棘轮机构和槽轮机构的比较分析

在机器中，除使用平面连杆机构、凸轮机构外，还经常会使用到棘轮机构（如图6－73所示）、槽轮机构（如图6－74所示）等。棘轮机构和槽轮机构可在主动件作连续运动时，使从动件作周期性的运动和停歇，我们常把它们称为间歇运动机构。它们广泛用于自动机床的进给机构、送料机构，刀架的转位机构，精纺机的成形机构等。

图6－73　棘轮机构

图6－74　槽轮机构

本任务要求对棘轮机构和槽轮机构的组成、类型及应用有初步的认识和了解。

一、棘轮机构的组成及原理

图6－75　棘轮机构

1—摇杆；2—驱动棘爪；3—棘轮；4—机架；5—制动棘爪

如图6－75所示，棘轮机构由摇杆1、棘轮3、驱动棘爪2、制动棘爪5和机架4组成。当原动件摇杆逆时针转动时，装在摇杆上的驱动棘爪2嵌入棘轮的齿槽内推动棘轮转过一定角度，此时制动棘爪在棘轮的齿背滑过。当摇杆顺时针转动时制动棘爪嵌入棘轮齿槽内阻止棘轮顺时针转动，同时驱动棘爪在棘轮齿背滑过，此时棘轮静止不动。摇杆的摆动可由曲柄摇杆机构或凸轮机构来实现。

二、棘轮机构的类型

棘轮机构的类型很多。按工作原理可分为齿式和摩擦式，按结构特点可分为外接式和内接式，见表6－2。

表6－2　棘轮机构的类型

1.齿式棘轮机构

齿式棘轮机构按其运动形式又可分为二类：

（1）单动式棘轮机构。如图6－75所示，当主动摇杆往复摆动一次时，棘轮只能单向间歇地转过某一角度。

（2）双动式棘轮机构。如图6－76所示，在摇杆往复摆动时都能使棘轮作同一方向的间歇转动。棘爪可做成钩头，如图6－76（b）所示，或直头，如图6－76（a）所示。

图6－76　双动式棘轮机构

齿式棘轮机构具有结构简单、制造方便以及运动可靠等优点，而且棘轮的转角可以根据需要进行有级调节。但主动件的摆角要大于棘轮转角，传递的动力较小，工作时有冲击和噪声，磨损快，精度低。因此，适用于运动速度不高、传递动力不大的分度、计数、供料、制动等场合。

2.摩擦式棘轮机构

表6－1中所示，摩擦式棘轮机构与齿式棘轮机构相比，摩擦式棘轮机构能无级调节棘轮转角的大小，而且降低了机构的冲击和噪声。但接触表面间容易发生滑动，运动不可靠。因此，适用于运动精度要求不高的各种机械实现进给或传递运动的场合。

三、槽轮机构的组成及工作原理

槽轮机构结构简单、工作可靠，机械效率高，能较平稳地把主动轴的等速连续转动转换为从动轴周期性间歇运动。

图6－77　单圆销外啮合槽轮机构(www.xing528.com)

槽轮机构主要由带有圆销的拨盘1，带有径向槽的槽轮2和机架组成。如图6－77所示为外槽轮机构，拨盘1以等角速连续回转，当拨盘上的圆销A未进入槽轮2的径向槽时，槽轮的内凹弧被拨盘上的外凸弧锁住，使槽轮静止不动；当拨盘上的圆销A开始进入槽轮径向槽时，外凸弧将松开槽轮，从而圆销A驱使槽轮转动。当圆销A开始脱出槽轮的径向槽时，槽轮的另一内凹弧又被锁住，使槽轮静止不动，直到下一个运动循环开始。

四、槽轮机构的类型

槽轮机构的类型可按槽轮啮合方式分为外啮合槽轮机构和内啮合槽轮机构。

当拨盘转一周时，槽轮只作一次与拨盘转动方向相反的转动的槽轮机构，称为单圆销外啮合槽轮机构。当拨盘转一周时，槽轮能作两次反向转动的槽轮机构，称为双圆销外啮合槽轮机构，如图6－78所示。若有多个圆销时，则称为多圆销外啮合槽轮机构。当要求拨盘与槽轮转向相同时，则应采用内啮合槽轮机构，如图6－79所示。内啮合槽轮机构结构紧凑，槽轮停歇时间短，运动平稳性也比外啮合槽轮机构好。

图6－78　外啮合槽轮机构

图6－79　内啮合槽轮机构

五、槽轮机构的特点及应用

槽轮机构的特点是结构简单，工作可靠，在进入和退出啮合时槽轮的运动要比棘轮的运动平稳。另外它转位迅速，即在较短时间内槽轮能转过较大的角度。但槽轮机构的转角大小不能调节，只能更换具有相应槽数的槽轮。所以槽轮机构多用来实现不需要经常调整转动角度的转位运动。

槽轮机构广泛应用于各种自动和半自动机床上。如图6－80所示为六角车床的刀架转位机构。与槽轮2固联的刀架上装有六种刀具，相应的槽轮上开有六个径向槽，拨盘1上装有一个圆销A，每当拨盘转动一周，圆销进入槽轮一次，驱使槽轮转过60°，刀架也随着转过60°，从而将下一工序的刀具转到工作位置。

如图6－81所示为一电影放映机中的卷片机构。为了适应人眼的视觉暂留现象，要求影片作间歇移动，槽轮上有4个径向槽，当拨盘每转一周时，圆销将拨动槽轮转1／4周。使胶片移过一幅画面，并停留一定的时间，适应人的视觉停留需要。

图6－80　六角车床的刀架转位机构

图6－81　电影放映机中的卷片机构