识别间歇运动机构

图4．3　牛头刨床切削刀具进给方向

图4．4　牛头刨床切削

图4．5　牛头刨自动进给机构

1—棘爪；2—棘轮；3—摆杆；4—丝杠；5—工作台

二、制动

如图4．6所示为制动的起重装置。在卷筒端面加工或装有棘轮，当电动机或其他动力带动卷筒逆向转动时，钢丝绳提升重物；当卷筒停止转动时，棘爪压在棘轮齿槽内，阻止卷筒反转导致重物下落。

图4．6制动起重装置

图4．7　自行车飞轮

1—后轴；2—小链轮；3—棘爪；4—棘齿

三、超越

如图4．7所示为自行车后轴上的飞轮，实际上就是一个内啮合棘轮机构。飞轮的外圆周是小链轮2，内圆周制成棘齿轮，棘爪3安装在后轴1上。当链条驱动飞轮转动时，飞轮内侧的棘齿通过棘爪3带动后轴1转动；当链条停止运动时，棘爪3沿飞轮内侧棘轮齿的齿背滑过，后轴1在自行车惯性作用下与飞轮脱开而继续转动，产生“主动”的超越作用。

四、间歇停留

如图4．8所示为电影机卷片机构。它能根据人的视觉暂留时间，作自动的间歇卷片动作。

图4．8　电影机卷片机构

1—拨盘；2—槽轮；3—销子

图4．9　六角车床的刀架转位机构

1—拨盘；2—槽轮；3—刀架

五、主动转位

如图4．9所示为六角车床的刀架转位机构。它能按照零件加工工艺的要求，自动地变换所需的刀具位置。由于刀架上装有6种可以变换的刀具，因此，槽轮2上开有6条径向槽，销子进出槽轮一次，则可推动槽轮转动60°，这样就可实现刀架的自动转位。

任务小结

1．间歇机构的主要特征是周期性的时停时动，以实现原料送进、制动、转位、步进、超越、换向或单向运动。

2．常用的间歇运动机构有棘轮机构和槽轮机构。

思考题

举例说明生活中有哪些机构是间歇机构。

任务二　识别间歇运动机构

知识要点：

1．能辨认棘轮机构的组成、特点和应用。

2．能辨认槽轮机构的组成、特点和应用。

一、棘轮机构

图4．10　棘轮工作原理图

1—主动摆杆；2—棘爪；3—棘轮；4—止回棘爪；5—机架；6—弹簧

1．棘轮机构的工作原理

如图4．10所示为机械中常用的外啮合式棘轮机构。它由主动摆杆1、棘爪2、棘轮3、止回棘爪4、机架5及弹簧6组成。主动摆杆1空套在与棘轮3固定联接的从动轴上，并与驱动棘爪2用转动副联接。当主动摆杆1逆时针方向摆动时，驱动棘爪2插入棘轮3的齿槽中，使棘轮3跟着转过一定角度，此时，止回棘爪4在棘轮的齿背上滑动。当主动摆杆1顺时针方向摆动时，止回棘爪4阻止棘轮3发生顺时针方向转动，而驱动棘爪2却能够在棘轮3齿背上滑过，这时棘轮静止不动。因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。

2．棘轮机构的分类

棘轮机构的类型按工作原理，可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构。齿式棘轮机构按啮合情况，又可分为外啮合和内啮合两种形式。

（1）齿式棘轮机构

如图4．10所示的棘轮机构是外啮合单向齿式棘轮机构。

如图4．11（a）、（c）所示为外啮合双向齿式棘轮机构，可实现双向间歇运动的要求。

如图4．11（b）所示的棘爪1的端部加工成单边楔形，其直边部分能推动棘轮2转动，而斜边部分只能在棘轮2的齿背上滑过，棘爪1与棘轮齿槽靠弹力保证接触。当棘爪1在如图4．11（b）所示的位置时，棘轮2可作逆时针方向的间歇转动。若将棘爪1提起转过180°，再放入棘轮2的槽内，则棘轮作顺时针方向间歇转动，实现双向间歇运动的要求。

如图4．11（d）所示的棘爪形状对称，棘轮齿形同样加工成矩形。需要改变棘轮转向时，将棘爪翻转180°，棘轮便可实现反向间歇运动要求。

图4．11　双向式棘轮机构

1—棘爪；2—棘轮

（2）摩擦式棘轮机构

如图4．12（a）所示为外摩擦式棘轮机构。

如图4．12（b）所示为外摩擦式棘轮机构工作原理图。它主要由摩擦轮3、偏心楔块2、4及机架组成。偏心楔块2用转动副联接在摇杆1上，在图示位置，逆时针方向转动摇杆1，偏心楔块2与摩擦轮3之间产生的摩擦力带动摩擦轮3逆时针转过一定角度。当摇杆1摆回时，偏心楔块4将会阻止摩擦轮顺时针转动。

若需传递较大转矩，可用滚子摩擦式棘轮机构，依靠增大接触表面来增加摩擦力，如图4．13（b）所示。滚子摩擦式棘轮机构由星轮1、外环2、滚子3和弹簧4组成。当外环2逆时针方向转动时，由于外环对滚子的摩擦力使滚子3向外环与星轮之间的狭窄处楔紧，楔紧所产生的摩擦力则使外环和星轮形成一个整体，从而使星轮1随外环一起逆时针转动。当外环2按顺时针方向转动时，滚子在摩擦力作用下从狭窄处退出，使外环与星轮松开，星轮静止不动，实现星轮的单向间歇运动。

图4．12　外摩擦式棘轮机构

1—摆杆；2，4—偏心楔块；3—摩擦轮

图4．13　内摩擦式棘轮机构

1—星轮；2—外环；3—滚子；4—弹簧

反之，若运动由星轮输入（星轮为主要动件），外环也能实现单向间歇运动。

3．棘轮机构的特点

棘轮机构具有机构简单、制造方便、运动可靠、转角大小可以调节等优点。

齿式棘轮机构在运动开始和终止的瞬间有刚性冲击，故传动平稳性差，当棘爪在齿面滑过时，会产生噪声和相对磨损，不宜用于高速传动，同时这类棘轮机构的转角只能作有级调节。摩擦式棘轮机构可实现转角的无级调节，传递运动平稳、无噪声，但由于借助摩擦力来传递运动，会出现自动进给、制动、超越等运动要求。

二、槽轮机构

图4．14　单圆销外啮合槽轮机构

1．槽轮机构的工作原理

槽轮机构是一种常见的间歇运动机构，如图4．14所示。它由曲柄拨盘、圆销、具有径向轮槽的槽轮和机架等组成。由主动销轮利用圆柱销带动从动槽轮转动，完成间歇转动。主动销轮顺时针作等速连续转动，当圆销未进入径向槽时，槽轮因内凹的锁止弧被销轮外凸的锁止弧锁住而静止；圆销进入径向槽时，两弧脱开，槽轮在圆销的驱动下转动。当圆销再次脱离径向槽时，槽轮另一圆弧又被锁住，从而实现了槽轮的单向间歇运动。

2．槽轮机构的分类

槽轮机构按啮合形式，可分为外啮合和内啮合两种。按其销轮上圆销的数量，可分单圆销和双圆销两种。

如图4．14所示为单圆销外啮合槽轮机构。

如图4．15（a）、（b）所示为内啮合槽轮机构。其工作原理与外啮合式相同，只是槽轮与销轮是同向旋转。

图4．15　内啮合槽轮机构

对于单圆销的槽轮机构，销轮旋转一周，槽轮转过一定角度，完成一次间歇运动；若要使销轮转一周完成两次间歇运动，则可采用如图4．16（a）、（b）所示的双圆销槽轮机构来实现。

图4．16　双圆销槽轮机构

3．槽轮机构的特点

槽轮机构结构简单、工作可靠，与棘轮机构相比，运动较为平稳。但从动轮转角较大，且不易调节，在圆销进入啮合和脱离啮合时均有冲击。一般它应用于转速不高、要求间歇转过一定角度的分度装置中。

任务小结

1．齿式棘轮机构结构简单、运动可靠，但有噪声和刚性冲击。采用摩擦式棘轮机构可避免噪声，实现无级变速，但易打滑。

2．槽轮机构主动曲柄连续转动，推动圆销进入槽轮的径向槽，从而带动槽轮转过一定角度。其转动的角度大小受槽轮的槽数限制，不能调节，多用于低速自动化机械中。

思考题

1．简述各类棘轮机构的应用范围。

2．简述各类槽轮机构的应用范围。