李云濤++賈路媛++王培毅++韓夢(mèng)瑩++李聰偉++龐佳雨++劉旭鋒

[摘 要]機(jī)械原理課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，一方面它較物理、理論力學(xué)等課程更加結(jié)合工程實(shí)際；另一方面，它又與講授專業(yè)機(jī)械的課程有所不同，它不具體研究某種機(jī)械，而是對(duì)各種機(jī)械中的一些共性問(wèn)題和常用的機(jī)構(gòu)進(jìn)行較為深入的探討。為了學(xué)好本課程，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們應(yīng)當(dāng)注意搞清基本概念，理解基本原理，掌握機(jī)構(gòu)分析和綜合的基本方法。

中圖分類號(hào)：TH112 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）06-0339-01

一、棘輪機(jī)構(gòu)

（一）棘輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、原理和類型

棘輪機(jī)構(gòu)，主要由5部分構(gòu)成，分別是棘輪、驅(qū)動(dòng)棘爪、止回棘爪、搖桿和機(jī)架。彈簧的作用是讓使止回棘爪與棘輪一直接觸。棘輪用鍵將其和軸連接起來(lái)。驅(qū)動(dòng)棘爪和搖桿鉸接在一起，并且搖桿可以繞棘輪軸實(shí)現(xiàn)左右擺動(dòng)。當(dāng)桿按照順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪從棘輪的齒頂擦過(guò)，止回棘爪起作用，讓棘輪靜止不動(dòng)；若搖桿在逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪頂住棘輪的齒并推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的角度，同時(shí)止回棘爪從棘輪的齒頂擦過(guò)。如此，通過(guò)讓搖桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)棘輪的單向間歇運(yùn)動(dòng)。

一般棘輪機(jī)構(gòu)可分為兩大類。

（1）齒嚙式棘輪

它的傳動(dòng)原理是靠棘爪和棘輪齒倆者的嚙合帶動(dòng)，轉(zhuǎn)角只可以粗略調(diào)節(jié)，無(wú)法精確調(diào)節(jié)。根據(jù)棘輪的運(yùn)動(dòng)情況，可分為：

1 可變向棘輪機(jī)構(gòu)

（圖1）的主動(dòng)搖桿與棘爪鉸接在一起，不但能讓使棘輪按照順時(shí)針?lè)较驅(qū)崿F(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，而且可以讓棘輪實(shí)現(xiàn)逆時(shí)針?lè)较蜷g歇運(yùn)動(dòng)，由此實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)特定的功能?？勺兿蚣啓C(jī)構(gòu)2（圖2）的棘輪可以實(shí)現(xiàn)逆時(shí)針?lè)较虻膯蜗蜷g歇運(yùn)動(dòng)；為了實(shí)現(xiàn)棘輪的順時(shí)針?lè)较騿蜗蜷g歇轉(zhuǎn)動(dòng)，可以將棘爪提起并繞其軸線旋轉(zhuǎn)180°后放下，則可實(shí)現(xiàn)。

2. 內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。

（2）摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)

摩擦式棘輪的結(jié)構(gòu)，工作原理和與齒式棘輪的機(jī)構(gòu)相差無(wú)幾，棘輪與棘爪靠摩擦力傳動(dòng)，棘輪轉(zhuǎn)角作無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。

（二）棘輪機(jī)構(gòu)的特征

棘輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便和運(yùn)動(dòng)可靠等優(yōu)點(diǎn)，故在各類機(jī)械中有廣泛的應(yīng)用。但是由于回程時(shí)搖桿上的棘爪在棘輪齒面上滑行時(shí)引起噪聲和齒尖磨損。同時(shí)為使棘爪順利落入棘輪齒間，搖桿擺動(dòng)的角度應(yīng)略大于棘輪的運(yùn)動(dòng)角，這樣就不可避免地存在空程和沖擊。此外棘輪的運(yùn)動(dòng)角必須以棘輪齒數(shù)為單位有級(jí)地變化。因此棘輪機(jī)構(gòu)不宜應(yīng)用于高速和運(yùn)動(dòng)精度要求較高的場(chǎng)合。

棘輪機(jī)構(gòu)所具有的單向間歇運(yùn)動(dòng)特性，在實(shí)際應(yīng)用中可滿足如送進(jìn)、制動(dòng)、超越離合和轉(zhuǎn)位、分度等工藝要求。

（三）修改棘輪擺角的方法

要實(shí)現(xiàn)改變搖桿的擺角所示，可以通過(guò)增長(zhǎng)或減短曲柄的長(zhǎng)度，就可以改變搖桿的擺角；通過(guò)改變活塞的路徑長(zhǎng)短，則可間接改變搖桿與輪的擺角，從而間接調(diào)節(jié)棘輪的轉(zhuǎn)角。

二、槽輪機(jī)構(gòu)

（一）槽輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成、工作原理以及類型

工作原理：槽輪機(jī)構(gòu)包括3部分，分別是帶有圓銷A的撥盤、含有徑向槽的槽輪和機(jī)架組成。當(dāng)撥盤按照ω1的角速度作勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，同時(shí)圓銷A沿著槽輪的徑向進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，撥盤上的外凸鎖止弧mn鎖住槽輪上的內(nèi)凹鎖止弧ef，即槽輪固定不動(dòng)；當(dāng)圓銷A再次滑進(jìn)槽輪的徑向槽時(shí)，鎖止弧ef被釋放開(kāi)，槽輪在圓銷A的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)圓銷A離開(kāi)徑向槽時(shí)，撥盤上的鎖止弧mn再次鎖住槽輪的鎖止弧ef，槽輪固定不動(dòng)。通過(guò)以上的描述可知槽輪可以做到間歇運(yùn)動(dòng)。

（二）槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)

當(dāng)在完整的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)是指：槽輪的工作時(shí)間t2與主動(dòng)撥盤的工作時(shí)間t1倆者比值。

1）單圓銷的外槽輪機(jī)構(gòu)：τ=t2/t1=（z-2）/2z

2）在撥盤上均勻分布著m個(gè)圓銷的外槽輪機(jī)構(gòu)：τ=m（1/2-1/z）

3）內(nèi)槽輪結(jié)構(gòu)：τ=（z-2）/2z=（1/2+1/z）

4）外槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性

外槽輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的任一位置。設(shè)i21為槽輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，是一個(gè)變量；kα為其角速度系數(shù)，也是一個(gè)變量。令： λ=R/L=sin（π/z）可得：

（三）設(shè)計(jì)槽輪的槽數(shù)

因?yàn)椴圯啓C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)必定大于零，而且從τ=（z-2）/2z可知z≥3，對(duì)于單圓銷的槽輪機(jī)構(gòu)，一般情況下把其槽數(shù)z設(shè)定為3，4，5，6，8。其它情況特殊分析。

（四）槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：槽輪的構(gòu)造簡(jiǎn)單、工作安全可靠、效率比較高。

缺點(diǎn)：制造和裝配時(shí)所需要的精度要求較高，且轉(zhuǎn)角的大小不能任意調(diào)節(jié)。

應(yīng)用：外槽輪機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于電影放映機(jī)中。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫恒 陳作模 葛文杰.西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室（第八版）

[2] 葛文杰.高等教育電子音像出版社（第八版）

[3] 洪允楣.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的組織與變異方法[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982