第4讲 间歇运动机构-【单招零距离】机电专业综合（上）

总复习方案·第一部分机械基础 【答案】解：(1)(2)如图(c)所示： (3)如图(d)所示： 等加速等减速 中 轻 09 609 120p 09 609 1209 B I20 0 60 华圆 图1-1-7 第4讲 间歇运动机构 考情分析 知识模块 间歇运动机构 考纲要求 掌握棘轮机构、槽轮机构的组成、工作原理，熟悉其应用。 高考卷 2019年 2020年 2021年 分值 6 5 6 题型、题号 填空题46、问答题51 判断题12、填空题45 综合题58、填空题46 题58(7)槽轮机构转向 题46棘轮机构的应用及 题12棘轮机构工作特点 判断及锁止弧作用2分 计算3分 2分 题58(8)槽轮机构运动 考点 题51(8)锁止弧作用1分 题45槽轮机构运动时间 时间计算1分 槽轮机构回转转速计算、 计算3分 题46棘轮机构转角计 运动系数2分 算3分 试题难度要求 容易 容易 容易 纵观近三年的高考试卷，本知识点在考试时，题型以填空、问答、计算等题型见多，分值在 5一6之间。这一部分以基础知识为主，试题难度相对低。了解步进运动机构的定义；棘轮机 构结构组成、工作原理、工作特点和棘轮转角的调节方法：重点在理清棘轮机构、槽轮机构中各 ·19· 单招零距离·机电专业综合 构件的运动情况、工作原理：难点在外啮合槽轮机构中转位时间公式的记忆与运用。近几年的 高考试卷中，对棘轮机构、槽轮机构中的计算要求提高，跟其他机构组合，应用原理来分析计算 是高频考点。 知识梳理 一、棘轮机构 1.棘轮机构的组成、分类 由棘轮、棘爪、机架组成，其中主动件为棘爪，属于高副机构：有时设有止回棘 组成 爪，用于阻止棘轮反转，使棘轮静止可靠。 (1)存在刚性冲击，运动平稳性差。 齿式棘 (2)工作时有噪声，棘爪易磨损。 轮机构 (3)用于低速场合。 (4)棘轮转角调节方便，且调节是有级的。 按结构分 (1)利用摩擦力工作，承载小，噪声低。 (2)过载会打滑，起安全保护作用。 摩擦式棘 (3)传动精度低。 分类 轮机构 (4)用于低速轻载的场合。 (5)棘轮转角无级调节。 (1)棘轮只能作单向转动，棘轮齿为锯齿形 单向式 按运动形式分 (2)棘轮的运动方向与主动件转向无关 双向式 (1)棘轮的齿为对称齿形，如矩形、等腰梯形等。 (可变向) (2)改变棘爪方向即可改变棘轮运动方向（例如提起棘爪转180°后放下） 双动式 主动件往复摆动一次时，棘轮动作2次，故棘轮停歇时间短。 2. 棘轮的转角调节方法 (1)改变摇杆摆角的大小 曲柄长度增大，摇杆摆角变大，棘轮转角变大， (1)摇杆摆角范围内，遮住的齿数越多，棘轮转角越小。 (2)改变遮板位置 (2)此方法不适于摩擦式棘轮机构。 3.棘轮机构的典型应用 起重机械中防 棘爪用于防止重物下落，起安全保护作用 逆转棘轮机构 ·20· 总复习方案·第一部分机械基础 (1)自行车后轴的“飞轮”也是一种超越离合器。 (2)链轮1逆时针转动时，可通过棘爪2带动车轮 自行车后轴的 3转动； “飞轮” (3)链轮1顺时针转动时，棘爪2在棘轮齿上滑 过，车轮3不动； (4)逆时针转动时，车轮3转速可超越链轮1转速。 (1)按传动顺序，包含齿轮机构、曲柄摇杆机构、 棘轮机构、螺旋机构 牛头刨床的横 (2)提起棘爪转180°后放下，可改变工作台进给 向进给机构 方向 (3)采用遮板调节工作台进给量 冲床自动转位 冲床的冲头下行（工作行程）时，棘轮静止：冲头 机构 上行（空回行程）时，棘轮动作 4.棘轮机构的常见计算 含义 计算公式 棘轮最小转角 棘轮转1个齿的角度 9nm=3 1 工作台最小进给量 棘轮转1个齿时螺母的移动量 Lmm=Nmin·P。= XP 1 (1)棘轮转1个齿，相当于棘轮转1：Z, 备注 (2)棘轮实际转角为最小转角的整数倍，工作台的实际进给量为最小进给量的整数倍 棘轮转K个齿，则棘轮转角0=K×360°乙，工作台进给量L= 二、槽轮机构 1.槽轮机构组成、结构及特点 说明 备注 带圆销的曲柄盘（拨盘）、 组成 主动件是曲柄盘，含2个转动副和1个高副，属于高副机构。 槽轮、机架组成 (1)圆销进入槽时，锁止凸弧与凹弧分离，槽轮运动（锁止弧不起锁止作用）。 有锁止弧（包含锁止凸弧 结构 (2)圆销离开槽时，锁止凸弧与凹弧接触，槽轮静止（锁止弧起锁止作用）。 和锁止凹弧) (3)锁止弧作用：使槽轮可靠静止，并能防止槽轮逆转。 ·21· 单招零距离·机电专业综合 续表 说明 备注 (1)结构简单，工作可靠，转位方便。 (2)转角大，且转角、转向不能调节。 (3)无刚性神击，与棘轮机构相比，转速较高。（原因：圆销进入、离开槽轮时，曲柄与槽垂直） 特点 (4)槽轮在起、停时的加速度大，存在惯性力，故转速不宜过高。 (5)内啮合槽轮机构，槽轮运动时间长，故平稳性好。 (6)常用于转角较大且不需调节的场合。 2.槽轮机构分类 说明 (1)曲柄与槽轮转向相反 外啮合 (2)圆销数为1时，槽轮运动时间短(（：x==乙，二2<0.51。<1。，运动系数0 2Z 按啮合 <x<0.5 方式分 (1)曲柄与槽轮转向相同 (2)圆销数只能为1 内啮合 (3)内啮合中的1和1静的计算与外啮合正好相反，故槽轮运动时间长(1>1僻)，平稳 性好，运动系数0.5<x<1 单圆销 按圆销 曲柄转动1r时，槽轮动作1次，槽轮转过圈数为1乙，槽轮转角为360 数分 多圆销 曲柄转动1r时，槽轮动作K次(K为圆销数)，槽轮转过圈数为K/Z,槽轮转角为 60° 乙XK 3.槽轮机构的主要参数 参数 说明 槽数Z、槽轮转角 槽轮动作一次的转角取决于槽轮的情数，即多=36 (1)当主动件转1r时，圆销数K决定了槽轮动作的次数，即：主动件转1r时，槽轮动作 K次，转过圈数为空，转角为2×360 圆销数K (2)K的取值：：x<1,.当Z=3时，Kmx=5:当Z=4~5时，Kw=3:当Z≥ 6时，Kmx=2 (3)内啮合槽轮机构，圆销数只能为1个 ·22· 总复习方案·第一部分机械基础 续表 参数 说明 (1)定义：槽轮的运动时间t猫与曲柄转1r的时间1的比值，即： :-号-安×K 运动系数x表示在一个运动周期内，槽轮的运动时间所占百分比，其值x<1 (2)由运动系数公式可知，槽轮槽数Z的取值范围Z≥3 (3)曲柄转1r的时间1称为运动周期，其可根据曲柄转速1计算，即：1=1'n (4)公式中的1是指在一个运动周期内，槽轮动作K次的时间，而动作一次的时间为 运动系数x t动广K (5)由运动系数公式可知，l动=t×x:l俗=1一1动 (6)对于单圆销外呐合：=县=乙2<0.51a<1m t 2Z 对于内啮合：t助>1静(0.5<t<1) (7)影响1动1静的因素—Z、K Z、K越大，则t新越大，t静越小。 4.槽轮机构的计算 常用计算公式 槽轮转角、转数 (转速) 设槽数为乙、圆销数为K,则曲柄转一周时，槽轮运动K次，槽轮转之转角为0= 个 ×360°。 运动周期 I=1in(n- 曲柄转速) 运动系数 x==2-2 t ×K(内W合：x= +2) 时间 t 2Z 运动时间 1墙=xXt 静止时间 1m=(一t动 (1)运动系数公式中，1是指运动周期（即曲柄转1r的时间）。 备注 (2)1动、1。为一个运动周期内总的运动时间和静止时间，对于多销槽轮机构而言，要与 动作一次的运动时间和静止时间区别开来。 5.槽轮机构的典型应用 电影放映机的卷片机构 刀架转位机构 采用单圆销时，若曲柄转1，则槽轮间歇运动一次，从 而带动胶片移动一个画面。 曲柄转1r,则槽轮间歇运动一次，带动刀架转位一 采用双圆销时，若曲柄转1r,则槽轮间歇运动二次，从 次。 而带动胶片移动二个画面。 ·23· 单招零距离·机电专业综合 典例精析 【例1】牛头刨床横向进给机构采用棘轮丝杆联动机构实现横向进给，摇杆摆角30°，摇 杆往复摆动一次推动棘轮转过5个齿，若丝杆导程为3m。求：棘轮的最小转角及齿数Z;摇 杆往复一次，刨床的横向进给量L。 【析与解】本题解题的关键是，棘轮的转角是以齿数为单位的，由于棘轮与丝杆是联动，棘轮 与丝杆的转动角度是相同的，再运用螺旋传动的公式，就可把棘轮转角与进给量联系起来解题。 【答案】1)棘轮的最小转角：0=30°=6°齿数乙：Z=360°=60 5 6° 30 (2)L=N.P4=360·3=0.25mm 【例2】题图为曲柄摇杆机构带动的棘轮机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3、棘爪5、棘轮6、止回 棘爪7和机架4组成，各杆长度分别表示为L1LL,和L4。已知L1=2。,L:= 2 2十凸L,L,=L4。曲柄1按图示方向以60r/min转动，摇杆往复摆动一次棘轮转过五个齿。试 2 计算： +L 图1-1-8 (1)极位夹角0= :(2)摇杆摆角为 (3)杆3工作行程所需的时间为 秒： (4)棘轮齿数Z= (5)棘轮转一周至少需要的时间1轮= 【析与解】本题解题的关键是：该组合机构是由两基本机构组成的，曲柄摇杆机构与棘 轮机构是联动的，摇杆向左摆动时带动棘轮沿逆时针方向同步转动，向右摆时，棘轮停歇。所 以将该组合机构看成两基本机构分别解决。第1、2、3问是曲柄摇杆机构的问题，4、5两问是棘 轮机构的问题。作图可知摇杆的两极限位置，即件2、3共线的位置。计算出摇杆的摆角，就可 知棘轮齿数。 (1)由图可知，△ADC1为等腰直角三角形，所以∠ADC,=90°，∠DAC1=45°△ADC2为 等边三角形，所以∠ADC2=∠DAC2=60°，所以极位夹角为15°，摇杆摆角为30°。 (2)工作行程的时间，即曲柄转过195°的转角所用时间，曲柄转一周所用时间为1秒，195 ·24· 总复习方案·第一部分机械基础 所用时间为195° 7360×1s=0.54s。 (3)棘轮最小转角为0=30°=6°棘轮齿数为Z=360 ≥60 (4)棘轮转一周的时间即转过60个齿，1秒钟棘轮转5个齿，一周60个齿，所需时间为t轮= 5 =12S 【答案】(1)15°(2)30°(3)0.54S(4)60(5)12 【例3】某六槽槽轮机构，主、从动件转向相同，已知完成工艺时间为30s,则拨盘转速为 rmin。 【析与解】本题解题的关键是：由主、从动件转向相同，分析该槽轮机构是内啮合槽轮机 构，即圆销数为1：其次，完成工艺时间即为槽轮静止时间。由此可得出，T一30=T(Z+ 2)/2Z=T(6+2)/2×6=2/3T,解得T=90s,则拨盘转速为2/3r/min。 【答案】23 【例4】某六槽双圆销外啮合槽轮机构，已知每次完成工艺时间为10s,则槽轮每次转位 所需时间为 S。 【析与解】本题解题的关键是：该槽轮机构是外啮合槽轮机构，每次完成工艺时间即为 每次停歇时间，而双圆销槽轮机构，则一个周期内，停歇两次，转位两次，完成工艺时间即为槽 轮静止时间，所以，一个周期内，静止时间为20s。由此可得出，T一20=KT(Z一2)/2Z= 2T(6-2)/2×6=2/3T,解得T=60s,则拨盘转速为1r/min。 本题曲柄转1周，槽轮转120°；当曲柄转6转，槽轮转2转(720°)。 【答案】1 ·25·