其他常用机构

其他常用机构
【复习要求】
1.了解常用变速、变向机构的方式和工作原理；
2.掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理和应用；
3.了解其他间歇运动机构的工作原理和应用。
【知识网络】

【知识精讲】
一、变速机构
1.基本概念：在输入转速不变，使从动件得到不同转速的传动装置。
2.常用变速装置及特点(见表)。
类 型 工 作 原 理 应 用 特 点
有级变
速机构

滑移齿轮变速
机构(车床主
轴箱)

由固定齿轮与滑移齿轮组成，靠滑移齿轮改变啮合

位置，改变传动比变速

①变速可靠，传动比准
确，结构紧凑
②零件种类和数量较
多，高速运转时，不够
平稳，变速时有噪音

塔齿轮变速机
构(车床进给
箱)

由滑移齿轮和一组宝塔式的固定齿轮组组成，靠滑

移齿轮改变啮合位置改变i变速

倍增变速机构
由空套齿轮、固定齿轮、滑移齿轮组成，通过滑移
齿轮的移动，改变啮合的空套齿轮数，改变i变速

拉键变速机构
由固定齿轮、空套齿轮、拉键组成，通过拉键位置
变化，固定不同的空套齿轮啮合，改变i变速

无级变速机构 摩擦盘式无级变速机构 改变接触半径，改变i变速 ①运转平稳，噪声小，零件种类数量少
②传动比不准确，变速
不可靠，承载能力小
锥形轮式无级变速机构 通过锥形轮的滑移，改变平型带的接触半径，改变

i变速

二、变向机构
1.定义：输入转向不变的条件下，改变从动件转向的装置。

类型
三星齿轮变向机构
滑移齿轮变向机构
靠中间轮的个数变向

圆锥齿轮变向机构→靠锥齿轮的啮合特性变向

三、间歇运动机构
1.功能：把主动件的连续运动，转换成从动件的周期性间歇运动。因此广泛应用于自动化机械中。
2.棘轮机构：
(1)结构：由棘轮、棘爪、机架组成。
(2)工作原理：利用棘爪的往复摆动，实现棘爪与棘轮的啮合与脱开，带动棘轮作动、停、动的
间歇转动。
(3)工作特点：结构简单、运动可靠，但运动平稳性差，有刚性冲击，噪音、磨损大，不宜用于
变速传
动，另也可起超越作用。
(4)常用类型及特点(见表)。
类 型 结 构 特 点 应 用 特 点
双向式棘轮机构 棘轮齿形对称(矩形)，棘爪齿形对称(或单边楔
形)，棘爪翻转可改变棘轮转动方向
实现双向间歇转动

双动式棘轮机构 棘轮单向齿形(锯齿形)，两个棘爪可分别先后使棘轮向一个方向转动 摇杆摆动一次，棘轮间歇转动两次(不
需要时可将一棘爪悬空)
摩擦式棘轮机构 棘轮、棘爪都是“无齿”的，只是依靠棘爪和棘轮间的摩擦力使棘轮转动 传动平稳，无噪声，棘轮转角可无级
调节，但传载小
防逆转式棘
轮机构
采用止回棘爪防止棘轮逆转 可作间歇运动机构，也可作停止机构

(5)棘轮转角的调节：
①调节摇杆摆角调节棘轮转角：曲柄长度与摇杆摆角成正比例关系；摇杆摆角与棘轮转角成正比
例变
化，故r增加，θ增大。
②用遮板调节棘轮转角：被遮齿数Z与转角θ成正比关系，故Z变化θ也随着变化。
3.槽轮机构：
(1)结构：由槽轮、圆销、曲柄、机架组成。
(2)工作原理：曲柄连续转动，靠圆销与径向槽的啮合与脱开，带动槽轮作动、停、动的间歇转
动。

应用特点 ①转向及转角均不可调节。 ②外啮合槽轮机构，槽轮与曲柄转向相反，内啮合则相同。 ③在转速及槽数相同时，圆销数与槽轮运动次数成正比，而与每次停歇时间成反比。
④运动较平稳，无刚性冲击，但惯性力大，不宜用于高速。
⑤槽轮每次转角θ=360°/n(n为轮槽数，n≥3)

4.间歇运动的其他机构：

间歇齿轮机构
①由齿轮演变而来。
②只能主动轮是欠齿的，否则不能实现间歇运动。
③欠齿齿轮的齿和从动轮上的齿间是一一对应的，只有当欠齿轮上的齿和从动轮
啮合时才推动从动轮转动，否则从动轮停止。

空间间歇机构
①两传动轴空间交错成90°。
②常用蜗杆凸轮式
③类似于蜗杆传动，但螺旋角是变数。
④常用于高速，高精度的分度转位机械中。

【典型例题】
【例题1】 简述棘轮机构的工作原理和用途。
解：棘轮机构的工作原理是棘爪由摇杆带动作摆动或往复移动，棘爪每摆动或移动一次，便推动
棘轮转动一定的角度。棘轮只受棘爪的单向作用，因此，棘轮机构可用于完成单向间歇运动。
【例题2】 某机床工作台采用一棘轮丝杠串联机构实现自动进给，已知丝杠(单头)的导程S=16mm,
要求机床的进给量L=0.2～ 2mm ，试求：
(1)棘轮齿数Z ，棘轮最小转角θmin与最大转角θmax；
(2)当进给量为0.8mm时，应调整遮板遮住多少个棘齿?
解题分析 棘轮的转角是以齿数为单位的(θmin=360°/Z)；由于棘轮与丝杠是联动的，棘轮与
丝杠的转动角度是相同的，再运用螺旋传动的移距公式L=nS，就可把棘轮转角与进给量联系起来
解题。
解：(1)由工作台最小进给量，可求出棘轮齿数Z=S/Lmin=16/0.2=80
∴棘轮的最小转角θmin=360°/Z=360°/80=4.5°
棘轮转过的最多齿数Kmax=Lmax/Lmin=2/0.2=10
棘轮转过的最大转角θmax=Kmax/Z· 360°=10/80×360°=45°
(2)由于棘轮每被推过一齿，丝杠带动工作台移动Lmin=0.2mm,因此当进给量L=0.8mm时,棘轮
应被推过的齿数为K=L/Lmin=0.8/0.2=4在棘爪转角θ范围内，应调整遮板遮住的齿数为：
Z′=Kmax-K=10-4=6
【例题3】 简述槽轮机构的优缺点及其应用。
解：槽轮机构的优点是结构简单，工作可靠，平稳性较高；缺点是槽轮的转角大小不能调节，且
在运动过程中的加速度变化较大，销与轮槽间冲击严重，所以槽轮机构一般应用在转速不高，要
求间歇地转过一定角度的分度装置中。
【例题4】 某打字机的换行机构，已知棘轮齿数为Z=60,棘轮带动的输纸皮辊直径d=40mm，当
棘轮每转过2齿或3齿时，打字机的行距分别是多少?(纸被压紧在皮辊表面，输纸时纸张与皮棍
间无相对滑动)
解题分析 本题的关键是棘轮和皮辊是同步转动，皮辊转一周的输纸长度即为皮辊的周长。
解：棘轮转一转即转过60个齿时，皮辊的输纸长度为：
L=πd=3.14×40=125.6mm
∴棘轮转过2齿时的行距△L2为：
△L2=2/60×125.6=4.18mm
∴棘轮转过3齿时的行距△L3为：
△L3=3/60×125.6=6.28mm
【例题5】 六角车床的刀架转位机构采用的是_______。
A.凸轮机构 B.棘轮机构 C.槽轮机构 D.齿轮机构
解题分析 本题要求掌握常用间歇机构的应用，并明确六角车床刀架转位机构的工作过程。
解：本题答案选C。
【例题6】 摩擦盘式无级变速机构是通过改变两盘的_______来获得不同传动比的。
A.接触角度 B.接触半径 C.接触面积 D.接触点
解题分析 本题要求了解摩擦盘无级变速机构的工作过程，掌握无级变速的实质。
解：本题答案选B。
【例题7】 槽轮机构能把主动件的_______转动转换为从动件周期性的运动。
解题分析 本题要求熟悉常用间歇机构的功用。
解：连续，间歇。
【例题8】 内啮合槽轮机构中，只能用曲柄作主动件。(____)
解题分析： 本题要求熟悉槽轮机构的结构及工作原理。
解：此题题意正确，打“√”。
【例题9】 某牛头刨床横向进给机构，采用曲柄摇杆机构带动棘轮丝杠联动机构，实现横向进
给。摇杆摆角为30°，摇杆往复摆动一次推动棘轮转过5个齿，若与棘轮联动的丝杠导程为3mm，
试解答：(1)棘轮的最小转角θmin及棘轮齿数?
(2)摇杆往复一次，刨床的横向进给量L?
(3)如欲减小刨床的横向进给量，要采取哪些方法调节?
解题分析 本题要求熟悉由曲柄摇杆机构带动的棘轮机构的工作原理及调节方法；并要近似认为
摇杆摆角与棘爪摆角相同，推动棘轮转过的角度和棘爪摆角相同。
解：(1)θmin=30°/5=6°
(2)Z=360°/θmin=360°/6°=60
(3)L=n ·S=30°/360°×3mm=0.25mm
(4)要减小进给量，就要减小棘轮的转角，所以可采取：①减少曲柄长度，或减小摇杆摆角，
减少棘轮转角；②用遮板遮住棘爪有效行程内的部分棘轮齿。

【例题10】 如图8-1所示，求
(1)轴Ⅰ与轴Ⅲ的传动比iⅠⅢ。
(2)若滑移齿移到最右边时的iⅠⅢ。
(3)滑移齿轮与四个不同52齿啮合时，iⅠⅢ如何变化?

解题分析 本题要求看懂传动系统是倍增变速机构，并能用轮系方法求传动比。
解：(1)iⅠⅢ=39/39×26/52=1/2
(2)iⅠⅢ=52/26×39/39×52/26×39/39×52/26×26/52=4
(3)四种情况下传动比成倍变化。