机械设计基础 13间歇运动机构

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1、第13章间歇运动机构●13.1棘轮机构●13.1.1工作原理及应用●13.1.2棘轮齿面的偏斜角●13.1.3主要参数和几何尺寸计算●13.2槽轮机构●13.2.1工作原理及应用●13.2.2槽轮的槽数和拨盘的圆销数●本章习题能够将原动件的连续运动转变为从动件的周期性间歇运动的机构称为间歇运动机构。在机械中，特别是在各种自动和半自动机械中，间歇运动机构有广泛的应用，例如机床的进给机构、分度机构、自动进料机构，电影放映机的送片机构及计数器的进位机构等。本章只介绍棘轮机构和槽轮机构。●13.1棘轮机构●13.1.1工作原理及应用棘轮机构主要由棘轮、棘爪和机架组成。如图13.1所示，棘轮3固联在输出

2、轴上，原动件摇杆1空套在棘轮轴上，可绕棘轮轴自由摆动。当摇杆1逆时针方向摆动时，止退棘爪4阻止棘轮转动，铰接在摇杆上的棘爪2在棘轮3齿面上滑过；当摇杆顺时针方向摆动时，止退棘爪4在棘轮齿面上滑过，棘爪2插入棘轮齿槽推动棘轮3转过一定角度。摇杆往复摆动一次，棘轮作一次单向间歇转动。棘爪2和止退棘爪4上装有扭簧5，可使棘爪贴紧在棘轮轮齿上。当摇杆每次摆动的角度一定时，棘轮每次转过的角度也是定值。改变棘爪和棘轮轮齿形状，如采用矩形或梯形轮齿(如图13.2所示)，棘轮可实现双向间歇运动。当棘爪2在实线位置时，棘轮作逆时针方向间歇运动；当棘爪2翻转到虚线位置时，摇杆将推动棘轮作顺时针方向间歇运动。图13

3、.1棘轮机构图13.2可变向棘轮机构图13.3所示为双动式棘轮机构。当原动件往复摆动一次时，棘轮可实现两次单向间歇运动。调节摇杆的摆角[如图13.4(a)所示]，或是在棘轮上加遮挡板[如图13.4(b)所示]，并改变遮挡板的位置，可调节棘轮转角的大小。图13.3双动式棘轮机构(a)加调节摇杆(b)加遮挡板图13.4调节棘轮转角的方法棘轮机构的单向间歇运动特性可用于进给、制动、超越和转位分度等机构中。图13.5所示为提升机中使用的棘轮制动器，这种制动器安全可靠，使用方便，广泛用于卷扬机、提升机及运输机等设备中。图13.6所示为自行车后轴上的飞轮结构，是一种典型的超越机构。当踩踏脚蹬时，链条带动内

4、圈上有棘齿的链轮1顺时针转动，再通过棘爪4带动后轮轴2一起在后轴3上转动，自行车前进。在前进过程中，如果踏板不动，链轮1也就停止转动。这时，由于惯性作用，后轮轴2带动棘爪4从链轮内缘的齿背上滑过，仍在继续顺时针转动，即实现后轮轴的超越运动，这就是不蹬踏板自行车仍能自由滑行的原理。图13.5棘轮制动器图13.6自行车后轴超越机构1—链轮2—后轮轴3—后轴4—棘爪上述轮齿式棘轮机构的优点是：结构简单，运动可靠，转角大小可在一定范围内调节。缺点是：棘爪在棘轮齿面滑过时会产生噪声，当棘爪和棘轮轮齿开始接触的瞬间还产生冲击，故不适用于高速机械。为了克服这些缺点，可采用图13.7所示的摩擦式棘轮机构。摩擦

5、式棘轮机构的工作原理与轮齿式棘轮机构相同，所不同的是棘爪为一扇形偏心轮，棘轮为一摩擦轮，其缺点是接触面间易产生滑动，运动可靠性低。图13.7摩擦式棘轮机构1—摇杆2、4—棘爪3—棘轮●13.1.2棘轮齿面的偏斜角如图13.8所示，当棘轮的转距一定时，为了使棘爪施加给棘轮的推力最小，应使棘轮的齿顶A和棘爪的转动中心的连线垂直于棘轮半径，即。这时，棘轮对棘爪的作用力有正压力和摩擦力。设棘轮齿面的偏斜角为，可分解为径向力(通过棘爪的转动中心)和切向力。有使棘爪向棘轮齿根滑落的趋势，而摩擦力将阻止棘爪的滑落。为了使棘爪能顺利落入齿根，应满足>将代入上式并整理，有＞即＞故＞(13.1)式中：——棘轮轮齿

6、与棘爪间的摩擦系数；——摩擦角，。图13.8棘轮机构的几何尺寸当摩擦系数=0.2～0.3时，～，通常取。●13.1.3主要参数和几何尺寸计算1.棘轮齿数棘轮齿数是根据工作条件选定的。在一般棘轮机构中z=12～60；带棘轮的制动器z=16～25；起重机中z=8～46；手动千斤顶z=6～8。2.周节和模数在棘轮齿顶圆上，相邻两齿间对应点的弧长称为周节，以p表示(如图13.8所示)。设棘轮齿顶圆直径为，则即令，m称为棘轮的模数，则(13.2)(13.3)棘轮模数已经标准化，使用时可查阅《机械设计手册》。3.主要几何尺寸棘轮齿数z和模数m确定后，棘轮和棘爪的其他主要几何尺寸可按以下公式计算：齿高：h=

7、0.5m齿顶厚：齿槽夹角：(视铣刀角度而定)棘爪长度：【例13.1】某机床上，用与丝杠固联在一起的棘轮带动丝杠，来实现工作台的间歇进给运动。已知丝杠的导程，现要求最小进给量，求所需棘轮的最少齿数。解棘轮与丝杠固联在一起，工作时两者以相同的速度转动，即棘轮每转过一周，工作台也移动一个导程。当工作台移动一个最小进给量时，棘轮至少应转过一个齿。为此，棘轮的齿数应满足故最少齿数●13.2槽轮机构●13.2