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今天我们聊聊在机械设计中，我们必须掌握的间歇运动机构！有些机械需要其构件周期地运动和停歇，能够将原动件的连续转动转变为从动件周期性运动和停歇的机构，称为间歇运动机构。常见的间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构、凸轮间歇运动机构和不完全齿轮机构。
1.棘轮机构
由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构。它主要由摇杆、棘爪和外棘轮所组成。摇杆为运动输入构件，棘轮为运动输出构件。
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当摇杆顺时针摆动时，铰接在杆上的棘爪插入棘轮的齿内，使棘轮同时转过一定角度。当摇杆逆时针摆动时，棘爪在棘轮的齿上滑过，棘轮静止不动。这样，当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮便得到单向的间歇转动。
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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。
棘轮机构按结构形式分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构。
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▲单动式棘轮机构
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▲钩头双动式棘轮机构
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▲双止动式棘轮机构
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▲可变向棘轮机构
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▲可变向棘轮机构
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▲内啮合棘轮机构
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▲外摩擦式棘轮机构
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▲摩擦式棘轮机构
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▲内摩擦式棘轮机构
棘轮机构优缺点：
优点：棘轮机构具有结构简单、制造方便和运动可靠，并且棘轮的转角可以根据需要进行调节等；
缺点：棘轮机构传力小，工作时有冲击和噪声。因此，棘轮机构只适用于转速不高，转角不大及小功率的场合；
2.槽轮机构
槽轮机构由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构，又称马尔他机构。它常被用来将主动件的连续转动转换成从动件的带有停歇的单向周期性转动。
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槽轮机构有外啮合和内啮合以及球面槽轮等。外啮合槽轮机构的槽轮和转臂转向相反，而内啮合则相同，球面槽轮可在两相交轴之间进行间歇传动。槽轮机构典型结构如图所示，它由主动转盘、从动槽轮和机架组成。
▲槽轮机构典型结构
▲外啮合槽轮机构
▲内啮合槽轮机构
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▲球面槽轮机构
槽轮机构工作原理：
如下图所示，主动拨盘上的圆柱销进入槽轮上的径向槽以前，凸锁止弧将凹锁止弧锁住，则槽轮静止不动。圆柱销进入径向槽时，凸、凹锁止弧刚好分离，圆柱销可以驱动槽轮转动。当圆柱销脱离径向槽时，凸锁止弧又将凹锁止弧锁住，从而使槽轮静止不动。因此，当主动拨盘作连续转动时，槽轮被驱动作单向的间歇转动。
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槽轮机构的特点：是结构简单、工作可靠、机械效率高，但制造与装配精度要求高，且转角大小不能调节。
3.凸轮间歇运动机构
凸轮间歇运动机构是利用凸轮与转位拨销的相互作用，将凸轮的连续转动转换为转盘的间歇转动，用于交错轴间的分度运动。凸轮间歇式运动机构与棘轮机构、槽轮机构最大的优点是：能适用于高速，并且设计空间较大。
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4.不完全齿轮机构
不完全齿轮机构是由齿轮机构演变而得的一种间歇机构，这种机构的主动轮上只做出一个齿或几个齿，并根据运动时间和间歇时间的要求，在从动轮上做出与主动轮轮齿相啮合的轮齿的数目。
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▲不完全齿轮机构
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▲不完全齿轮齿条机构
不完全齿轮结构工作原理：
在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运动时间和停歇时间的要求在从动轮上作出与主动轮相啮合的轮齿。其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止圆弧定位使从动轮静止。
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特点：不完全齿轮机构结构简单、制造容易、工作可靠，从动轮运动时间和静止时间可在较大范围内变化。但是从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般只用于低速，轻载场合。
来源：机械CAX360
案例时间：后桥的有限元分析
SGH65后桥是曙光车桥众多产品中，比较成熟的一种车桥，它广泛适用于乘用，商务，多功能型车，发动机为汽油型。本文通过ANSYS有限元软件对此桥结构进行了有限元分析与计算，以便为设计人员提供可以改进优化此结构的建议和参考。
2 使用ANSYS软件对SGH65后桥进行有限元分析
2.1有限元模型的建立
我们根据设计者向我们提供的SGH65后桥的二维图纸建立有限元模型，在对计算精度影响不大的前提下，为提高计算速度，对模型做适当的简化。我们在材料特性的选择上，材料选择为钢性材料，杨氏模量选的值也很大，为保证其钢性材料的性质，泊松比为0.3，密度为7850千克每立方米，然后以实体单元划分网格，简化后的有主减壳的有限元模型共有224210个节点，101377个单元，无主减壳的有限元模型共有225395个节点，99582个单元。
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图2 没有主减壳的有限元模型
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图3 有主减壳的有限元模型
2.2 约束与载荷
2.2.1 约束的施加
为了模拟桥在真是工况下的状态，我们在施加约束时只在桥两端面施加约束，并不完全固定死，以免产生不符合实际的较大的应力集中。
2.2.2 载荷的施加
在有无主减壳的两种状态下，载荷的施加均分为两种：
1、与桥壳轴管中心线垂直的方向施加8330N的力；
2、在满载的状态下在与桥壳轴管中心线垂直的方向施加20825N的力。
2.3 计算工况分类
由于缺少相关的技术参数，本文主要是结合试验标准中的试验方法并结合已有的载荷参数：车桥整体受1.7t的力，确定如下几种计算工况进行对比计算分析。
表一：计算工况对比描述
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2.4 计算结果分析
2.4.1静力结果分析比较
表二： 最大应力值（MP）比较
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图4 工况一的应力云图
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图5 工况二的应力云图
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图6 工况三的应力云图
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图7 工况四的应力云图
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图8 工况一的变形云图
表三： 最大变形值（mm）比较
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图9 工况二的变形云图
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图10 工况三的变形云图
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图11 工况四的变形云图
我们通过以上诸表和图形对静力状态下的四种工况有了很直观的了解，现在我们对工况五～工况八的疲劳做一下分析比较。
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图12 工况五的疲劳寿命云图
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图13 工况六的疲劳寿命云图
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图14 工况七的疲劳寿命云图
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图15 工况八的疲劳寿命曲线
3 结论
从强度计算结果来看，由于加载和结构上的原因，在结构局部地方存在应力集中（最大应力出现位置）问题，在制造过程中应加强工艺保证；计算结果表明有动荷系数时应力集中现象加大，最大应力值上升，同时疲劳寿命减小；有主减壳时由于整体和局部刚度增大，相应的总体变形减小，但局部应力集中有所加大，表现为最大应力值加大。
总体来说，该桥本身设计结构还是合理的，只是在制造过程中应尽量减少焊接缺陷导致局部应力集中。
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结语：每日一篇案例阅文！用行动回馈您的关注~我是小豆子，谢谢！
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