最新机械设计基础教案——第6章 间歇运动机构

第6章 间歇运动机构6.1 复习笔记主动件连续运动（连续转动或连续往复运动）时，从动件做周期性时动、时停运动的机构成为间歇运动机构。

一、棘轮机构如图6-1所示，机构是由棘轮2、棘爪3、主动摆杆和机架组成的。

运动原理：主动棘爪作往复摆动，从动棘轮作单向间歇转动。

优点：结构简单、制造方便、运动可靠、棘轮轴每次转过角度的大小可以在较大范围内调节。

缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。

因此棘轮机构适用于速度较低和载荷不大的场合。

棘轮机构按结构形式分：齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构；按啮合方式分：外啮合棘轮机构和内啮合机构；按运动形式分：单动式棘轮机构、双动式棘轮结构和双向式棘轮机构。

图6-1 棘轮机构1．棘爪工作条件在工作行程中，为了使棘爪能顺利进入棘轮的齿底，应满足：90αϕ>︒+-∑其中，α为棘齿的倾斜角，ϕ为摩擦角，∑为棘爪轴心和棘轮轴心与棘轮齿顶点的连线之间的夹角。

为了使传递相同的转矩时棘爪受力最小，一般取90∑=︒，为保证棘轮正常工作，使棘爪啮紧齿根，则有：αϕ>2．棘轮、棘爪的几何尺寸计算选定齿数z 和确定模数m 之后，棘轮和棘爪的主要几何尺寸计算公式如下： 顶圆直径 D m z =；齿高 0.75h m =；齿顶厚 a m =； 齿槽夹角6055θ=︒︒或；棘爪长度 2=L m π。

二、槽轮机构如图6-2中所示，该机构是由带圆销的主动拨盘1、带有径向槽的从动槽轮2以及机架组成的。

其中，拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧都是起锁定作用。

工作特点：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动，实现了将连续回转变换为间歇转动。

特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。

因槽轮运动过程中角速度有变化，存在柔性冲击，因此不适合高速运动场合。

图6-2 槽轮机构运动特性系数τ：槽轮每次运动的时间m t 对主动构件回转一周的时间t 之比，有：m 2=2-=t z t zτ 其中，z 为槽数，是槽轮机构的主要参数。

第6章间歇运动机构6.1 复习笔记【通关提要】本章主要介绍了棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮间歇运动机构这四种间歇运动机构的基本原理和特点。

学习时需要牢记特点和相关计算公式。

本章多以判断题和简答题的形式出现，但是在考研中本章出现的几率较小，复习时需酌情删减内容，重点记忆。

【重点难点归纳】一、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构三种间歇运动机构原理比较（见表6-1-1）表6-1-1 三种间歇运动机构原理比较二、棘轮机构（见表6-1-2）表6-1-2 棘轮机构图6-1-1 棘爪受力分析三、槽轮机构（见表6-1-3）表6-1-3 槽轮机构四、不完全齿轮机构（见表6-1-4）表6-1-4 不完全齿轮机构五、凸轮间歇运动机构1．形式凸轮间歇运动机构通常有两种形式：圆柱形凸轮间歇运动机构和蜗杆形凸轮间歇运动机构。

2．优点运转可靠、传动平稳、定位精度高，适用于高速传动，转盘可以实现任何运动规律，转盘转动与停歇时间的比值可以通过改变凸轮推程运动角来得到。

6.2 课后习题详解6-1 已知一棘轮机构，棘轮模数m＝5mm，齿数z＝12，试确定机构的几何尺寸并画出棘轮的齿形。

解：顶圆直径D＝m z＝5×12mm＝60mm齿高h＝0.75m＝0.75×5mm＝3.75mm齿顶厚a＝m＝5mm齿槽夹角θ＝60°棘爪长度L＝2πm＝2π×5mm＝31.4mm棘轮的齿形如图6-2-1所示。

图6-2-16-2 已知槽轮的槽数z＝6，拨盘的圆销数K＝1，转速n1＝60r/min，求槽轮的运动时间t m和静止时间t s。

解：槽轮机构的运动特性系数：τ＝t m/t＝2φ1/（2π）＝（z－2）/（2z）＝1/3。

拨盘转速n1＝60r/min，故拨盘转1转所用的时间为1s。

槽轮的运动时间：t m＝τt＝1/3s。

槽轮的静止时间：t s＝t－t m＝2/3s。

第6章其他常用机构6.1 考点提要6.1.1 重要概念及术语槽轮机构，运动系数，棘轮机构，不完全齿轮机构6.1.2．槽轮机构槽轮机构由主动拨盘及拨盘上的圆销和具有径向槽的从动槽轮以及机架组成。

可将主动拨盘的匀速转动变换为槽轮的间歇运动，但槽轮的转动角不能调节，在槽轮转动的开始和结束时有柔性冲击。

但鉴于其结构简单紧凑，效率高，能平稳地间歇转位，所以得到广泛运用。

槽轮机构的运动系数是指主动拨盘转一周时，槽轮的运动时间d t 与主动拨盘转一周的时间t 之比，所以又称动停比。

对于外槽轮有：11()2d t k t Zτ==- （6-4） 式中：k 为圆销数；Z 为槽轮的槽数。

由于01τ<≤，所以槽数3Z ≥，且 22Z k Z <- （6-5） 槽轮设计要把握以下原则：（1） 槽数不能太少，槽数多，则转动时间增加，运动更可以平稳些。

但也不可太多，太多则尺寸大，惯性力加大，而且当Z>9之后，运动系数变化很小了。

所以一般取4到8个槽。

（2） 圆销数多则运动系数增加，当要求槽轮动停时间相等时可以取运动系数为1。

（3） 槽轮的尺寸应按受力情况和实际机械所允许的空间安装尺寸定（4） 内槽轮机构只允许用一个圆销。

6.1.3．棘轮机构棘轮机构是由摇杆，棘爪，棘轮，止动爪及机架组成的饿。

结构简单，加工成本低，运动可靠，但冲击和噪音大，动程只能有级调节。

摩擦式棘轮可以无级调节但准确性相对较差。

为了使棘爪能顺利地进入棘轮空间，棘轮的齿面倾斜角必须大于摩擦角。

棘轮机构要可靠工作不许满足两个条件，一是棘爪推或拉棘轮的自动锁紧条件。

二是棘爪主动时要注意棘爪所在杆的摆动角度范围必须为棘轮行程角并在其前后各加一个空程角，以保证棘爪能落入下一个齿槽中。

6.2 模拟考题6.2.1 填空题1．棘轮机构主要由 、、、和制动棘爪组成。

2．棘轮机构按棘轮的运动方向可分为机构和机构。

3．棘轮机构的特点是、、可调节。

4．棘轮机构通常用调节和的方法调整棘轮转角的大小。

第6章间歇运动机构6.1复习笔记【通关提要】本章主要介绍了棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮间歇运动机构这四种间歇运动机构的基本原理和特点。

学习时需要牢记特点和相关计算公式。

本章多以判断题和简答题的形式出现，但是在考研中本章出现的几率较小，复习时需酌情删减内容，重点记忆。

【重点难点归纳】一、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构三种间歇运动机构原理比较（见表6-1-1）表6-1-1三种间歇运动机构原理比较二、棘轮机构（见表6-1-2）表6-1-2棘轮机构图6-1-1棘爪受力分析三、槽轮机构（见表6-1-3）表6-1-3槽轮机构四、不完全齿轮机构（见表6-1-4）表6-1-4不完全齿轮机构五、凸轮间歇运动机构1．形式凸轮间歇运动机构通常有两种形式：圆柱形凸轮间歇运动机构和蜗杆形凸轮间歇运动机构。

2．优点运转可靠、传动平稳、定位精度高，适用于高速传动，转盘可以实现任何运动规律，转盘转动与停歇时间的比值可以通过改变凸轮推程运动角来得到。

6.2课后习题详解6-1已知一棘轮机构，棘轮模数m＝5mm，齿数z＝12，试确定机构的几何尺寸并画出棘轮的齿形。

解：顶圆直径D＝m z＝5×12mm＝60mm齿高h＝0.75m＝0.75×5mm＝3.75mm齿顶厚a＝m＝5mm齿槽夹角θ＝60°棘爪长度L＝2πm＝2π×5mm＝31.4mm棘轮的齿形如图6-2-1所示。

图6-2-16-2已知槽轮的槽数z＝6，拨盘的圆销数K＝1，转速n1＝60r/min，求槽轮的运动时间t m和静止时间t s。

解：槽轮机构的运动特性系数：τ＝t m/t＝2φ1/（2π）＝（z－2）/（2z）＝1/3。

拨盘转速n1＝60r/min，故拨盘转1转所用的时间为1s。

槽轮的运动时间：t m＝τt＝1/3s。

槽轮的静止时间：t s＝t－t m＝2/3s。

6-3在转塔车床上六角刀架转位用的槽轮机构中，已知槽数z＝6，槽轮静止时间t s ＝5/6s，运动时间t m＝2ts，求槽轮机构的运动特性系数τ及所需的圆销数K。