的棘輪機(jī)構(gòu)1—棘輪2—驅(qū)動(dòng)棘爪3—彈簧4—搖桿（原動(dòng)件）5—止回棘爪

8.1.1棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型

棘輪機(jī)構(gòu)是利用棘爪推動(dòng)棘輪上的棘齒和從棘齒上滑過(guò)的方式，以實(shí)現(xiàn)周期性間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。

棘輪機(jī)構(gòu)的組成：棘輪、棘爪和機(jī)架組成。

1.工作過(guò)程

搖桿逆時(shí)針擺動(dòng)→棘爪插入棘齒槽內(nèi)推動(dòng)→棘輪轉(zhuǎn)過(guò)一定角度；搖桿逆時(shí)針擺動(dòng)→棘爪沿棘齒背滑過(guò)→棘輪停止不動(dòng)→獲得間歇運(yùn)動(dòng)。止回棘爪可阻止棘輪的逆向轉(zhuǎn)動(dòng)。

8.1棘輪機(jī)構(gòu)圖8-2典型的棘輪機(jī)構(gòu)1-棘輪2—驅(qū)動(dòng)棘爪3-彈簧4-搖桿（原動(dòng)件）5-止回棘爪圖8-3手動(dòng)扳手1-棘輪2-彈簧片3-棘爪4-手柄

按工作原理分：1）齒式棘輪機(jī)構(gòu)2）摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)8.1棘輪機(jī)構(gòu)齒式棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)

2.單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)

主動(dòng)搖桿往復(fù)擺動(dòng)一次，棘輪只能單向間歇轉(zhuǎn)過(guò)某一角度。

單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)—按嚙合方式分：1）外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)2)內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)8.1棘輪機(jī)構(gòu)外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)圖8-4內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)圖8-5棘輪停止器

3.雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)：搖桿來(lái)回?cái)[動(dòng)時(shí)，棘輪向同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

8.1棘輪機(jī)構(gòu)圖8-6雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)1—原動(dòng)件2—棘輪3—驅(qū)動(dòng)棘爪

4.雙向棘輪機(jī)構(gòu)

棘輪的齒為矩形，棘爪可翻轉(zhuǎn)。根據(jù)棘爪所放位置不同，棘輪分別得到逆時(shí)針?lè)较虻膯蜗蜷g歇運(yùn)動(dòng)和順時(shí)針?lè)较虻膯蜗蜷g歇運(yùn)動(dòng)。

圖8-7雙向棘輪機(jī)構(gòu)1—棘輪2—棘爪8.1棘輪機(jī)構(gòu)

5.摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)

摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)是通過(guò)棘爪與棘輪之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)：與齒式棘輪機(jī)構(gòu)相比，摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)能無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)棘輪轉(zhuǎn)角的大小，而且降低了棘輪機(jī)構(gòu)的沖擊和噪聲。

圖8-8摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)8.1棘輪機(jī)構(gòu)

棘輪轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)：

齒式棘輪機(jī)構(gòu)中，棘輪的轉(zhuǎn)角可以進(jìn)行有級(jí)調(diào)節(jié)，常用的方法有兩種。(1)改變搖桿的擺角：通過(guò)調(diào)節(jié)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄的長(zhǎng)度，改變搖桿擺角的大小，從而實(shí)現(xiàn)棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整。

圖8-9調(diào)整搖桿擺角改變棘輪轉(zhuǎn)角8.1棘輪機(jī)構(gòu)

(2)利用遮蓋罩

通過(guò)改變棘輪罩的位置，使部分行程棘爪沿棘輪罩表面滑過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整。

圖8-10改變遮蓋罩位置調(diào)整棘輪轉(zhuǎn)角8.1棘輪機(jī)構(gòu)

8.1.2棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用

齒式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，棘輪的轉(zhuǎn)角容易實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)。但這種機(jī)構(gòu)在回程時(shí)，棘爪在棘齒背上滑過(guò)時(shí)會(huì)有噪聲；在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終止時(shí)，因速度驟變而產(chǎn)生沖擊，傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，棘齒易磨損，故常在低速、輕載等場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)、無(wú)噪聲，棘輪的轉(zhuǎn)角可做無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，但運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性差，不宜用于運(yùn)動(dòng)精度要求高的場(chǎng)合。

圖8-5棘輪停止器圖8-3手動(dòng)扳手1-棘輪2-彈簧片3-棘爪4-手柄8.1棘輪機(jī)構(gòu)

☆

基礎(chǔ)訓(xùn)練

如圖8-11是棘輪機(jī)構(gòu)的幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例，圖8-11a為手動(dòng)起重器具、圖8-11b為排球網(wǎng)拉緊機(jī)構(gòu)，試?yán)盟鶎W(xué)知識(shí)分析圖8-11所示的兩個(gè)案例的工作原理。

圖8-11棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例8.1棘輪機(jī)構(gòu)

項(xiàng)目8-1

棘輪機(jī)構(gòu)除了常用于實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)外，還能實(shí)現(xiàn)超越運(yùn)動(dòng)。如圖8-12所示為自行車的外形結(jié)構(gòu)圖，圖8-13為自行車后輪軸上的棘輪機(jī)構(gòu)，是內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例。試分析當(dāng)腳踏板前進(jìn)和不蹬踏板有滑行時(shí)棘輪機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程。

圖8-12自行車的外形結(jié)構(gòu)圖圖8-13自行車后輪軸上的棘輪機(jī)構(gòu)1、3—鏈輪2—鏈條4—棘爪5—后輪軸6—前輪軸8.1棘輪機(jī)構(gòu)

8.2.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理和類型

1.槽輪機(jī)構(gòu)的組成：主動(dòng)撥盤、從動(dòng)槽輪和機(jī)架組成。

2.工作原理：槽輪機(jī)構(gòu)是利用圓銷插入輪槽并撥動(dòng)槽輪和脫離輪槽使槽輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，以實(shí)現(xiàn)周期性間歇運(yùn)動(dòng)，槽輪機(jī)構(gòu)又稱馬爾他機(jī)構(gòu)。

圖8-14外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)1—撥盤2—槽輪8.2槽輪機(jī)構(gòu)

3.槽輪機(jī)構(gòu)的分類：

可分為平面槽輪機(jī)構(gòu)、空間槽輪機(jī)構(gòu)。

（1）平面槽輪機(jī)構(gòu)（外槽輪機(jī)構(gòu)、內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)）

圖8-14外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)1—撥盤2—槽輪8.2槽輪機(jī)構(gòu)圖8-15

內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)

3.槽輪機(jī)構(gòu)的分類：

可分為平面槽輪機(jī)構(gòu)、空間槽輪機(jī)構(gòu)。

（1）平面槽輪機(jī)構(gòu)（外槽輪機(jī)構(gòu)、內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)）；（2）空間槽輪機(jī)構(gòu)

圖8-14外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)1—撥盤2—槽輪8.2槽輪機(jī)構(gòu)圖8-15

內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)圖8-16空間槽輪機(jī)構(gòu)1—原動(dòng)件2—槽輪

8.2.2槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用

1.槽輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)

槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸小，機(jī)械效率高，能運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。

但對(duì)一個(gè)已定的槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其轉(zhuǎn)角不能調(diào)節(jié)；且在轉(zhuǎn)動(dòng)始、末，加速度變化較大,有沖擊。

因此，槽輪機(jī)構(gòu)不適用于高速傳動(dòng)，一般用于轉(zhuǎn)速不很高、轉(zhuǎn)角不需要調(diào)節(jié)的自動(dòng)轉(zhuǎn)位和分度機(jī)械中。

8.2槽輪機(jī)構(gòu)圖8-14外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)1—撥盤2—槽輪

2.槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例

8.2槽輪機(jī)構(gòu)圖8-17電影放映機(jī)卷片機(jī)構(gòu)圖8-18工件轉(zhuǎn)為傳送機(jī)構(gòu)圖8-19自動(dòng)車床中的轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置

8.3.1不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理

1.不完全齒輪機(jī)構(gòu)的組成

不完全齒輪機(jī)構(gòu)，是由普通的齒輪機(jī)構(gòu)演變成的間歇機(jī)構(gòu)，它由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和機(jī)架組成。

8.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)圖8-20不完全齒輪機(jī)構(gòu)1—主動(dòng)輪2—從動(dòng)輪

2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

不完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在主、從動(dòng)輪圓周上沒(méi)有布滿輪齒，因此當(dāng)主動(dòng)輪連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)輪作單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.不完全齒輪機(jī)構(gòu)的工作原理

不完全齒輪機(jī)構(gòu)是由普通齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化而成的一種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

8.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)圖8-20不完全齒輪機(jī)構(gòu)1—主動(dòng)輪2—從動(dòng)輪

8.3.2不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)與應(yīng)用

1.不完全齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

（1）不完全齒輪機(jī)構(gòu)與其他機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間的比例可不受機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的限制。

（2）但由于齒輪傳動(dòng)為定傳動(dòng)比運(yùn)動(dòng)，所以從動(dòng)輪從靜止到轉(zhuǎn)動(dòng)或從轉(zhuǎn)動(dòng)到靜止時(shí)，速度有突變，沖擊較大，因此，一般只用于低速或輕載場(chǎng)合。

8.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)

2.應(yīng)用案例

不完全齒輪機(jī)構(gòu)常用于多工位自動(dòng)機(jī)和半自動(dòng)機(jī)工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)位或某些間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)中。圖8-21采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位功能。

8.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)圖8-21工作臺(tái)轉(zhuǎn)位