第六章 间歇运动机构
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机械设计基础.第六章_间歇运动机构
21 2 2
2
运动关系(运动特性系数τ )：
tm 21 z 2 t 2 2z
讨论：τ >0，z≥3
21 z 2 2 2z
(2)销数 K
在0~0.5 之间，运动时间小于 静止时间。
K ( z 2) 2z
讨论：τ <1 常用K=1
§6-1 棘轮机构
组成：棘轮机构主要由
棘轮2、驱动棘爪3、摇杆1、 止动爪5和机架等组成 。
工作原理： 原动件1逆时针摆动时，棘轮逆时针转动 原动机1顺时针摆动时，棘轮不动
类型1：运动形式来分
单动式棘轮机构（转动、移动） 齿式棘轮机构 双动式棘轮机构 可变向棘轮机构
棘条机构（移动） 钩头双动式棘轮机构
运动；
加工复杂；
刚性冲击，不适于高速。
应用于计数器、电影放映机和某些具 有特殊运动要求的专业机械中。
§ 6-4 凸轮式间歇机构（不讲）
图6-11 圆柱形凸轮间歇运动机构
此机构实质上为一个摆 杆长度为R2、只有推程 和远休止角的摆动从动 件圆柱凸轮机构。
蜗杆凸轮分度机构
凸轮如蜗杆，滚子如涡 轮的齿。
作业：
6-2、6-3
2z K z2
增加径向槽数z可以增加机构运动的平稳性，但是机构尺寸 随之增大，导致惯性力增大。一般取 z = 4～8。
几何尺寸计算，学会参考机械设计手册
§6-3. 不完全齿轮机构
不完全齿轮机构是由普通齿轮机构演化而成。如图 所示，主动轮1为只有一个齿或几个齿的不完全齿轮， 从动轮2由正常齿和带锁止弧的厚齿彼此相间组成。
（2）制动机构
在卷扬机中通过棘轮机构实现制动功能，防止
链条断裂时卷筒逆转。
机械设计基础第6章间歇运动机构与组合机构
机械设计基础第6章：间歇运动机 构与组合机构
contents
目录
• 引言 • 间歇运动机构 • 组合机构 • 间歇运动机构与组合机构的应用案例 • 总结与展望
01 引言
主题简介
间歇运动机构
主要研究能够实现周期性运动的 机构，如凸轮机构、槽轮机构等 。
组合机构
将两个或多个基本机构组合在一 起，以实现更复杂运动的机构。
智能化与自动化
随着工业4.0和智能制造的推进，间歇运动机构和组合机 构的设计与优化将更加依赖于智能化技术和自动化手段。
性能优化与绿色设计
未来的机械系统对效率和能耗的要求越来越高，如何实现 间歇运动机构和组合机构的性能优化和绿色设计是亟待解 决的问题。
实践建议与进一步学习资源
实践操作与实验
建议学习者通过实验和实践操作来加深对间歇运动机构和组合 机构的理解，可以通过设计、制作和测试简单的机构模型来锻 炼自己的实际操作能力。
感谢您的观看
类型
常见的组合机构包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等，这些机构可以按照一定 的方式进行组合，形成各种复杂的运动形式。
组合方式与原理
01
串联式组合
串联式组合是指将两个或多个机构依次连接，前一个机构的输出作为后
一个机构的输入，最终实现复杂的运动功能。串联式组合的原理是各组
成机构的运动规律叠加。
02
并联式组合
组合机构介绍
阐述了组合机构的概念、 设计方法和应用，通过实 例说明了组合机构的优势 和设计技巧。
机构性能分析
介绍了如何对间歇运动机 构和组合机构进行性能分 析和优化，包括运动学和 动力学分析。
未来发展方向与挑战
技术进步与新机构研发
随着科技的不断发展，未来可能会出现更多新型的间歇运 动机构和组合机构，以满足更复杂和多样化的机械系统需 求。
contents
目录
• 引言 • 间歇运动机构 • 组合机构 • 间歇运动机构与组合机构的应用案例 • 总结与展望
01 引言
主题简介
间歇运动机构
主要研究能够实现周期性运动的 机构，如凸轮机构、槽轮机构等 。
组合机构
将两个或多个基本机构组合在一 起，以实现更复杂运动的机构。
智能化与自动化
随着工业4.0和智能制造的推进，间歇运动机构和组合机 构的设计与优化将更加依赖于智能化技术和自动化手段。
性能优化与绿色设计
未来的机械系统对效率和能耗的要求越来越高，如何实现 间歇运动机构和组合机构的性能优化和绿色设计是亟待解 决的问题。
实践建议与进一步学习资源
实践操作与实验
建议学习者通过实验和实践操作来加深对间歇运动机构和组合 机构的理解，可以通过设计、制作和测试简单的机构模型来锻 炼自己的实际操作能力。
感谢您的观看
类型
常见的组合机构包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等，这些机构可以按照一定 的方式进行组合，形成各种复杂的运动形式。
组合方式与原理
01
串联式组合
串联式组合是指将两个或多个机构依次连接，前一个机构的输出作为后
一个机构的输入，最终实现复杂的运动功能。串联式组合的原理是各组
成机构的运动规律叠加。
02
并联式组合
组合机构介绍
阐述了组合机构的概念、 设计方法和应用，通过实 例说明了组合机构的优势 和设计技巧。
机构性能分析
介绍了如何对间歇运动机 构和组合机构进行性能分 析和优化，包括运动学和 动力学分析。
未来发展方向与挑战
技术进步与新机构研发
随着科技的不断发展，未来可能会出现更多新型的间歇运 动机构和组合机构，以满足更复杂和多样化的机械系统需 求。
第6章 间歇运动机构
外槽轮机构
内槽轮机构
6.2 槽轮机构
6.2.2 槽轮机构的主要参数
• 运动特性系数：在 运动特性系数： 特性系数 一个运动循环内， 一个运动循环内， 槽轮2的运动时间对 槽轮 的运动时间对 拨盘1的运动时间之 拨盘 的运动时间之 比值称为运动特性 系数。 系数。
6.2 槽轮机构
6.2.2 槽轮机构的主要参数
• 作业：6-1，6-2，6-3，6-8 作业： ， ， ，
第6章 间歇运动机构
• 假设槽轮机构中槽数为 销数为K 假设槽轮机构中槽数为Z,销数为 销数为 • 拨盘 一般为匀速转动,所以时间的 拨盘1一般为匀速转动 所以时间的 一般为匀速转动 比值可以用拨盘转角的比值表示. 比值可以用拨盘转角的比值表示 由图可知,与图对应的 与图对应的t 由图可知 与图对应的 m和t 所对应 的拨盘转角分别为2φ 的拨盘转角分别为 1和2π.
第6章 间歇运动机构
本章小结
• 4．凸轮式间歇运动机构是将主动件的连续转动转 ． 化为从动件的间歇运动。 化为从动件的间歇运动。通过合理地设计凸轮廓 可以减少动载荷和避免冲击， 线，可以减少动载荷和避免冲击，适用于高速运 转的场合。凸轮式间歇运动机构结构紧凑、 转的场合。凸轮式间歇运动机构结构紧凑、转位 准确，但加工复杂，安装调试比较困难。 准确，但加工复杂，安装调试比较困难。
第6章 间歇运动机构
第6章 间歇运动机构
• 关键知识点 1．间歇运动机构功能分析； ．间歇运动机构功能分析； 2．间歇运动机构的工作原理、运动特点和适 ．间歇运动机构的工作原理、 用场合。 用场合。 • 难点 棘爪的工作条件分析。 棘爪的工作条件分析。
第6章 间歇运动机构
本章主要内容 • 6.1 棘轮机构 • 6.2 槽轮机构 • 6.3 不完全齿轮机构 • 6.4 凸轮间歇运动机构 • 总结
机械设计基础 第6章间歇运动机构
§6－4 凸轮式间歇运动机构
通常有两种型式： 2
1、圆柱凸轮间歇运动机构
1） 组成：凸轮1；滚子3均匀
分布在转盘2端面；滚子中心
R2
3
与转盘中心的距离等于R2。
2）原理：当凸轮转过δt时，
1
转盘以某种运动规律转过角
度δ2max=2π/z；当凸轮继
滚子数
续转过其余角度（2π-δt）时，转盘静止不动。当凸轮继续转动
轮1的锁住弧(外凸圆弧g)与轮2的边锁住弧(内凹圆弧f)配合，将
轮2锁住，使其停歇在预定位置，以保证主动轮1的首齿S下次再与 从动轮相应的轮齿啮合传动。
优点：结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动时间和静止时间的比例可在较大范 围内变化。
缺点：从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故用于低速、轻载场合。
故棘轮静止不动。
工作原理：原动件往复摆动，棘爪推动棘轮单向间歇转动。
三、双动式棘轮机构
双动棘轮机构1
双动棘轮机构2
改变原动件可以得到图示双动式棘轮机构。原动件来回摆动时， 使棘轮2沿同一向转动。驱动棘爪3可是直的或带钩的。
四、双向棘轮：棘轮轮齿制成方形时，成为可变向棘轮机构。
特点：图a棘爪1在B位置时，棘轮2将沿逆时针方向作间歇运动；当棘爪1翻转 到A位置时，棘轮2将沿顺时针方向作间歇运动。
规律设计凸轮（ ）。
4、从动件位移与凸轮转角之间的关系可用（ ）线图表示，该线
图取决于（ ）曲线的形状。
5、其他条件不变时，（
）越小，（ ）越大。
6、齿轮传动的基本要求之一是（
）必须保持不变。
7、一对外啮合齿轮的中心距恒等于其（
）半径之和，角速
比恒等于其（ ）半径的反比。
第6章间歇运动机构
(1)送进和输送 牛头刨床工作台进给机构 (2)制动 起重机、绞盘常用棘轮机构使提升的重物 能停在任何位置，以防止由于停电等原因 造成事故。 (3)超越 棘轮机构工作中,从动件超越主动件的现象
6.1.2 棘轮和棘爪的正确位置及主要几何尺寸
1、棘轮和棘爪的正确位置
棘轮在工作时受到棘爪推力的作用，同时，棘爪也受到棘轮 反作用力的作用，由于棘爪可视为二力杆(图37)，所以棘爪 对棘轮的推力作用线通过棘爪的轴心O2，直线O2A即为作用线。 在相同推力下，为了使棘轮获得最大的转矩，应使推力作用 线O2A垂直于O1A，即∠O2AO1＝90°。
Z
21 Z 2 1 1 2 2Z 2 Z
讨论：1、τ=0，槽轮始终不动； τ>0，∴Z≥3 。 2、槽轮的运动时间总小于静止时间。 1 3、要使， 2 须在构件1上安装多个圆销。 设k为均匀分布的圆销数， k ( Z 2)
2Z
由 上式可知：当Z=3时，圆销的数目可为 1～5；当Z=4或5时，圆销的数目可为1～3；而当 Z≥6时，圆销的数目可为1～2。一般情况下 Z=4～8。
第6章 间歇运动机构
间歇运动机构:机器工作时，当主动件作连续运动时， 常需要从动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运 动的机构，称间歇运动机构。 类型： 1.主动件往复摆动，从动件间歇运动---棘轮机构 2.主动件连续转动，从动件间歇运动---槽轮机构、 不完全齿轮机构 应用：自行车的飞轮机构、自动机床的进给机构、送 料机构、刀架的转位机构等
2.棘轮机构的类型 （齿式，摩擦式） (1)齿式棘轮机构（利用棘爪与棘轮上的棘齿啮合与分离实现间歇）
1)单动式棘轮机构
外啮合式棘轮机构 内啮合式棘轮机构
外啮合式棘轮机构
6.1.2 棘轮和棘爪的正确位置及主要几何尺寸
1、棘轮和棘爪的正确位置
棘轮在工作时受到棘爪推力的作用，同时，棘爪也受到棘轮 反作用力的作用，由于棘爪可视为二力杆(图37)，所以棘爪 对棘轮的推力作用线通过棘爪的轴心O2，直线O2A即为作用线。 在相同推力下，为了使棘轮获得最大的转矩，应使推力作用 线O2A垂直于O1A，即∠O2AO1＝90°。
Z
21 Z 2 1 1 2 2Z 2 Z
讨论：1、τ=0，槽轮始终不动； τ>0，∴Z≥3 。 2、槽轮的运动时间总小于静止时间。 1 3、要使， 2 须在构件1上安装多个圆销。 设k为均匀分布的圆销数， k ( Z 2)
2Z
由 上式可知：当Z=3时，圆销的数目可为 1～5；当Z=4或5时，圆销的数目可为1～3；而当 Z≥6时，圆销的数目可为1～2。一般情况下 Z=4～8。
第6章 间歇运动机构
间歇运动机构:机器工作时，当主动件作连续运动时， 常需要从动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运 动的机构，称间歇运动机构。 类型： 1.主动件往复摆动，从动件间歇运动---棘轮机构 2.主动件连续转动，从动件间歇运动---槽轮机构、 不完全齿轮机构 应用：自行车的飞轮机构、自动机床的进给机构、送 料机构、刀架的转位机构等
2.棘轮机构的类型 （齿式，摩擦式） (1)齿式棘轮机构（利用棘爪与棘轮上的棘齿啮合与分离实现间歇）
1)单动式棘轮机构
外啮合式棘轮机构 内啮合式棘轮机构
外啮合式棘轮机构
第6章 间歇运动机构
分别对应于拨盘1的转角21和2，因 此为
tm 21 π 2π / z z 2
t 2π
2π
2z
0 0.5 槽轮运动时间总小于静止时间。
若拨盘1上装有均匀分布的K个圆销，则槽轮在一个运动循环
中的运动时间为一个圆销时的K倍，因此可以得到 > 0.5：
K (z 2)
2z
由于 < 1，所以
槽轮机构结构简单，工作可靠，能准确控制转过的角度。但 槽轮的转角大小不能调节，而且在槽轮转动的始、末位置角 速度变化较大，所以有冲击。槽轮机构一般用在低速场合。
二、槽轮机构的主要参数
图示槽轮机构，为使槽轮开始转动 瞬时和终止转动瞬时的角速度为零， 以避免刚性冲击，圆销开始进入径 向槽或自径向槽脱出时，径向槽的 中心线应切于圆销中心运动的圆周 （O1AO2A）。
设z为均匀分布的径向槽数目，则
槽轮2转过22 = 2/z时，拨盘1的转
角为
21 π 22 π 2π / z
21 π 22 π 2π / z
在一个运动循环内，槽轮2的运动时
间tm与拨盘1的运动时间 t 之比 称为
运动特性系数。当拨盘1等速转动时， 该时间之比可用转角之比来表示。
对于只有一个圆销的槽轮机构，tm和t
不完全齿轮机构的应用实例
§6－4 凸轮间歇运动机构
1. 圆柱形凸轮间歇运动机构——凸轮1呈圆柱形状，滚子3 均布在转盘2的端面。
当主动凸轮1转过曲线槽所对应的角度t时，凸轮曲线槽
推动滚子，使从动转盘2转过相邻两滚子所夹的中心角 2/z，其中z为滚子数；
当凸轮继续转过其余角度(2t)时，转盘静止不动，并
自行车后轴上装设的内啮合齿式棘轮机构：
当踏板带动链轮3顺时针转动时，链轮3上的 棘轮齿推动棘爪4、棘爪4推动后轮5，使后 轮5顺时针转动，从而驱使自行车前进。
tm 21 π 2π / z z 2
t 2π
2π
2z
0 0.5 槽轮运动时间总小于静止时间。
若拨盘1上装有均匀分布的K个圆销，则槽轮在一个运动循环
中的运动时间为一个圆销时的K倍，因此可以得到 > 0.5：
K (z 2)
2z
由于 < 1，所以
槽轮机构结构简单，工作可靠，能准确控制转过的角度。但 槽轮的转角大小不能调节，而且在槽轮转动的始、末位置角 速度变化较大，所以有冲击。槽轮机构一般用在低速场合。
二、槽轮机构的主要参数
图示槽轮机构，为使槽轮开始转动 瞬时和终止转动瞬时的角速度为零， 以避免刚性冲击，圆销开始进入径 向槽或自径向槽脱出时，径向槽的 中心线应切于圆销中心运动的圆周 （O1AO2A）。
设z为均匀分布的径向槽数目，则
槽轮2转过22 = 2/z时，拨盘1的转
角为
21 π 22 π 2π / z
21 π 22 π 2π / z
在一个运动循环内，槽轮2的运动时
间tm与拨盘1的运动时间 t 之比 称为
运动特性系数。当拨盘1等速转动时， 该时间之比可用转角之比来表示。
对于只有一个圆销的槽轮机构，tm和t
不完全齿轮机构的应用实例
§6－4 凸轮间歇运动机构
1. 圆柱形凸轮间歇运动机构——凸轮1呈圆柱形状，滚子3 均布在转盘2的端面。
当主动凸轮1转过曲线槽所对应的角度t时，凸轮曲线槽
推动滚子，使从动转盘2转过相邻两滚子所夹的中心角 2/z，其中z为滚子数；
当凸轮继续转过其余角度(2t)时，转盘静止不动，并
自行车后轴上装设的内啮合齿式棘轮机构：
当踏板带动链轮3顺时针转动时，链轮3上的 棘轮齿推动棘爪4、棘爪4推动后轮5，使后 轮5顺时针转动，从而驱使自行车前进。
第六章 间歇运动机构
控制转角，机械效率高。但其动程不可调节，槽轮在起动和停止时有冲击。因此，
槽轮机构适用于中速的场合。
3．凸轮式间歇运动机构
将主动凸轮的连续转动转化为从动转盘的间歇转动。此机构最突出的优点是
通过合理地设计凸轮廓线，可以减小其动载荷和避免冲击。因此，它适用于高速
运转的场合。凸轮式间歇运动机构结构紧凑、转位准确，但对凸轮加工精度要求
θmin=120。试求：1)棘轮的da，df，p；2)棘爪的长度L。
2) 装配自动机的工作台有6 个转动工位，为完成装配工序，要求每个工位
机械设计基础学习指导
4
停歇时间为tt=10s。当采用单销外槽轮机构时，试求：1)槽轮的运动系数τ；
2)销轮的转速n1；3)槽轮的运动时间td。
较高，加工较复杂，安装调整比较困难。
机械设计基础学习指导
2
. . tan . 1 f . tan . 1 0 . 15 . 8 . 5 .
4．不完全齿轮机构
将主动轮的连续转动转化为从动轮的间歇运动。其中，主动轮上只有一个或
几个轮齿。不完全齿轮机构很容易实现一个周期内多次动、停时间不等的间歇运
棘轮的最小转角Biblioteka min 为 θmin=s/l×360o=12o
所以z =360o/12o=30
（3）确定da，df 及p
da=mz=6×30mm=180mm
df=da-2h=(180-2×0.75×6)mm=171mm
p=兀m=3.14×6mm=18.85 mm
（4）确定棘爪长度L
传动平稳、无噪声，可实现动程的无级调节；但其运动准确性较差。棘轮机构通
常只适用于低速、轻载的场合。
槽轮机构适用于中速的场合。
3．凸轮式间歇运动机构
将主动凸轮的连续转动转化为从动转盘的间歇转动。此机构最突出的优点是
通过合理地设计凸轮廓线，可以减小其动载荷和避免冲击。因此，它适用于高速
运转的场合。凸轮式间歇运动机构结构紧凑、转位准确，但对凸轮加工精度要求
θmin=120。试求：1)棘轮的da，df，p；2)棘爪的长度L。
2) 装配自动机的工作台有6 个转动工位，为完成装配工序，要求每个工位
机械设计基础学习指导
4
停歇时间为tt=10s。当采用单销外槽轮机构时，试求：1)槽轮的运动系数τ；
2)销轮的转速n1；3)槽轮的运动时间td。
较高，加工较复杂，安装调整比较困难。
机械设计基础学习指导
2
. . tan . 1 f . tan . 1 0 . 15 . 8 . 5 .
4．不完全齿轮机构
将主动轮的连续转动转化为从动轮的间歇运动。其中，主动轮上只有一个或
几个轮齿。不完全齿轮机构很容易实现一个周期内多次动、停时间不等的间歇运
棘轮的最小转角Biblioteka min 为 θmin=s/l×360o=12o
所以z =360o/12o=30
（3）确定da，df 及p
da=mz=6×30mm=180mm
df=da-2h=(180-2×0.75×6)mm=171mm
p=兀m=3.14×6mm=18.85 mm
（4）确定棘爪长度L
传动平稳、无噪声，可实现动程的无级调节；但其运动准确性较差。棘轮机构通
常只适用于低速、轻载的场合。
第6章 间歇机构
.2 槽轮机构（马尔他机构）
一、工作原理 槽轮与主动拨盘的轴线平行，转向相反。
槽数一般为4~8。
槽轮机构基本类型及其应用:
1.类型
(1)外啮合槽轮机构 (2)内啮合槽轮机构
内啮合槽轮机构。
槽轮机构的应用：电影放映机的间歇卷片机构。
槽轮机构结构简单， 容易制造。但工作时 有一定程度的冲击， 故一般不宜用于高速 转动的场合
不完全齿轮机构传动特点：
1. 不完全齿轮机构的从动轮在一周转动 中可作多次停歇。因此，它能在较广的 范围内得到应用。
2. 主、从动轮进入和脱离啮合时速度有 突变，冲击较大。因此，一般只适用于 低速轻载的工作条件。
3. 主动轮首、末齿齿顶需要修正，以解 决运动干涉。
6.4 凸轮间歇运动机构
第六章 间歇运动机构
间歇运动机构
定义：
主动件作连续运动（连续转动或连续往复 运动），从动件作周期性时动时停运动的机构。
分类： 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、
凸轮间歇机构
6.1 棘轮机构
一、棘轮机构工作原理
主要组成：棘轮、棘爪、机 架。 如图为单向棘轮机构 摆杆顺时针摆动时，棘轮顺 时针转过某一角度；摆杆逆 时针摆动时，棘轮静止不动。
二、棘轮机构的特点
轮齿式棘轮机构结构简单，易于制造，运动 可靠，从动棘轮转角容易实现有级调整,但棘 爪在齿面滑过引起噪声与冲击,在高速时尤为 严重。故常于低速、轻载的场合用作间歇运动 控制。
摩擦式棘轮机构传递运动较平稳，无噪音，从 动件的转角可作无级调整。但难以避免打滑现 象，因而运动的准确性较差，不适合用于精确 传递运动的场合。
1.圆柱形凸轮间歇机构 2.蜗杆形凸轮间歇机构
机械设计基础第6章间歇运动机构
间歇运动机构的应用
要点一
总结词
间歇运动机构在机械、汽车、轻工等领域有广泛应用。
要点二
详细描述
间歇运动机构在许多领域都有广泛的应用。在机械领域， 间歇运动机构被用于实现各种自动化生产线上的间歇传动 和定位。在汽车领域，间歇运动机构被用于实现汽车座椅 调节、车窗升降等功能。在轻工领域，间歇运动机构被用 于实现包装机、印刷机等设备的间歇传动和定位。此外， 间歇运动机构还可以应用于机器人关节、医疗器械等领域 。
印刷机械
在印刷机械中，槽轮机构 用于控制印刷版的进给和 退回。
纺织机械
在纺织机械中，槽轮机构 用于控制织布机的梭子进 给和退回。
05 其他间歇运动机构
凸轮机构
总结词
凸轮机构是一种常见的间歇运动机构，通过凸轮的转动实现间歇性运动。
详细描述
凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成，通过凸轮的轮廓曲线与从动件之间的相 互作用，使从动件产生间歇性运动。根据需要，可以选择不同的凸轮轮廓曲线 以实现不同的运动规律和运动轨迹。
不完全齿轮间歇机构：设计一个不完 全齿轮机构，通过优化齿轮的设计参 数，减小机构的体积和重量，提高其 紧凑性。
实例二
槽轮间歇机构：设计一个槽轮机构， 通过调整槽轮的尺寸和转动惯量，降 低机构的振动和噪声，提高其工作性 能。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
的机构。
常见间歇运动机构
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿 轮机构等。
运动特点
能够使主动件作连续转动，而从 动件作周期性的停歇。
章节目标
01 掌握间歇运动机构的基本原理和特点。
02 了解常见间歇运动机构的工作原理和应用。
03
学习如何根据实际需求选择合适的间歇运 动机构。
间歇运动机构
缺点
设计自由度小： 在分度数确定以后，运动系数也 随之确定而不能改变，这是其突出 缺点。 不适用于高速： 虽然振动和噪声比棘轮机构小， 但槽轮在启动和停止的瞬间加速度 大，有冲击。Leabharlann 一般取分度数 n ＝4～8。
（二）槽轮机构的类型 平面槽轮机构: 传递平行轴间运动
外槽轮机构
应用最广
内槽轮机构
停歇时间短，运动时间长，因此 传动更平稳 所占的空间小
（三）棘轮机构应用范围的扩展 棘轮机构除了可实现间歇送进、分度运动以外，还可 作为制动器和超越离合器使用。
制动器
发生事故时，止动棘爪３ 突然伸出，可防止卷筒逆 转。
四、槽轮机构
棘轮机构是一种应用很广 泛的间歇运动机构。
组成和特点 类型 运动分析 设计要点
（一）槽轮机构的组成和特点
外槽轮机构 分度数 n＝4
运动系数 : 运动时间占整个运动周
期的比例。
Td T
运动系数越小，工作台转位越快，可提高生产率。 但运动系数小，则启动和停止时的加速度可能太大。 所以，在设计中应慎重选择这一参数。
也有用动停比 k 来代替运动系数的，动停比是运动时
间和停歇时间的比值：
k Td Tt
显然，动停比和运动系数间有如下关系
缺点
冲击和噪声较大 定位精度差 只能用于速度不高、 载荷不大、精度要求 不高的场合
（二）棘轮机构的类型
齿式棘轮机构
外啮合 内啮合 结构紧凑，外形尺寸小。
摩擦式棘轮机构
外啮合 内啮合
➢ 克服了齿式棘轮机构冲击和噪声大的缺点, ➢ 可实现棘轮转动角度的无级调节, ➢ 运动精度较差。
内啮合齿式棘轮机构
和凸轮从动件的运动一样，如 果从动件运动规律不好，会产 生较大的加速度，从而带来惯 性负荷并产生冲击。
第六章 间歇运动机构
静平衡条件：分布于该回转件上各个质量的离心力（或质径积）的向量 和等于零，即回转件的质心与回转轴线重合。
me mb rb mi ri 0
动平衡：
质量分布不在同一回转面内的回转件，只要分别在任选的两个回转面内 各加上适当平衡质量，就能达到完全平衡。
动平衡条件：回转件上各个质量的离心力的向量和等于零；而且离心力 所引起的力偶矩的向量和也等于零。
第六章 间歇运动机构
主动件连续运动时,从动件周期性出现停歇状态的机构称为
间歇运动机构。 间歇运动机构主要用于自动生产线的转位机构、步进机构 、技术装置和轻工机械中。
间歇运动机构主要包括
棘轮机构 槽轮机构 不完全齿轮机构 凸轮间歇运动机构
棘轮机构
棘轮机构
双动式棘轮机构 摩擦式棘轮机构 摩擦超越式棘轮机构
飞轮设计
额定转速： 速度不均匀系数：
m
max min
2 min
1 2 2 J ( max min ) 2
2 m
max m
最大盈亏功： Amax Emax Emin
Hale Waihona Puke 飞轮转动惯量：J
Amax
第八章 回转件的平衡
绕固定轴作回转运动的构件叫作回转件（转子） 设回转件质量m, 质心偏离回转中心距离为r, 则回转件产生的离心力为：
F mr 2
同一轴上回转件转动产生的离心力系的合力和合力偶矩不等于零时，就会 对系统产生周期性的附加动压力，从而产生振动。
在实际应用中，应对回转件进行平衡试验，调整回转件的质量分布，使回 转件工作时离心力系达到平衡。
回转件的平衡
静平衡：
设回转件总质量m, 质心偏离回转中心距离为e, 平衡质量mb，其向径rb。
第六章间歇运动机构与组合机构讲解
2 2 1 2 2 z
在一个运动循环内，槽轮2的运动时 间t与主动拨盘转一周的总时间t之比， 称为槽轮机构的运动系数。用表示。
运动系数
t' t
槽轮停止时间t与主动拨盘转一周的总时 间t之比，称为槽轮的静止系数，用表示。 静止系数
t" " t
当拨盘匀速转动时，时间之比可 用槽轮与拨盘相应的转角之比来表示。 如图6-1所示，只有一个圆销的槽轮机 构，t、t、t分别对应于拨盘的转角 为21、（2-21）、2。因此，该槽 轮机构的运动系数和静止系数分别为：
图6-12所示为筛料机主题机构的运 动简图。这个六杆机构也可看成由两个 四杆机构组成。第一个是由原动曲柄1、 连杆2、从动曲柄3和机架6组成的双曲 柄机构；第二个是由曲柄3（原动件）、 连杆4、滑块5（筛子）和机架6组成的 曲柄滑块机构。
图6-12 筛料机构的复合连杆机构
二、凸轮—凸轮机构 图 6-13 所示为由两个凸轮机构协调 配合控制十字滑块3上一点M准确地描 绘出虚线所示预定的轨迹。
2z K z2
由上式可知，当z=3时，圆销的数 目可为1-5，当z=4或5时，圆销数目可 为1-3，而当z>6时，圆销的数目为1或2。
从效率上希望槽数z小些为好，因为 此时也相应减小，槽轮静止时间（一般 为工作行程时间）增大，故可提高生产 效率。但从动力特性看，希望槽数z适当 增大为好，因为此时槽轮角速度减小， 可减小震动和冲击，有利于机构正常工 作。但槽数z>9的槽轮机构比较少见。因 为槽数过多，槽轮机构尺寸大，且转动 时惯性力矩也增大。另外，由式（6-3） 可知，当z>9时，槽数虽增加，运动系数 的变化却不大，故z常取为4~8。
2 t ' 21 z2 1 1 z t 2 2 2z 2 z t' ' t t' z2 1 1 '' 1 t t 2z 2 z
机械原理第六章间歇运动机构
凸轮间歇运动机构
1
原理
基于凸轮的间歇运动，通过一定形状的凸轮轮廓控制机器运动速度和时间，从而实现 间歇运动。
2
应用
常用于汽车引擎，巧克力包装机器，自动化机器等。
3
特点
与其他类型的间歇运动机构相比，凸轮间歇运动机构具有高可靠性，维修简单等优点。
滑块间歇运动机构
1 原理
2 应用
3 特点
使用滑块和凸轮等部件 来控制运动的起点和终 点，从而产生间歇运动。
摇杆间歇运动机构
1
用途
基于摇杆的间歇运动，常用于自动化冶炼和机器加工。
2
机理
摆动杆和连杆控制机械运动，摇杆轴心在曲柄轴心下方。
3
特点
实现高速和高精度的间歇运动，用于控制复杂机器和设备的动作。
齿轮间歇运动机构
1
工作原理
使用齿轮传递间歇运动。
2
应用
常用于以间歇运动的方式进行工作的机器，如钟表，计时器和自动售货机等。
常用于纺织机械，包装 机械，医学成像设备等。
用于控制复杂机器动作， 精度和可靠性高，结构 紧凑。
曲柄摇杆间歇运动机构
曲柄原理
转圆运动转为可控的线性运动，从而控制间歇 运动。
摇杆原理
将间歇运动传递给其他部件，实现更复杂的机 械运动。可以用于设备和机器的自动化。
曲柄摇杆间歇运动机构常用于发动机、飞行器和重型机器等。
机械原理第六章间歇运动 机构
学习机械原理第六章间歇运动机构，掌握各种间歇运动方式及其应用，为您 打开机械动力学的大门。
间歇运动机构的定义和概述
间歇运动机构定义
通过间歇运动把连续运动分成若干个部分。用于传递间歇运动的机构称为间歇运动机构。
第6章间歇运动机构1PPT课件
Pn sinα L > Fcosα L
α
pn Σ=90°
pt
α
齿偏角
∵ F= Pn f 代入得：
tgα> f =tgφ
da o1
∴ α>φ
当 f=0.2 时，φ＝11°30’ 通常取α＝20° 9
tgF /P nfP n/P nf
故称Φ为摩擦角
Pn Φ R F
v
注：齿偏角为棘轮工作齿面与半径线之间所夹角度
4
双动棘轮机构
A
B
B’
棘轮可双向运动
5
可调转角的棘轮
φ
0 1 2 3 4 5
调滑动罩
牛头刨床进给调整机构 通过调整杆长来调摆角
6
1 2 3
摩擦棘轮
3 2 1
超越离合器
3 4 2
1
7
运动特点： 轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调，但运动 准确。而摩擦棘轮正好相反。
应用：在各类机床中实现进给、转位、或分度。
第6章 间歇运动机构
§6－1 棘轮机构 §6－2 槽轮机构 §6－3 不完全齿机构 §6－4 凸轮式间隙运动机构
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
§6－1 棘轮机构
一、棘轮机构的组成及其工作原理
组成：摆杆、驱动棘爪、
d1 1 r0 L
2 h
d2
b
17
§6－3 不完全齿轮机构
1.工作原理及特点 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做出与主动轮相 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，无齿部分由锁止弧定位使从 动轮静止。
α
pn Σ=90°
pt
α
齿偏角
∵ F= Pn f 代入得：
tgα> f =tgφ
da o1
∴ α>φ
当 f=0.2 时，φ＝11°30’ 通常取α＝20° 9
tgF /P nfP n/P nf
故称Φ为摩擦角
Pn Φ R F
v
注：齿偏角为棘轮工作齿面与半径线之间所夹角度
4
双动棘轮机构
A
B
B’
棘轮可双向运动
5
可调转角的棘轮
φ
0 1 2 3 4 5
调滑动罩
牛头刨床进给调整机构 通过调整杆长来调摆角
6
1 2 3
摩擦棘轮
3 2 1
超越离合器
3 4 2
1
7
运动特点： 轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调，但运动 准确。而摩擦棘轮正好相反。
应用：在各类机床中实现进给、转位、或分度。
第6章 间歇运动机构
§6－1 棘轮机构 §6－2 槽轮机构 §6－3 不完全齿机构 §6－4 凸轮式间隙运动机构
1
整体概况
概况一
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概况二
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概况三
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03
2
§6－1 棘轮机构
一、棘轮机构的组成及其工作原理
组成：摆杆、驱动棘爪、
d1 1 r0 L
2 h
d2
b
17
§6－3 不完全齿轮机构
1.工作原理及特点 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做出与主动轮相 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，无齿部分由锁止弧定位使从 动轮静止。
机械设计基础 第6章 间歇运动机构
图6-4
7、滚子楔紧式棘轮机构
原动件1逆时针转动或 从动件3顺时针转动时，在 摩擦力作用下，能使滚子2 楔紧在1、3形成的收敛狭隙 处，则1、3成一体，一起转 动；运动相反时，1、3成脱 离状态。
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，棘轮的转角 可以作无级调整。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。 2、应用 棘轮机构主要用于作进给、超越和转位等工艺动作的 控制。
§6-4 凸轮间歇运动机构
1、圆柱形凸轮间歇运动机构
如图6-11所示。凸轮1呈圆 柱形，滚子3均匀分布在转盘2的 端面。当凸轮连续转动时，转盘 实现单向间歇转动。可以通过改 变凸轮推程运动角得到所需的转 盘转动与停歇时间的比值。
图6-11
2、蜗杆形凸轮间歇运动机构 如图6-12所示。凸轮形状如同 圆弧面蜗杆一样，滚子均匀分布在 转盘的圆柱面上，犹如蜗轮的齿。 可以通过调整凸轮和转盘的中心距 来消除滚子与凸轮接触面间的间隙 以补偿磨损。
二、槽轮机构的特点和应用
槽轮机构构造简单，机械 效率高，并且运动平稳，因此 在自动机床转位机构、电影放 映机卷片机构（图6-8）等自 动机械中得到广泛应用。
图6-8
其缺点是在运动过程中的加速度变化较大，冲击较严重， 不适用于高速。
二、常见的槽轮机构的类型 1、外啮合槽轮机构 2、内啮合槽轮机构
图6-7
图6-9a
图6-9b
每当主动轮连续转过一圈时，图6-9a、b所示机构的 从动轮分别间歇转过1/8圈和1/4圈。二、不Fra bibliotek全齿轮机构的特点
7、滚子楔紧式棘轮机构
原动件1逆时针转动或 从动件3顺时针转动时，在 摩擦力作用下，能使滚子2 楔紧在1、3形成的收敛狭隙 处，则1、3成一体，一起转 动；运动相反时，1、3成脱 离状态。
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，棘轮的转角 可以作无级调整。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。 2、应用 棘轮机构主要用于作进给、超越和转位等工艺动作的 控制。
§6-4 凸轮间歇运动机构
1、圆柱形凸轮间歇运动机构
如图6-11所示。凸轮1呈圆 柱形，滚子3均匀分布在转盘2的 端面。当凸轮连续转动时，转盘 实现单向间歇转动。可以通过改 变凸轮推程运动角得到所需的转 盘转动与停歇时间的比值。
图6-11
2、蜗杆形凸轮间歇运动机构 如图6-12所示。凸轮形状如同 圆弧面蜗杆一样，滚子均匀分布在 转盘的圆柱面上，犹如蜗轮的齿。 可以通过调整凸轮和转盘的中心距 来消除滚子与凸轮接触面间的间隙 以补偿磨损。
二、槽轮机构的特点和应用
槽轮机构构造简单，机械 效率高，并且运动平稳，因此 在自动机床转位机构、电影放 映机卷片机构（图6-8）等自 动机械中得到广泛应用。
图6-8
其缺点是在运动过程中的加速度变化较大，冲击较严重， 不适用于高速。
二、常见的槽轮机构的类型 1、外啮合槽轮机构 2、内啮合槽轮机构
图6-7
图6-9a
图6-9b
每当主动轮连续转过一圈时，图6-9a、b所示机构的 从动轮分别间歇转过1/8圈和1/4圈。二、不Fra bibliotek全齿轮机构的特点
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工件轴
不完全齿轮机构
铣刀轴
铣削乒乓球拍周缘专用靠模洗床
一、构成
§6-4 凸轮间歇机构
带曲线槽的圆柱凸轮1(主动)、 带滚子3的转盘2(从动)、机架。
二、工作原理
当凸轮转动时，通过 其曲线沟槽拨动从动转盘 上的滚子→转盘作间歇运 动，每次转动角为 2π/Z (Z 为滚子数)→传递交错 轴间的分度运动。
槽轮机构：结构简单、工作可靠、但转角不可调 不完全齿轮机构：结构简单、匀速传动 (始末除外) 凸轮间歇机构：工作平稳,运动规律任意,用于高速轻载
小结
? 6-1 棘轮机构 ? 6-2 槽轮机构 ? 6-3 不完全齿轮机构 ? 6-4 凸轮间歇机构
重点 掌握各间歇几个的运动特性
Fn
棘爪长度： L ? 2?m
四、棘轮机构的特点及应用
1 轮齿式棘轮机构的特点
有齿的棘轮机构运动可靠，从动棘轮容易实现有级调 节(改变棘爪摆角或改变拨过棘轮齿数的多少 )，但是有噪声、 冲击，轮齿易摩损，高速时尤其严重，常用于低速、轻载的 间歇传动。
2 应用
（1）转角调整
（2）起重机、绞盘安全保护
? ? tm
?
2? 1
?
?
?
2?
z
? 1?1?
z?2
t 2? 2? 2 z 2z
结论：
1.槽数Z应大于或等于3
（一般Z取4-8）
2.由上式可知: τ＜0.5
∴槽轮运动时间＜静止时间
为了τ＞0.5 →在拨盘上安装多个圆销(Ｋ个) τ＝Ｋ(z－2)/(2z)
∵ τ＜1, ∴ K< 2z/(z－2)
z ? 3时 K ? 1 ~ 5 z ? 4或5时 K ? 1 ~ 3 z ? 6 K ? 1~ 2
四、槽轮机构特点及应用 1 槽轮机构的特点
优点： 结构简单，工作可靠，能准确控制转动的角度。 常用于要求恒定旋转角的分度机构中。
缺点：①对一个已定的槽轮机构来说，其转角不能调节； ②在转动始、末，加速度变化较大，有冲击。
2 应用
应用在转速不高，要求间歇转动的装置中。 电影放映机中，用以间歇地移动影片。 自动机中的自动传送链装置等。
A.可变向棘轮机构
1
需经常改变棘轮回转方向时用
棘爪→双向棘爪 ;
动画
棘轮齿→方形;
2
棘爪工作面→平面;
棘爪非工作面→曲面(易于滑过棘轮) 。
图示位置: 棘轮可作逆时针转动, 需棘 轮反向转动时, 只需将棘爪装至虚线位置。
B.双动式棘轮机构
C.超越式棘轮机构
动画
动画
动画
从动轮超过主动轮
2 摩擦棘轮 (无声棘轮)
电影机的送片机构
六角车床刀架转位机构
§6-3不完全齿轮机构
一、构成 主动轮1、从动轮2、机架
二、工作原理
由渐开线齿轮机构演变而来。但轮齿不布满整个圆周 →从 动轮作间歇运动。
动画1
动画2
从动轮每转一周的停歇时间、运动时间及每次转动的角度 变化范围都较大，设计较灵活；但加工工艺复杂，从动轮在运 动开始、终了时冲击较大，故一般用于低速、轻载场合。
L 动画
锁止弧
内槽轮机构
球面槽轮机构
三、运动特性系数 τ
一个循环内，槽轮的运动时间ｔm与拨盘运动时间ｔ比值 称为运动特性系数τ：
? ? tm ? 2? 1 t 2?
为避免槽轮在起动和停歇时产生刚性冲击 ,当圆销A进入 和退出径向槽时,径向槽的中心线应切于圆销A的运动圆周。
2φ1=π－2φ2=π－2π/Z
一、构成
§6-2 槽轮机构
机架、拨盘1(具有圆销A)(主)、槽轮2(具有径向槽)(从)
二、工作原理
拨盘 1 等速连续转动, 当圆 销A进入槽轮的径向槽中→槽轮转 动→当圆销A脱离径向槽,槽轮2的 内锁住弧β被拨盘1的外凸圆弧α 卡住→槽轮2静止不动 。
r
圆销
拨盘
槽轮 四. 槽轮机构特点及应用
槽轮机构的主要参数： 槽数Z、圆销数K
机械设计基础
Fundamentals of Machine Design
俞爱林 广东工业大学机电学院 EMAIL：allan75@
第六章 间歇运动机构
? 6-1 棘轮机构 ? 6-2 槽轮机构 ? 6-3 不完全齿轮机构 ? 6-4 凸轮间歇机构
重点 掌握各间歇几个的运动特性
§6-1 棘轮机构
圆柱凸轮间歇运动机构
圆柱凸轮间歇运动机构
只有推程和远休止角的 摆动从动件凸轮机构 特点: 运动可靠, 平稳,运动规律任意, 用于高速间歇运动
蜗杆凸轮间歇运动机构
特点: 可通过改变中心距来消 除因磨损引起的滚子与凸轮间 的间隙
蜗杆凸轮间歇运动机构
间歇运动机构
棘轮机构：结构简单、转角可调、转向可变， 但有冲击，用于低速轻载。
Fn
? Ff ? fFn f ? tg?
? tg? ? tg?
? ??
? ? ? arctgf f ? 0.2时 ? ? 11030'
通常取 ? ? 200
即可满足棘爪工作条件
三、棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮齿形的画法
齿顶圆： D ? m z
Ff
齿高：h ? 0.75m
齿顶厚： a ? m
齿槽夹角： ? ? 60?或55?
一、 棘轮机构的工作原理 动画 1 齿式棘轮机构
构成:棘轮5、驱动棘爪4、
制动棘爪6 、机架7。
棘爪4固定于曲柄摇杆机构
7
ABCD的摇杆上,摇杆CD作摆动。
→当CD左摆时,棘爪4 推动棘轮转(逆向)一角度。 →当CD右摆时,制动爪 6阻止棘轮反向转动，
棘爪4 在棘轮上滑过→棘轮静止不动。 ∴→棘轮5作单向间歇转动。
A.摩擦式棘轮机构
B.超越离合器
构成: 外套筒1、内套筒2 滚子3、弹簧4、机架
由于摩擦传动会出现打滑现象， 不适于从动件转角要求精确的地方。 但超载时→打滑，可起保护作用。
图(6-4) 工作，在传动中必
须使棘爪能自动啮紧棘
Ff
轮的齿根不滑脱。
Fn L sin ? ? F f L cos ?