第7章间歇运动机构
机械原理孙恒笔记
机械原理笔记一、基本概念1.机械：机械是一种人为的实物组合，各部分之间具有确定的相对运动，并能实现能量的转换或完成有用的机械功。
2.机构：机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。
3.构件：构件是机构中的运动单元体，通常是一个整体，也可以是由几个零件刚性联接而成的一个整体。
4.零件：零件是制造的单元体，是构件的组成部分，制造后不再拆分。
二、机械的运动简图1.定义：用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按一定比例表示各运动副的相对位置，这种表示机构中各构件间相对运动关系的图形称为机构运动简图。
2.作用：便于对机构进行运动分析和动力分析，是机构设计、分析的重要工具。
三、平面机构的自由度1.自由度：构件相对于参考系的独立运动参数的数目。
2.计算平面机构自由度：F = 3n - 2PL - PH，其中n为活动构件数，PL为低副数，PH为高副数。
四、连杆机构— 1 —1.定义：若干构件用低副（转动副和移动副）连接而成的机构称为连杆机构。
2.分类：平面连杆机构、空间连杆机构。
3.特点：易于制造、成本低、可靠性高、能承受较大载荷、能实现多种运动轨迹和运动规律。
五、凸轮机构1.定义：凸轮是具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动，与它相接触的从动件，作往复运动或摆动。
2.分类：按凸轮的形状分为盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。
3.特点：能实现复杂的运动要求、机构紧凑、传动简单。
六、齿轮机构1.定义：依靠齿轮的啮合传动来传递运动和动力的机构。
2.分类：平面齿轮机构、空间齿轮机构。
3.特点：传动比准确、传动效率高、传动功率大、适应范围广。
七、间歇运动机构1.定义：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。
2.分类：棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。
八、机械效率— 2 —1.定义：有用功与输入功之比称为机械效率。
常用运动机构汇总
构。
③以最短杆相对杆为机架，则无曲柄存在，因此该机构为双摇杆机
构。
(2)若铰链四杆机构中最短杆长度与最长杆长度之和大于其余两杆长
2021/10/10度之和，则无论以哪一杆为机架，均为双摇杆机构。
9
1.1.4 铰链四杆机构的演化及其应用
除了铰链四杆机构的上述三种形式外，人们还广泛采用其他形式的平面四 杆机构。分析、研究这些平面四杆机构的运动特性可以发现：这些平面四杆机 构是由铰链四杆机构通过一定途径演化而来的。
1.1.4 铰链四杆机构的演化及其应用
3．导杆机构 若将曲柄滑块机构（图1a）中的构件1作为机架，就演化成导杆机构（图1b）。 导杆机构可分转动导杆机构和摆动导杆机构。
图1 导杆机构
转动导杆机构
摆动导杆机构
（1）转动导杆机构 图1b所示导杆机构，当时，机架1为最短杆，它的相邻杆2与 导杆4均能绕机架作连续转动，故称为转动导杆机构（图2a）；图2b所示为插床机 构，其中构件1、2、3、4组成转动导杆机构，工作时，导杆4绕A点回转，带动构件 5及插刀6往复运动，实现切削。
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180 K 1
K 1
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1.1.5 平面四杆机构的运动特性
2．死点 在曲柄摇杆机构中，如图所示，若取摇杆为主动件，当摇杆在两极限位置时，连杆与曲柄共线， 通过连杆加于曲柄的力F经过铰链中心A，该力对A点的力矩为零，故不能推动曲柄转动，从而使 整个机构处于静止状态。这种位置称为死点。 平面四杆机构是否存在死点位置，决定于从动件是否与连杆共线。凡是从动件与连杆共线的位
当曲柄等速转动时，摇杆来回摆动的速度是不同的，
其空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度，这种
性质为机构的急回特性。为了表达这个特征的相对程度，
第7章 其他常用机构(教案)
第7章其他常用机构1．教学目标了解常用典型间歇机构的工作原理、运动特点及其应用等情况。
2．教学重点和难点步进机构的工作原理3．讲授方法：多媒体课件当主动件作连续运动时，从动件作周期性的运动和停顿，这类机构称为间歇机构，也称为步进机构。
它在各种自动化机械中得到广泛的应用，用来满足送进、制动、转位、分度、超越等工作要求。
常用的步进机构可以分为两类：1）主动件往复摆动，从动件间歇运动，如棘轮机构。
2）主动件连续运动，从动件间歇运动，如槽轮机构、不完全齿轮机构等。
当主动件作连续运动时，从动件作周期性的运动和停顿，这类机构称为间歇机构，也称为步进机构。
它在各种自动化机械中得到广泛的应用，用来满足送进、制动、转位、分度、超越等工作要求。
常用的步进机构可以分为两类：1）主动件往复摆动，从动件间歇运动，如棘轮机构。
2）主动件连续运动，从动件间歇运动，如槽轮机构、不完全齿轮机构等。
步进机构种类很多，我们在这里主要学习最常用的：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。
7.1 棘轮机构7.1.1棘轮的工作原理和类型我们骑自行车时，通过链条带动后轮上的链轮，实现自行车的前进。
但后轮的链轮是只有外面的链轮带动里面的转轴，当我们不再登动脚踏板时，自行车后轮可以继续转动。
留心的同学可能知道这个零件的名称，但是这个机构究竟是怎么工作的呢？实际上，这就是一个棘轮机构。
图典型的棘轮机构如图7.1所示。
该机构为轮齿式外啮合棘轮机构，由棘轮3、棘爪2、摇杆1和止动爪4、弹簧5和机架所组成。
棘轮3固装在传动轴上，棘轮的齿可以制作在棘轮的外缘、内缘或端面上，而实际应用中以作在外缘上居多。
摇杆1空套在传动轴上。
当摇杆沿逆时针方向摆动时，棘爪2嵌入棘轮3上的齿间，推动棘轮转动。
当摇杆沿顺时针方向转动时，止动爪4阻止棘轮顺时针转动，同时棘爪2在棘轮齿背上滑过，此时棘轮静止。
这样，当摇杆往复摆动时，棘轮便可以得到单向的间歇运动。
在棘轮机构中，棘轮多为从动件，由棘爪推动其运动。
机械设计基础 课后习题答案 第三版 高等教育出版社课后答案(1-18章全)
机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社课后答案(1-18章全)机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第 1 章机械设计概述??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 1第 2 章摩擦、磨损及润滑概述??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????? 3第 3 章平面机构的结构分析??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????? 12第 4 章平面连杆机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 16第 5 章凸轮机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????36第 6 章间歇运动机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 46第7 章螺纹连接与螺旋传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????? 48第8 章带传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????60第9 章链传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????73第10 章齿轮传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????80第11章蜗杆传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????112第12 章齿轮系??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????124第13 章机械传动设计???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 131第14 章轴和轴毂连接??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 133第15 章轴承??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????????138第16 章其他常用零、部件??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????? 152第17 章机械的平衡与调速??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????? 156第18 章机械设计CAD 简介??????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????163第1章机械设计概述1.1 机械设计过程通常分为哪几个阶段?各阶段的主要内容是什么?答:机械设计过程通常可分为以下几个阶段:1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。
《机械设计基础》复习重点、要点总结
《机械设计基础》复习重点、要点总结《机械设计基础》第1章机械设计概论复习重点1. 机械零件常见的失效形式2. 机械设计中，主要的设计准则习题1-1 机械零件常见的失效形式有哪些？1-2 在机械设计中，主要的设计准则有哪些？1-3 在机械设计中，选⽤材料的依据是什么？第2章润滑与密封概述复习重点1. 摩擦的四种状态2. 常⽤润滑剂的性能习题2-1 摩擦可分哪⼏类？各有何特点？2-2 润滑剂的作⽤是什麽？常⽤润滑剂有⼏类？第3章平⾯机构的结构分析复习重点1、机构及运动副的概念2、⾃由度计算平⾯机构：各运动构件均在同⼀平⾯内或相互平⾏平⾯内运动的机构，称为平⾯机构。
3.1 运动副及其分类运动副：构件间的可动联接。
（既保持直接接触，⼜能产⽣⼀定的相对运动）按照接触情况和两构件接触后的相对运动形式的不同，通常把平⾯运动副分为低副和⾼副两类。
3.2 平⾯机构⾃由度的计算⼀个作平⾯运动的⾃由构件具有三个⾃由度，若机构中有n个活动构件(即不包括机架)，在未通过运动副连接前共有3n个⾃由度。
当⽤P L个低副和P H个⾼副连接组成机构后，每个低副引⼊两个约束，每个⾼副引⼊⼀个约束，共引⼊2P L+P H个约束，因此整个机构相对机架的⾃由度数，即机构的⾃由度为F=3n-2P L-P H (1-1)下⾯举例说明此式的应⽤。
例1-1 试计算下图所⽰颚式破碎机机构的⾃由度。
解由其机构运动简图不难看出，该机构有3个活动构件，n=3；包含4个转动副，P L=4；没有⾼副，P H=0。
因此，由式(1-1)得该机构⾃由度为F=3n-2P L-P H =3×3-2×4-0=13. 2.1 计算平⾯机构⾃由度的注意事项应⽤式(1-1)计算平⾯机构⾃由度时，还必须注意以下⼀些特殊情况。
1. 复合铰链2. 局部⾃由度3. 虚约束例3-2 试计算图3-9所⽰⼤筛机构的⾃由度。
解机构中的滚⼦有⼀个局部⾃由度。
顶杆与机架在E和E′组成两个导路平⾏的移动副，其中之⼀为虚约束。
机械设计基础教材
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F = 3×3–2×4 = 1
F = 3×4–2×5 = 2
n = 3
Pl= 4
n = 4
Pl = 5
如图1-12（a）：
如图1-12（b）：
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【例1-2】如图1-13所示，计算曲柄滑块机构的自由度。 活动构件数n=3低副数高副数
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平面机构运动简图的绘制
绘制机构运动简图的步骤：（1）分析机构的组成，观察相对运动关系，了解其工作原理。（2）确定所有的构件（数目与形状）、运动副（数目和类型）。（3）选择合理的位置，能充分反映机构的特性。（4）确定比例尺 （5）用规定的符号和线条绘制成机构运动简图。
1. 机构运动简图的定义
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运动副及构件的表示方法
1．构件构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
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2．转动副
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3．移动副 如图1-8所示，注意移动副的导路应与两构件相对移动的方向一致。
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4．高副两构件组成高副时的相对运动与这两个构件在接触处的轮廓形状有直接关系，因此，在表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸轮高副的表示方法。
图1-4 （a）凸轮高副
平面机构中高副引入一个约束，保留两个自由度。
图1-4 （b）齿轮高副
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运动链与机构
运动链：两个以上的构件以运动副连接而构成的系统。如图1-5所示，若运动链中各构件首尾相连，则称之为闭式运动链，否则称为开式运动链。
机械设计基础习题及答案3平面连杆机构的自由度
平面机构的自由度和速度分析一、复习思考题1、什么是运动副？运动副的作用是什么？什么是高副？什么是低副？2、平面机构中的低副和高副各引入几个约束？3、机构自由度数和原动件数之间具有什么关系？4、用机构运动简图表示你家中的缝纫机的踏板机构。
5、计算平面机构自由度时，应注意什么问题？二、填空题1、运动副是指能使两构件之间既保持接触。
而又能产生一定形式相对运动的。
2、由于组成运动副中两构件之间的形式不同，运动副分为高副和低副。
3、运动副的两构件之间，接触形式有接触，接触和接触三种。
4、两构件之间作接触的运动副，叫低副。
5、两构件之间作或接触的运动副，叫高副。
6、回转副的两构件之间，在接触处只允许孔的轴心线作相对转动。
7、移动副的两构件之间，在接触处只允许按方向作相对移动。
8、带动其他构件的构件，叫原动件。
9、在原动件的带动下，作运动的构件，叫从动件。
10、低副的优点：制造和维修，单位面积压力，承载能力。
11、低副的缺点：由于是摩擦，摩擦损失比大，效率。
12、暖水瓶螺旋瓶盖的旋紧或旋开，是低副中的副在接触处的复合运动。
13、房门的开关运动，是副在接触处所允许的相对转动。
14、抽屉的拉出或推进运动，是副在接触处所允许的相对移动。
15、火车车轮在铁轨上的滚动，属于副。
三、判断题1、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。
（）2、凡两构件直接接触，而又相互联接的都叫运动副。
（）3、运动副是联接，联接也是运动副。
（）4、运动副的作用，是用来限制或约束构件的自由运动的。
（）5、螺栓联接是螺旋副。
（）6、两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副，都是回转副。
（）7、组成移动副的两构件之间的接触形式，只有平面接触。
（）8、两构件通过内，外表面接触，可以组成回转副，也可以组成移动副。
（）9、运动副中，两构件联接形式有点、线和面三种。
（）10、由于两构件间的联接形式不同，运动副分为低副和高副。
常用间歇机构的类型、特点
常⽤间歇机构的类型、特点教学⽬标：⼯农业⽣产中所⽤的⾃动机、半⾃动机上常⽤到将主动件的连续运动改变为从动件的周期性运动的间歇机构。
本章主要介绍最常⽤的棘轮机构、槽轮机构，并简要介绍不完全齿轮机构、凸轮间歇运动机构、空间间歇运动机构。
通过本章的学习，要求读者了解这些常⽤间歇机构的类型、特点，了解其⼯作原理和必要的设计计算⽅法，以便在⼯程实际中能够分析选⽤。
教学重点和难点：棘轮机构的特点及运动规律。
棘轮机构的主要参数和⼏何尺⼨。
槽轮机构的特点及运动规律。
槽轮机构的主要参数和⼏何尺⼨。
案例导⼊：当主动件连续运动时，从动件出现周期性停歇状态的机构称为间歇运动机构。
间歇运动机构在⾃动化机械中获得⼴泛应⽤，例如图1-1所⽰的⾃动组装机⼯作台的运动，由槽轮机构完成了间歇运动。
在⾃动机床的进给机构、⼑架的转位机构、包装机的送进机构和电影放映机构等也获得了⼴泛应⽤。
通过本章的学习，将能够较正确地选⽤。
6.1 棘轮机构6.2 槽轮机构6.3 其他间歇运动机构6.4 实训6.5 习题6.1 棘轮机构6.1.1 棘轮机构的组成和⼯作原理6.1.2 棘轮机构的类型和应⽤6.1.3 棘轮机构的主要参数和⼏何尺⼨6.1.1 棘轮机构的组成和⼯作原理如图6-l所⽰，棘轮机构主要由棘轮、棘⽖、摇杆和机架组成。
棘轮2与轴相连接，驱动棘⽖3与摇杆1组成转动副。
摇杆空套在轴4上作往复摆动。
当摇杆逆时针摆动时，使驱动棘⽖3插⼊棘轮2的齿槽中，推动棘轮沿逆时针⽅向转过⼀定⾓度；当摇杆顺时针⽅向摆动时，驱动棘⽖在棘轮的齿上滑过，此时，弹簧6迫使⽌回棘⽖5插⼊棘轮的齿槽，阻⽌棘轮反转。
因此，当摇杆作连续往复摆动时，棘轮得到单向间歇转动。
图6.1 棘轮机构1—摇杆；2—棘轮；3—棘⽖；4—轴；5—⽌回棘⽖；6—弹簧摩擦式棘轮机构6.1.3棘轮机构的主要参数和⼏何尺⼨名 称符号计 算公 式备 注模 数m m=d/z由强度计算或类⽐法确定，并选⽤标准值标准模数：1，1.5，2，3，3.5，4，5，6，8，10，12，14，16等名 称符 号计 算 公 式备 注齿数z 通常在12～60范围内选⽤ 顶圆直径da da =mz 齿⾼h h=0.75m 根圆直径df df=d-2h 齿距p p=πd/z=πm 齿顶厚a a=m 齿槽夹⾓θθ=60°或55°根据铣⼑的⾓度⽽定棘⽖⼯作⾼度h1当m≤2.5时，h1=h+(2～3)；当m=3～5时，h1=(1.2～1.7)m 棘⽖尖顶圆⾓半径r1r1=2 棘⽖底平⾯长度a1a1=(0.8～1)m6.2 槽 轮 机 构6.2.1 槽轮机构的⼯作原理6.2.2 槽轮机构的主要参数和⼏何尺⼨计算6.2.1 槽轮机构的⼯作原理6.2.1 槽轮机构的⼯作原理图6-7 槽轮机构1—拨盘；2—槽轮；3—圆销6.2.2 槽轮机构的主要参数和⼏何尺⼨计算6.3 其他间歇运动机构6.3.1 不完全齿轮机构6.3.2 凸轮间歇运动机构6.3.1 不完全齿轮机构6.4 实训(3) 在⽜头刨床的进给机构中，设进给螺旋的导程为5mm，⽽与螺旋固定连接的棘轮有28个齿，问该⽜头刨床的最⼩进给量是多少？实作题(1) 何谓槽轮机构的运动系数？为什么必须0<<1，有何意义？说明z为何不能⼩于3？(2) 在如图6-8所⽰的单销四槽的槽轮机构中，已知拨盘1转1圈，槽轮停歇时间为15s，求主动盘1的转速n1及槽轮在⼀周期内的运动时间。
机械原理A间歇运动机构
机械原理A间歇运动机构间歇运动机构是一种能将连续运动转换为间歇运动的机构。
在间歇运动机构中，驱动轴连续旋转，但输出轴仅在特定的间歇时间内工作。
一、机械原理A间歇运动机构的构成：1.柱齿轮机构：柱齿轮是实现间歇运动的核心部件。
它由凸轮和摇杆组成。
凸轮由驱动轴上的齿轮驱动，因此凸轮会不断旋转。
摇杆则以其中一种特定的方式固定在凸轮上，并且连接到推锥环机构上的推动杆。
当凸轮旋转时，柱齿轮就会变换角度并在不同的时间间隔内推动推动杆。
2.推锥环机构：推锥环机构位于柱齿轮机构下方，与柱齿轮机构相连。
它由推动杆和推锥环组成。
推动杆由柱齿轮的摇杆通过其中一种机械连接机构推动，而推锥环则通过推动杆的作用来控制输出轴的运动。
推动杆在柱齿轮的作用下来回运动，从而使得推锥环的位置不断变换。
推锥环的位置决定了输出轴的运动状态，当推锥环达到一些特定的位置时，输出轴会开始工作，否则输出轴会处于停止状态。
二、机械原理A间歇运动机构的工作原理：当驱动轴上的凸轮旋转时，柱齿轮会跟随凸轮的动作进行旋转，并改变柱齿轮的角度。
柱齿轮的角度变化会导致推动杆的位置发生变化，进而影响推锥环的位置。
当推锥环的位置达到一些特定位置时，它会开始推动输出轴进行工作。
输出轴的工作时间由推锥环的位置决定，一旦推锥环超过了工作时间，输出轴将停止。
在停止状态下，柱齿轮会继续旋转，直到再次推动推锥环，使输出轴再次开始工作。
三、机械原理A间歇运动机构的应用：机械原理A间歇运动机构广泛应用于各种需要间歇运动的机械设备中。
例如，在包装机械中，间歇运动机构常被用于控制产品的进给、封装和出料等动作；在自动化生产线上，间歇运动机构可以用来实现输送带的进给和停止等控制；在印刷设备中，间歇运动机构可以控制印刷板的进给和停止等操作。
总之，机械原理A间歇运动机构在许多工业领域中发挥着重要的作用。
总结：机械原理A间歇运动机构是一种能将连续运动转换为间歇运动的机构。
它由柱齿轮机构和推锥环机构组成，通过凸轮的旋转和推动杆的作用来控制输出轴的运动。
工业设计机械基础第7章常用机构
M
B 3 O3
n = 3, Pl =4, Ph =0 F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1
与实际相符
n = 3, Pl=4, Ph =0
F = 3×3 - 2×4 – 0 = 1
2）两构件形成多个具有相同作用的运动副。 (1)两构件组成多个移动副，且导路相互平行或重合时，只有一个 移动副起约束作用，其余为虚约束。
2
1
◆处理方法：计算中只计入一处高副。
F=3n-2Pl-Ph=3x2-2x2-1=1
3、机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束。
◆处理方法：计算中应将对称部分除去不计。
图7-11 运动简图中构件的表示方法 a）二运动副构件示例 b）三运动副构件示例
常用机构运动简图 国标GB/T 4460-1984 给出了典型机构的运动简图， 表7-1为摘自该国标的部分常用机构的运动简图。
2.转动副 构件组成转动副时，如下图表示。 图垂直于回转轴线用图a表示； 图不垂直于回转轴线时用图b表示。 表示转动副的圆圈，圆心须与回转轴线重合。 一个构件具有多个转动副时，则应在两条交叉处涂黑，或在其内 画上斜线。
F=3n-2Pl-Ph=3x3-2x4-0=1
◆处理方法：计算中只计入一 个移动副。
F=3n-2Pl-Ph=3x1-2x1=1
(2) 两构件组成多个转动副，且轴线重合，只有一个转动副起 约束作用，其余为约束。
◆处理方法：计算中只计入一个转动副。
(3)两构件组成多处接触点公法线重合的高副，只考虑一处高副。
图7-5 液体搅拌机 1—机架 2—曲柄 3—连杆 4—摇杆
⑶从动件 机构中由原动件驱动的其他构件。 若从动件直接实现机构的功能，称为执行件；若从动件把运动输出本 机构，称为输出构件。 图7-5中连杆3、摇杆4都是从动件。
机械设计基础-习题解答
《机械设计基础》习题解答机械工程学院目录第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承---------------------------------------------------------50 第十三章滑动轴承-------------------------------------------- ------------ 56 第十四章联轴器和离合器------------------------------- 59 第十五章弹簧------------------------------------------62 第十六章机械传动系统的设计----------------------------65第0章绪论0-1机器的特征是什么？机器和机构有何区别？[解] 1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功能或转换机械能。
第七章 常用机构
外啮合式不完全 齿轮机构两轮转 向相反
从动轮变为齿条，输出 由间歇转动变为间歇移 动
内啮合式不完全 齿轮机构两轮转 向相同
不完全齿轮齿条机构
下午7时15分 第七章 常用机构
下午7时15分
第七章 常用机构
第七章 常用机构
球面机构
机构中各构件只组成回转副，各回转副的轴线交于1点， 构件上各点轨迹位于同心球面上。
卡当机构（万向联轴节）
球面机构的3个可动构件的 两回转副轴线相交成90˚， 与机架的两回转副轴线相交 成任意角度β
下午7时15分
第七章 常用机构
当主动轴1匀速转动时， 从动轴3作变速转动 其传动比的计算公式为：
下午7时15分
第七章 常用机构
内啮合式棘轮机 构的棘爪或楔块 安装在棘轮的内 部，其特点为结 构紧凑，外形尺 寸小。
摩擦式棘轮机构 传动平稳、无噪音， 传递扭矩大，动程 可无级调节。会出 现打滑现象。
当棘轮成为了 棘齿条，主动件 往复摆动时，棘 爪即推动棘齿条 做单向间歇移动。
手枪盘分度机构 作用：转位、分 度
下午7时15分 第七章 常用机构
间歇机构(步进机构)
连续的输入运动→周期性停歇的断续运动 按照Bock理论，1个间歇机构包含1个基本机构
其中从输入构件到输出构件的运动传递在一段时间内
不起作用， 此时运动传递或自动地实现、或通过附加方法实现。
几乎所有机构类型都可以派生出间歇机构。
下午7时15分
下午7时15分
第七章 常用机构
螺旋机构
空间低副机构 具有螺旋副 单螺旋机构
动螺母位移
s pA 2
间歇运动机构
一、棘轮机构的组成及其特性
(1)单动式棘轮机构
棘爪
棘轮机构
摆杆
弹簧 O 机架 止回棘爪
视频1：单动单向外棘轮
棘轮
一、棘轮机构的组成及其特性 双动外棘轮—视频2
(2)双动式棘轮机构
一、棘轮机构的组成及其特性
(2)双动式棘轮机构
钩头双动式棘轮机构
直头双动式棘轮机构
一、棘轮机构的组成及其特性
(3)可变向棘轮机构
第二节 槽轮机构
二、槽数Z和拨盘圆销数K对 槽轮运动关系的影响
设z为均匀分布的径向槽数目，则 当槽轮转过 2 2 2 / z 弧度时， 拨盘1的转角 21 为： 2 21 2 2 槽轮机构的运动因数 ： 槽轮的运动时间t2与拨 盘的运动时间t1的比值。
t 2 21 t1 2
由普通齿轮机构演变 而成的间歇机构，其 轮齿没有布满整个圆 周。主动轮1作连续转 动时，从动轮2作间隙 运动，当其处于间歇 位置时，从动轮上的 锁止弧S2与主动轮上 的锁止弧S1相互配合， 保证从动轮停歇在确 定的位置上。
图7-9 外啮合不完全齿轮机构
1-主动轮 2-从动轮
第三节 不完全齿轮机构
二、不完全齿轮机构的特定和应用 优点：机构更简单，易于 制造，从动轮停歇的次数、 每次停歇的时间以及每次 转动的转角参数可选范围 大。
双向棘轮—视频4
双向棘轮—视频3
一、棘轮机构的组成及其特性
(3)可变向棘轮机构O2B NhomakorabeaB´
O1
一、棘轮机构的组成及其特性
摩擦式棘轮机构
第一节
棘轮机构
二、棘轮转角的调节方法
1.改变摇杆摆角的大小来调节棘轮的转角 摇杆调节转位—视频5
棘轮机构与槽轮机构
空间槽轮机构: 传递相交轴间的运动可以改变棘轮来自转动方向。棘轮在正、反
两个转动方向上都可
以实现间歇转动。工 作原理见书P90。
2. 摩擦式棘轮机构
1）偏心楔块式棘轮机构
2）滚子楔紧式棘轮机构
构件1逆时针转动或构
件3顺时针转动时，在摩 擦力作用下，能使滚子2 楔紧在构件1、3形成的 收敛狭隙处，则构件1、 3成一体，一起转动；运 动相反时，构件1、3成 脱离状态。
主要由棘轮、棘爪、 主动摆杆和机架所组成。
主动摆杆1空 套在与棘轮3固联 的从动轴上，驱 动棘爪2与主动摆 杆1用转动副相联， 止动棘爪4与机架 用转动副连接， 弹簧5是保证棘爪 与棘轮啮合。
2.工作过程：当主动摆杆1作往复摆动时，从动棘轮3作单向间歇 转动
当摆杆1左摆 时，棘爪2插 入棘 轮3的齿内推动棘轮 当摆杆右摆时，棘爪2滑过 转过某一角度。 棘轮3，而棘轮静止不动，往复循
第七章 间歇运动机构
本章要求
§7—1 §7—2
§7—3
棘轮机构 槽轮机构
不完整机构
本章要求
掌握常用间歇运动机构的类型、 工作原理、特点及用途。
§7-1 棘轮机构
一、棘轮机构的基本结构和工作原理
二、常见的棘轮机构的类型：
三、棘轮机构的特点和应用
一、棘轮机构的基本结构和工作原理
1.棘轮机构的组成：
三、棘轮机构的特点和应用
1、特点
轮齿式棘轮机构结构简单，易于制造，运动可靠， 棘轮转角容易实现有级调整，但棘爪在齿面滑过会引 起噪音和冲击，经常在低速、轻载、用作间歇运动的 控制中。
摩擦式棘轮机构传递运动平稳，无噪音，从动件 的转角可以做无级调整。但难以避免打滑现象，因此 运动的准确性较差，不适合用于精确传递运动的场合。
第7章间歇运动机构
电影放映机的送片机构 蜂窝煤压制机构
第19页/共65页
4、槽轮机构的设计 （1）槽轮机构的运动系数
间歇运动机构的运动特性通常用动停时间比 k来描述。即
k td tt
td表示从动件在1个运动周期中的 运动时间，tt表示其停歇时间。
在槽轮机构的设计中，选取不同的槽数 z和 圆销数n，将获得不同的动、停规律。
通常它是将旋转运动转换为直线运动。但 当导程角大于当量摩擦角时，它还可以将直 线运动转换为旋转运动。
动力特性好，分度精度高，成本较低。
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3、凸轮式间歇运动机构的特点和应用
◆机构特点
★结构简单、工作可靠，转位精确，不需定位装置即 可获得高的定位精度； ★廓线设计得当，可使从动件获得预期的任意运动； ★动载荷小，无冲击，宜高速； ★加工成本高，安装、调整要求严。
◆应用场合
轻工机械、冲压机械等高速机械中常用作高速、 高精度的步进进给、分度转位等机构。例如用于高 速冲床、多色印刷机、包装机、折叠机等。
例：改变主动摇杆摆角的大小
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驱动机构设计成行 程可调机构
加装棘轮罩，以遮盖摇杆 摆角范围内的一部分棘齿
第15页/共65页
7.2 槽 轮 机 构
1、槽轮机构的组成及工作原理
动画演示
槽轮机构的组成：由主动拨盘、 从动槽轮和机架等组成。
槽轮机构的工作原理：主动拨 盘连续转动，当主动拨盘的圆 销A未进入槽轮径向槽时，槽 轮被锁，静止不动；当主动拨 盘的圆销A进入槽轮径向槽时， 槽轮受圆销A驱动而转动。从 而使槽轮做间歇运动。
自行车飞轮（内接棘轮）
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4．棘轮设计的要点 （1）几何尺寸设计 （2）棘轮转角的调节
机械原理考试知识点
《机械原理》考试知识点第一篇基本机构及常用机构的运动学设计第一章绪论1．了解机械原理的研究对象及主要内容；2．了解机械原理的地位和作用；3．了解机械原理的学习目的和方法。
第二章机构的结构分析与综合1．掌握有关机构的概念，如构件、运动副、运动链、杆组等；2．掌握平面机构运动简图的绘制方法和步骤，能根据实际机械正确绘制机构运动简图；3．掌握机构具有确定运动的条件及平面机构自由度的计算，并注意复合铰链、局部自由度和虚约束等情况；4．掌握平面机构中高副低代的方法，要求代替前后，机构的自由度和机构的瞬时运动不变；5．掌握平面低副机构的结构分析和组成原理，能根据给定的机构运动简图进行拆杆组，进行机构的结构分析，并确定机构的级别。
第三章平面连杆机构及其设计1．了解平面连杆机构的类型、应用及其主要特点；2．掌握平面连杆机构特别是它的基本形式——平面铰链四杆机构的一些基本概念和基本知识及其演化方法和应用；3．掌握平面连杆机构的运动特性和传力特性：如有曲柄的条件、急回特性和行程速度变化系数、压力角与传动角、死点位置、运动连续性等；4．掌握等视角定理及几何法刚体导引机构的设计；5．掌握机构的刚化反转法及几何法函数生成机构的设计；6．掌握急回机构的设计；7．掌握用速度瞬心法作平面机构的速度分析方法；8．掌握用相对运动图解法进行机构的运动分析方法；9．掌握用复数矢量法进行机构的运动分析的方法。
第四章凸轮机构及其设计1．掌握凸轮机构的基本概念、凸轮机构的分类及应用；2．掌握从动件常用的运动规律及从动件运动规律的设计原则；3．掌握凸轮机构的反转法原理；4．掌握图解法设计平面凸轮轮廓曲线的设计方法；5．掌握解析法设计平面凸轮轮廓曲线的设计方法；6．掌握凸轮机构的压力角及基本尺寸的设计。
第五章齿轮机构及其设计1．了解齿轮机构的类型和应用；2．掌握齿廓啮合基本定律；3．掌握渐开线的形成及其性质；4．掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数和几何尺寸计算；5．掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动特点，包括：1）定传动比；2）啮合线与啮合角；3）中心距的可分性；3）正确啮合条件；4）连续传动条件；5）标准中心距和安装中心距；6）无侧隙啮合条件等。
机械基础教案-间歇运动机构
教师授课教案2016下-2017上学年一学期课程机械基础教学内容旧知复习：1.凸轮机构的组成、运动特点。
2.凸轮机构的类型、材料和结构。
3.分析凸轮机构的运动。
讲授新课：项目一常用机构分析间歇运动机构的运动I 棘轮机构应用较多的间歇运动机构有棘轮机构和槽轮机构。
一、棘轮机构的组成棘轮机构主要由棘爪、棘轮和机架组成。
二、棘轮机构的运动特点棘轮机构具有结构简单，制造方便，运动可靠，转角准确，调节范围广的特点，在间歇运动机构中得到广泛的应用。
三、棘轮机构的类型棘轮机构的类型分为齿啮式和摩擦式。
1. 齿啮式齿啮式棘轮机构是靠棘爪的尖齿与棘轮的凹齿之间的啮合来传递运动。
齿啮式棘轮机构从动件转动的角度大小是由主动棘爪摇过的角度决定的。
齿啮式棘轮机构分为外接式和内接式两种。
（1）外接式啮合型式的棘轮机构的尺寸较大，一般以棘爪为主动件，棘轮为从动件（2）内接式啮合型式的棘轮机构的结构较为紧凑，一般以棘轮为主动件，棘爪为从动件，但是棘爪可以超越主动棘轮转动，称之为超越离合器。
齿啮式棘轮机构的噪声、冲击和磨损较大，不适用于高速场合。
2. 摩擦式棘爪与棘轮之间靠摩擦块的挤压力传递运动，其最大的特点是可实现无极调速的转角，运动平稳无噪声。
但会出现打滑现象，使转角的精度不够高，仅应用于低速轻载的场合。
四、棘轮机构转角的调节1．改变摇杆的摆角棘爪的摇动角度取决于曲柄摇杆机构中摇杆的摇动角度，通过改变曲柄的长度，就能调整摇杆的摇动角度，达到改变棘轮的转角。
2．调整棘轮遮盖板的位置棘轮的外圆周上有一个遮盖板，当摇杆的摇动角度不变时，遮盖板缺口处露出的棘轮齿越多，棘爪推过棘轮的齿数也越多，棘轮转过的角度也越大；反之，棘轮转过的角度也越小。
五、 棘轮转动方向的调节棘轮的转动方向不一定是单向固定不动的，有时需要双向来回转动。
双向式棘轮机构可满足棘轮的双向转动。
六、齿啮式棘轮机构的参数1. 棘轮齿数z棘轮齿数z 可根据棘轮的最小转角m inδ来确定，即zπδ2min ≥，则 min 2δπ≥z2. 棘轮齿距p棘轮齿距p 是棘轮相邻两齿齿顶圆上对应点之间的弧长。
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因槽轮的线速度方向应 沿着径向槽的中心线 。
2 10 2
20
由此得出：
k
t2 t1
2 10 2π
π
2π z z 2 2z 1 2 1 z
2π
由上式可知， k总是小于0.5的，外槽轮径向 槽的数目应大于或等于3。槽轮的运动时间总 小于其静止时间。
3．对从动件动、停位置的要求 设计中应根据工作要求来选取从动件运动行 程（简称动程）的大小，并注意从动件停歇位 置的准确性。在时还要求设计的间歇运动机构 能调节动程或动停比的大小。
7.7 其 他 常 用 机 构
1、螺旋机构
(1) 螺旋机构的组成及特点 ◆螺旋机构的组成
在机构运转速度较高时，或槽轮轴承惯性较大
内槽轮机构与外槽轮机构一样，有加速度突变，
且其值与外槽轮相等，但当|α|→0 时，角加速 度值迅速下降并趋于零。
设计中应尽量保证间歇运动机构动作平稳、减 小从动构件在起动和停止运动时产生的冲击，尤 其要减小高速运动构件的惯性负荷，改善机构的 动力特性。 槽轮机构的运动和动力特性， 通常用右边两个比值来衡量。
4．棘轮设计的要点
（1）几何尺寸设计
（2）棘轮转角的调节 ◆安装棘轮罩：通过安装棘轮罩，改变插销 在定位板孔中的位置，即可调节棘轮罩遮盖 的棘轮齿数，使部分行程内棘爪沿棘轮罩表 面滑过从而实现棘轮转角大小的调整。
◆驱动机构设计成行程可调机构：可通过设 计腰形槽、调节块、调节丝杆等改变曲柄或 摇杆的长度，从而从而改变摆杆的摆角，达 到改变动停时间比的目的。实际设计时，并 不需要同时设置多个调整环节。
3、槽轮机构的特点与应用 优点：结构简单，制造容易，工作可靠，能准确 控制转角，机械效率高。 缺点：动程不可调节， 转角不可太小，在起 动和停止时加速度变 化大、有冲击，不适 用于高速。 应用：一般用于转速不 很高的自动机械、轻工 机械或仪器仪表中。
电影放映机的送片机构
蜂窝煤压制机构
4、槽轮机构的设计 （1）槽轮机构的运动系数 间歇运动机构的运动特性通常用动停时间比
如果在销轮上均匀地分布n个圆销，则当销轮 盘转动一周时，槽轮将被拨动n次，故运动系数 是单销的n倍，即
k n z 2 2z
因k应小于1，故
n
2z z 2
（2）槽轮机构的运动特性
槽轮机构的角速度及角加速度的最大值随槽轮
数 z 的增多减少；
当圆销开始进入和离开径向槽时，两瞬时有柔
性冲击，且随槽数 z 的减少而增大； 的情况下，就显得更为突出。
◆双动式棘轮机构 直推棘爪 钩头棘爪
运动特点：摇杆来回摆动都能使棘轮向同一方向转动。
◆ห้องสมุดไป่ตู้向式棘轮机构
动 画
动 画
棘爪可翻转的矩形棘齿可以获得不同转向的间歇运动。
3、棘轮机构的功能应用
（1）应用场合
各种机床中，以实现进给、转位或分度功能。 （2）功 能 ◆制动 如卷扬机制动机构。棘轮机构单向转动， 可阻止卷筒逆转，起制动作用。
这种机构结构简单，便于制造，价格低， 但振动周期不很稳定，故主要用于计时精度 要求不高、工作时间较短的场合。如自动记 录仪、计数器、定时器、测速器及照相机快 门等。
7.4 凸轮式间歇运动机构
1、凸轮式间歇运动机构的组成与工作原理
◆组 成
主动凸轮、从动转 盘和机架。
◆工作原理
主动凸轮连续转 动，推动从动盘实 现间歇分度转动。
第7章 间歇运动机构和其他常用机构
本章主要内容
7.1 棘轮机构
7.2 槽轮机构 7.3 擒纵机构 7.4 凸轮式间歇运动机构 7.5 不完全齿轮机构
7.6 间歇运动机构设计的基本要求
7.7 其他常用机构
本章基本要求
◆掌握槽轮机构、棘轮机构的工作原理、运 动特点、应用情况；
◆了解凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机 构和其他常用机构的工作原理、运动特点及 应用情况。 本章重点
3. 不完全齿轮机构设计时需注意的问题
为了避免主动轮首齿的齿顶与从动轮的齿顶发生 干涉，可将主动轮首齿的齿顶降低，如果机构作正 反向转动，主动轮的首、末两齿齿顶应相等。其余 各齿保持标准齿高。 不完全齿轮机构在进入啮合和退出啮合时，由于 速度有突变而产生冲击。为改善其动力性能，可装 瞬心线附加杆，使其在首齿啮合之前先接触，使从 动轮从静止状态逐渐增速；主动轮末齿在退出啮合 时，从动轮的角速度逐渐减小（借助于另一对瞬心 线附加板），这样使从动轮由停到动和由动到停的 过渡变得平稳。
7．6 间歇运动机构设计的基本要求
1．动力性能的要求 间歇运动机构的从动机构在一个很短的时间
内要经过启动、加速、减速、停止的过程，会产
生较大的加速度，从而来带来载荷产生冲击。设
计中为了尽量保证间歇运动机构动作平稳，特别
要注意合理选择从动件运动规律。
2．对从动件动、停时间的要求
间歇运动机构中，从动件停歇的时间往往是机
（2）按啮合方式分类
外啮合方式：
它们的棘爪或楔块均安装在从动轮的外部。
外啮合式棘轮机构由于加工、安装、维修方便，
应用较广。
内啮合方式： 它们的棘爪或楔块均安装在从动轮内部。结 构紧凑，外形尺寸小。
（3）按运动形式分类 从动件作单向间歇转动；
从动件作单向间歇移动；
双动式棘轮机构； 双向式棘轮机构。 棘轮机构示例 ◆外接齿式棘轮机构 ◆端面棘轮机构 ◆内接齿式棘轮机构
k来描述。即
k td tt
td表示从动件在1个运动周期中的 运动时间，tt表示其停歇时间。
在槽轮机构的设计中，选取不同的槽数 z和 圆销数n，将获得不同的动、停规律。
运动系数k：从动槽轮2的运动时间t2与主动拨盘 1的运动时间t1之比。即：k=t2/t1
由于主动销轮1通常为等速 运动，故上述时间比值可 用销轮转角的比值表示。
床或自动机进行工艺加工的时间，而从动件运动
的时间一般是机床和自动机送进、转位等辅助工
作的时间。间歇运动机构的这个运动特性通常用
动停时间比k来描述。即
k td tt
式中，td表示从动件在1个运动周期 中的运动时间，tt表示其停歇时间。
从提高生产效率的角度来看，k值应尽量取得 小些；但从动力性能来看，k值过小会使起动 和停止时的加速度过大，又是设计中应避免的。 因此，在设计间歇运动机构时，应合理选择动、 停时间比，并根据不同的动、停时间要求来设 计间歇机构的结构参数。
爪，以无齿摩擦轮代替棘轮。它的特点是传动
平稳、无噪音；动程可无级调节。因靠摩擦力 传动，会出现打滑现象，一方面可起超载保护 作用，另一方面使得传动精度不同。适用于低 速轻载的场合。
外接式
内接式
运动特点：通过摩擦力推动从动轮间歇转动，克 服了齿式棘轮机构噪声大、转角不能无级调节的 缺点，但运动准确性差。
1、擒纵机构的组成及工作原理
◆机构的组成 由擒纵轮、擒纵叉、游丝摆轮及机架组成。 ◆工作原理 擒纵轮受发条驱动而转动，同时受擒纵叉 上的左右卡瓦阻挡而停止，并通过游丝摆轮
系统控制动停时间，从而实现周期性单性间
歇运动。
游丝摆动系统是由游丝、摆轮及圆销、擒纵
叉及叉头钉等组成。其能量的补充是通过擒纵
轮齿顶斜面与卡瓦的短暂接触传动来实现的。
动力特性好，分度精度高，成本较低。
3、凸轮式间歇运动机构的特点和应用
◆机构特点
★结构简单、工作可靠，转位精确，不需定位装置即 可获得高的定位精度； ★廓线设计得当，可使从动件获得预期的任意运动； ★动载荷小，无冲击，宜高速； ★加工成本高，安装、调整要求严。
◆应用场合
轻工机械、冲压机械等高速机械中常用作高速、 高精度的步进进给、分度转位等机构。例如用于高 速冲床、多色印刷机、包装机、折叠机等。
2、擒纵机构的类型及应用 擒纵机构有以下两大类：
（1）有固有振动系统型擒纵机构 如机械手表中的擒纵机构。 因游丝摆轮系统振动频率固定，故可用于计 量时间，常用于钟表中。
（2）无固有振动系统型擒纵机构
此种擒纵机构仅由擒纵轮和擒纵叉组成。 机构示例1 机构示例2
擒纵叉往复振动的周期与擒纵叉转动惯量 （为常数）的平方成正比。与擒纵轮给擒纵叉 的转矩大小（基本稳定）的平方根成反比。故 此机构能使擒纵轮作平均转速基本恒定的间歇 运动。
槽轮机构和棘轮机构的工作原理和运动特性。
7.1 棘 轮 机 构
1、棘轮机构的组成及工作原理 棘轮机构的组成：由主动摆杆、棘爪、棘轮、 止动爪和机架等组成。 外棘轮动画演示 内棘轮动画演示
棘轮机构的工作原理：当主动摇杆逆时针摆动 时，棘爪便插入棘轮的齿间，推动棘轮转过一 定的角度。当摇杆顺时针摆动时，止动爪阻止 棘轮逆时针转动，同时棘爪在棘轮的齿背上滑 过，棘轮便得到单向的间歇运动。
例：改变主动摇杆摆角的大小
驱动机构设计成行 程可调机构
加装棘轮罩，以遮盖摇杆 摆角范围内的一部分棘齿
7.2 槽 轮 机 构
1、槽轮机构的组成及工作原理
动画演示
槽轮机构的组成：由主动拨盘、 从动槽轮和机架等组成。 槽轮机构的工作原理：主动拨 盘连续转动，当主动拨盘的圆 销A未进入槽轮径向槽时，槽 轮被锁，静止不动；当主动拨 盘的圆销A进入槽轮径向槽时， 槽轮受圆销A驱动而转动。从 而使槽轮做间歇运动。
◆间歇送进
牛头刨床工作台横向进给过程：运动通过齿轮机 构、连杆机构传递给棘轮机构，带动与棘轮固联的 丝杠做间歇运动，从而实现工作台间歇进给运动。
◆转位、分度
冲床工作台自动转位 棘轮机构的工作过程： 冲头D上升时通过棘爪 带动棘轮和工作台顺时 针转位。冲头下降时， 摇杆AB逆时针摆动，工 作台不动。
◆超越、离合
弹簧顶杆
单向离合器工作原理：主动 星轮1逆时针转动时，滚柱 滚柱 靠摩擦力滚向空隙小端，将 套筒 套筒2楔紧，使之与星轮一 同转动；反之，滚柱滚到大 端，套筒因松开而静止。