机械设计教程－6间隙运动机构（图文教程）

(一）能力目标

掌握棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构在工程实际中的应用

(二)知识目标

1.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

2.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

二、教学内容

1.棘轮机构

2.槽轮机构

3.不完全齿轮机构

三、教学的重点与难点

(一）重点

棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的组成、工作原理及应用。

(二)难点

棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的组成、工作原理及应用。

四、教学方法与手段

    利用动画演示棘轮机构和槽轮机构的工作原理和特点。

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。

棘轮机构的其它类型：

1．摩擦棘轮（无声棘轮）

由于摩擦传动会出现打滑现象，不适于从动件转有要求精确的地方。

2、双向棘轮

6.1.2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。

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。

6.1.3棘轮机构的特点与应用

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。

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。如牛头刨床的横向进给机构、计数器。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。

6.2  槽轮机构

6.2.1槽轮机构的工作原理

组成：具有径向槽的槽轮、具有圆销的构件、机架

工作原理：构件1→连续转动；构件2（槽轮）→时而转动，时而静止。当构件1的圆销A尚未进入槽轮的径向槽时，槽轮的内凹锁住弧被构件1的外凸圆弧卡住，槽轮静止不动。

当构件1的圆销A开始进入槽轮径向槽的位置，锁住弧被松开，圆销驱使槽轮传动。

当圆销开始脱出径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被构件1的外凸圆弧卡住，槽轮静止不动。

4个槽的槽轮机构：构件1转一周，槽轮转周。

6个槽的槽轮机构：构件1转一周，槽轮转周。

6.2.2槽轮机构的类型、特点及应用

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。   

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。

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。

6.2.3槽轮槽数Z和拨盘圆柱销数k的选择

运动系数（τ）：槽轮每次运动的时间tm对主动构件回转一周的时间t之比。

∴

∴

讨论：

1、τ>0，∴Z≥3，槽轮径向槽数z应大于或等于3。

   τ=0，槽轮始终不动。

    2、，故槽轮的运动时间总小于静止时间。

3、要使，须在构件1上安装多个圆销。

设K为均匀分布的圆销数，

当z＝3时，k可取1～5；当z＝4或5时，k可取1～3；当z>6时，k取1或2。

6.3 不安全齿轮机构

6.3.1不安全齿轮机构

1、不完全齿轮机构的工作原理和类型

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。不安全齿轮机构基本结构形式分为内啮合与外啮合两种。

2、不安全齿轮机构的特点和应用

不安全齿轮机构结构简单，制造方便，从动轮每转一周的停歇时间、运动时间及每次转动的角度变化范围都较大，设计较灵活；但从动轮在运动开始、终了时冲击较大，故一般用于低速、轻载场合。如插秧移行机构。

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

棘轮机构和槽轮机构，由于受结构、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。

小结：

1.棘轮机构

2.槽轮机构

3.不完全齿轮机构

作业与思考：

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？

3、内槽轮机构与外槽轮机构相比有何优点？

4、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？

5、不完全齿轮机构与普通齿轮机构的啮合过程有何异同点？ 

该文章所属专题：机械设计教程