深入探析间歇运动机构的工作原理

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：任务要求掌握典型间歇机构及工作原理。其工作过程与棘轮机构相似，主动棘爪2靠它与棘轮3之间产生的摩擦力来驱使棘轮作间歇运动。图2.54槽轮1—拨盘；2—槽轮图2.55内槽轮机构图2.56六角车床刀架的转位槽轮机构2.3.3不完全齿轮机构不完全齿轮机构是由渐开线齿轮机构演变而成的间歇运动机构。它属于间歇运动机构。

活动情境

观察牛头刨床的工作过程以及进给机构的工作原理。

任务要求

掌握典型间歇机构及工作原理。

任务引领

通过观察与操作回答以下问题：

1.刨刀进给有什么特点？

2.刨床是怎样实现预定功能的？

归纳总结

观察可以发现，刨刀每往复一次，刨床给出一个横向进给，这个进给是间歇的，在刨削过程中都不允许有横向进给，仅在回刀结束时才应及时给出横向进给量，以便下次刨削。

在机械中，特别是在各种自动和半自动机械中，常常需要把主动件的连续运动变为从动件的周期性间歇运动，实现这种间歇运动的机构称为间歇运动机构。例如，机床的进给机构、分度机构、自动进料机构、电影机的卷片机构及计数器的进位机构等。

2.3.1　棘轮机构

1）棘轮机构的组成及工作原理

棘轮机构主要由棘轮、棘爪、摇杆及机架组成，如图2.47（a）所示。曲柄摇杆机构将曲柄的连续转动转换成摇杆的往复摆动。当摇杆4顺时针摆动时，装在摇杆4上的主动棘爪2啮入棘轮1的齿槽中，从而推动棘轮顺时针转动；当摇杆逆时针摆动时，主动棘爪2在棘轮的齿背上滑过，此时，棘轮1在止回棘爪5的作用下停止不动，扭簧3的作用是将棘爪2贴紧在棘轮1上。在摇杆4作往复摆动时，棘轮1作单向间歇运动。其运动简图如图2.47（b）所示。

棘轮机构按工作原理，可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两大类。

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图2.47　棘轮机构

1—棘轮；2—主动棘爪；3—扭簧；4—摇杆；5—止回棘爪

（1）齿式棘轮机构

齿式棘轮机构有外啮合（见图2.48（a））、内啮合（见图2.48（b））两种形式。按棘轮齿形，可分为锯齿形齿（见图2.48（a）、图2.48（b））和矩形齿（见图2.48（c））两种棘轮机构。矩形齿用于实现双向转动的棘轮机构。

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图2.48　齿式棘轮机构

如图2.49所示为控制牛头刨床工作台进与退的棘轮机构。棘轮齿为矩形齿，棘轮2可用作实现双向间歇转动。需变向时，只要提起棘爪1，并将棘爪转动180°后再放下即可。变向也可用图2.48（c）转动棘爪来实现，其棘爪1设有对称爪端，通过转动棘爪1，棘轮2即可实现反向的间歇运动。

（2）摩擦式棘轮机构

如图2.50所示为外摩擦式棘轮机构。其工作过程与棘轮机构相似，主动棘爪2靠它与棘轮3之间产生的摩擦力来驱使棘轮作间歇运动。与齿式棘轮机构相比，摩擦式棘轮机构能无级调节棘轮转角的大小，而且降低了机构的冲击和噪声。

2）棘轮机构的特点及应用

棘轮机构具有结构简单、制造方便、工作可靠等特点，棘轮每次转动的转角等于棘轮齿矩角的整数倍，故广泛用于各类机械中。但是，棘轮机构也有以下缺点：工作时冲击较大，棘爪在齿背上滑过时会发出噪声，适用于低速、轻载和棘轮转角不大的场合。棘轮机构在机械中，常用来实现送进、制动、超越及转位分度等要求。

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图2.49　可换向棘轮机构1—棘爪；2—棘轮

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图2.50　外摩擦式棘轮机构

1—摇杆；2—主动棘爪；3—棘轮；4—止回棘爪；5—机架

（1）送进

如图2.51所示为牛头刨床工作台的横向进给棘轮机构。当摇杆摆动时，棘爪推动棘轮作间歇运动。此时，与棘轮固联的丝杠便带动工作台作横向进给运动。

（2）制动

如图2.52所示为起重设备安全装置中的棘轮机构。当起吊重物时，止回棘爪3将防止棘轮倒转，从而避免重物因机械发生故障可能出现自由下落的危险，即起到制动作用。

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图2.51　牛头刨床工作台的横向进给棘轮机构

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图2.52　用于制动的棘轮机构

1—鼓轮；2—棘轮；3—止回棘爪

（3）超越

如图2.53所示的内啮合棘轮机构是自行车后轮上的飞轮机构。当脚蹬转动时，经大链轮和链条带动内齿圈具有棘齿的链轮逆时针转动，再通过棘爪的作用，使轮毂（和后车轮为一体）逆时针转动，从而驱使自行车前进。当自行车后轮的转速超过小链轮的转速（或自行车前进而脚蹬不动）时，轮毂便会超越小链轮而转动，让棘爪在棘轮齿背上滑过，从而实现了从动件相对于主动件的超越运动，这种特性称为超越。

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图2.53　自行车后轮上的内啮合棘轮机构

3）棘轮转角大小的调节方法

①改变曲柄长度。

改变曲柄长度，可改变摇杆的最大摆角的大小，从而调节棘轮转角。

②用覆盖罩调节转角。

在摇杆摆角φ不变的前提下，转动覆盖罩遮挡部分棘轮，可调节棘轮转角的大小。

③用双动棘爪调节机构转角。

2.3.2　槽轮机构

1）槽轮机构的组成和工作原理

槽轮机构由带有圆销的拨盘1、径向槽的槽轮2和机架组成。如图2.54所示，当拨盘1以ω1作等角速转动，由于槽轮2作时转时停的间歇运动，当拨盘1上的圆销A尚未进入槽轮2的径向槽时，由于槽轮2的内凹锁止弧被拨盘1上的外凸锁止弧a锁住，故使槽轮静止不动。图示位置是当圆销A开始进入槽轮2的径向槽时的情况，这时锁止弧被松开，因此，槽轮2受圆销A驱动沿着顺时针转动。当圆销A开始脱离槽轮2的径向槽时，槽轮的另一内锁止弧又被拨盘1的外凸锁止弧锁住，致使槽轮2又静止不动，直至圆销A再进入槽轮2的另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。

槽轮可分为外啮合和内啮合两种类型。

如图2.55所示为内槽轮机构。其工作原理与外槽轮机构相似，只是从动槽轮与拨盘转向相同。

2）槽轮机构的特点和应用

槽轮机构的特点是结构简单，工作可靠，传动平稳性好，能准确控制槽轮转动的角度。其缺点是槽轮的转角大小不能调整，且在槽轮转动的始、末位置存在冲击。

槽轮机构一般应用于转速较低、要求间歇地转动一定角度的分度装置中。

如图2.56所示为六角车床刀架的转位槽轮机构。刀架上装有6种刀具，与刀架一体的槽轮有6个径向槽。当拨盘转动一周时，圆销拨动槽轮（刀架）转动60°，将下一工序所需刀具转换到工作位置。

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