《机械设计基础》第八章间歇运动机构.ppt

第八章 间歇运动机构 (intermittent mechanism) * * §8-1 棘轮机构 (ratchet mechanism) 一、棘轮机构的工作原理 组成构件： 摇杆1、棘爪4、棘轮3、止动爪5、机架2 当摇杆1逆时针方向摆动时，与它相联的棘爪4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。当摇杆顺时针摆动时，棘爪在棘轮齿背上滑过。这时，弹簧迫使止动爪5插入棘轮的齿槽，阻止棘轮顺时针方向转动，故棘轮静止不动。当原动件连续地往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。 为保持棘爪、止动爪与棘轮始终接触，可在其旁边增设弹簧。 棘轮固联在轴O上，其轮齿分布在轮的外缘，原动件（摇杆）空套在轴O上。 改变原动件的结构形状，可得到如图所示的双动式棘轮机构。 原动件往复摆动时都能使棘轮沿同一方向转动。 棘爪可制成带钩头的或直的。 当棘轮轮齿制成方形时，成为可变向棘轮机构。 其特点是当棘爪在实线位置时，棘轮将沿逆时针方向作间歇运动；当棘爪翻转到虚线位置时，棘轮将沿顺时针方向作间歇运动。 如图所示为另一种可变向棘轮机构。 当棘爪在图示位置时候，棘轮将沿逆时针方向作间歇运动。 若将棘爪提起并绕本身轴线转180°后再插入棘轮齿中，则可实现沿顺时针方向的间歇运动。 若将棘爪提起并绕本身轴线转90°后放下，架在壳体顶部的平台上，使轮与爪脱开，则棘爪往复摆动，棘轮都静止不动。 上述棘轮机构，棘轮的转角都是相邻两齿所夹中心角的倍数，也就是说，棘轮的转角是有级性改变的。如果要实现无级性改变，就需要采用无棘齿的棘轮。 如图所示是通过棘爪1与棘轮2之间的摩擦力来传递运动的（3为制动棘爪），故又称为摩擦式棘轮机构。这种机构在传动过程中很少发生噪声，但其接触表面间容易发生滑动。 当棘轮直径无穷大时，棘轮机构变成棘齿条机构。输出单向间歇直线运动。 棘轮机构除了实现间歇运动外，还能实现超越运动。如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4的作用，使后轮轴5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5便会超越链轮3而转动，让棘爪4在棘轮齿背上滑过，从而实现不蹬踏板的自由滑行。 二、棘轮工作条件 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＝90o。 轮齿对棘爪作用的力： 正压力F、摩擦力Q 当棘轮偏斜角为φ时，力F有使棘爪逆时针转动落向齿根的倾向；摩擦力阻止棘爪落向齿根。 为了保证棘轮正常工作，必须使棘爪能顺利落到齿根，这就要求力F对O2的力矩大于Q对O2的力矩。 ρ——齿与爪之间的摩擦角 三、棘轮、棘爪的几何尺寸 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 四、棘轮机构的特点及应用 有齿的棘轮机构运动可靠，从动棘轮容易实现有级调节，但是有噪声、冲击，轮齿易摩损，高速时尤其严重，常用于低速、轻载的间歇传动。 起重机、绞盘常用棘轮机构使提升的重物能停在任何位置，以防止由于停电等原因造成事故。 §8-2 槽轮机构 (geneva mechanism) 一、槽轮机构的工作原理 组成构件： 带有圆销的主动拨盘1、具有径向槽的槽轮2、机架 若带圆销的主动拨盘1连续回转，当圆销尚未进入槽轮2的槽内时，由于槽轮上的内凹锁止弧n－n被拨盘的外凸锁止弧m－m卡住，故槽轮不动。 当圆销入槽时，正好锁止弧被松开，拨盘带动槽轮转动。 当圆销从另一边离开径向槽时，锁止弧又被卡住，槽轮停止转动直到下次圆销入槽。 如此循环，输出单向的间歇运动。 槽轮的形式 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n 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