第六章间歇运动

第6章间歇运动机构

【基本要求】

1.了解间歇运动机构在设计中对从动件的动、停时间和位置的要求及对其动力性能的要求。

2.掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、运动特点、功能和适用场合。

3.了解凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构的工作原理、特点、功能及适用场合。

【重点难点】

本章学习的重点是掌握常用的一些间歇运动机构的工作原理、运动特点和功能，并了解其适用场合。在进行机械系统方案设计时，能够根据工作要求，正确选择间歇机构的类型。

【教学内容】

6.1 棘轮机构

6.2 槽轮机构

6.3 不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构

【学习内容】

在机器工作时，当主动件作连续运动时，常需要从动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运动的机构，称为间歇运动机构。最常见的间歇运动机构有棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮式间歇机构等，它们广泛用于自动机床的进给机构、送料机构、刀架的转位机构等。本章将扼要介绍这几类间歇运动机构的组成和运动特点。

6.1 棘轮机构

6.1.1 棘轮机构的工作原理

棘轮机构主要由棘轮、主动棘爪、止回棘爪和机架组成。

工作原理：

当主动摆杆逆时针摆动时，摆杆上铰接的主动棘爪插入棘轮的齿内，推动棘轮同向转动一定角度。当主动摆杆顺时针摆动时，止回棘爪阻止棘轮反向转动，此时主动棘爪在棘轮的齿背上滑回原位，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。

6.1.2 棘轮机构的类型和特点

常用棘轮机构的分类表

1.按结构分类

（1）齿式棘轮机构

优点：1．齿式棘轮机构的结构简单，运动可靠; 2．主从动关系可互换，动程可在较大范围内调节，动停时间比可通过选择合适的驱动机构实现。

缺点：动程只能有级调节；有噪声、冲击、磨损，不宜用于高速场合。

摩擦式棘轮机构

特点：

1．摩擦式棘轮机构传动平稳、无噪音，传递扭矩较大，动程可无级调节。2．由于靠摩擦力传动，会出现打滑现象，一方面可起到过载保护，另一方面

也使传动精度降低。适用于低速轻载的场合。

2.按啮合方式分类

外啮合式

外啮合式棘轮机构的棘爪或楔块安装在棘轮的外部，应用较广，其缺点是占用空间较大。

内啮合式

内啮合式棘轮机构的棘爪或楔块安装在棘轮的内部，其特点为结构紧凑，外形尺寸小。

3.按运动形式分类

单向间歇转动

间歇机构的从动件只做单向间歇转动。

单向间歇移动

当棘轮半径为无穷大时，棘轮就成为了棘齿条，主动件往复摆动时，棘爪即推动棘齿条做单向间歇移动。

双动式棘轮机构

在主动摆杆上安装两个主动棘爪，在其向两个方向往复摆动的过程中分别带动两棘爪，依次推动棘轮转动，称此棘轮机构为双动式棘轮机构。单动式棘轮机构是当主动件向某一方向运动时，才能使棘轮转动的棘轮机构。双动式棘轮机构

与单动式棘轮机构相比，结构紧凑，承载较大。

双向式棘轮机构

可以实现棘轮两方向间歇运动，这类棘轮机构称为双向式棘轮机构。其工作原理是变换棘爪相对棘轮的位置，实现棘轮的变向。

6.1.3 棘轮转角的调节

1.调节摇杆摆动角度的大小，控制棘轮的转角

调节滑块位置可改变曲柄长度，调节螺母可改变连杆的长度，调节销在槽内的位置可改变摇杆的长度，从而改变棘爪的运动，改变动停比。

改变曲柄长度调节棘轮转角

2.用遮板调节棘轮转角

通过调整遮板角度，改变棘轮的转角。

用遮板调节棘轮转角

6.1.4 棘轮机构的特点与应用

棘轮机构种类繁多，运动形式多样，在工程实际中得到了广泛的应用。

其主要功能如下：1．间歇送进（牛头刨床的间歇送进机构）

2．制动（卷扬机制动机构）

3．转位、分度（手枪盘分度机构

4．超越离合（钻床的自动进给机构）

1.间歇送进

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。

2.制动

卷扬机制动机构中卷筒、棘轮和大皮带轮（被遮住）为一体，杆1和杆2调整好角度后紧固为一体，杆2端部与皮带导板铰接。当皮带突然断裂时，皮带导板失去支撑而下摆，使杆1端齿与棘轮啮合，阻止卷筒逆转，起到制动作用。

3.转位、分度

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。

4.超越离合

在钻床中以摩擦式棘轮机构作为传动中的超越离合器，实现自动进给和快慢速进给功能。由主动蜗杆带动蜗轮，通过外环使从动轮和轴与之同向同速转动，实现自动进给；当快速转动手柄时，直接通过轮使轴作超越运动，实现快速进给

【思考题】

1、棘轮机构有几种类型，它们分别有什么特点，适用于什么场合？

2、牛头刨床工作台横向进给机构为什么要选用双向式棘轮机构？

【学习指导】

棘轮机构的分类方式较多，不同类型又有不同的特点和使用特性，学习时请认真比较、仔细体会。同时注意与其他间歇运动机构的比较。

6.2 槽轮机构

6.2.1 槽轮机构的工作原理

如图所示为槽轮机构，它由主动拨盘、从动槽轮及机架等组成。

拨盘以等角速度叫作连续回转，槽轮作间歇运动。当拨盘上的圆柱销没有进

入槽轮的径向槽时，槽轮的内凹锁止弧面被拔盘上的外凸锁止弧面卡住，槽轮静止不动。当圆柱销进入槽轮的径向槽时，锁止弧面被松开，则圆柱销驱动槽轮转动。当拨盘上的圆柱销离开径向槽时，下—个锁止弧面又被卡住，槽轮又静止不动。由此将主动件的连续转动转换为从动槽轮的间歇转动。

6.2.2 槽轮机构的类型、特点及应用

槽轮机构有外啮合槽轮机构和内啮合槽轮机构，前者拨盘与槽轮的转向相反，后者拨盘与槽轮的转向相同，它们均为平面槽轮机构。此外还有空间槽轮机构，如图所示。

槽轮机构中拨盘(杆)上的圆柱销数、槽轮上的径向槽数以及径向槽的几何尺寸等均可视运动要求的不同而定。圆柱销的分布和径向槽的分布可以不均匀，同一拨盘(杆)上若于个圆柱销离回转中心的距离也可以不同，同—槽轮上各径向槽的尺寸也可以不同。

槽轮机构的特点是结构简单、工作可靠、机械效率高，能较平稳、间歇地进行转位。但因圆柱销突然进入与脱离径向槽，传动存在柔性冲击，不适用于高速场合。

槽轮机构主要分为传递平行轴运动的平面槽轮机构和传递相交轴运动的空间槽轮机构两大类。

1.平面槽轮机构

平面槽轮机构又分为外槽轮机构和内槽轮机构。

外槽轮机构

外槽轮机构中的槽轮径向槽的开口是自圆心向外，主动构件与从动槽轮转向相反。

内槽轮机构

内槽轮机构中的槽轮上径向槽的开口是向着圆心的，主动构件与从动槽轮转向相同。

上述两种槽轮机构都用于传递平行轴运动。与外槽轮机构相比，内槽轮机构传动较平稳、停歇时间较短、所占空间小。

2.空间槽轮机构

球面槽轮机构是一种典型的空间槽轮机构，用于传递两垂直相交轴的间歇运动机构。其从动槽轮是半球形，主动构件的轴线与销的轴线都通过球心。当主动构件连续转动时，球面槽轮得到间歇运动。空间槽轮机构结构比较复杂，

设计和制造难度较大。

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。

槽轮机构用于电影放映机中作为送片机构

钟表齿轮冲压机

【思考题】

1．内槽轮机构与外槽轮机构相比有何优点？

2．平面槽轮机构中主动销轮上的圆柱销进入或退出槽轮上的滑槽时，它们的相对位置关系如何？

3．在槽轮机构中，当主动件与从动件脱离接触之后，如何保证从动件静止？

6.3 不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构

6.3.1 不完全齿轮机构

1、不完全齿轮机构由主动轮、从动轮和机架组成。

实际上不完全齿轮机构是由普通齿轮机构转化而成的一种间歇运动机构。它与普通齿轮的不同之处是轮齿不布满整个圆周。不完全齿轮机构的主动轮上只有

一个或几个轮齿，并根据运动时间与停歇时间的要求，在从动轮上有与主动轮轮齿相啮合的齿间。两轮轮缘上各有锁止弧，在从动轮停歇期间，用来防止从动轮游动，并起定位作用。

2、不完全齿轮机构的类型

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。

外啮合式

外啮合式不完全齿轮机构两轮转向相反。

内啮合式

内啮合式不完全齿轮机构两轮转向相同。

6.3.2 凸轮式间歇运动机构

1．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。

2．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。

糖果包装机灯泡封气机

【思考题】

不完全齿轮机构与普通齿轮机构的啮合过程有何异同点？

【学习指导】

不完全齿轮机构的原理简单，容易理解，在掌握它的基本结构和特点时，可以与齿轮机构结合起来学习。