第5章 间歇运动机构

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图5.4 自行车小链轮中的内啮合棘轮机 1—轴;2—棘爪;3—小链轮
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图5.5 有级变速棘轮机构 1—棘爪;2—齿罩;3—棘轮
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图5.6 无级变速棘轮机构 1—棘爪;2—棘轮;3—制动棘爪
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三、棘轮机构的设计 1）棘爪顺利进入棘轮齿槽的条件 如图5.7所示，棘爪与棘轮在A点接触，即将 进入齿槽，轮齿对棘爪作用有正压力N与摩擦力F （F=fN）。为了棘爪顺利进入齿槽，使棘爪滑入 齿槽的力矩NLtanα应大于阻止其滑入齿槽的力矩F L，即棘爪顺利进入棘轮齿槽的条件为： （2）棘轮机构的主要参数 1）棘轮齿数z 2）周节和模数 3）几何尺寸
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三、槽轮机构的主要参数选择及几何尺寸计算 (1)槽轮机构的槽数z的选择 如图5.8所示，槽轮上分布的槽数z，当拨盘转 过角度2φ1时，则槽轮转过2φ2，两转角之间的关 系为： (2)圆销数目z′的选择
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(3)几何尺寸计算 槽轮机构的中心距a可根据机械结构尺寸确定 。其余主要几何尺寸按表5.2给出的公式进行计算 。
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图5.8 外接式槽轮机构 1—拨盘；2—槽轮
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图5.9 内接式槽轮机构 1—拨盘；2—槽轮
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二、槽轮机构的特点和应用 槽轮机构具有构造简单，制造容易，工作可靠 和机械效率高等特点。但不像棘轮机构那样具有超 越性能，也不能改变或调节从动轮的转动角度。由 于槽轮机构工作时，存在冲击，故不能运用于高速 的场合，其适用的范围受到一定的限制。当需要槽 轮停歇时间短，传动较平稳，机构外廓尺寸小和实 现同向传动时，可采用内接式槽轮机构。
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图5.7 棘爪顺利进入棘轮齿槽的条件
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表5.1 棘轮机构的主要几何尺寸
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5.4 螺 旋 机 构
5.4.1 螺纹的参数、类型和应用 1.螺旋线、螺纹的形成 在直径为d2的圆柱面上，绕一底边长为πd2的 直角三角形，底边与圆柱体的底面重合，则斜边 在圆柱表面上将形成一条螺旋线，如图5.18（a） 所示。取一平面图形(如图5.18（b）所示)，使其 一边与圆柱体的母线贴合，并沿螺旋线移动，移 动时保持此平面图形始终通过圆柱体的轴线，此 平面图形在空间形成的轨迹构成螺纹。
按从动件的间歇运动方式分类，它又有以下 几种形式。 (1) 单向间歇转动如图5.1、图5.2所示，从动 件均作单向间歇转动。 （2) 单向间歇移动如图5.3所示，当主动件1 往复摆动时，棘爪2推动棘齿条3作单向间 歇移动。 （3) 双动式棘轮机构如图5.4所示，主动摇杆 1上装有主动棘爪2和2′，摇杆1绕O1轴来回 摆动都能使棘轮3沿同一方向间歇转动，摇 杆往复摆动一次，棘轮间歇转动两次。
2. 棘轮机构的类型 根据工作原理，棘轮机构可分为齿式棘 轮机构和摩擦式棘轮机构两大类。 1) 齿式棘轮机构 齿式棘轮机构的工作原理为啮合原理。 按啮合方式分类，它有外啮合(如图5.1所示) 和内啮合(如图5.2所示)两种型式。内啮合棘 轮机构由轴1、驱动棘爪2与止回棘爪4、棘 轮3以及弹簧5组成。
2) 摩擦式棘轮机构 摩擦式棘轮机构的工作原理为摩擦原理。在 图5.6所示的机构中，当摇杆往复摆动时， 主动棘爪2靠摩擦力驱动棘轮3作逆时针单 向间歇转动，止回棘爪4靠摩擦力阻止棘轮 反转。由于棘轮的廓面是光滑的，所以又 称为无棘齿棘轮机构。该类机构棘轮的转 角可以无级调节，噪声小，但棘爪与棘轮 的接触面间容易发生相对滑动，故运动的 可靠性和准确性较差。
1. 间歇式送进 图5.8所示为浇注流水线的送进装置，棘轮与带轮固连 在同一根轴上，当活塞1在汽缸内往复移动时，输送带2间 歇移动，输送带静止时进行自动浇注。 2. 超越运动 图5.9所示为自行车后轴上的内啮合棘轮机构，飞轮1 即是内齿棘轮，它用滚动轴承支承在后轮轮毂2上，两者 可相对转动。轮毂2上铰接着两个棘爪4，棘爪用弹簧丝压 在棘轮的内齿上。当链轮比后轮转的快时(顺时针)，棘轮 通过棘爪带动后轮同步转动，即脚蹬得快，后轮就转得快。 当链轮比后轮转的慢时，如自行车下坡或脚不蹬时，后轮 由于惯性仍按原转向转动，此时，棘爪4将沿棘轮齿背滑 过，后轮与飞轮脱开，从而实现了从动件转速超越主动件 转速的作用。按此原理工作的离合器称为超越离合器。

5.1 棘轮机构 5.1.1、 棘轮机构的工作 原理
棘轮机构是一种
常用的间歇机构, 主要 由棘轮、 棘爪和机架组
成。
棘轮机构是一种常用的间歇机构, 其工作原理见 图5- 1。棘轮3与轴用键连接, 弹簧5用来使制动棘爪4 和棘轮3保持接触， 驱动棘爪2与连杆机构的摇杆1组 成回转副N。摇杆空套在轴上, 可自由摆动。 当摇杆 逆时针摆动时, 驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中, 推动棘 轮转过一定角度, 而制动棘爪则在棘轮的齿上滑过； 当摇杆顺时针摆动时， 驱动棘爪在棘轮的齿上滑过, 而制动棘爪将阻止棘轮作顺时针转动, 故棘轮静止不 动。 因此, 摇杆作连续的往复摆动时, 棘轮作单向间 歇转动。
图 5 - 14 刀架转位槽轮机构
图 5 - 8 提升机棘轮停止器
图 5 - 8 提升机棘轮停止器模型
图5 - 9所示为自行车后轮轴上的棘轮机构。 当 脚蹬踏板时, 经链轮1和链条2带动内圈具有棘齿的小 链轮3顺时针转动, 再经过棘爪推动后轮轴顺时针转动, 从而驱使自行车前进。
图 5 - 9 自行车后轴上的棘轮机构
图 5 - 9 自行车后轴上的棘轮机构模型
图 5 - 13 卷片槽轮机构
图 5 - 13 卷片槽轮机构模型
又如图5 - 14所示的六角车床刀架的转 位槽轮机构, 刀架3上可装六把刀具并与具 有相应的径向槽的槽轮2固连, 拨盘上装有 一个圆销A。 拨盘每转一周, 圆销A进入槽轮 一次, 驱使槽轮(即刀架)转60°, 从而将下一 工序的刀具转换到工作位置
运动开始和终止时, 棘轮和棘爪间都产生冲击, 因此不宜用在具有很大质量的轴上。
图5 - 7所示的牛头刨床工作台的横向进给机构利用 棘轮机构实现正反间歇转动, 然后通过丝杠螺母带动工作 台作横向间歇送进运动。

机构。它们一般是通过改变铰链四杆机构某些
构件的形状、相对长度或选择不同构件作为机
架等方式演化而来的。
1．曲柄滑块机构
具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构称为曲
柄滑块机构。曲柄滑块机构由曲柄、滑块、连杆和机
架组成。曲柄做旋转运动，滑块做往复直线运动。
在做功行程中，
活塞3承受燃气压力
在气缸内做直线运
往复直线运动或往返摆动。
（3）圆柱凸轮机构
圆柱凸轮为一个有沟槽的圆柱体，它绕
中心轴做旋转运动。从动件在平行于凸轮轴
线的平面内做直线移动或摆动。
（4）端面圆柱凸轮机构
端面圆柱凸轮是一
端带有曲面的圆柱体，
它绕中心轴做旋转运动。
从动件在平行于凸轮轴
线的平面内移动或摆动。
2.从动件的端部形状
（1）尖端从动件
1．齿式棘轮机构的组成和工作原理
当主动件做连续往复
摆动时，棘轮做单向间歇
运动。
2．齿式棘轮机构的类型
齿式棘轮机构是通过装于定轴摆动
摇杆上的棘爪推动棘轮做一定角度间歇
转动的机构。齿式棘轮机构有外啮合式
和内啮合式两种。
（1）外啮合齿式棘轮机构
1）单动式棘轮机构
有一个驱动棘爪，只
有当摇杆朝着某一方向摆
动时才能推动棘轮转动，
而反向摆动则无法推动棘
轮转动。
2）双动式棘轮机构
有两个驱动棘爪，
当主动件做往复摆动时，
两个棘爪交替带动棘轮
朝着同一方向做间歇运
动。
3）可变向棘轮机构
棘爪可 绕销轴 翻转 ，
棘爪爪端外形两边对称，
棘轮的齿形制成矩形。使
用时，如果将棘爪翻转，
则棘轮反向转动。