外槽轮机构的运动分析
槽轮机构的运动分析与优化设计
⑥
２ １ ＳｉＴ ｃ． ｎｎ． ０ ｃ． ｅｈ Ｅ ｇｇ １
仪 表 技 术
槽 轮 机 构 的运 动 分析 与优 化 设 计
章 磊 赵 鹏 兵
（ 都 亿 维 电 力 成 套 设 备 有 限公 司 ， 都 ６０ ４ ； 北 工 业 大 学 现代 设 计 与 集 成 制 造 技 术 教 育 部 重点 实 验 室 ， 安 ７０ ７ ） 成 成 １０ １西 西 １０ ２
一
０ ≤ ０ ≤ ００ 加 ２ ２。
３ 算例研究 ”］
中 图法分类号
Ｔ １．； Ｈ１２ ４
文献标志码
Ａ
现代 机 械 装 备 中大 量 应 用 间歇 传 动 机 构 。
作 为一 种典 型 的 间 歇 运 动 机 构 ， 轮 机 构 常 用 于 槽 包装机械 、 自动 化 生 产 线 及 某 些 自动 机 构 中 ， 以
实 现 分 度 转 位 和 间 歇 运 动 。 图 １为 外 槽 轮 的 机
速 度 ， 为槽 轮 ３的角 速 度 ， 为 槽 轮 ３的 角 加 ，
速度 。
构 简 图 ， 可 以 将 主 动 件 拨 杆 ２ 其 上 安 装 了 圆 它 （
销 ４） 的匀 速 转 动 转 换 为 槽 轮 ３的 间 歇 转 动 。槽
轮机 构 的运 动 设 计 ， 主要 是 要 求 保 证 槽 轮 ３有 较
图 １ 外 槽 轮 机 构 简 图 图 ２ 摆 动 导杆 机 构 简 图
高 的运 动 精 度 ， 少 其 在 运 动 过 程 中产 生 的 刚 性 减
冲击 ¨。
１ 槽轮机构的运动学方程 ］
（ ）角 位 移 方 程 （ 环 矢 量 方 程 ） ： １ 闭 为
【精品】槽轮机构设计方案(可编辑
槽轮机构设计方案------------------------------------------作者------------------------------------------日期基于Predator SFC系统的槽轮机构CAD/CAM创新实验---------------槽轮机构设计方案1．槽轮机构简介在图1中的外槽轮机构中，主动件拔盘以角速度w1匀速转动，当拔盘上的圆销转到图1所示的A位置时，拨盘上锁止弧S1的起使边到达中心连线O1O2位置，槽轮开始转动。
当圆销转到A1时，拔销退出轮槽，拔盘继续转动，槽轮却停止转动，我们称此时的槽轮被锁住，槽轮上的内凹锁止弧和拨盘上的外凸锁止弧啮合在一起。
这样，主动拨盘连续转动就转换成槽轮的间歇转动。
为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，拔销开始进入和离开轮槽时，轮槽的中心线应和圆销中心A的运动圆周相切，即拔销转到图1所示位置时，O1A⊥O2A。
图1外槽轮机构ω2ω1o1 o2锁止弧槽轮拨盘圆销组成：带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。
拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。
工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。
作用：将连续回转变换为间歇转动。
特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。
因槽轮运动过程中角速度有变化，不适合高速运动场合。
2．槽轮机构优点(1)结构简单，工作可靠，效率较高;(2)在进入和脱离啮合时运动较平稳，能准确控制转动的角度;(3)转位迅速，从动件能在较短的时间内转过较大的角度;(4)槽轮转位时间与静止时间之比为定值。
3．槽轮机构缺点(1)槽轮的转角大小不能调节;(2)槽轮转动的始、末位置加速度变化较大，从而产生冲击:(3)在工作盘定位精度要求较高时，利用锁紧弧面往往满足不了要求，而需另加定位装置。
(4)槽轮的制造与装配精度要求较高。
由于这些原因，槽轮机构一般应用在转速不高的装置中。
5.2间歇机构实验
实验5.2 间歇机构实验在各类机械中, 常需要使某些构件实现周期性的运动和停歇。
能将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇的机构, 称为间歇运动机构。
其中,槽轮机构是各类机械中常用的实现间歇运动的典型机构。
本实验主要针对外槽轮机构分析其运动特性。
【实验目的】1. 了解槽轮机构的运动过程。
2. 学会槽轮机构间歇运动的分析。
【实验内容】1．实验仪器CL-I 槽轮机构实验台，其机构主要有四槽轮机构、五槽轮机构和六槽轮机构组成，主要用于检测几种平面槽轮机构的运动规律。
有关击鼓尺寸参数如下：槽轮槽数：Z1=4，Z2=5，Z3=6拨盘圆销数：n1=1，n2=1，n3=1拔销滚子直径：d1=35mm ，d2=32mm ，d3=26mm槽轮中心距：L1=L2=L3=160mm槽轮外径：D1=278.96mm ，D2=260.86mm ，D3=278.34mm2．工作原理如图1所示，槽轮机构是由主动拨销轮、从动槽轮及机架组成，从动槽轮是由多个径向导槽所构成,各个导槽依次间歇地工作。
当主动拨销轮轴匀速转过h θ角时, 拨销拨动槽轮转过一个分度角h τ, 拨销退出导槽;然后拨杆又转过( 2π-h θ) 角, 此时槽轮静止不动, 直到拨销进入下一个导槽内时, 再重复上述过程，槽轮的定位通常是利用拨销轮上外凸的锁止弧锁住, 从而实现槽轮的单向间歇运动。
图1 槽轮机构如图2 所示, O1、O2 分别为从动槽轮和主动拨销轮的中心, A 、B 分别为拨销进入和退出导槽时的状态。
由于拨销在进入和退出导槽时, 其速度方向与导槽的中心线方向保持一致, 因此在这2 个位置上, 拨销轮的半径与槽的中心线相互垂直。
所以,h τ+h θ=π 。
图2 拨销进入和退出导槽轮的位置槽轮机构相关参数：槽轮运动角： β2=zπ2 拨盘运动角： α2=βπ2-拨盘上圆销数目：()22-<Z Z m圆销中心轨迹半径：βsin 1⨯=L R槽轮外径：()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=21222sin d L R β 槽轮深度：δ++-+=221d L R R h 拨盘回转轴直径：()212R L d -< 拨盘上锁止弧所对中心角：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=απm v 2 槽轮每循环运动时间：n z z t r ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=230槽轮每循环停歇时间：()()n mz z m z t d ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=2230槽轮机构的动停比：()()()()222---=z m z z m k当槽轮槽数较大时，一般δ的取值范围为3-6mmTL-I 凸轮机构试验台采用单片机与A/D 转换集成相结合进行数据采集，处理分析及实现与PC 机的通信，达到适时显示运动曲线的目的。
槽轮机构在SolidWorks中的建模装配与运动分析
插 件 ，它 可 以精 确 地 建 立 各 种 复 杂 的实 际仿 真 模 型 。介 绍 了如 何 利 用 它 进行 槽 轮 机 构 建 模 装 配 与 运 动 分 析 。 关 键 词 ：槽 轮 机 构 ；Ｓ ｌ Ｗ ｏｋ ；Ｃ Ｍ０ｓ Ｔ１ ｏｉ ｒ ｓ ０Ｓ ｄ Ｍ０ ０Ｎ；建 模
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ １ ７ Ｐ ９． 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
槽 轮机 构 由具有 径 向槽 的槽 轮 和具有 圆销 的构 件 以及机 架组 成 ，用 于传递 平行轴 的运 动 。在机 械 中一 般 应用 在转 速不 高 和要求 间歇转 动 的装置 中 ，如 自动 机 的 自动传 送链 装置 、 电影放 映机构 等 等 。 ｏｉＷｏ ｋ Ｓｌ ｄ ｒｓ 是优 秀 的 Ｃ ＡＤ 软件 之 一 ，它可 以精 确 地 建立 各 种 复 杂 的实 际仿 真模 型 ， Ｏ ＭＯ ＯＴ ＯＮ 是其 Ｃ Ｃ Ｓ Ｉ ＡＥ的 应 用插 件 ，它可 进行 机构 的干涉 分析 ，跟 踪零 件 的运 动 轨迹 ， 析机 构 中零件 的速度 、 速度 、 用力 、反 分 加 作 作 用力 和力 矩等 ，并 用动 画 、图形 、表格 等多 种形 式 表 示其 结果 ，其 分析 的结果 可指 导修 改零 件 的结构设 计或 调整 零件 的材 料 。下 面以一 实例说 明其 建模 装 配 与运 动 分析过 程 。
件 Ｃ Ｍ ＯＳ ＯＳ ＭＯＴＩ ＯＮ２ Ｏ 。 Ｏ ６
（ ）新建 装配 体 ，并绘 制草 图 。 ２ （ ）在基 准 面 中新 建零 件 １及绘草 图 ，并 给 予拉 ３ 伸 １ 、拉 伸 ２ 、拉伸 ３ 、切除拉 伸 １ 、阵列 １ 、切除拉 伸 ２以及 圆角 １特征 ，三维模 型见 图 ２ 。 （ ）在基 准面 中新 建零件 ２及 绘草 图 ，并 给予 拉 ４ 伸 １ 、拉 伸 ２ 、切 除拉伸 １ 、拉 伸 ３ 、阵列 １ 、切除拉 伸 ２特征 ， 维模 型见 图 ３ 。 （ ）在基 准面 中新 建零件 ３及 绘草 图 ，并 给予 拉 ５ 伸１ 、拉 伸 ２特征 ，三维 模 型见 图 ４ 。 （ ）在 基准 面 中新建 零件 ４及绘 草 图 ，并 给予拉 ６ 伸 特 征 ，三 维模 型见 图 ５ 。 （ ）导 人 刚才 的 ４个 零件 ，并 添加 ３个 重 合和 ４ ７ 个 同心 以及平 行距 离 和齿轮 配合 的关 系 ，装 配 的建立
小型肥皂压字机外槽轮机构运动分析
图 １ 外 槽 轮 机 构
将 上述关 系代 入 （ ） 得外槽 轮机 构 的运动 系数 为 １ 式
一 一
由于拨 盘 １通 常为匀 速转 动 ， 以这个 时 间 的 比 所 值 可用 拨 盘转 角 的 比值 表示 。 于 只有一 个 圆销 的外 对 槽 轮机 构 ， 时间 与 所对应 的拨盘 转角分 别为 ２ 和 。 ２ ， 了使 槽 轮在 开始 和终止 转 动 时 的瞬 时角 速度 为 丌为
工机 械 中及各 种多 工位 组合机 床 等常用 槽轮作 为转位 机构 。 此外 也 常与其 它机 构组 合 ， 自动 生产线 中作为 在 工件 传送或 转位 机构 。外 槽轮 机构是 传递 平行轴 运动
的平 面槽轮 机构 ， 、 主 从动 轮转 向相反 。 结构 简单 ， 装 安 容易。 １ 外槽 轮机 构 的运动 分析 １ １ 槽 轮机 构 的运动 系数 ［ ． 】 如 图 １ 示 的外 槽 轮机构 中 ， 所 在一个 运动循 环 中 ， 槽轮 ２ 的运 动时 间 与 主动拨 盘 １ 的运 动时 间 ｔ 比 ， 之 称 为该槽轮 机构 的运 动 系数 ｒ则 。
出径 向槽 的 瞬 时 ， 圆销 中心 的线 速度 方 向必 须沿 着 槽
轮径 向槽 的 中心线 方 向 。 由图 １中的几 何关 系可知 ， 拨
若 欲使 ｒ ０ ５ 槽轮 的运 动 时间总是 大 于其 静止 ≥ ．， 时 间 。 在拨盘 １ 均匀 分布 的装有 Ｋ 个 圆销 ， 各 圆 可 上 且
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第２ 卷 第 １ ６ 期 ２０ ０ ８年 ２月
轻 Ｉ机 械
Ｌｉ ｈｔＩ ｄｕ ｔｙ Ｍ ａ ｈ ｎ ｒ ｇ ｎ ｓｒ ｃ ｉ ｅ ｙ
Ｖｏ ． ６ＮＯ １ １２ ． Ｆｅ ． ０ ８ ｂ ２ ０
槽轮机构的组成及其特点
槽轮机构的组成及其特点
槽轮机构是一种传动机构，由槽轮、槽辊和传动杆组成。
槽轮是由一
组弯曲的槽形装置构成，槽辊则是槽轮上运动的元件，传动杆则将槽辊上
下运动的变化传递给其他机构。
槽轮机构具有以下特点：
1.高承载能力：由于槽轮机构的传动方式是通过滚动运动，相比于摩
擦运动，其承载能力较高。
这使得槽轮机构能够承受较大的负载并保持稳
定性。
2.灵活的传动方式：槽轮机构可以通过调整槽轮的形状和槽辊的数量
来改变传动比例。
通过这种方式，可以实现高速传动和低速传动之间的转换。
3.紧凑结构：槽轮机构的构造相对较简单，占用空间相对较小。
这使
得它在有限空间内使用的场景中表现出色，例如机械设备和汽车传动系统。
4.耐磨耐久：槽轮机构的移动部件是槽辊，它通常由耐磨材料制成，
例如钢和铸铁。
这使得槽辊具有较长的寿命和高度的耐腐蚀性。
5.低噪音和高效率：由于槽辊的滚动运动，摩擦损失较小，因此槽轮
机构的工作噪音较低。
同时，槽轮机构的传递效率也相对较高，可以提高
传动效率并减少能源浪费。
槽轮机构MicrosoftWord文档
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。
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。
槽轮机构结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机械效率高。
但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击，并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不宜用于高速。
机构的组成构件名称构件的作用和要求机架（参考构机构中视为不动的构件①，用于支承和作为研究其他构件运动的输入（主动）机构中运动规律为给定或已知的一个或几个构件从动件其运动规律取决于机构型式、机构运动尺寸或参数以及主动件运动规律的构件；除主动件以外的所有可动构件均可视为从动件输出件机构中具有期望运动规律或运动要求的从动件传动件在主动件和从动件间传递运动和动力的所有构件导引件在机构中具有给疋位置或轨迹要求的所有构件原动件从外界输入驱动力或驱动力矩的构件机构的组成槽轮机构2009/9/5i§ 1。
1 机构的运动简图§1。
2 机构的自由度和具有确定运动条件§1，3 槽轮机构组成原理及结构分析（四）槽轮机构的设计要点（1）槽数和圆销数的确定根据使用场合所要求的分度数确定槽轮的槽数Z,根据对运动系数的要求确定圆销数m。
（2）中心距的确定它是决定槽轮机构所占空间大小的关键尺寸。
中心距偏大受到空间布局的制约。
若中心距太小，拨盘的关键尺寸R 也小；因而圆销直径和各部分的其它尺寸都不得不受到限制。
尺寸R 小，圆销和槽的受力就更大。
所以，中心距偏小受到强度的制约。
槽轮机构的其它结构尺寸的确定可参阅机械设计的有关手册。
2ee© i 一證盘吃一槽轮.二"间歇传动部件1博轮传动机构工作原理：如圍2.31所示，拨销盘叹不变的角速度 3 0就转，转it2P角时，槽轮鞋过相邻两槽间的夹角2cf 6拔销错过英余部分的角时，槽轮静止不动，直劉拔销进入下一个槽內.又重夏以上循环。
槽轮机构的动态特性及其影响因素分析
槽轮机构的动态特性及其影响因素分析槽轮机构的动态特性及其影响因素分析槽轮机构是一种常用的传动机构，具有许多独特的动态特性。
了解和分析槽轮机构的动态特性以及影响因素对于设计和优化传动系统非常重要。
下面将按步骤思考槽轮机构的动态特性及其影响因素，并进行分析。
第一步：了解槽轮机构的基本结构和工作原理。
槽轮机构由凸轮和凹槽组成，凸轮通过旋转使凹槽内的物体运动。
凸轮的运动轨迹决定了凹槽内物体的运动方式。
第二步：分析槽轮机构的动态特性。
槽轮机构的动态特性主要包括运动速度、加速度、位移和力等。
这些特性直接影响到机构的性能和运行稳定性。
第三步：探讨槽轮机构的运动速度特性。
槽轮机构的运动速度取决于凸轮的旋转速度和凹槽的形状。
凸轮旋转速度越大，物体在凹槽内的运动速度越快。
凹槽的形状也会影响运动速度，如凹槽的宽度和深度等。
第四步：研究槽轮机构的加速度特性。
槽轮机构的加速度描述了物体在凹槽内运动速度的变化率。
加速度可以通过凸轮的旋转加速度和凹槽形状来调节。
较大的加速度可以实现更快的物体运动速度和更高的效率。
第五步：分析槽轮机构的位移特性。
位移是物体在凹槽内的行程长度。
槽轮机构的位移受到凸轮的旋转角度和凹槽形状的影响。
凸轮旋转角度越大，物体在凹槽内的位移越大。
第六步：讨论槽轮机构的力特性。
力是槽轮机构传递的动力，直接影响着传动系统的性能和负载能力。
力的大小取决于旋转凸轮的力矩和摩擦、惯性等因素。
第七步：思考槽轮机构的影响因素。
影响槽轮机构动态特性的因素包括凸轮的形状、凹槽的设计、传动比、工作环境等。
凸轮的形状和凹槽的设计直接决定了机构的运动特性。
传动比影响着输出速度和力。
工作环境的变化也会对机构的运行稳定性产生影响。
最后，通过对槽轮机构的动态特性及其影响因素进行分析，可以为传动系统的设计和优化提供参考。
了解机构的动态特性有助于提高系统的运行效率和稳定性，通过调节影响因素可以实现更理想的传动效果。
第四讲 槽轮机构
动力传递
当主动拨盘转动时，其上的槽口与从 动槽轮的径向槽相啮合，带动从动槽 轮转动。
主动拨盘通过啮合传递动力给从动槽 轮，使其完成预定的间歇运动。
间歇运动
由于主动拨盘和从动槽轮的槽数是有 限的，因此从动槽轮的运动是间歇性 的，即转动一定角度后停止，等待下 一次啮合。
槽轮机构的运动特性
01
02
03
04
安装过程
按照装配图纸要求，将各部件正确组装在一起，注意配合间隙和紧 固力矩。
调试过程
启动设备，观察槽轮机构运转情况，检查各部件是否工作正常，调整 相关参数以达到设计要求。
常见故障及排除方法
转动不灵活
可能是轴承损坏或润滑不良，需更换 轴承或加注润滑油。
噪音过大
可能是齿轮磨损或啮合不良，需更换 齿轮或调整啮合间隙。
间歇性运动
能够实现主动件连续 转动，从动件周期性 间歇运动的特性。
结构简单
主要由轮盘和销或凸 轮组成，结构相对简 单。
运转平稳
在运转过程中，槽轮 机构能够保持相对平 稳的运动状态。
定位准确
通过合理的槽轮设计 和配合，可以实现较 高的定位精度。
槽轮机构的应用领域
自动机械
在自动机械中，槽轮机构可用于 实现工件的间歇进给、分度等动
外啮合槽轮机构
01
02
03
结构简单
由主动拨盘和从动槽轮组 成，通过两者之间的外啮 合实现传动。
传动比稳定
在主动拨盘匀速转动时， 从动槽轮实现间歇运动， 传动比相对稳定。
承载能力较强
适用于中、低速及轻载场 合。
内啮合槽轮机构
结构紧凑
主动拨盘位于从动槽轮内部，整体结构更加紧凑 。
传动效率高
不同槽数槽轮机构的运动特性分析
第２ 卷 第４ ４ 期
２０ ０ ６年 １ ２月
轻 Ｉ桃 械
Ｌｉ ｈｔＩ ｄ ｓ ｒ Ｍ ａ ｈ ｎ ｒ ｇ ｎ ｕ ｔｙ ｃ ｉ ｅ ｙ
Ｖｏ ． ４， ． １ ２ Ｎｏ ４
Ｄｅ ．， ０ ６ ｃ ２ ０
［ 研究 ・ 设计 ］
槽 楷轮枫枸 运动特性纷橱
构 。本 文主要 针对 外槽 轮机 构分 析其运 动特 性 。
１ 槽轮 机构 的工 作原 理
中心 线方 向保持 一致 ， 因此在 这 ２个位 置上 ， 销 轮 的 拨
半 径 与槽 的 中心线相 互垂 直 。 以 ， ＋ ＝ ７ 所 ｒ 。
如 图 １ 示 ， 轮机 构是 由主动拨 销轮 、 所 槽 从动槽 轮
的 中 心 ， Ｂ分 别 为拨 销 进 入 和退 出 导槽 时 的状 态 。 Ａ、
收 稿 日期 ： ０ ５ １ － ７ ２ ０ —２２
作者简介 ： 王
芳 （９ １ ） 女 ， １ ７ 一 ， 黑龙江五常人 ， 硕士 ， 西安工业学院讲师 ， 主要从事印刷 与包装包装机械设计方面的教学和科研。
王 芳
（ 西安 工业 学院 包装 工程 教研 室 ，陕西 西安 ７ ０ ３ ） １ ０ ２
摘
关
要 ： 据 运 动 曲 线 无 因 次 化 表 示 方 法 ， 槽 轮 机 构 运 动 规 律 进 行 了分 析 ， 到 了不 同 槽 数 槽 轮 机 构 运 动 规 律 无 因 次 根 对 得
键 词 ： 轮 机 构 ； 固 次 曲线 ； 性 冲 击 槽 无 惯 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ５２ ９ （０ ６０ ．０ ２０ １ ０— ８５ ２ ０ ） ４０ ８— ３
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槽轮机构工作原理及实例解析
槽轮机构工作原理及实例解析槽轮机构工作原理及实例解析槽轮机构是一种常用的传动机构，通过槽轮和槽轮托盘之间的配合运动实现传递力矩和转速的目的。
它的工作原理可以分为以下几个步骤。
首先，在槽轮上固定一组均匀分布的切向槽，这些槽可以与槽轮托盘上的凸缘配合。
当槽轮托盘转动时，凸缘会沿着槽的路径运动。
其次，通过槽轮托盘的旋转，槽轮上的凸缘会受到力的作用而产生径向位移。
这个位移的大小和方向取决于槽轮托盘的旋转方向和角速度，以及槽轮和槽轮托盘之间的配合形式。
然后，通过设定槽轮托盘的旋转方向和角速度，可以实现传递力矩和速度的控制。
当槽轮托盘以逆时针方向旋转时，凸缘会向外侧移动，从而产生一个由内向外的力矩。
而当槽轮托盘以顺时针方向旋转时，凸缘会向内侧移动，产生一个由外向内的力矩。
最后，通过连接在槽轮上的其他机构或装置，可以利用这个力矩来实现各种工作任务。
例如，当槽轮与一个风力发电机相连时，风力的作用可以驱动槽轮托盘的旋转，从而产生电能。
当槽轮与一个机械装置相连时，槽轮的运动可以带动这个装置的工作。
总结来说，槽轮机构通过槽轮和槽轮托盘之间的配合运动实现力矩和速度的传递。
通过控制槽轮托盘的旋转方向和角速度，可以实现对传递力矩和速度的控制。
这种机构可以广泛应用于各种工程领域，如发电、机械加工等。
实例分析：一个实际应用槽轮机构的例子是水泥搅拌机。
水泥搅拌机通常包括一个槽轮和一个槽轮托盘，以及一个用于搅拌水泥的搅拌装置。
槽轮上固定有一组切向槽，槽轮托盘上有与之相配的凸缘。
当槽轮托盘旋转时，凸缘会沿着槽的路径运动，并且由于槽轮托盘的旋转方向和角速度的不同，凸缘会产生相应的径向位移。
在水泥搅拌机的工作过程中，槽轮托盘以逆时针方向旋转。
这样，凸缘会向外侧移动，产生一个由内向外的力矩。
这个力矩通过槽轮的传递，使得搅拌装置能够有效地搅拌水泥，达到搅拌均匀的目的。
通过这个例子，我们可以看到槽轮机构在水泥搅拌机中的作用。
它通过槽轮和槽轮托盘的配合运动，实现了力矩的传递和控制，从而使得水泥搅拌机能够顺利地完成工作任务。
槽轮机构在SolidWorks中的建模装配与运动分析
ｍ ｏ ｌｎｇ ｄｅｉ
ｍｏ ｅ ｇ ｄ￣
刚 才 的 四个 零 件 。并添 加 关 系 ，三 个重 合 和 四同心 以及 平 行距 离和齿 轮配合 的关 系 ，如 图 ６所示 。
（ ）这 时 ，会 出 现 是 否 自动 设 定 新 零 件 为 静 止 或 运 ８
１ 分 析 实例 的过 程
舳
ｈ ｄ
： 零 件 ４ 基 准 ，在
Ｃ Ｍ Ｓ Ｏ Ｉ ＯＳ Ｏ Ｔ ＯＮ２ ０ Ｍ ０ ６
勾。并籽 选’ Ｉ 件ｌ 且 ６ ｌ
Ｉ面 中新建 草 图 ，
并 给 予 拉 伸 特
： 征 ， 三 维 模 型 图 ４ 零 件 ３的 建 模 图 ５ 零 件 ４的 建 模 如 图 ５所 示 。 （ ） 建零 件 １在 基准 面 中新 建草 图 ， 给予 拉伸 １ ３新 ， 并 、 Ｆｉ ． ｃ ｍｐ ｎ ｎ ３ ｒ ｇ５ ｃ ｍ ｐ ｎｅ ｓ ４ ｇ４ ｏ ｏ ｅ ￣ ｉ． ｏ ｏ ｎｔ （ ） 新 建 ７ （ ）新 建装 配体 ，绘制 草图如 图 １ 示 。 ２ 所
２ 以及 圆角 １ 、 的 特 征 ， 维 模 三
型 如 图 ２所 示 。
图 ２ 零 件 １的 建 模
姜
，
一
。
及 机架 组 成 ，一 般用 于 传递平 行轴 的运 动 。一 般应 用在 转速不高 和要求 间歇地转动 的机 械装置 中 ，如 自动机 的 自 动传送 链装置 、电影放 映机构等 等 【 ｏｉＷｏｋ 是优 秀 １ ｌ ｌ 。Ｓ ｄ ｒｓ 的 Ｃ Ｄ的软 件之 一 ，它可 以精 确 的建立 各种 复杂 的实 际 Ａ 仿 真模 型 ，Ｃ Ｓ Ｓ Ｔ ０ ０ Ｍ０ Ｍ０ １ Ｎ是 其 Ｃ Ｅ的 应用 插 件 ，它 Ａ 可进行 机构 的干涉分 析 ，跟 踪零 件 的运 动轨 迹 ，分析 机 构 中零件 的速度 、加速 度 、作 用力 、反作用 力 和力 矩 等 、 并用 动 画 、图形 、表格 等 多种形 式 的结 果 ，其 分析 的结
12-2槽轮机构
运动特性分析： ①槽轮运动的ω max、amax随槽数z的增多而减小。 ②存在柔性冲击。Z愈少，冲击愈大。
圆销进入或退出径向槽时，角速度有突槽轮机构
用同样方法可求得内啮合槽轮机构 的运动曲线如图所示。
2 12
1.0 0.75 0.5 0.25 0 -0.25 -0.5 -0.75 0.8 0.4 0.2
ω1
R
o1
－α1≤α≤α1 －φ2≤φ≤φ2 在△ABO2中有如下关系：
AB R sin tg O2 B L R cos
α
α 1 -α 1
A L
φ B
φ2
O2 -φ2
ω2
令λ＝ R / L，并代入上式得： sin 1 ＝tg 1 cos
分别对时间求一阶导数、和二阶导数，得：
槽数z 圆销数n 3 1~6 1/6~1
k≤1 得：n≤2z/ (z -2)
4
1~4 0.25~1 5 、6 1~3 ≥7
提问：why k≤1？ 事实上，当k=1时，槽轮机构已经不具备间歇运动特性了。
1~2
0.36~1
运动系数k
0.3~1
当z=4及n=2时 k=n(1/2－1/z) = 0.5 说明此时槽轮的运动时间和静止时间相等。
ω1
2α1 90° 90° 2φ
2
ω2
为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与拨销中 心连线成90°角。故有： 2α1=π －2φ2 =π －(2π /z) = 2π (z-2)/2z 代入上式
k =1/2-1/z ∵ 将2α1代入得：
k>0 ∴ 槽数 z≥3
可知：当只有一个圆销时，k=1/2-1/z < 0.5 即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。 如果想得到k≥0.5的槽轮机构，则可在拨盘上多装几个 圆销，设装有n个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽 轮被拨动n次。故运动系数是单圆柱销的n倍，即: k= n(1/2-1/z) ∵
槽轮实验指导书
机械工程基础实验04间歇机构实验实验指导书中国石油大学(北京)机械与储运工程学院实验四 间歇机构实验在各类机械中, 常需要使某些构件实现周期性的运动和停歇。
能将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇的机构, 称为间歇运动机构。
其中,槽轮机构是各类机械中常用的实现间歇运动的典型机构。
本实验主要针对外槽轮机构分析其运动特性。
【实验目的】1. 了解槽轮机构的运动过程。
2. 学会槽轮机构间歇运动的分析。
3. 培养学生动手能力与数据分析能力。
【实验内容】1．实验仪器CL-I 槽轮机构实验台，其机构主要有四槽轮机构、五槽轮机构和六槽轮机构组成，主要用于检测几种平面槽轮机构的运动规律。
有关击鼓尺寸参数如下：槽轮槽数：Z1=4，Z2=5，Z3=6拨盘圆销数：n1=1，n2=1，n3=1拔销滚子直径：d1=35mm ，d2=32mm ，d3=26mm槽轮中心距：L1=L2=L3=160mm槽轮外径：D1=278.96mm ，D2=260.86mm ，D3=278.34mm2．工作原理如图1所示，槽轮机构是由主动拨销轮、从动槽轮及机架组成，从动槽轮是由多个径向导槽所构成,各个导槽依次间歇地工作。
当主动拨销轮轴匀速转过h θ角时, 拨销拨动槽轮转过一个分度角h τ, 拨销退出导槽;然后拨杆又转过( 2π-h θ) 角, 此时槽轮静止不动, 直到拨销进入下一个导槽内时, 再重复上述过程，槽轮的定位通常是利用拨销轮上外凸的锁止弧锁住, 从而实现槽轮的单向间歇运动。
图1 槽轮机构如图2 所示, O1、O2 分别为从动槽轮和主动拨销轮的中心, A 、B 分别为拨销进入和退出导槽时的状态。
由于拨销在进入和退出导槽时, 其速度方向与导槽的中心线方向保持一致, 因此在这2 个位置上, 拨销轮的半径与槽的中心线相互垂直。
所以,h τ+h θ=π 。
图2 拨销进入和退出导槽轮的位置槽轮机构相关参数：槽轮运动角： β2=zπ2 拨盘运动角： α2=βπ2-拨盘上圆销数目：()22-<Z Z m圆销中心轨迹半径：βsin 1⨯=L R槽轮外径：()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=21222sin d L R β 槽轮深度：δ++-+=221d L R R h 拨盘回转轴直径：()212R L d -< 拨盘上锁止弧所对中心角：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=απm v 2 槽轮每循环运动时间：n z z t r ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=230槽轮每循环停歇时间：()()n mz z m z t d ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=2230槽轮机构的动停比：()()()()222---=z m z z m k当槽轮槽数较大时，一般δ的取值范围为3-6mmTL-I 凸轮机构试验台采用单片机与A/D 转换集成相结合进行数据采集，处理分析及实现与PC 机的通信，达到适时显示运动曲线的目的。
槽轮机构(Geneva-drive)(ppt文档可编辑修改)
棘轮机构应用举例
牛头刨床工作台进给机构
起重止动器
三、不完全齿轮机构 1. 不完全齿轮机构的工作原理及特点
不完全齿轮机构的工作原理及特点
2. 不完全齿轮机构的应用 多用于多工位自动机和半自动机工作台的间歇转位 (Intermittent indexing) 、计数机构(Counting mechanism) 及某些间歇进给(Intermittent feed)机构中。 3. 不完全齿轮机构的类型 外啮合不完全齿轮机构 内啮合不完全齿轮机构
mechanism
双万向联轴节 Double universal joint
mechanism
第五节 气动机构
气动机构(Pneumatic mechanism) 以压缩空气为工作介 质来传递动力和控制信号。
基本要求
● 了解槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇 机构、螺旋机构、摩擦传动机构、气动机构的工作原理、 运动特点和适用场合。
偏置内槽轮机构 Offset internal Geneva drive
曲线槽外槽轮机构 Curved groove external
Geneva drive
曲线槽内槽轮机构 Curved groove internal Geneva drive
槽轮机构应用举例
蜂窝煤成型机模盘转位机构
六角车床刀架转位机构
外啮合轮齿式棘轮机构 Externally meshed tooth
ratchet mechanism
内啮合轮齿式棘轮机构 Internally meshed tooth
ratchet mechanism
棘条机构 Ratchet rack mechanism
钩头双动式棘轮机构 Hooked double function
基于MATLAB外槽轮机构的运动分析
的瞬时角速度为零 ，避免 圆销和径向槽发生刚性 冲 击， 圆销 进 入 或脱 出径 向槽 的瞬 时 ， 圆销 中心 的线 速
度 方 向必 须沿 着 槽 轮 径 向槽 的 中心 线 方 向 。 由 图 １ 中的几 何关 系 可知 ， 杆转 角为 拨
２２ ８０＝７－２ ３ ｒ ０ｏ
１ 外槽轮机构 的工作原理
２ 外槽轮 机构 的运动分析
２１ 外 槽轮 机 构 的运动 系数 ．
在 外槽 轮 机 构 一个 运 动循 环 中 ，槽 轮 的运 动 时 间 与主 动拨 杆 的运动 时 间 ｔ 比 ， 为 该槽 轮机 构 之 称 的运动 系数 下， 则有 Ｔ ＝ 。
由于 主 动拨 杆 通 常为 匀 速转 动 ，所 以这个 时 间 的比值 ， 可用 拨 杆转 角 的 比值 表示 。对 于 只有 一个 圆 销 的外槽 轮 机构 ， 时间 ｔ与 ｔ 所对 应 的拨 杆转 角 分别 为 ２３和 ２ ０ｏ ，为 了使 槽轮 在 开始 转动 和终 止 转 动 时
图２ 所示为外槽轮机构运动简 图。当拨杆 上的 圆销进入与退 出槽轮的啮合过程中 ，做匀速转 动的 拨杆相当于摆杆 ２ ，槽轮的径 向槽相 当于导杆 ３假 ，
想 在 拨 杆上 的 圆销 外 面套 上 与 槽 轮径 向槽 做相 对 移
满 足 Ｏ５ ＜ １３由此 可 得 到 槽 数 ｚ与 圆 销 数 的 ．≤Ｔ ［ 】 ， 关 系 ＜ 。
一
３ ａ ｃｔ ＝ ｒ ａｎ
Ａ （Ｏ ２ ） Ｃ Ｓ 一Ａ ０
１ ／ Ｏ ２＋ Ａ —２￣ Ｓ ０ Ｃ
槽轮的角加速度
２２ 外槽 轮 机构 的 运动 方 程 ．
过 比对不同槽数 外槽轮机 构的动力特性 曲线和运动特性 曲线 ， 出了随着槽轮 槽数的减 少， 得 外槽轮机构 柔性 冲击增大
槽轮机构一
4、槽轮机构的应用实例分析：
电影放映机的卷片机构
刀架转位机构：自动调换刀具
小结：槽轮机构工作原理，特点及应用
2）槽轮每次转角 与槽轮槽数z有关
(z=4—8)
转角调节不便，需更换槽轮。
3）槽轮转动角速度变化很大，惯性力大，不宜用于转速较高的场合。
4）单圆销外啮合槽轮机构，曲柄每回转一周槽轮静止时间长，增加圆销数可缩短槽轮静止时间。圆销数：K=1—3
5）内啮合槽轮机构，槽轮静止不动的时间短，远动平稳性较好，只能有一个圆销。
棘轮机构组成、工作原理
齿式棘轮机构特点
摩擦式棘轮机构特点
可变向棘轮机构，双动式棘轮机构特点
棘轮转角调节方法
新授
一、槽轮机构
1、工作原理
1）组成：带圆销的曲柄，具有径向槽的槽轮和机架
2）机构中运动副：两个转动副，一个高副，高副机构
3）原理：曲柄为主动件，以角速度 作连续等速回转，通过圆销带动从动件槽轮作时停时转的步进运动。
4）锁止弧作用：防止槽轮逆转，保证静止可靠。
5）分类：外啮合，槽轮与曲柄转向相反
内啮合,槽轮与曲柄转向相同
外啮合槽轮机构工作原理分析：
槽轮每次转角与曲柄相应转角关系：θ=180º-Φ
内啮合槽轮机构工作原理分析：
槽轮每次转角Φ与相应曲柄转角θ关系：
θ=180º+Φ
2、槽轮机构应用特点
1）结构简单、工作可靠，运动平稳
第1、2课时总第课时
单元（章、节）
9－2
课题
槽轮机构一
授课课时
2
授课形式
新课
授课班级
日期
槽轮机构ADAMS机构分析报告
Adams 是应用非常广泛也非常实用的机械系统仿真软件，是机械行业生 产研究方面不可或缺的专业软件，越是对其了解的加深，我越来越能体会 到这门知识的重要性。作为机械专业学生中的一员，Adams 对我们的重要 性不言而喻，而我也非常希望能学好这门对于 Adams 软件的使用技能。通 过两个月的课堂学习和二次上机实验，我终于能够基本运用 Adams 软件处 理一些简单的仿真，对这么技能的初步使用让我异常兴奋，当然，现在我所学 的知识还是太少，对于 Adams 的学习现在也才刚刚开始。这次的作业我选题 是槽轮机构的仿真，我先创建较小的机构或者子系统进行仿真分析后再创 建完整的虚拟样机，进行简单的仿真分析，确认连接正确后再继续进行样 机建模，一步步稳步前进，最后终于完成曾一度让自己艳羡不已的简单仿
若以图 2 所示位置为初始位置，输入盘的转动方向为顺时针，当输入盘转动 时带动曲柄轮转动，同时传动滚与槽轮接触并带动槽轮转动，当输入盘转过一定 角度时，传动滚与槽轮分离，锁止盘与槽轮接合将槽轮锁止，槽轮不转动，当输 入盘再次转过一定角度后，锁止盘与槽轮分离，传动滚再次与槽轮接合带动槽轮 转动，槽轮就是如此间歇运行下去。
三、模型建立
1、UG 零件建模 （1）槽轮
图4
4
（2）传动滚
Adams 课程报告
图5
（3）机架
图6
5
（4）盘轮
Adams 课程报告
图7
（5）齿轮
图8
6
（6）装配图
Adams 课程报告
图9
2、ADAMS 运动学分析建模 （1）ADAMS 运动学分析模型是通过将事先建好的 UG 模型，通过导出.x_t 文件， 然后在打开 ADAMS 的时候选择导入文件来实现的；然后再在 ADAMS 中对模 型进行一系列的 rename，appearance，去掉重复及不必要的部件，最终获得如图 9 所示的模型。
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lmd=sin(pi/z); % 计算曲柄2与机架1的长度比
bc=1; % 循环步长
cz=-f20/dr; % 循环初值
zz=f20/dr; % 循环终值
jsd=-lmd*sin(f2*dr)*(1-lmd^2)/(1-2*lmd*cos(f2*dr)+lmd^2)^2; switch z % 矩阵c(i,:)表示第i行的各列元素
case 4,c4(i,:)=[f2 wy/dr sd jsd];
case 6,c6(i,:)=[f2 wy/dr sd jsd];
% 外槽轮机构运动分析
dr=pi/180.0; % 角度与弧度的转换系数
% 销轮2转角范围:-f20<f2<f20,步长为bc度,计算运动参数
for z=4:2:10 % 设定槽轮槽数
f30=pi/z; % 计算槽轮槽间半角
% 矩阵c(:,j)表示第j列的各行元素
[c10(:,1),c10(:,2),c10(:,3),c10(:,4)]
%
% 绘制槽轮机构运动参数曲线
figure(1); % 生成槽轮运动线图窗口
% 矩阵c(:,j)表示第j列的各行元素
[c4(:,1),c4(:,2),c4(:,3),c4(:,4)]
['轮槽数 z=6']
[' 销轮转角',' 槽轮角位移',' 角速度',' 角加速度']
% 矩阵c(:,j)表示第j列的各行元素
[c6(:,1),c6(:,2),c6(:,3),c6(:,4)]
case 8,c8(i,:)=[f2 wy/dr sd jsd];
case 10,c10(i,:)=[f2 wy/dr sd jsd];
end
i=i+1;
end
end
% 输出外槽轮机构运动参数
['轮槽数 z=4']
[' 销轮转角',' 槽轮角位移',' 角速度',' 角加速度']
['轮槽数 z=8']
[' 销轮转角',' 槽轮角位移',' 角速度',' 角加速度']
% 矩阵c(:,j)表示第j列的各行元素
[c8(:,1),c8(:,2),c8(:,3),c8(:,4)]
['轮槽数 z=10']
[' 销轮转角',' 槽轮角位移',' 角速度',' 角加速度']
i=1; % 根据步长变化的运动参数矩阵cs行数计数、类角速度、类角加速度
wy=atan(lmd*sin(f2*dr)/(1-lmd*cos(f2*dr))); sd=lmd*(cos(f2*dr)-lmd)/(1-2*lmd*cos(f2*dr)+lmd^2);