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1、7 间歇运动机构间歇运动机构7.1 概述概述 7.2 棘轮机构棘轮机构7.3 槽轮机构槽轮机构7.4 不完全齿轮机构不完全齿轮机构 7.5滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构 Chapter 7 Intermittent Motion Mechanisms 7.6 平行分度凸轮机构平行分度凸轮机构 7.1 概概 述述 当当从从动动件件在在某某一一位位置置或或某某一一点点的的速速度度、加加速速度度或或加加速速度度的变化率为零时，称为瞬时停歇的间歇运动机构。的变化率为零时，称为瞬时停歇的间歇运动机构。当主动件作匀速运转时，从动件作断续运动的机构称为当主动件作匀速运转时，从动件作断续运动的机构称为间歇运
2、动机构。间歇运动机构。间歇运动机构的型式众多，根据从动件的运动特性可分间歇运动机构的型式众多，根据从动件的运动特性可分为两大类，作步进运动的间歇运动机构和具有瞬时停歇的间为两大类，作步进运动的间歇运动机构和具有瞬时停歇的间歇运动机构。歇运动机构。当从动件作单方向的、有规则的、时动时停的运动时，称当从动件作单方向的、有规则的、时动时停的运动时，称为步进运动的间歇运动机构。为步进运动的间歇运动机构。图图71 棘轮机构的组成与工作原理棘轮机构的组成与工作原理棘轮机构如图棘轮机构如图71所示，图中构件所示，图中构件1为摇为摇杆，构件杆，构件2为棘爪，构为棘爪，构件件3为棘轮，构件为棘轮，构件4为止为止
3、动爪，构件动爪，构件5为确保止为确保止动爪与棘轮接触的弹簧，动爪与棘轮接触的弹簧，构件构件6为机架。为机架。adadf312456O4O131 图图71 棘轮机构的组成与工作原理棘轮机构的组成与工作原理当摇杆当摇杆1作往复摆作往复摆动时，棘轮动时，棘轮3单向间歇单向间歇运动。若棘轮运动。若棘轮3的齿数的齿数为为Z，棘轮，棘轮3每一次转每一次转过一个齿，则棘轮过一个齿，则棘轮3的的一次运动角为一次运动角为2/Z。adadf312456O4O131图图72带遮板的棘轮机构带遮板的棘轮机构1234561adfdaAO3O47若摇杆若摇杆1的一次摆角的一次摆角为为2i/Z，i为正整数，此为正整数，此时
4、，可以采用在棘轮上增时，可以采用在棘轮上增加遮板加遮板7的办法来解决摇的办法来解决摇杆杆1的一次摆角与棘轮的一次摆角与棘轮3的的一次运动角不同的问题，一次运动角不同的问题，如图如图72所示。所示。图图73 三爪三爪棘轮机构的棘轮机构的三维动画三维动画(1)三爪棘轮机构可以将主动件的往复摆动转化为三爪棘轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动件的单向间歇运动从动件的单向间歇运动图图74 双爪双爪棘轮机构的棘轮机构的三维动画三维动画(2)双爪棘轮机构可以将主动件的往复摆动转化为双爪棘轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动件的单向间歇运动从动件的单向间歇运动图图75 可换向棘轮机构的可换向棘轮机构的三
5、维动画三维动画(3)槽轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动槽轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动件的单向或换向后的间歇运动件的单向或换向后的间歇运动图图76 摩擦式单向间歇运动机构的摩擦式单向间歇运动机构的三维动画三维动画(4)摩擦轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从摩擦轮机构可以将主动件的往复摆动转化为从动件的单向间歇运动动件的单向间歇运动图图77 摩擦式超越离合器的摩擦式超越离合器的三维动画三维动画(5)超越离合器的从动件可以传递主动件的运动，超越离合器的从动件可以传递主动件的运动，也可以独立运动，实现从动件相对于主动件的超越运动也可以独立运动，实现从动件相对于主动件的超越运动(6)棘
6、轮机构的受力分析棘轮机构的受力分析图图78棘轮机构的受力分析棘轮机构的受力分析1rfraO32F21fN21O1ABR21在设计棘轮机构时，棘爪不仅在设计棘轮机构时，棘爪不仅应能顺利地进入棘轮的齿槽中，而应能顺利地进入棘轮的齿槽中，而且在受力时棘爪不应被挤出。且在受力时棘爪不应被挤出。图图78为棘轮与棘爪的受力为棘轮与棘爪的受力分析简图，分析简图，N21为棘轮对棘爪的法为棘轮对棘爪的法向反力，向反力，F21f 为棘轮对棘爪的切向为棘轮对棘爪的切向摩擦力，摩擦力，F21f 与与O1A之间的夹角为之间的夹角为(6)棘轮机构的受力分析棘轮机构的受力分析图图78棘轮机构的受力分析棘轮机构的受力分析1r
7、fraO32F21fN21O1ABR21也是棘轮工作齿面的倾斜角，也是棘轮工作齿面的倾斜角，R21为棘轮对棘爪的总作用力，为棘轮对棘爪的总作用力，R21与与N21之间的夹角为摩擦角之间的夹角为摩擦角。若。若R21的的作用线与作用线与O1、O2连线的交点连线的交点B在在O1、O2之间，之间，R21关于关于O1点的力矩阻止点的力矩阻止棘爪滑出，则棘爪将不被挤出。若棘爪滑出，则棘爪将不被挤出。若令令O1AO2，则棘爪不被挤出，则棘爪不被挤出的几何条件为的几何条件为7.3 槽轮机构槽轮机构图图79 槽轮机构槽轮机构LO1O2DAC211R122213图图710 槽轮机构槽轮机构的的三维动画三维动画(1
8、)四槽槽轮机构将主动件的连续运动转化为从动四槽槽轮机构将主动件的连续运动转化为从动件的单向间歇运动件的单向间歇运动图图712 球面槽轮机构球面槽轮机构三维动画三维动画(2)空间四槽槽轮机构将主动件的连续运动转化为空间四槽槽轮机构将主动件的连续运动转化为从动件的单向间歇运动从动件的单向间歇运动7.3.1 槽轮机构的组成与工作特点槽轮机构的组成与工作特点槽轮机构由带外凸圆弧的主动拨杆槽轮机构由带外凸圆弧的主动拨杆1、从动槽轮从动槽轮2和机架组和机架组成。成。拨杆拨杆1作等速转动，拨杆作等速转动，拨杆1的的圆销圆销A在槽轮的槽之外时，槽轮在槽轮的槽之外时，槽轮2静止；拨杆静止；拨杆1的圆销的圆销A在
9、槽轮的槽在槽轮的槽之内时，槽轮之内时，槽轮2被驱动。被驱动。为了减少圆销为了减少圆销A在进入槽轮在进入槽轮的导槽时的冲击力，圆销的导槽时的冲击力，圆销A在进在进入槽轮的瞬时，圆销入槽轮的瞬时，圆销A的瞬时速的瞬时速度方向平行于导槽的方向。度方向平行于导槽的方向。该种机构把连续转动转化为单向间歇运动。该种机构把连续转动转化为单向间歇运动。LO1O2DAC211R12221图图79 槽轮机构槽轮机构图图79 槽轮机构槽轮机构LO1O2DAC211R12221槽轮机构运动规律与槽轮机构运动规律与Excel数据生成数据生成12223d2/dt4d22/dt212340+0图图711 槽轮机构的运动规律
10、槽轮机构的运动规律槽轮机构的运动规律如下。槽轮机构的运动规律如下。7.3.2串联槽轮机构与运动规律串联槽轮机构与运动规律d1d21O23R1O3r1r2S2B2S1BBB12A1A21O11图图712串联槽轮机构串联槽轮机构串联槽轮机构的运动规律串联槽轮机构的运动规律串联槽轮机构如图串联槽轮机构如图712所示，其运动规律不同于槽轮机构，其从所示，其运动规律不同于槽轮机构，其从动件在位移的两端具有直到动件在位移的两端具有直到3阶的停歇，如阶的停歇，如VB运行结果所示。运行结果所示。7.4 不完全齿轮机构不完全齿轮机构图图713 不完全齿轮机构不完全齿轮机构a1212不完全齿轮机构是由齿轮不完全齿
11、轮机构是由齿轮机构演化出来的一种间歇运动机构演化出来的一种间歇运动机构。机构。当主动不完全齿轮作匀当主动不完全齿轮作匀速转动时，从动不完全齿轮作速转动时，从动不完全齿轮作单向间歇运动。其型式有单主单向间歇运动。其型式有单主动齿、多主动齿、内齿、外齿、动齿、多主动齿、内齿、外齿、不控制从动不完全齿轮的加速不控制从动不完全齿轮的加速度和控制从动不完全齿轮的加度和控制从动不完全齿轮的加速度六种型式。速度六种型式。内啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构O1O212图图714内啮合不完全齿轮机构内啮合不完全齿轮机构当主动轮转一圈时，从动轮被驱动当主动轮转一圈时，从动轮被驱动1/8圈。圈。Z2Z17.5
12、滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构 图图715滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构如图滚子分度凸轮机构如图715所示，蜗杆凸轮所示，蜗杆凸轮1为主为主动件，从动转盘动件，从动转盘2上均布安上均布安装圆柱销装圆柱销3，蜗杆凸轮，蜗杆凸轮1与从与从动转盘动转盘2的轴线垂直交错，的轴线垂直交错，当蜗杆凸轮转动时，从动转当蜗杆凸轮转动时，从动转盘盘2作间歇运动。作间歇运动。图图715滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构由于两个圆柱销与凸由于两个圆柱销与凸轮轮廓接触，当从动转盘轮轮廓接触，当从动转盘不转动时，无须附加的零不转动时，无须附加的零件将其锁住，且定位的精件将其锁住，且定位的精度较高。只要
13、设计出合适度较高。只要设计出合适的凸轮轮廓，从动转盘可的凸轮轮廓，从动转盘可以获得较高的运转速度。以获得较高的运转速度。该种凸轮机构的缺点是制该种凸轮机构的缺点是制造成本较高。造成本较高。图图715滚子分度凸轮机构滚子分度凸轮机构三维动画三维动画7.6平行分度凸轮机构平行分度凸轮机构1212图图716平行分度凸轮机构平行分度凸轮机构平行分度凸轮机构如平行分度凸轮机构如图图716所示，平行分度凸所示，平行分度凸轮机构由两组平行共轭的轮机构由两组平行共轭的凸轮组成，输入轴线与输凸轮组成，输入轴线与输出轴线平行，当主动的共出轴线平行，当主动的共轭凸轮轭凸轮1、1作匀速转动时，作匀速转动时，从动的共轭凸轮从动的共轭凸轮2、2作间作间歇运动。歇运动。