机械设计基础 第6章间歇运动机构

顶圆直径da 齿高h 齿顶厚 齿槽夹角
棘爪长度
D =mz 与齿轮不同
h=0.75m
α＝m θ=60°或55 °
L=2p=2πm
L
p
h1 a
h’ a1α
da
o1
h
60°~80
齿槽角 ° r1
rf
画法（了解-----自看---步骤）：根据D和h先画出齿顶圆和齿根圆；按照 齿数等分齿顶圆。
§6－2 槽轮机构（马尔它机构）
动, 不能实现间歇运动) ，由上式得k<2z/(z-2)。
槽数z 由上式可知： 圆销数k
运动系数T
3 1~5 1/6~1
4 1~3 0.25~1
5 1~3 0.3~1
≥6 1~2 0.36~1
当z=4及k=2时，T=k(1/2－1/z) = 0.5
说明此时槽轮的运动时间和静止时间相等。
z>9的槽轮机构少见，因中心距一定时，z越大槽轮尺寸越大，转
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。
图b一种可变向棘轮机构，当棘爪1提起并绕自身轴转180°后再插入棘轮齿中， 可实现棘轮沿相反方向单向间歇转动。若将棘爪提起并绕自身轴转90°后放下， 架在壳体的顶部的平台上，使轮与爪脱开，则当棘爪往复摆动时，棘轮静止不 动。——常应用在牛头刨床工作台的进给机构。
1
A
棘轮可双向运动
B
BA ’
1
图a 双向棘轮1
布在轮的外缘（也可内），原动
件1空套在轴4上。
②原动件1逆时针摆动时，与其相
4
连的棘爪3借助弹簧或自重的作用
插入棘轮齿槽内，使棘轮随着转
图6-1 外啮合棘轮机构
过一定角度，此时止回棘爪5在棘轮的齿背上划过。
③1顺时针摆动时，驱动棘爪3在棘轮齿背上划过，而止回棘爪5
则在弹簧的作用下插入棘轮的齿槽，阻止棘轮顺时针方向转动，
类型：外啮合不完全齿轮机构 内啮合不完全齿轮机构
f
图(a) 轮1只有一段锁住弧，轮2有四段锁住弧，轮1转一周时，轮2转四分之一 周，两轮转向相反；图(b) 轮1只有一段锁住弧，轮2有十二段锁住弧，轮1转一 周时，轮2转十二分之一周，两轮的转向相同。
外啮合不完全齿轮机构
内啮合不完全齿轮机构
应用：适用于一些具有特殊运动要求的专用机械中。如乒乓 球拍周缘铣削加工机床、蜂窝煤饼压制机等。
§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
动时惯性力矩增大。且z>9时，T变化不大。故z常取为4～8.
§6－3 不完全齿轮机构
由普通齿轮机构演变而成的一种间 歇运动机构。
组成：主动轮:只有一个或几个齿的不完全齿轮。 从动轮:由正常齿和带锁住弧的厚齿彼此相间的组成。
工作原理：主动轮的有齿部分作用时，从动轮就转动；主动轮的 无齿圆弧部分作用时，从动轮就停止不动。因而，当主动轮连续 转动时，从动轮获得时转时停的间歇运动。当从动轮2停歇时，靠
动，转盘可实现任何运动规律，还可以改变凸轮推 动角来得到所需要的转盘转动与停歇时间的比值。
机械设计基础第三、四章小测试题
一、填空
1、凸轮机构主要由（ ）、（ ）和（ ）三个基本构件组成 。
2、凸轮机构按从动件型式可分为（ ）、（ ）、（ ）三类。
3、设计凸轮时，首先根据工作要求确定（ ）规律，然后按这一
2
2φ1=π－2φ2=π－2π/z
运动特性系数T：在一个运动循环内，槽轮2的运动时间tm对拨盘1 的运动时间t 之比值为----。
当拨盘1等速转动时，该比值用转角之比表示。对只 有一个圆销的槽轮机构，tm和t 分别对应槽轮2、拨盘 1(参照物)转过的角度2φ1和2π。 运动特性系数为：
T=tm/t= 2φ1/(2π)=(π-2π/z)/(2π)=1/2-1/z=(z-2)/2z 为保证槽轮运动,T>0。此时，径向槽数目≥3。但槽数 z=3 的槽轮机构，因其角速度变化很大，圆销进入或脱 出径向槽的瞬间，槽轮的角速度也很大，会引起较大振 动和冲击，很少用。
,ha* 3、若已知一对标准安装的直齿圆柱齿轮的中心距a=188mm，
传动比i=3.5，小齿轮齿数z1=21，试求这对齿轮的m、d1、d2、
p。
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。
8、发生线始终切于（ ），故渐开线上任一点的法线必与
时，第二个圆销与凸轮槽相作用，进入第二个运动循环。
这样凸轮连续回转，推动均布有柱销的从动圆盘间歇转动。
2、蜗杆凸轮间歇运动机构
凸轮形状如同圆弧面蜗杆，滚 子均匀分布在转盘圆柱面上，犹如 蜗轮的齿。该凸轮间歇运动机构可 以通过调整凸轮与转盘的中心距消 除滚子与凸轮接触面间的间隙以补 偿磨损。 优点：运转可靠、传动平稳、定位精度高、适应高速传
（ ）相切。

二、问答题 1、凸轮机构的优、缺点分别时什么？ 2、试述一对直齿圆柱齿轮、一对斜齿圆柱齿轮、一对直齿锥 齿轮正确啮合的条件。 三、绘图及计算
3、 在图1所示凸轮机构中，1)在图上画出 凸轮基圆的大小，基圆半径用rb表示；2)标 出图中此时接触点到接触点D时，该凸轮转
过的转角 ；3) 标出从动件与凸轮在D点
由公式可知：该槽轮机构的运动特性系数T总< 0.5， 即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。
如在拨盘1上装数个圆销，可得到T≥0.5的槽轮机构。设装有
k个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽轮2被拨动k次，故运动
时间是单圆销时的k倍，即:
T= k【(z-2)/(2z)】
运动特性系数应T≤1 (当k=1时，槽轮2和拨盘2一样作连续转
第6章 间歇运动机构
间歇运动机构：主动件连续运动时，从动件做 周期性时动、时停运动的机构称---
§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
§6－1 棘轮机构
一、组成：摇杆、棘爪、棘轮、止动棘爪。
3
1
二、工作原理：
5
①棘轮2固定在轴4上，其轮齿分
2
1 2 3 (制动棘爪)
摩擦式棘轮机构
六、超越式棘轮机构： 棘轮机构除常用于间歇运动外,还能实现 超越运动。自行车中后轮轴上的棘轮机构。 动作原理P89
3 42
1
3
超越离合器
设计：潘存云
二、棘爪工作条件
为使棘爪受力最小，应使棘轮齿顶A和棘爪的转动中心O2的连线 垂直于棘轮半径O1A，即∠O1AO2=90°。齿轮对棘爪的作用力
一、槽轮机构的工作原理
拨盘
锁止弧
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 圆销 轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起
ω1
o1
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。
o2
槽轮
作用：将连续回转变换为间歇转动。
ω2
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。
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。
图b 双向棘轮2
上述棘轮机构中，棘轮的 转角都是相邻齿所夹中心 角的倍数。即棘轮的转角 是有级性改变的。
牛头刨床进给机构
五、摩擦式棘轮机构： 无棘齿棘轮可实现无级性 改变。这种机构是通过棘 爪1与棘轮2之间的摩擦力 传递运动。——摩擦式棘 轮机构(机构传动较平稳， 噪声小，但接触面间易发 生滑动，故运动准确性差)。
接触的压力角 。 图1
2、一对渐开线标准圆柱直齿轮外啮合传动，已知齿轮的齿数 Z1=35，Z2=45，分度圆压力角，齿顶高系数ha*=1，径向间 隙系数C*=0.25，标准中心距a=160mm。求：1）齿轮的模 数m；2）两个齿轮的分度圆半径r1、r2；3）基圆半径rb1、 rb2；4）齿顶圆半径ra1、ra2 （可能用到的数 据：cos 200 0.94 、sin 200 0.34 。
P91 电影放映机卷片机构
二、槽轮机构的主要参数 主要参数：槽数z、拨盘圆销数k。
1
ω1
O1
为使槽轮开始和终止转动时瞬时角速度为0， 避免圆销与槽撞击，圆销进入或脱出径向槽的瞬 A 时，槽中心线O2A应与O1A垂直。
2φ1 90° 90°
2Biblioteka Baidu2
设z为均匀分布的径向槽数目，则槽轮2 ω 2
O2
转过2φ2=2π/z时，拨盘1的转角
有正压力－Pn和摩擦力－Ff。棘 齿偏斜角为φ时，Pn有使棘爪顺时
针转动落向齿根的倾向；而摩擦
力Ff阻止棘爪落向齿根。为保证
棘轮正常工作，须Pn对O2的力矩
大于Ff对O2的力矩，即
Ft
pt Pn sin φ L > Ff cos φ L ∵ Ff= Pn f 代入得：
L o2 M pr
Ff
φ
Ft
Fr A
方向 解释
φ
pn Σ =90°
da
pt
φ
齿偏角
tgφ > f =tgp
摩擦系数
o1
φ>p（为齿与爪间的摩擦角）
当 f=0.2 时，p＝11°30’
通常取φ＝20°
三、棘轮、棘爪的几何尺寸计算及棘轮齿形的画法
选定 齿数z 模数m
1、1.51、2~22、52.5、3、o2 3.5、4、5、6、8、10