5.2 槽輪機(jī)構(gòu)

5.2.1 槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理及類型

1．槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理

如圖5.12所示，槽輪機(jī)構(gòu)由具有圓柱銷的主動銷輪1、具有直槽的從動槽輪2及機(jī)架組成。主動銷輪1逆時針以ω1作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動，當(dāng)圓銷A開始進(jìn)入徑向槽時，α弧和β弧脫開，槽輪2在圓銷A的驅(qū)動下順時針轉(zhuǎn)動；當(dāng)圓銷A開始脫離徑向槽時，槽輪因?yàn)橛直涣硪绘i止弧鎖住而靜止，從而實(shí)現(xiàn)從動槽輪的單向間歇轉(zhuǎn)動。

2．槽輪機(jī)構(gòu)的類型

槽輪機(jī)構(gòu)主要分為普通型和特殊型兩大類。槽輪機(jī)構(gòu)又可按照傳遞的運(yùn)動分為傳遞平行軸運(yùn)動的平面槽輪機(jī)構(gòu)和傳遞相交軸運(yùn)動的空間槽輪機(jī)構(gòu)兩大類。普通型平面槽輪機(jī)構(gòu)又分為外嚙合式的外槽輪機(jī)構(gòu)（如圖5.12所示）和內(nèi)嚙合式的內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)（如圖5.13所示）以及槽條機(jī)構(gòu)（如圖5.14所示）。外槽輪機(jī)構(gòu)的主、從動輪轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的主、從動輪轉(zhuǎn)向相同；槽條機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇移動。與外槽輪機(jī)構(gòu)相比，內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)傳動較平穩(wěn)、停歇時間短、所占空間小。特殊型槽輪機(jī)構(gòu)有不等臂多銷槽輪機(jī)構(gòu)（如圖5.15所示）、球面槽輪機(jī)構(gòu)（如圖5.16所示）、偏置式槽輪機(jī)構(gòu)（如圖5.17所示）和曲線式槽輪機(jī)構(gòu)（如圖5.18所示）等。

5.2.2 槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用

1．槽輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)角，機(jī)械效率高。缺點(diǎn)主要為動程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不可太小，且槽輪在啟動和停止時加速度變化大、有沖擊，隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，因而不適用于高速。

2．槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用

槽輪機(jī)構(gòu)在自動機(jī)床轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)、電影放映機(jī)卷片機(jī)等自動機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用。圖5.19所示為電影放映機(jī)卷片機(jī)構(gòu)，當(dāng)槽輪2間歇運(yùn)動時，膠片上的畫面依次在方框中停留，通過視覺暫留而獲得連續(xù)的場景。圖5.20所示為六角車床轉(zhuǎn)塔刀架的槽輪機(jī)構(gòu)，其中1為槽輪，2為撥銷，3為撥盤，4為轉(zhuǎn)塔刀架。

5.2.3 槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)

槽輪機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)是槽數(shù)z和撥盤圓銷數(shù)n。在圖5.21所示的外槽輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)主動銷輪1回轉(zhuǎn)一周時，從動槽輪2的運(yùn)動時間t′與主動撥盤1的運(yùn)動時間t之比稱為該槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)，用τ表示。槽輪停止時間t″與主動撥盤轉(zhuǎn)一周的總時間t之比稱為槽輪的靜止系數(shù)，用τ″表示。由于主動銷輪1通常為等速轉(zhuǎn)動，故上述時間之比可用槽輪與撥盤相應(yīng)的轉(zhuǎn)角之比來表示。對于圖5.21所示的單圓柱銷外槽輪機(jī)構(gòu)，t′、t″、t分別對應(yīng)于撥盤的轉(zhuǎn)角為2φ1、2π—2φ1、2π。因此，該槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)和靜止系數(shù)分別為

因?yàn)檫\(yùn)動系數(shù)τ應(yīng)大于零，所以由式（5-4）可知，外槽輪徑向槽的數(shù)目應(yīng)大于或等于3。但槽數(shù)z=3的槽輪機(jī)構(gòu)，由于槽輪的角速度變化很大，圓銷進(jìn)入或脫出徑向槽的瞬間，槽輪的角加速度也很大，會引起較大的振動和沖擊，所以很少應(yīng)用。從式（5-5）可知，槽輪的運(yùn)動系數(shù)τ總是小于0.5的，這說明，在這種槽輪機(jī)構(gòu)中，槽輪的運(yùn)動時間總小于其靜止時間。

若欲使τ≥0.5，即讓槽輪的運(yùn)動時間大于其停歇時間，可在銷輪上安裝多個圓銷，如圖5.22所示的n=2的槽輪機(jī)構(gòu)。設(shè)均勻分布的圓銷數(shù)為n，且各圓銷中心與銷輪中心O1等距，則運(yùn)動系數(shù)τ為

因τ應(yīng)小于1（τ=1表示槽輪2與主動銷輪1都作連續(xù)轉(zhuǎn)動，不能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動），故由式（5-6）得

由式（5-7）可得，當(dāng)z=3時，圓銷數(shù)n可取1～5；當(dāng)z=4或當(dāng)z=5時，圓銷數(shù)n可取1～3；當(dāng)z≥6時，圓銷數(shù)n可取1～2。

同理，可導(dǎo)出內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動系數(shù)為

圓銷數(shù)與槽數(shù)的關(guān)系為

從提高生產(chǎn)效率觀點(diǎn)看，希望槽數(shù)z小些為好，因?yàn)榇藭rτ也相應(yīng)減小，槽輪靜止時間（一般為工作行程時間）增大，故可提高生產(chǎn)效率。但從動力特性考慮，槽數(shù)z適當(dāng)增大較好，因?yàn)榇藭r槽輪角速度減小，可減小振動和沖擊，有利于機(jī)構(gòu)正常工作。但槽數(shù)z＞9的槽輪機(jī)構(gòu)比較少見。因?yàn)楫?dāng)中心距一定時，槽數(shù)越多，則槽輪機(jī)構(gòu)尺寸越大，轉(zhuǎn)動時慣性力矩也增大。另外，由式（5-4）可知，當(dāng)z＞9時，槽數(shù)雖增加，運(yùn)動系數(shù)τ的變化卻不大，起不到明顯的作用，故z常取為4～8。