任务描述

生产实际中有时要求某些构件做周期性时动时停的间歇运动，实现这种间歇运动的机构称为间歇运动机构，用以把主动件的连续运动变为从动件的间歇运动。棘轮机构是一种最重要的间歇运动机构。

相关知识

一、棘轮机构

1.棘轮机构的构成

棘轮机构主要由棘轮、棘爪、止回棘爪和摇杆组成，如图4-40所示。

图4-40　棘轮机构

①棘轮上的齿大多做在棘轮的外缘上，构成外接棘轮机构；若做在棘轮的内缘上，则构成内接棘轮机构。

②棘轮用键连接在机构的传动轴上，而主动杆则空套在主传动轴上，驱动棘爪与主动杆用转动副相连接。

③当主动杆逆时针方向摆动时，驱动棘爪借助弹簧或自重插入棘轮齿槽内，使棘轮转过一定角度。

④当主动杆顺时针方向摆动时，制动棘爪阻止棘轮顺时针转动，驱动棘爪在棘轮齿背上滑过，而棘轮静止不动，从而使主动杆做连续的往复摆动，而棘轮做单向间歇转动。

⑤棘轮机构的结构简单、制造方便、运动可靠，而且棘轮轴每次转过角度的大小可以在较大的范围内调节。但其缺点是工作时有较大的冲击和噪声，而且运动精度较差，所以棘轮机构常用于速度较低和载荷不大的场合。

2.单向间歇运动机构

如图4-41所示，把棘轮的齿制成矩形，而棘爪制成可翻转的。思考当棘爪处在B'、B两位置时，棘轮可获得什么样的单向间歇运动。

图4-41　单向间歇运动机构

①当需要棘轮做不同转向的间歇运动时，把棘轮的齿制成矩形，而棘爪制成可翻转的。

②当棘爪处在图示位置B时，棘轮可获得逆时针单向间歇运动。

③当把棘爪绕其轴销A翻转到虚线所示位置B'时，棘轮即可获得顺时针单向间歇运动。

3.双动式棘轮机构

图4-42所示为双动式棘轮机构，此种机构的棘爪可制成钩头的或直推的。

图4-42　双动式棘轮机构

4.棘轮机构的应用——牛头刨床工作台的横向进给机构

牛头刨床工作台的横向进给机构的工作原理如图4-43所示。

图4-43　牛头刨床工作台的横向进给机构

1、2—齿轮；3—连杆；4—摇杆；5—棘轮；6—丝杆；7—棘爪

在此机构中通过齿轮（1、2）、曲柄摇杆机构（2、3、4）、棘轮机构（4、5、7）来使与棘轮固连的丝杠6做间歇转动，从而使牛头刨床的工作台实现横向间歇进给。

（1）改变工作台横向进给量大小。

若要改变工作台横向进给量的大小，可通过改变曲柄的长度来实现。

（2）使棘轮反向转动。

当棘爪处在图示状态时，棘轮5沿逆时针方向做间歇进给。若将棘爪7拔出，绕本身轴线转180°后再放下，由于棘爪工作面的改变，棘轮将改为沿顺时针方向间歇进给。

5.改变棘轮每次转过角度的大小

为了改变棘轮每次转过角度的大小，可采用图4-44和图4-45所示的方法。

图4-44　调整棘轮转角1

①在图4-44中，改变摇杆的摆角大小，使其逐渐增大，棘轮转角随之增大。

②在图4-45中，在棘轮外加装一个棘轮罩，用以遮盖摇杆摆角范围内的一部分棘齿。这样，当摇杆逆时针摆动时，棘爪先在罩上滑动，然后才嵌入棘轮的齿间来推动棘轮转动。被棘轮罩遮住的齿越多，棘轮每次转过的角度就越小。

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图4-45　调整棘轮转角2

知识链接

摩擦式棘轮机构

除了上述齿啮式棘轮机构外，还有摩擦式棘轮机构，如图4-46所示。

图4-46（a）为外接式，（b）为内接式，都是通过凸块2与从动轮3间的摩擦力推动从动轮间歇转动，其克服了齿啮式棘轮机构冲击噪声大、棘轮每次转过角度的大小不能无级调节的缺点，但其运动准确性较差。

①图4-46（c）也可作为内按摩擦式棘轮机构，其由星轮1、套筒2、弹簧顶杆3及滚柱4等纽成。若星轮1为主动件，当其逆时针回转时，滚柱借摩擦力而滚向楔形空隙的小端，并将套筒楔紧，使其随星轮一同回转；而当星轮顺时针回转时，滚柱被滚到空隙的大端，将套筒放松，这时套筒静止不动。

图4-46　摩擦式棘轮机构

②摩擦式棘轮机构传递运动较平稳、无噪声、棘轮的转角可做无级调节，但运动准确性差，不宜用于运动精度要求高的场合。

二、槽轮机构

槽轮机构如图4-47所示，由主动拨盘1、从动槽轮2和机架组成。

图4-47　槽轮机构

1.槽轮机构的工作原理

槽轮机构的工作原理如下。

（1）拨盘1以等角速度做连续回转，当拨盘上的圆销A未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧nn被拨盘1的外凸锁止弧mm'm卡住，故槽轮不动。图4-47所示为圆销A刚进入槽轮径向槽时的位置，此时锁止弧nn也刚被松开。此后，槽轮受圆销A的驱使而转动。

（2）当圆销A在另一边离开径向槽时，锁止弧nn又被卡住，槽轮又静止不动。直至圆销A再次进入槽轮的另一个径向槽时，又重复上述运动。所以槽轮做时动时停的间歇运动。

（3）槽轮机构的结构简单，外形尺寸小，机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位。但因传动时尚存在柔性冲击，故常用于速度不太快的场合。

2.外槽轮和内槽轮

观察图4-48所示两个槽轮机构，对比槽轮与拨盘转动方向的区别。

图4-48　槽轮机构

（1）槽轮分为外槽轮机构和内槽轮机构。其均用于平行轴的间歇传动，但外槽轮机构中槽轮与拨盘转向相反，而内槽轮机构中槽轮与拨盘转向相同。

（2）槽轮机构工作时，在主动拨盘转动一周中，槽轮的运动次数与主动拨盘的圆销个数相同，槽轮每次的转动角度为（n为槽轮的径向槽个数）。图4-48所示外槽轮机构中，槽轮上开有四条径向槽，拨盘为单销，所以拨盘转动一周时，槽轮运动一次，且每次转动角度为90°。

课堂思考

观察图4-49所示的双销式外啮合槽轮机构，说明拨盘转动一周时，槽轮运动几次，且每次转过的角度为多少。

图4-49　双销式外啮合槽轮机构

3.槽轮机构的应用——蜂窝煤制作机的传动系统

槽轮机构在生产实际中应用广泛，图4-50所示为其在蜂窝煤制作机的传动系统的应用。

图4-50　蜂窝煤制作机

思考练习

1.什么是运动副？运动副是如何分类的？

2.运动副中的高副和低副如何区分？各有何特点？

3.什么是机构运动简图？机构运动简图有何作用？

4.什么是平面连杆机构？什么是铰链四杆机构？

5.铰链四杆机构有哪些基本类型？它们是如何分类的？

6.曲柄摇杆机构有何功能？试举例说明。

7.双曲柄机构有何功能？试举例说明。