第4章间歇运动机构§4-1 棘轮机构§4-2 槽轮机构 §4-3 不完全齿轮机构和凸轮式间歇机构简介
第4章间歇运动机构棘轮机构(ratchet and pawl),由棘轮和棘爪组成的一种单 向间歇运动机构。棘轮机构常用在各种机床和自动机中间歇 进给或回转工作台的转位上，也常用在千斤顶上。在自行车 中棘轮机构用于单向驱动，在手动绞车中棘轮机构常用以防 止逆转。棘轮机构工作时常伴有噪声和振动，因此它的工作 频率不能过高。棘轮机构将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。
§4-1 棘轮机构一、棘轮机构的工作原理 如图所示，棘轮机构主要由棘轮、 棘爪和机架所组成。棘轮2固联在轴 4上，其轮齿分布在轮的外缘，原动 件1空套在轴4上。当原动件1逆时针 方向摆动时，与它相联的驱动棘爪3 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 单动式棘轮机构 角度。 当原动件1顺时针方向摆动时，驱动棘爪3便在棘轮齿背上滑过 。簧片6使棘爪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。
§4-1 棘轮机构
单动式棘轮机构
§4-1 棘轮机构
改变原动件1的结构形状
,可以得到如图所示的双动式棘轮机构。原动 件1往复摆动时都能使棘
轮2沿同一方向转动。
驱动棘爪3可以制成带钩头(图a)或的直的(图b)。
§4-1 棘轮机构
a
双动式棘轮机构
b
§4-1 棘轮机构 当棘轮轮齿制成方形时，成为可变向棘轮机构，如图a所示。 其特点是当棘爪1在实线位置时，棘轮2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。该机构可实现棘轮顺时 针方向和逆时针方向作间歇运 动，还可使棘轮与棘爪脱开， 则当棘爪往复摆动时，棘轮静 止不动。 综上所述的棘轮机构都属于齿 式棘轮机构
§4-1 棘轮机构
§4-1 棘轮机构
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。
§4-1 棘轮机构 右图是通过棘爪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。
§4-1 棘轮机构 棘轮机构除了实现间歇运动外，还能实现超越运动。 名词解释超越运动：保证机构运动的连续,即不论进给运动 是否停止,机构都将继续运动。
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。自行车后轮轴上的棘轮机构
§4-2 槽轮机构一、槽轮机构的工作原理 槽轮机构又称为马尔他机构，如右图所 示。它是由具有径向槽的槽轮 2 、带有 圆销A的拨盘1和机架组成。
拨盘 1 作匀速转动时，驱使槽轮 2 作时转 时停的间歇运动。拨盘 1 上的圆销 A 尚未 进入槽轮 2 的径向槽时，由于槽轮 2 的内 凹锁住弧β被拔盘1的外凸圆弧α卡住， 故槽轮 2 静止不动。图中所示位置是当圆 销A开始进入增轮2的径向槽时的情况。
§4-2 槽轮机构 这时锁住弧被松开，因此槽轮2受圆销A驱使沿逆时针转动。当 圆销 A开始脱出槽轮的径向槽时，槽轮的另一内凹锁住弧又被 拨盘1的外凸圆弧卡住，致使槽轮2 又静止不动，直到圆销 A再 进入槽轮 2的另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。为 了防止槽轮在工作过程中位置发生偏移，除上述锁住弧之外也 可以采用其他专门的定位装置。
§4-2 槽轮机构 槽轮机构构造简单，机械效率高，并且运动平稳，因此在自动 机床转位机构、电影放映机卷片机构等自动机械中得到广泛的 应用。下图所示为电影放映机卷片机构。当槽轮 2 间歇运动时 ，胶片上的画面依次在方框中停留，通过视觉暂留而获得连续 的场景。
§4-2 槽轮机构二、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K。 如右图所示，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 入或脱出径向槽的瞬时，槽的中心 线O2A应与O1A垂直。设z为均匀分 布的径向槽数目，则槽轮2转过
2φ2=2π/z弧度时，拨盘1的转角2φ1将为(4-1)
§4-2 槽轮机构 在一个运动循环内，槽轮2的运动时间tm对拨盘1的运动时间t之比 值τ称为运动特性系数(动停比)。当拨盘1等速转动时，这个时
间之比可用转角之比来表示。对于只有一个圆销的槽轮机构，tm和t分别对应于拨盘1转过的角度2φ1和2π。因此其运动特性系数τ 为(4-2)
为保证槽轮运动，其运动特性系数τ应大于零。由上式可知，此时， 径向槽的数目应等于或大于3。但槽数z=3的槽轮机构，由于槽轮的 角速度变化很大，圆销进出径向槽的瞬时，槽轮的角加速度也很大 。会引起较大的振动和冲击，故很少应用。
§4-2 槽轮机构 由式(4-2)可知，这种槽轮机构的运动特性系数τ总是小于0.5 ,即槽轮的运动时间总小于
静止时间ts。
如果拨盘1上装有数个圆销，则可以得到τ>0.5的槽轮机构。设均匀分布的圆销数目为K,则一个循环中，轮2的运动时间为只 有一个圆销时的K倍，即
K ( z 2) (6 4) 2z 运动系数τ还应当小于1(τ=1表示槽轮2与盘1一样作连续转动 ,不能实现间歇运动),故由上式得K 2z z 2 (6 5)
§4-2 槽轮机构 由上式可知，当z=3时，圆销的数目可为 1 至5 ;当z=4或 5 时,圆销数目可为1至3;而当z≥6时，圆销的数目可为1或2。 槽数z>9的槽轮机构比较少见，因为当中心距一定时，z越大
槽轮的尺寸也越大，转动时的惯性力矩也增大。另由式(6-3)可知，当z>9时，槽数虽增加，τ的变化却不大，起不到明 显的作用，故z常取为4~8。
§4-2 槽轮机构
§4-2 槽轮机构
§4-3 不完全齿轮机构和凸轮式间歇机构简介 不完全齿轮机构常应用于计数器、电影放映机和某些具有特殊 运动要求的专用机械中。