机械设计基础第6章间歇运动机构与组合机构

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1、第6章间歇运动机构与组合机构6.1槽轮机构6.2棘轮机构6.3不完全齿轮机构6.4组合机构在机械和仪表中，常常需要原动件作连续运动，而从动件则产生周期性时动时停的间歇运动，实现这种间歇运动的机构称为间歇运动机构。间歇运动的机构很多，本章仅介绍最常见的几种。连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇运动机构是工程中最常用的几种基本机构。对于比较复杂的运动变换，某种基本机构单独使用往往难以满足实际生产过程的需要，因此，把若干种基本机构用一定的方式联接起来成为组合机构，以便得到单个基本机构所不能具有的运动性能。在本章最后将介绍几种组

2、合机构。槽轮机构又称马尔他机构，由槽轮、装有圆销的拨盘和机架组成。如图6-1所示，拨盘做匀速转动时，驱动槽轮作时转时停的间歇运动。当圆销未进入轮槽时，槽轮静止。圆销进入轮槽时，锁止弧松开，槽轮转动；当圆销离开槽时，槽轮又被拨盘的外锁止槽卡住，槽轮静止。直到圆销A在进入槽轮另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。6.1槽轮机构槽轮机构有两种基本型式：一种是外啮合槽轮机构，如图6-1所示，另一种是内啮合槽轮机构，如图6-2所示。6.1.1槽轮机构的工作原理图6-1外啮合槽轮机构(单击打开)图6-2内啮合槽轮机构槽轮机构结构

3、简单，效率高，运动平稳，因此在自动机床转位机构、电影放映机卷片机构等自动机械中得到广泛的应用。6.1.2槽轮机构的主要参数槽轮机构的主要参数是槽数z和拨盘圆销数K。如图6-1所示。为了使槽轮2在开始和终止转动时的瞬时角速度为零，以避免圆销A与槽轮发生撞击，圆销进入或脱出径向槽的瞬时，径向槽的中线应与圆销中心相切，即O2A应与O1A垂直。设z为均匀分布的径向槽数，当槽轮2转过22=2z弧度时，拨盘1相应转过的转角为：（6-1）图6-1在一个运动循环内，槽轮2的运动时间t与主动拨盘转一周的总时间t之比，称为槽轮机构

4、的运动系数。用表示。槽轮停止时间t与主动拨盘转一周的总时间t之比，称为槽轮的静止系数，用表示。当拨盘匀速转动时，时间之比可用槽轮与拨盘相应的转角之比来表示。如图6-1所示，只有一个圆销的槽轮机构，t、t、t分别对应于拨盘的转角为21、（2-21）、2。图6-1因此，该槽轮机构的运动系数和静止系数分别为：（6-2）（6-3）为保证槽轮运动，其运动系数应大于零。由式（6-2）可知，槽轮的径向槽数z应等于或大于3。由式（6-2）还可以看出，这种槽轮机构的运动系数恒小于0.5，即槽轮的运动时间t总小于静

5、止时间t。欲使槽轮机构的运动系数大于0.5，可在拨盘上装数个圆销。设拨盘上均匀分布的圆销数为K，当拨盘转一整周时，槽轮将被拨动K次。因此，槽轮的运动时间为单圆销时的K倍。即：（6-4）运动系数还应当小于1（=1表示槽轮2与拨盘1一样作连续转动，不能实现间歇运动），故由上式得：即由上式可知，当z=3时，圆销的数目可为1~5，当z=4或5时，圆销数目可为1~3，而当z>6时，圆销的数目为1或2。从提高生产效率观点看，希望槽数z小些为好，因为此时也相应减小，槽轮静止时间（一般为工作行程时间）增大，故可提高生产效率。

6、但从动力特性考虑，槽数z适当增大较好，因为此时槽轮角速度减小，可减小震动和冲击，有利于机构正常工作。但槽数z>9的槽轮机构比较少见。因为槽数过多，则槽轮机构尺寸较大，且转动时惯性力矩也增大。另外，由式（6-3）可知，当z>9时，槽数虽增加，运动系数的变化却不大，故z常取为4~8。图6-3所示为外啮合棘轮机构。它由摆杆1、棘爪2、棘轮3、止回爪4和机架5组成。通常以摆杆为主动件、棘轮为从动件。当摆杆1连同棘爪2顺时针转动时，棘爪进入棘轮的相应齿槽，并推动棘轮转过相应的角度；当摆杆逆时针转动时，棘爪在棘轮齿顶上滑过。为了

7、防止棘轮跟随摆杆反转，设置止回爪4。这样，摆杆不断地作往复摆动，棘轮便得到单向的间歇运动。6.2棘轮机构6.2.1棘轮机构的工作原理及应用图6-3外啮合棘轮机构(单击打开)棘轮机构还可以作成内啮合形式（图6-4）图6-4内啮合棘轮机构(单击打开)图6-5棘条机构移动棘轮（即棘条）形式（图6-5），其工作原理和外啮合棘轮机构类似。如图6-6所示为摩擦式棘轮机构，当摆杆1作逆时针转动时，利用楔块2与摩擦轮3之间的摩擦产生自锁，从而带动摩擦轮3和摆杆一起转动；当摆杆作顺时针转动时，楔块2与摩擦轮3之间产生滑动。这时由于楔块4

8、的自锁作用能阻止摩擦轮反转。这样，在摆杆不断作往复运动时，摩擦轮3便作单向的间歇运动。图6-6摩擦棘轮机构(单击打开)棘轮机构除了常用于实现间歇运动外，还能实现超越运动。如图6-7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链轮3顺时针转动，再通过棘爪4的作用，使后轮轴5顺时针转动，从而驱使自行