机械原理第七章讲述
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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
棘爪在齿面滑过时会引起噪声，高速时更为严重
轮齿式棘轮机构多用于低速、轻载时间歇运动的控制
摩擦式棘轮机构：
传递运动较平稳、无噪声，从动件的转角可作无级调整 易出现打滑现象，运动准确性较差，不适合用于精确传递 运动的场合
各种棘轮机构在生产实际中的应用
12
l
R a
sin2
sin z
槽轮机构的运动线图
外槽轮机构
内槽轮机构
内、外槽轮机构的角速度和角加速度
201
201 202 O1G O2G
202
201 202 (2 z)
O2
t 2 201 1 K(z 2)
t1 2 K1
2z
2
z为槽数，K为均布的圆销数
要使槽轮运动，其运动 时间 t2>0即 ：
0
z 2
要使槽轮有停歇，其运动 时间 t2< t1，即：
1
k 2z z2
z 3 时，k 6（k=1～5)
锁止弧 槽轮每转动一次 张角 和停歇一次构成
定位弧
一个运动循环。 O2 槽轮机构的特点：
槽轮
2
结构简单、工作可靠
适用于分度、转位等步进机构
槽轮机构在生产中的应用
电影放映机的 间歇卷片机构
间歇转位机构
电影放映机的间歇卷片机构
二、槽轮机构的设计
1 槽轮槽数和拨盘圆销数的选择
1
O1
• 运动系数 ：主动拨盘转一 周时，槽轮的运动时间t2与 拨盘的运动时间t1的比值。
的回转半径也互不相等。
多销的槽轮机构
非均布圆销的槽轮机构
运动与停歇均有特殊的槽轮机构
内槽轮机构 拨盘上的圆 柱销只能有 一个。
2、槽轮机构的角速度和角加速度
槽轮的转角2 和拨盘的转角1 关系为：
tan 2
AB O2 B
R sin1 a R cos1
R──圆柱销回转半径，a──中心距
令l
R a
2
arctan
1
l sin1 l cos 1
2
d 2
dt
l(cos 1 l ) 1 2l cos 1 l2
1
2
d 2
dt
l(l2 1)sin1 (1 2l cos1 l2 )2
12
当1为常数时，槽轮的角速度与角加速度均为槽数z和拨盘位置角1
的函数。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为避免圆柱销进入与脱离槽轮径向槽时发生刚性冲击，圆柱销中心
O1
棘轮齿根，则必须有： FR
FN Lsin FN fL cos
tan f tan f•FN
P
O2
FN
棘轮齿面角 大于摩擦角
（2）偏心块楔紧条件
欲使楔块楔紧棘 轮，则必须有：
O2 AsinFN O2 AcosfFN FN
FR
tan f tan
f•FN
楔块廓线升角 小于摩擦角
（2）滚子楔紧条件
FA
欲使滚子被楔紧，则
必须有：
FA
d 2
d 2
cos
FNA
d 2
sin FNA
FNA f tan
FNB
2
FB
楔紧角 小于2倍的摩擦角
注意：
楔紧角 不宜过小，以防套筒反向运动时滚
子不易退出楔紧状态。
§7—2 槽轮机构
一、槽轮机构的结构、类型及工作原
定理位盘 拨盘
1
O1
工作原理：拨盘的 连续运动转换为槽 轮的单向间歇运动.
这种齿形的 齿顶尖锐， 强度较低， 用于小载荷 场合。
（3）圆弧型三角形齿
圆弧
这种齿形 较直线型 三角形齿 强度高， 冲击也小 一些。
（4）对称型矩形齿
这种齿用 于双向驱 动的棘轮
2、棘轮转角大小的调整
（1）采用棘轮罩
通过改变棘轮 罩的位置实现 棘轮转角大小 的调整
（2）改变摆杆摆角
通过改变 滑块A的 位置，改 变摆杆摆 角的大小， 从而实现 棘轮转角 大小的调 整
的运动方向应与径向槽的中心线相切，因而有：
l
R a
sin2
s in
z
内槽轮机构的运动参数
2
arctan(
a
R sin1 R cos 1
)
arctan(
l sin1 1 l cos 1
)
2
d 2
dt
l (cos 1 l ) 1 2l cos 1 l2
1
2
d 2
dt
l(l2 1)sin1 (1 2l cos1 l2 )2
第七章 其他常用机构
§7-1 棘 轮 机 构
一、棘轮机构的基本结构和工作原理
主动摆杆
棘轮不动 棘 轮 运 动
驱动棘爪
棘轮
止动棘爪
二、棘轮机构的类型
常用棘轮机构可分为轮齿式与摩擦式两大类
单动式棘轮机构
轮 棘 单向式棘轮机构
齿轮 棘 式机
双动式棘轮机构
轮
构 双向式棘轮机构
机
构
摩 棘 偏心楔块式棘轮机构
棘 轮 机 构
棘 轮 机 构
棘轮机构
三、棘轮机构设计中的主要问题
１、棘轮齿形的选择
（１）不对称梯形齿
不对称梯形齿强度 较高，已经标准化， 是最常用的一种齿 形
m——模数， z——齿数
a=m, t=πm，b=0.75m
D=mz，Df=D+2h，Φ=15゜～30゜
a
φ
f
（2）直线型三角形齿
直线
擦轮
式机
构 滚子楔紧式棘轮机构
单动式棘轮机构
外 啮 式
内 啮 式
双动式棘轮机构
双动式棘轮机构
双向式棘轮机构
双向式棘轮机构
双向式棘轮机构
偏 心 楔 块 式 棘 轮 机 构
偏心楔块式棘轮机构
滚 子 楔 紧 式 棘 轮 机 构
滚子楔紧式棘轮机构
三、棘轮机构的特点和应用
棘轮机构用于将摇杆的周期性摆动转换为棘轮的单 向间歇转动，也常作为防逆转装置
滑块
摆杆
以上两种调整棘轮转角的方法， 棘轮的最小转角都不小于一个齿距 角。若要使棘轮的转角小于一个齿 距角，则应采取以下方法：
（3）多爪棘轮机构角
棘爪数——n
棘轮齿距角——
摆杆转角——1 棘轮转角——2
3
1
3
2
多爪棘轮机构
3、棘轮机构的可靠工作条件
（1）棘爪的可靠啮合条件
欲使棘爪顺利的滑入
z 4 时 k 4（k=1～3)
z 5 时 k 10 （k=1～3)
3
2、设计槽轮时应 注意的事项：
t 2 201 1 K(z 2)
t1 2 K1
2z
1）运动系数应大于零，故槽轮的槽数z应大于或等于3；
2）运动系数将随这z的增加 而增加；
3）对于K=1的单销外槽轮机构，<0.5。若要求>0.5，应 增加圆销 数K。
4）槽轮必须有停歇时间，所以<1。拨盘的圆销数K与槽
轮槽数z的关系应为 K 2z
z2
z 4，K 1 ~ 3 z 6时，K 1 ~ 2
5）当要求拨盘转一周的时间内，槽轮K次停歇的时间不相等，则 可将圆销不均匀地分布在主动拨盘等径的圆周上。若还要求拨盘转 一周过程中槽轮K次运动时间也互不相等时，则还应使各圆销中心
结构简单、易于制造、运动可靠、棘轮转角容易实现 有级调整
棘爪在齿面滑过时会引起噪声，高速时更为严重
轮齿式棘轮机构多用于低速、轻载时间歇运动的控制
摩擦式棘轮机构：
传递运动较平稳、无噪声，从动件的转角可作无级调整 易出现打滑现象，运动准确性较差，不适合用于精确传递 运动的场合
各种棘轮机构在生产实际中的应用
12
l
R a
sin2
sin z
槽轮机构的运动线图
外槽轮机构
内槽轮机构
内、外槽轮机构的角速度和角加速度
201
201 202 O1G O2G
202
201 202 (2 z)
O2
t 2 201 1 K(z 2)
t1 2 K1
2z
2
z为槽数，K为均布的圆销数
要使槽轮运动，其运动 时间 t2>0即 ：
0
z 2
要使槽轮有停歇，其运动 时间 t2< t1，即：
1
k 2z z2
z 3 时，k 6（k=1～5)
锁止弧 槽轮每转动一次 张角 和停歇一次构成
定位弧
一个运动循环。 O2 槽轮机构的特点：
槽轮
2
结构简单、工作可靠
适用于分度、转位等步进机构
槽轮机构在生产中的应用
电影放映机的 间歇卷片机构
间歇转位机构
电影放映机的间歇卷片机构
二、槽轮机构的设计
1 槽轮槽数和拨盘圆销数的选择
1
O1
• 运动系数 ：主动拨盘转一 周时，槽轮的运动时间t2与 拨盘的运动时间t1的比值。
的回转半径也互不相等。
多销的槽轮机构
非均布圆销的槽轮机构
运动与停歇均有特殊的槽轮机构
内槽轮机构 拨盘上的圆 柱销只能有 一个。
2、槽轮机构的角速度和角加速度
槽轮的转角2 和拨盘的转角1 关系为：
tan 2
AB O2 B
R sin1 a R cos1
R──圆柱销回转半径，a──中心距
令l
R a
2
arctan
1
l sin1 l cos 1
2
d 2
dt
l(cos 1 l ) 1 2l cos 1 l2
1
2
d 2
dt
l(l2 1)sin1 (1 2l cos1 l2 )2
12
当1为常数时，槽轮的角速度与角加速度均为槽数z和拨盘位置角1
的函数。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为避免圆柱销进入与脱离槽轮径向槽时发生刚性冲击，圆柱销中心
O1
棘轮齿根，则必须有： FR
FN Lsin FN fL cos
tan f tan f•FN
P
O2
FN
棘轮齿面角 大于摩擦角
（2）偏心块楔紧条件
欲使楔块楔紧棘 轮，则必须有：
O2 AsinFN O2 AcosfFN FN
FR
tan f tan
f•FN
楔块廓线升角 小于摩擦角
（2）滚子楔紧条件
FA
欲使滚子被楔紧，则
必须有：
FA
d 2
d 2
cos
FNA
d 2
sin FNA
FNA f tan
FNB
2
FB
楔紧角 小于2倍的摩擦角
注意：
楔紧角 不宜过小，以防套筒反向运动时滚
子不易退出楔紧状态。
§7—2 槽轮机构
一、槽轮机构的结构、类型及工作原
定理位盘 拨盘
1
O1
工作原理：拨盘的 连续运动转换为槽 轮的单向间歇运动.
这种齿形的 齿顶尖锐， 强度较低， 用于小载荷 场合。
（3）圆弧型三角形齿
圆弧
这种齿形 较直线型 三角形齿 强度高， 冲击也小 一些。
（4）对称型矩形齿
这种齿用 于双向驱 动的棘轮
2、棘轮转角大小的调整
（1）采用棘轮罩
通过改变棘轮 罩的位置实现 棘轮转角大小 的调整
（2）改变摆杆摆角
通过改变 滑块A的 位置，改 变摆杆摆 角的大小， 从而实现 棘轮转角 大小的调 整
的运动方向应与径向槽的中心线相切，因而有：
l
R a
sin2
s in
z
内槽轮机构的运动参数
2
arctan(
a
R sin1 R cos 1
)
arctan(
l sin1 1 l cos 1
)
2
d 2
dt
l (cos 1 l ) 1 2l cos 1 l2
1
2
d 2
dt
l(l2 1)sin1 (1 2l cos1 l2 )2
第七章 其他常用机构
§7-1 棘 轮 机 构
一、棘轮机构的基本结构和工作原理
主动摆杆
棘轮不动 棘 轮 运 动
驱动棘爪
棘轮
止动棘爪
二、棘轮机构的类型
常用棘轮机构可分为轮齿式与摩擦式两大类
单动式棘轮机构
轮 棘 单向式棘轮机构
齿轮 棘 式机
双动式棘轮机构
轮
构 双向式棘轮机构
机
构
摩 棘 偏心楔块式棘轮机构
棘 轮 机 构
棘 轮 机 构
棘轮机构
三、棘轮机构设计中的主要问题
１、棘轮齿形的选择
（１）不对称梯形齿
不对称梯形齿强度 较高，已经标准化， 是最常用的一种齿 形
m——模数， z——齿数
a=m, t=πm，b=0.75m
D=mz，Df=D+2h，Φ=15゜～30゜
a
φ
f
（2）直线型三角形齿
直线
擦轮
式机
构 滚子楔紧式棘轮机构
单动式棘轮机构
外 啮 式
内 啮 式
双动式棘轮机构
双动式棘轮机构
双向式棘轮机构
双向式棘轮机构
双向式棘轮机构
偏 心 楔 块 式 棘 轮 机 构
偏心楔块式棘轮机构
滚 子 楔 紧 式 棘 轮 机 构
滚子楔紧式棘轮机构
三、棘轮机构的特点和应用
棘轮机构用于将摇杆的周期性摆动转换为棘轮的单 向间歇转动，也常作为防逆转装置
滑块
摆杆
以上两种调整棘轮转角的方法， 棘轮的最小转角都不小于一个齿距 角。若要使棘轮的转角小于一个齿 距角，则应采取以下方法：
（3）多爪棘轮机构角
棘爪数——n
棘轮齿距角——
摆杆转角——1 棘轮转角——2
3
1
3
2
多爪棘轮机构
3、棘轮机构的可靠工作条件
（1）棘爪的可靠啮合条件
欲使棘爪顺利的滑入
z 4 时 k 4（k=1～3)
z 5 时 k 10 （k=1～3)
3
2、设计槽轮时应 注意的事项：
t 2 201 1 K(z 2)
t1 2 K1
2z
1）运动系数应大于零，故槽轮的槽数z应大于或等于3；
2）运动系数将随这z的增加 而增加；
3）对于K=1的单销外槽轮机构，<0.5。若要求>0.5，应 增加圆销 数K。
4）槽轮必须有停歇时间，所以<1。拨盘的圆销数K与槽
轮槽数z的关系应为 K 2z
z2
z 4，K 1 ~ 3 z 6时，K 1 ~ 2
5）当要求拨盘转一周的时间内，槽轮K次停歇的时间不相等，则 可将圆销不均匀地分布在主动拨盘等径的圆周上。若还要求拨盘转 一周过程中槽轮K次运动时间也互不相等时，则还应使各圆销中心