机械原理（朱龙英西电版）第07章间歇运动机构和其它常用机构

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1、第7章　间歇运动机构和其它常用机构7.1间歇运动机构7.2其它机构7.3组合机构思考题及习题7.1间歇运动机构7.1.1棘轮机构1．棘轮机构的工作原理棘轮机构的基本结构如图7-1所示。图7-1(a)为外啮合棘轮机构，图7-1(b)为内啮合棘轮机构。其机构的组成主要由摆杆1、棘爪2、棘轮3、机架4和止回爪5组成。当摆杆1顺时针方向摆动时，棘爪2将插入棘轮齿槽中，并带动棘轮顺时针方向转过一定的角度；当摆杆逆时针方向摆动时，棘爪在棘轮的齿背上滑过，这时棘轮不动。图7-1棘轮机构的基本结构为防止棘轮倒转，机构中装有止回棘爪5

2、，并用弹簧使止回爪与棘轮轮齿始终保持接触。这样，当摆杆1连续往复摆动时，就实现了棘轮的单向间歇运动。内啮合棘轮机构（见图7-1(b)）和移动棘轮（即棘条）机构（见图7-2）的工作原理与外啮合棘轮机构类似。图7-2棘条机构如果改变摆杆1的结构形状，就可以得到如图7-3所示的双动式棘轮机构，摆杆1往复摆动时，棘轮2沿着同一方向间歇转动。驱动棘爪3可以制成直杆的，如图7-3（a）所示，也可以制成带钩头的，如图7-3（b）所示。图7-3双动式棘轮机构要使一个棘轮获得双向的间歇运动，可把棘轮轮齿的侧面制成对称的形状，一般采用矩形，棘

3、爪需制成可翻转的或可回转的，如图7-4所示。图7-4（a）所示的可变向棘轮机构，通过翻转棘爪1实现棘轮的反方向转动。当棘爪1在图示的实线位置时，棘轮2将沿逆时针方向作间歇运动；当棘爪1翻转到虚线位置时，棘轮2将沿着顺时针方向作间歇运动。图7-4双向式棘轮机构图7-4（b）所示的可变向棘轮机构，通过回转棘爪实现棘轮的反方向转动。当棘爪在图示位置时，棘轮将沿逆时针方向作间歇运动；若棘爪被提起绕自身轴线旋转180°后再插入棘轮中，则可实现沿顺时针方向的间歇运动；若棘爪被提起绕自身轴线旋转90°放下，棘爪就会架在壳体的顶部平台上

4、，使棘轮与架子脱离接触，则当摆杆往复运动时棘轮静止不动。此种棘轮机构常应用在牛头刨床工作台的自动进给装置中。齿式棘轮机构转动时，棘轮的转角都是相邻两齿所夹中心角的整数倍。为了实现棘轮转角的任意性，可采用无棘齿的棘轮机构，如图7-5所示。当摆杆1作逆时针方向的转动时，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；当摆杆作顺时针方向的转动时，楔块2与摩擦轮3之间产生滑动。这时由于楔块4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。这种机构通过棘爪2与棘轮3之间的

5、摩擦力来实现传动，故也称为摩擦式棘轮机构。摩擦式棘轮机构工作时噪声较小，但其接触面间容易发生滑动,为了增加摩擦力，可以将棘轮做成槽形。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7-6所示为自行车小链轮中的内啮合棘轮机构。当脚蹬踏板时，经链轮3带动内圈具有棘齿的链轮3顺时针转动，再通过棘爪2的作用，使后轮轴1顺时针转动，从而驱使自行车前进。当自行车前进时，如果踏板不动，后轮轴1便会超越链轮3而转动，让棘爪2在棘轮齿背上划过，从而实现不蹬踏板的自由滑行。这种从动件具有超越主动件作快速转动的特点，称为棘轮机构的超越

6、运动特性。图7-5摩擦式棘轮机构(无级变速棘轮机构)图7-6超越式棘轮机构2．棘爪的工作条件1）棘爪回转轴位置的确定在确定棘爪回转轴轴心O1的位置时，最好使O1点至棘轮轮齿顶尖A点的连线O1A与棘轮过A点的半径O2A垂直，这样，当传递相同的转矩时，棘爪受力最小。2）棘轮轮齿工作齿面偏斜角α的确定棘轮齿与棘爪接触的工作齿面应与半径O1A倾斜一定角度α，以保证棘爪在受力时能顺利地滑入棘轮轮齿的齿根。偏斜角α的大小可如下得出：如图7-7所示，设棘轮齿对棘爪的法向压力为Pn，将其分解成Pt和Pr两个分力。其中径向分力Pr把棘爪

7、推向棘轮齿的根部。而当棘爪沿工作齿面向齿根滑动时，棘轮齿对棘爪的摩擦力F=f·Pn，将阻止棘爪滑入棘轮齿根。为保证棘爪的顺利滑入，必须保证有Pr>f·Pn·cosα（7-1）又Pr=Pnsinα可以得到tanα>f=tanj即α>j（7-2）式中,j为摩擦角。在无滑动的情况下，钢对钢的摩擦系数f≈0.2，所以j=11°30′。为安全起见，通常我们取α≈20°。式(7-2)说明，若齿面有倾角α,且O2A垂直于O1A，这时,棘爪顺利进入齿槽的条件为α>j。一般α取15°～20°。图7-7棘爪顺利进入棘轮齿槽的条件3.棘轮

8、机构的主要参数1）齿数z齿数z主要根据工作要求的转角选定。例如牛头刨床横向进给机构的丝杆，导程s=6mm,要求最小进给量为0.2mm,如果棘爪每次拨过一个齿,则棘轮最小转角β为所以,此时棘轮的最小齿数z为z=360°÷12°=30此外,还应当考虑载荷大小。对于传递载荷较轻的进给机构,齿数可取多一点,