间歇运动机构

第6章间歇运动机构§6-1棘轮机构§6-2槽轮机构§6-3不完全齿轮机构§6-4凸轮间歇运动机构制动§6-1棘轮机构一、棘轮机构的工作原理组成驱动摇杆棘轮驱动棘爪制动棘爪簧片(机架)1.2.工作原理：当原动件逆时针方向摆动时，与它相联的驱动棘爪便借助弹簧或自重的作用插入棘轮的齿槽内，使棘轮随着转过一定的角度。当原动件顺时针方向摆动时，制动棘爪插入棘轮的齿槽，阻止棘轮反向转动，驱动棘爪在棘轮齿背上滑回原位，棘轮静止不动。此机构将主动件的往复摆动转换为从动棘轮的单向间歇转动。利用弹簧使棘爪紧压齿面，保证止回棘爪工作可靠。3.棘轮机构的类型按结构分类：轮齿式棘轮机构、摩擦式棘轮机构。按啮合方式分类：外啮合棘轮机构、内啮合棘轮机构。按运动形式分类：单向间歇转动棘轮机构、单向间歇移动棘轮机构、双动式棘轮机构、双向式棘轮机构。改变原动件的结构形状，可以得到双动式棘轮机构，原动件往复摆动时都能使棘轮沿同一方向转动。驱动棘爪可以制成直的或带钩头的。外啮合轮齿式棘轮机构Externallymeshedtoothratchetmechanism内啮合轮齿式棘轮机构Internallymeshedtoothratchetmechanism棘条机构Ratchetrackmechanism钩头双动式棘轮机构Hookeddoublefunctionratchetmechanism可变向棘轮机构Changeabledirectionratchetmechanism直推双动式棘轮机构Straightdoublefunctionratchetmechanism外啮合摩擦式棘轮机构Externallymeshedsilentratchetmechanism可变向棘轮机构Changeabledirectionratchetmechanism滚子内啮合摩擦式棘轮机构Internallymeshedrollersilentratchetmechanism内啮合摩擦式棘轮机构Internallymeshedsilentratchetmechanism牛头刨床工作台进给机构在牛头刨床中通过棘轮机构实现工作台横向间歇送进功能。为了实现工作台的双向间歇送进，由齿轮机构、曲柄摇杆机构和双向式棘轮机构组成了工作台换向进给机构。4.棘轮机构的功用棘轮机构常用于转位分度、进给、单向离合器、超越离合器、制动器等。间歇送进手枪盘分度机构中滑块沿导轨向上运动时，棘爪1使棘轮转过一个齿距，并使与棘轮固结的手枪盘转过一个角度，此时挡销上升使棘爪2在弹簧的作用下进入盘的槽中,使手枪盘静止并防止反向转动。当滑块向下运动时，棘爪1从棘轮的齿背上滑过，在弹簧力的作用下进入下一个齿槽，同时挡销使棘爪克服弹簧力绕轴逆时针转动，手枪盘解脱止动状态。转位、分度制动右图所示为某绳索拉紧装置，由齿轮1、2和鼓轮3、棘轮4、止动棘爪5所组成。构件2、3、4固联于同一轴上。当按图示方向转动齿轮1时，则带动鼓轮逆时针方向转动，从而拉紧绳索6。若在某瞬时停止输入驱动力矩M1和角速度ω1，在绳索张力P作用下鼓轮也不会反转，因为止动棘爪5使棘轮不能顺时针转动。制动右图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５的作用使后轮轴４顺时针转动，从而驱使自行车前进。自行车前进时，如果令踏板不动，后轮轴４便会超越链轮３而转动，让棘爪５在轮齿背上滑过，从而实现不蹬踏板的自由滑行。超越运动二、棘爪工作条件如图6-8a所示，为了使棘爪受力最小，应使棘轮齿顶A和棘爪的转动中心O2的连线垂直于棘轮半径O1A，即∠O1AO2=90°。轮齿对棘爪作用的力有：正压力N和摩擦力F。当棘齿偏斜角为φ时，力N有使棘爪逆时针转动落向齿根的倾向；而磨擦力F阻止棘爪落向齿根。为了保证棘轮正常工作，使棘爪啮紧齿根，必须使力N对O2的力矩大于F对O2的力矩，即NLsinφFLcosφ因F=fN和f=tgρ，代入上式得tgφtgρ故φρ（6-1）式中ρ为齿与爪之间的摩擦角。当摩擦系数f=0.2时，ρ≈11°30′。为可靠起见，通常取φ=20°。（一般手册中的棘轮机构尺寸，均能满足φρ的要求，可不必验算)。三、棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮齿形的画法当选定齿数z和按照强度要求确定模数m之后，棘轮和棘爪的主要几何尺寸可按以下经验公式计算：顶圆直径D＝mz齿高h＝0.75m齿顶厚a=m齿槽夹角θ=60°或55°棘爪长度L＝2πm由以上公式算出棘轮的主要尺寸后，可按如图6-8b所示方法画出齿形。四、棘轮机构动程和动停时间比的调节方法1.改变棘爪的运动调节螺母可改变曲柄长度，从而改变棘爪的运动，改变动停比。2.改变棘轮遮板位置通过调整遮板角度，改变棘轮的转角。§6-2槽轮机构一、槽轮机构的工作原理主动拨盘1从动槽轮2机架组成1.2.工作原理：由主动销轮（拨盘1）利用圆柱销带动从动槽轮2转动，完成间歇转动。主动销轮顺时针作等速连续转动，当圆销未进入径向槽时，槽轮因内凹的锁止弧β被销轮外凸的锁止弧α锁住而静止；圆销进入径向槽时，两弧脱开，槽轮在圆销的驱动下转动；当圆销再次脱离径向槽时，槽轮另一圆弧又被锁住，从而实现了槽轮的单向间歇运动。外槽轮机构ExternalGenevadrive内槽轮机构InternalGenevadrive3.槽轮机构的类型槽条机构Genevarackmechanism球面槽轮机构SphericalGenevadrive不等臂长多销槽轮机构Nonequivalentarmandmultiple-pinGenevadrive偏置外槽轮机构OffsetexternalGenevadrive偏置内槽轮机构OffsetinternalGenevadrive曲线槽外槽轮机构CurvedgrooveexternalGenevadrive曲线槽内槽轮机构CurvedgrooveinternalGenevadrive二、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，以避免圆销与槽发生撞击，圆销进入或脱出径向槽的瞬时，槽的中心线O2A应与O1A垂直。设z为均匀分布的径向槽数目，则槽轮2转过2φ2=2π/z弧度时，拨盘1的转角2φ1将为）（2622221z在一个运动循环内，槽轮2的运动时间tm对拨盘1的运动时间t之比值τ称为运动特性系数。当拨盘1等速转动时，这个时间之比可用转角之比来表示。对于只有一个圆销的槽轮机构，tm和t分别对应于拨盘1转过的角度2φ1和2π。因此其运动特性系数τ为)36(2212122221zzzzttm即：为保证槽轮运动，其运动特性系数τ应大于零，径向槽的数目应等于或大于3。但槽数z=3的槽轮机构，由于槽轮的角速度变化很大，圆销进出径向槽的瞬时，槽轮的角加速度也很大。会引起较大的振动和冲击，故很少应用。由式（6-3）可知，这种槽轮机构的运动特性系数τ总是小于0.5，即槽轮的运动时间总小于静止时间ts。03z当拨盘1上装有K个圆销时，可以得到τ0.5的槽轮机构。此时，一个循环中，轮2的运动时间为只有一个圆销时的K倍，即)46(2)2(zzK)56(22zzK1槽数z345、6≥7圆销数k1~51~41~31~2三、槽轮机构的特点和应用1.槽轮机构的特点:槽轮机构能准确控制转角、工作可靠、机械效率高，与棘轮机构相比，工作平稳性较好，但其槽轮机构动程不可调节、转角不可太小，销轮和槽轮的主从动关系不能互换、起停有冲击。槽轮机构的结构要比棘轮机构复杂，加工精度要求较高，因此制造成本上升。2.槽轮机构的应用：槽轮机构一般应用于转速不高和要求间歇转动的机械当中，如自动机械、轻工机械或仪器仪表等。槽轮机构应用举例蜂窝煤成型机模盘转位机构六角车床刀架转位机构自动灌装机冰激凌自动灌装机切糕机电影送片机构§6-3不完全齿轮机构组成：不完全齿轮机构由主动轮、从动轮和机架组成。主动轮为只有一个齿或几个齿的不完全齿轮，从动轮由正常齿和带锁住弧的厚齿彼此相间地组成。工作原理：当主动轮的有齿部分作用时，从动轮就转动；当主动轮的无齿圆弧部分作用时，从动轮停止不动，因而当主动轮连续转动时，从动轮获得时转时停的间歇运动。在主动轮与从动轮的轮缘上各有锁止弧，在从动轮停歇期间，用来防止从动轮游动，并起定位作用。类型：不完全齿轮机构的类型有：外啮合式、内啮合式和不完全齿轮齿条机构。单齿外啮合传动Externallymeshedsingle-toothintermittentgearing部分齿外啮合传动Externallymeshedseveral-toothintermittentgearing不完全齿轮机构的类型齿轮与齿条传动Intermittentpinionandrack单齿内啮合轮传动Internallymeshedsingle-toothintermittentgearing圆锥不完全齿轮传动Intermittentbevelgearing不完全齿轮机构的特点：不完全齿轮机构从动轮运动的角度变化范围较大，设计较灵活，易实现一个周期中的多次动、停时间不等的间歇运动。但加工复杂，主、从动轮不能互换，在进入和退出啮合时速度有突变，引起刚性冲击，不宜用于高速传动。应用：不完全齿轮机构常用于多工位、多工序的自动机械或生产线上，作为工作台的间歇转位机构和进给机构。图6－10所示的机构，主动轴Ⅰ上装有两个不完全齿轮A和B，当主动轴Ⅰ连续回转时，从动轴Ⅱ能周期性地输出正转一停歇一反转运动。为了防止从动轮在停歇期间游动，应在从动轴上加设阻尼装置或定位装置。§6-4凸轮间歇运动机构凸轮式间歇运动机构由主动凸轮、从动转盘和机架组成，以主动凸轮带动从动转盘完成间歇运动。1．凸轮间歇运动机构在圆柱凸轮间歇运动机构中，主动凸轮的圆柱面上有一条两端开口、不闭合的曲线沟槽。当凸轮连续地转动时，通过圆柱销带动从动转盘实现间歇转动。2．蜗杆凸轮间歇运动机构在蜗杆凸轮间歇运动机构中主动凸轮上有一条突脊犹如蜗杆，从动转盘的圆柱面上均匀分布有圆柱销就像蜗轮的齿。当蜗杆凸轮转动时，将通过转盘上的圆柱销推动从动转盘作间歇运动。3.凸轮式间歇运动机构的特点前面介绍的棘轮机构和槽轮机构，由于它们的结构、运动和动力条件的限制，一般只能用于低速场合；而凸轮式间歇运动机构则可以通过适当选择从动件的运动规律和合理设计凸轮的轮廓曲线，可减小动载荷和避免刚性与柔性冲击，可适用于高速运转的场合。凸轮式间歇运动机构运转可靠、转位精确、无需专门的定位装置，但凸轮式间歇运动机构精度要求较高、加工比较复杂、安装调整比较困难。4.凸轮式间歇运动机构的应用凸轮式间歇运动机构在轻工机械、冲压机械等高速机械中常用作高速、高精度的步进进给、分度转位等机构。返回目录123图示为钻孔攻丝机转位机构，运动由变速箱传给圆柱凸轮1，经转盘2带动与2固连的工作台3,使工作台3获得间歇转位。