機(jī)械原理課件間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)第1頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五7.3棘輪機(jī)構(gòu)

7.3.1棘輪機(jī)構(gòu)的組成和工作原理組成：有棘輪、主動(dòng)棘爪（主動(dòng)擺桿）、止回棘爪和機(jī)架

工作原理：由主動(dòng)棘爪帶動(dòng)棘輪完成間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，止回棘爪阻止棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

第2頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一、按結(jié)構(gòu)分：齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)1、齒式棘輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；運(yùn)動(dòng)可靠；主、從動(dòng)關(guān)系可互換；動(dòng)程可在較大范圍內(nèi)調(diào)7.3.2類(lèi)型和特點(diǎn)

節(jié)；動(dòng)停時(shí)間比可通過(guò)選擇合適的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但動(dòng)程只能有機(jī)調(diào)節(jié)；有噪聲、沖擊及磨損，不適用于高速。第3頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五２、摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪音；傳遞扭矩較大；動(dòng)程可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)；但由于靠摩擦力傳動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，由此可起過(guò)載保護(hù)作用，但也使傳動(dòng)精度不高，適合低載。第4頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二、按嚙合方式分：外嚙合和內(nèi)嚙合1、外嚙合特點(diǎn)：棘爪或楔塊安裝在棘輪的外部2、內(nèi)嚙合特點(diǎn)：棘爪或楔塊安裝在棘輪的內(nèi)部，

結(jié)構(gòu)緊湊第5頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3、按運(yùn)動(dòng)形式分：

單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)

單向間歇移動(dòng)

雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)：與單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)緊湊，

承載較大。

雙向式棘輪機(jī)構(gòu)：可實(shí)現(xiàn)兩方向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。

第6頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三、摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)

(1)偏心楔塊式棘輪機(jī)構(gòu)

偏心楔塊式棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理與輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)相同，只是用偏心扇形楔塊代替棘爪，用摩擦輪代替棘輪。利用楔塊與摩擦輪間的摩擦力與楔塊偏心的幾何條件來(lái)實(shí)現(xiàn)摩擦輪的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示。第7頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五(2)滾子楔緊式棘輪機(jī)構(gòu)圖為常用的摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)，構(gòu)件1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)或構(gòu)件3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在摩擦力作用下能使?jié)L子2楔緊在構(gòu)件1、3形成的收斂狹隙處，則構(gòu)件1、3成一體，一起轉(zhuǎn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)，即當(dāng)構(gòu)件1順時(shí)針或構(gòu)件3逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件1、3成脫離狀態(tài)，主動(dòng)件不能帶動(dòng)從動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)。第8頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五四、棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用

輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，運(yùn)動(dòng)可靠，從動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)角容易實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)整，但棘爪在齒面滑過(guò)引起噪聲與沖擊，在高速時(shí)尤為嚴(yán)重，故常于低速、輕載的場(chǎng)合用作間歇運(yùn)動(dòng)控制。

摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，無(wú)噪聲，從動(dòng)件的轉(zhuǎn)角可作無(wú)級(jí)調(diào)整。但難以避免打滑現(xiàn)象，因而運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性較差，不適合用于精確傳遞運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。第9頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五7.3.3棘輪機(jī)構(gòu)的功能1、間歇送進(jìn)：在牛頭刨床上通過(guò)棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)橫向間歇送進(jìn)功能。2、制動(dòng)：在卷?yè)P(yáng)機(jī)中通過(guò)棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)制度功能，防止鏈條斷裂時(shí)卷筒逆轉(zhuǎn)。3、轉(zhuǎn)位分度：手槍盤(pán)中通過(guò)棘輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。4、超越離合器：在車(chē)床中以棘輪機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)中的超越離合器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給和快慢速進(jìn)給。第10頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五7.3.4棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題1.棘輪齒形的選擇最常見(jiàn)的棘輪齒形為不對(duì)稱(chēng)梯形。為了便于加工，當(dāng)棘輪機(jī)構(gòu)承受載荷不大時(shí)，可采用三角形棘輪輪齒，三角形輪齒的非工作齒面可做成直線型和圓弧型。雙向式棘輪機(jī)構(gòu)，由于需雙向驅(qū)動(dòng)，因此常采用矩形或?qū)ΨQ(chēng)梯形作為棘輪齒形。非工作面第11頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整采用棘輪罩采用棘輪罩，使棘爪的部分行程沿棘輪罩表面滑過(guò)，改變棘輪罩位置，即可調(diào)整棘輪轉(zhuǎn)角的大小，如圖所示。(2)改變擺桿擺角

圖所示棘輪機(jī)構(gòu)中，通過(guò)改變曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄長(zhǎng)度OA的方法來(lái)改變搖桿擺角的大小，從而調(diào)整棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角的大小。

第12頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

(3)多爪棘輪機(jī)構(gòu)

要使棘輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)小于一個(gè)輪齒所對(duì)的中心角γ時(shí)，可采用棘爪數(shù)為n的多爪棘輪機(jī)構(gòu)。如圖所示n=3的棘輪機(jī)構(gòu)，三棘爪位置依次錯(cuò)開(kāi)γ/3，當(dāng)擺桿轉(zhuǎn)角φ1在[γ/3，γ]范圍內(nèi)變化時(shí)，三棘爪依次落入齒槽，推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)的相應(yīng)角度φ2為[γ/3，γ]

范圍內(nèi)γ/3的整數(shù)倍，即棘輪轉(zhuǎn)角為γ/3或2γ/3。第13頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

3.棘輪機(jī)構(gòu)的可靠工作條件(1)棘爪可靠嚙合條件

圖中，θ為棘輪齒工作齒面與徑向線間的夾角，稱(chēng)為齒面角，L為棘爪長(zhǎng)，O1為棘爪軸心，O2為棘輪軸心，嚙合力作用點(diǎn)為P(為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，設(shè)P點(diǎn)在棘輪齒頂)，當(dāng)傳遞相同力矩時(shí)，O1位于O2P的垂線上，棘爪軸受力最小。為使棘爪能順利地滑入棘輪齒根，要求齒面角θ大于摩擦角φ，即棘爪受的總反作用力FR的作用線必須在棘爪軸心O1和棘輪軸心O2之間穿過(guò)。第14頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

(2)偏心塊楔緊條件對(duì)于圖所示的偏心楔塊式棘輪機(jī)構(gòu)，擺桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪3對(duì)楔塊2在接觸點(diǎn)A作用正壓力FN與摩擦力fFN。正壓力FN有松開(kāi)楔塊的作用，要使楔塊楔緊棘輪3，應(yīng)使FN與fFN對(duì)O2的力矩滿(mǎn)足tanα<f

而f=tanφ

所以α<φφ為摩擦角；α為楔塊廓線升角。因此，楔緊條件是楔塊廓線升角α小于摩擦角φ；或摩擦輪對(duì)偏心楔塊總反力FR的作用線必須在棘輪軸心O1和棘爪軸心O2之間穿過(guò)。第15頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五(3)滾子楔緊條件

圖所示滾子楔緊式棘輪機(jī)構(gòu)，滾子受力情況。當(dāng)套筒1逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在摩擦力FA的作用下，滾子2有逆時(shí)針滾動(dòng)的趨勢(shì)，因此星輪3在接觸點(diǎn)B對(duì)滾子作用有摩擦力FB。摩擦力FA與FB使?jié)L子楔緊，其夾角為楔緊角β，而滾子2在接觸點(diǎn)A、B的正壓力FNA和FNB欲將滾子擠向楔形大端而松開(kāi)。因此滾子楔緊條件是楔緊角小于兩倍的摩擦角。但β角選擇過(guò)小，反向運(yùn)動(dòng)時(shí)滾子將不易退出楔緊狀態(tài)。即β<2φ第16頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五7.4槽輪機(jī)構(gòu)工作原理：圓銷(xiāo)進(jìn)入徑向槽時(shí)槽輪開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，圓銷(xiāo)脫離徑向槽時(shí)，槽輪的內(nèi)凹弧與主動(dòng)銷(xiāo)輪的外凸弧鎖緊，槽輪不轉(zhuǎn)動(dòng)。雙圓柱銷(xiāo)，8槽7.4.1槽輪機(jī)構(gòu)組成和工作原理組成：有帶有圓柱銷(xiāo)的主動(dòng)銷(xiāo)輪，具有直槽的從動(dòng)輪及機(jī)架組成。第17頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一、平面槽輪機(jī)構(gòu)：分外槽輪和內(nèi)槽輪1、外槽輪機(jī)構(gòu)：外嚙合外槽輪機(jī)構(gòu)，主從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。2、內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)：內(nèi)嚙合式的內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)主、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向相同。與外槽輪機(jī)構(gòu)相比，內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，停歇時(shí)間短，所占空間小。二、空間槽輪機(jī)構(gòu)：傳遞相交軸的運(yùn)動(dòng)。7.4.2槽輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型

分平面槽輪機(jī)構(gòu)和空間槽輪機(jī)構(gòu)。此外，為了使槽輪兩次停歇時(shí)間不等，可以使主動(dòng)撥盤(pán)上的圓柱銷(xiāo)不均勻分布；為了使槽輪兩次停歇時(shí)間和運(yùn)動(dòng)時(shí)間都不相等，可以做成不等臂長(zhǎng)的多銷(xiāo)槽輪機(jī)構(gòu)。第18頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、工作可靠、能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)角、機(jī)械效率高。但其動(dòng)程不可調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)角不可太小，銷(xiāo)輪和槽輪的主從動(dòng)關(guān)系不能互換、起停有沖擊。與棘輪機(jī)構(gòu)相比，工作平穩(wěn)性較好。應(yīng)用：用于自動(dòng)機(jī)械、輕工機(jī)械或儀表中，實(shí)現(xiàn)間歇送進(jìn)和轉(zhuǎn)位功能。1、電影放映機(jī)2、六角車(chē)床轉(zhuǎn)塔刀架3、鐘表齒輪沖壓機(jī)4、用于鐘表的秒針7.4.３槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用第19頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ

(1)外槽輪機(jī)構(gòu)

槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ：槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2與主動(dòng)撥盤(pán)運(yùn)動(dòng)一周時(shí)間t1的比值。當(dāng)主動(dòng)撥盤(pán)上只有一個(gè)圓柱銷(xiāo)時(shí)7.4.4槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可見(jiàn)，為保證t2>0，必須有z>2，因而槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ<0.5第20頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五為增大運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ，可在主動(dòng)撥盤(pán)上安裝k個(gè)均布的圓柱銷(xiāo)，這時(shí)其運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ可比原來(lái)增大k倍，即為保證槽輪機(jī)構(gòu)仍為間隙運(yùn)動(dòng)，必須有τ<1，因此(2)內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)

可見(jiàn)內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ總大于0.5。

當(dāng)槽數(shù)z>2時(shí)，k總小于2，所以?xún)?nèi)槽輪機(jī)構(gòu)只可以用一個(gè)圓銷(xiāo)。第21頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性隨著槽數(shù)的增加而趨于平穩(wěn)，動(dòng)力特性也得到改善，但槽數(shù)過(guò)多，使槽輪體積過(guò)大，慣性力增加，亦不利于平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)取槽數(shù)為4~8。

主要尺寸：見(jiàn)表7-4第22頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五組成：主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和機(jī)架7.5不完全齒輪機(jī)構(gòu)第23頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五類(lèi)型：外嚙合、內(nèi)嚙合和不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：設(shè)計(jì)靈活、從動(dòng)輪的運(yùn)轉(zhuǎn)角范圍大、很容易實(shí)現(xiàn)一個(gè)周期中的多次動(dòng)、停時(shí)間不等的間歇運(yùn)動(dòng)，但加工復(fù)雜；在進(jìn)入和推出嚙合時(shí)速度有突變，引起剛性沖擊，不宜用于高速轉(zhuǎn)動(dòng)；主、從動(dòng)輪不能互換。應(yīng)用：多用于多工位、多工序的自動(dòng)機(jī)械或生產(chǎn)線上，作為工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)。實(shí)例：蜂窩煤制煤機(jī)燈泡抽氣機(jī)第24頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五設(shè)計(jì)注意：

1、主動(dòng)輪首、末齒齒頂需降低，以避免齒頂干涉；

2、加瞬心線附加板，減少?lài)爰皣С鲭A段的沖擊（即有一個(gè)送人過(guò)程）。第25頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第26頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五運(yùn)動(dòng)系數(shù)：當(dāng)主動(dòng)銷(xiāo)輪回轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2與主動(dòng)銷(xiāo)輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1之比，用K表示，即k=t2/t11、槽數(shù)z和圓銷(xiāo)數(shù)n選擇：外槽輪：7.4.4槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)若使槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間相等，令K=1，得

k=2，z=4，圖7-24；若使槽輪每次停歇時(shí)間不等，圓柱銷(xiāo)應(yīng)不均勻分配；若使槽輪每次運(yùn)動(dòng)時(shí)間不等，圓銷(xiāo)的回轉(zhuǎn)半徑不等，圖7-25。第27頁(yè)，共28頁(yè)，2023年，2月20日，星期五7.3.4棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題

齒面傾斜角α、模數(shù)、齒數(shù)及主要幾何齒寸計(jì)算