凸轮机构和间歇机构
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4种常见的间歇运动机构
在各类机械中，常需要某些构件实现周期性的运动和停歇。
能够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。
而实现间歇运动的四种常用机构分别为：棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构和不完全齿轮机构。
一、棘轮机构棘轮机构的类型很多，从工作原理上可分为轮齿啮合式和摩擦式棘轮机构；从结构上可分为外啮合式和内啮合式棘轮机构；从传动方向上分为单向（单动和双动）式和双向式棘轮机构。
棘轮机构是把摇杆的摆动转变为棘轮的间歇回转运动。
其优点轮齿式棘轮机构运动可靠，棘轮转角容易实现有级调节，但在工作过程中棘爪在齿面上滑行，齿尖易磨损并伴有噪音，同时为使棘爪能顺利落入棘轮槽，摇杆摆角应略大于棘轮转角，这样就不可避免地存在空程和冲击，在高速时尤其严重，所以常用在低速、轻载下实现间歇运动。
摩擦式棘轮机构传递运动平稳、无噪声，棘轮转角可作无级调节。
图1 单向轮齿啮合式棘轮但由于运动准确性差，不宜用于运动精度要求高的场合。
在工程实践中，棘轮机构常用于实现间歇送进（如牛头刨床）、止动（如起重和牵引设备中）和超越（如钻床中以滚子楔块式棘轮机构作为传动中的超越离合器，实现自动进给和快速进给功能）等场合。
图2 摩擦式棘轮二、槽轮机构槽轮机构又称马尔他机构或日内瓦机构，也是常用的间歇运动机构之一。
普通平面槽轮机构有外接式槽轮机构（图3）和内接式槽轮机构（图4）两种类型。
它主要是由带有均布的径向开口槽的槽轮２、带有圆柱销Ａ的拔盘１以及机架组成。
图3 外接式槽轮机构图4 内接式槽轮机构槽轮机构的工作过程是：主动拨盘１上的圆柱销Ａ进入槽轮２上的径向槽以前，拔盘上的凸锁止弧α将槽轮上的凹锁止弧β锁住，则槽轮静止不动。
当拔盘圆柱销Ａ进入槽轮径向槽时，凸、凹锁止弧刚好分离，圆柱销可以驱动槽轮转动。
当圆柱销脱离径向槽时，凸锁止弧又将凹锁止弧锁住，从而使槽轮静止不动。
因此，当主动拨盘作连续转动时，槽轮被驱动作单向的间歇转动。
外接式槽轮机构的主动拨盘１与槽轮２转向相反；内接式槽轮机构的主动拨盘１与槽轮２转向相同，且传动平稳、占空间小，槽轮停歇时间较短。
第3章凸轮机构与间歇运动机构
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5
• 凸轮机构在自动送料机构、仿形机床进刀机构 、内燃机配气机构、汽车的凸轮式制动器以及
印刷机、纺织机、插秧机、闹钟和各种电气开
关等传力不大的控制装置中得到广泛应用。如 下图纺织机械里的绕线机构。
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6
• 凸轮机构的主要优点：
只要适当设计凸轮的轮廓曲线，就可以使 从动件获得各种预期的运动规律，而且结 构简单紧凑、设计方便。
第三章 凸轮机构与间歇运动机构
【能力目标】 【案例导入】 【知识要点】 3.1 凸轮机构的类型和识别 3.2 凸轮机构的运行特性分析 3.3 用图解法设计盘行凸轮轮廓 3.4 间歇运行机构—棘轮机构 3.5 间歇运行机构—槽轮机构 【能力训练】 本章小结
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1
3.1凸轮机构的类型识别
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从动件常用的运动规律
1、等速运动规律：凸轮以角速度匀
速运动，从动件以恒定的速度运动。
s(δ)= CS δ υ(δ)=Cυ
a(δ)= 0
特点：
1）刚性冲击运动—从动件在某瞬时速度突 变，其加速度及惯性力在理论上均趋于无 穷大。 2）只适用于低速轻载的凸轮机构。
• 近休止角：从动件在DA段接触时，从动件在最低位置静 止不动，该过程称为近程休止，凸轮相应的转角称为近休 止角。
• 凸轮运动一周，从动件就重复上述升——停——回——停 的循环过程。
• 偏距：从动件的中心线偏离凸轮转动中心0的距离。
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3.2凸轮机构的运动特性分析
• 从动件的位移线图 以直角坐标系的纵坐标代表从动件的位移 ，横坐标代表凸轮转角，则可以画出从动 件与凸轮转角之间的关系曲线，则为从动 件的位移线图。
不完全齿轮机构和凸轮式间歇机构
一、不完全齿轮机构 组成：由不完全齿轮1、具有正 常轮齿和带锁止弧的齿轮2及机 架组成。 在轮1主动连续转动中，当轮1上 的轮齿与轮2的正常齿相啮 合时，轮l驱动从动轮2转动；当 轮l的锁止弧S1与轮2锁止弧S2接 触时，轮2停歇不动并停止在确 定的位置上，从而实现周期性的 单向间歇运动。图4-12所示的不 完全齿轮机构,主动轮每转l周， 从动轮只转1／4周。
外啮合不完全齿轮机构
内啮合不完全齿轮机构
常用外啮合的形式
二、凸轮式间歇机构ห้องสมุดไป่ตู้
图4-14所示是一种圆柱凸轮式间歇运动机构。这种机构的主动 轮l为具有曲线沟槽的圆柱凸轮，从动件2则为均布有柱销3的圆 盘。当主动轮1转动时，拨动柱销3，使从动圆盘2作间歇运动。 这种机构常用在轻载情况下的间歇运动(如火柴包装机)，间歇 运动的频率每分钟可高达1500次左右。
外啮合不完全齿轮机构
内啮合不完全齿轮机构
常用外啮合的形式
二、凸轮式间歇机构ห้องสมุดไป่ตู้
图4-14所示是一种圆柱凸轮式间歇运动机构。这种机构的主动 轮l为具有曲线沟槽的圆柱凸轮，从动件2则为均布有柱销3的圆 盘。当主动轮1转动时，拨动柱销3，使从动圆盘2作间歇运动。 这种机构常用在轻载情况下的间歇运动(如火柴包装机)，间歇 运动的频率每分钟可高达1500次左右。
机械设计基础第四章
对心尖端直动从动件 12 盘形凸轮机构
等速运动规律 等加速等减速运动规律 余弦加速度运动规律 正弦加速度运动规律
13
一、等速运动规律
h v2 常数 t1
h s2 v2 t t t1
a2 0
刚性冲击
14
从动件的速度有突变，加速度理论上
发生无穷突变，产生巨大的惯性力， 从而对凸轮机构造成强烈冲击。
轮廓的设计方法及步骤
凸轮机构的基圆半径与许用压力角有什么关系？ 棘轮机构和槽轮机构各有什么特点？ 槽轮机构有哪些主要参数？如何选取？
76
作业
85～86页： 4-2，4-3，4-4，4-5，4-9，4-11
77
rk＜ρmin时，可画出完整的轮廓曲线β’
49
rk＝ρmin时， ρ′=0
β’出现尖点 易磨损，从而改变预定的从动件运动规律
50
rk>ρmin时， ρ’<0 β’将出现交叉，在交 叉点以上部分的曲线 加工时将被切去，致 使从动件不能实现预 期的运动规律而发生 运动失真。
51
外凸时，rk min ,
3
内 燃 机 的 凸 轮 配 气 机 构
4
绕线机的凸轮绕线机构
5
缝纫机的凸轮拉线机构
6
移动凸轮机构
7
分类
按凸轮的形状分
盘形凸轮 移动凸轮 圆柱凸轮
8
按从动件的结构型式分
尖顶从动件
构造简单、易磨损、用于仪表机构
滚子从动件
磨损小，应用广
平底从动件
受力小、润滑好，用于高速传动
9
按从动件的运动方式分
※ 从动件在反转时依次占据的位置均是偏距圆的切线55
间歇机构的常见类型
间歇机构的常见类型
间歇机构是指在机器或设备中，用于实现一定运动规律的机构。
它利用了时间间隔的特性，使机器或设备在工作时能够实现一定的运动规律和运动方式。
下面我们来了解一下间歇机构的常见类型。
1. 凸轮机构
凸轮机构是一种通过凸轮的形状和运动来实现运动规律的机构。
它由凸轮、从动件和固定件组成，通过凸轮的运动，带动从动件以一定的规律运动。
2. 齿轮机构
齿轮机构是一种常见的间歇机构，它利用齿轮的运动来实现一定的运动规律。
齿轮机构包括齿轮、从动件、固定件等组成，通过齿轮的运动带动从动件以一定的规律运动。
3. 连杆机构
连杆机构是一种通过连杆的长度和角度变化来实现一定的运动
规律的机构。
它由连杆、从动件和固定件组成，通过连杆的长度和角度变化，带动从动件以一定的规律运动。
4. 摆杆机构
摆杆机构是一种通过摆杆的运动来实现一定的运动规律的机构。
它由摆杆、从动件和固定件组成，通过摆杆的运动，带动从动件以一定的规律运动。
5. 曲柄机构
曲柄机构是一种通过曲柄的旋转来实现一定的运动规律的机构。
它由曲柄、连杆、从动件和固定件组成，通过曲柄的旋转，带动连杆以一定的规律运动，从而带动从动件以一定的规律运动。
以上就是间歇机构的常见类型，它们广泛应用于各种机器和设备中，是机械设计工程师必须了解和掌握的知识。
凸轮间歇机构原理
凸轮间歇机构原理
凸轮间歇机构是一种通过凸轮运动来控制机械装置的工作的机构。
其原理是利用凸轮的几何形状和运动来实现间歇动作。
其结构包括凸轮、摇杆、推杆、活导杆等部件。
凸轮通常呈圆柱体形状，并固定在轴上。
凸轮的中心轴线与某一特定的点称为基准点，通过凸轮的旋转运动，基准点与凸轮的接触点会随着凸轮的旋转而改变。
摇杆是凸轮间歇机构中的重要组成部分，其一端与推杆相连，另一端与凸轮接触。
摇杆的作用是将凸轮的旋转运动转化为推杆的线性运动。
推杆是连接摇杆和活导杆的部件，其运动由摇杆的运动决定。
当凸轮旋转时，通过摇杆和推杆的传动，使得活导杆执行特定的间歇动作。
活导杆则负责在凸轮和工作装置之间传递动力或执行具体的工作。
凸轮的运动使得活导杆在不同的时间间隔内执行不同的运动，从而实现间歇动作的控制。
通过调整凸轮的形状和摆动角度，可以使得凸轮间歇机构实现不同的运动规律和间歇动作。
凸轮间歇机构广泛应用于各种机械装置中，如自动化生产线、机床等领域，实现不同工序的协调和控制。
机械设计基础-第4章-1-凸轮机构
s
30
30
120
120
90
δ
360
七、解析法设计凸轮轮廓曲线
1、偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计
建立凸轮转轴中心的坐标系xOy
根据反转法原理，凸轮以w转过j角；
B点坐标为
x y
(s0 (s0
s) sin j s) cosj
e cosj esinj
上式即为凸轮理论廓线方程
实际廓线与理论廓线在法线上相距
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。
凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传 递动力不大的场合。
示例一 内燃机配气机构
示例二 靠模车削机构
示例 绕线机的凸轮绕线机构
示例 缝纫机的凸轮拉线机构
凸轮机构的主要优点： 使从动件实现预定的运动规律，结接触，容易磨损。 用于传递动力不大的控制机构或调节机构。
2、自D0起，沿-ω方向取δ1-4 角，等分各部分，从D1起以 从动件长度为半径作圆，与基 圆交于C点。
3、C1D1起，分别量取β角， 与2的圆交于B点，连接B0、 B1、B2…，即为凸轮曲线。
例题：设计盘形凸轮机构，已知凸轮角速度ω1逆时针转动， 基圆半径r0=30mm，从动件的行程h=40mm。从动件的 位移线图如下：
第四章 凸轮机构及间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类 §4-2 从动件常用的运动规律 §4-3 盘形凸轮轮廓曲线的设计 §4-4 凸轮机构设计中应注意的问题 §4-5 间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从 动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不 连续的任意预期运动。
当凸轮继续以角速度ω1逆时针 转过角度δ2时，从动件尖顶从 C到D，在最远位置停止不动， 对应的δ2是远休止角。
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七、解析法设计凸轮轮廓曲线
1、偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计
建立凸轮转轴中心的坐标系xOy
根据反转法原理，凸轮以w转过j角；
B点坐标为
x y
(s0 (s0
s) sin j s) cosj
e cosj esinj
上式即为凸轮理论廓线方程
实际廓线与理论廓线在法线上相距
凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成。
凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传 递动力不大的场合。
示例一 内燃机配气机构
示例二 靠模车削机构
示例 绕线机的凸轮绕线机构
示例 缝纫机的凸轮拉线机构
凸轮机构的主要优点： 使从动件实现预定的运动规律，结接触，容易磨损。 用于传递动力不大的控制机构或调节机构。
2、自D0起，沿-ω方向取δ1-4 角，等分各部分，从D1起以 从动件长度为半径作圆，与基 圆交于C点。
3、C1D1起，分别量取β角， 与2的圆交于B点，连接B0、 B1、B2…，即为凸轮曲线。
例题：设计盘形凸轮机构，已知凸轮角速度ω1逆时针转动， 基圆半径r0=30mm，从动件的行程h=40mm。从动件的 位移线图如下：
第四章 凸轮机构及间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类 §4-2 从动件常用的运动规律 §4-3 盘形凸轮轮廓曲线的设计 §4-4 凸轮机构设计中应注意的问题 §4-5 间歇运动机构
§4-1 凸轮机构的应用和分类
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从 动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不 连续的任意预期运动。
当凸轮继续以角速度ω1逆时针 转过角度δ2时，从动件尖顶从 C到D，在最远位置停止不动， 对应的δ2是远休止角。
凸轮间歇运动机构工作原理
凸轮间歇运动机构工作原理一、引言凸轮间歇运动机构是一种将旋转运动转化为间歇性直线运动的机构，其主要应用于自动化生产线中的物料输送、分拣和装配等工作。
本文将详细介绍凸轮间歇运动机构的工作原理。
二、凸轮间歇运动机构的组成部分凸轮间歇运动机构由凸轮、摆杆、从动件和固定件四个部分组成。
其中，凸轮是主要的传动元件，它通过旋转带动摆杆做往复直线运动，并使从动件在规定的时间内完成特定的工作。
三、凸轮间歇运动机构工作原理1. 凸轮的旋转当驱动电机启动时，通过传递装置驱使凸轮开始旋转。
在旋转过程中，凸轮上的曲面不断地与摆杆接触并推挤它做往复直线运动。
同时，从传递装置传递来的力也被传递到从动件上。
2. 摆杆做往复直线运动在接触到曲面后，摆杆依靠其自身惯性和弹性受力变形等因素，开始做往复直线运动。
这种运动的速度和方向都与凸轮的曲面形状和旋转速度有关。
3. 从动件完成特定的工作在摆杆做往复直线运动的同时，从动件也随之做出相应的运动。
通过合理设计凸轮曲面形状和摆杆长度、角度等参数，可以使从动件在规定时间内完成特定的工作，如物料输送、分拣和装配等。
4. 固定件起支撑作用固定件是凸轮间歇运动机构中不可或缺的一部分，它起到支撑和固定摆杆、从动件等组成部分的作用。
同时，固定件还可以通过调整位置和角度等参数来改变凸轮间歇运动机构的工作方式。
四、凸轮间歇运动机构的优缺点1. 优点(1) 凸轮间歇运动机构结构简单、可靠性高；(2) 凸轮曲面形状容易调整，适应性强；(3) 传递装置稳定，传递效率高；(4) 可以根据实际需要灵活设计和布置。
2. 缺点(1) 摩擦和磨损严重，需要定期维护保养；(2) 凸轮曲面形状复杂，制造成本较高；(3) 不能进行连续运动，只能进行间歇运动。
五、结论凸轮间歇运动机构是一种重要的机械传动装置，主要应用于自动化生产线中的物料输送、分拣和装配等工作。
其工作原理简单易懂，具有结构简单、可靠性高、适应性强等优点。
同时，也存在摩擦磨损严重、制造成本高等缺点。
凸轮、间歇运动机构
凸轮是具变化半径的盘形构 件，其绕轴转动，推动推杆 有规律上下运动。 凸轮是具有曲线轮廓的构件， 其作往复运动，推动推杆作 直线运动。 凸轮是圆柱上底面有曲线轮 廓，其绕轴转动，推动推杆 有规律 推 杆 滚子 推杆 形 状 平底 推杆
机构最简单，易磨损，适用 于作用力不大、转速较低的 场合。 最常用，滚子与凸轮间为滚 动摩擦，磨损小，可用来传 递较大动力。 受力较平稳，凸轮与平底接 触面之间形成油膜，润滑较 好，常用于高速转动机械。
三、间歇运动机构
棘轮机构 槽轮机构 凸轮间歇机构
不完全齿轮机构
将主动件的连续转 动，转化为从动件的周 期性间歇运动。
小结
本节课，我们学习了凸 轮机构和间歇运动机构，希 望大家通过学习能辨认各种 机构并熟悉各种机构的运动 效果。
凸轮机构
间歇运动机构
作业
观察两个运动构件的运 动，判断其属于哪种机构， 分别写出它们的主动件、从 动件和运动效果。
复习
常 用 机 构 连杆机构 凸轮机构
间歇运动机构
二、凸轮机构
组成
凸轮： 形状不规则的主动件 推杆： 随凸轮按一定规律 运动的从动件 机架
当凸轮绕定轴转动时， 推杆在凸轮上随凸轮的不同 形状作一定规律的往复直线 运动或摆动。
分类及运动特点
盘形 按 凸轮 凸 轮 移动 凸轮 形 状 圆柱 凸轮
第4章凸轮机构及简谐运动机构
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
三、对心直动平底从动件盘形凸轮
已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω 1和从动件 运动规律，设计该凸轮轮廓曲线。
7’ 5’ 3’ 8’ 9’ 11’ 12’ 13’ 14’ 9 11 13 15
-ω 1
ω1
1’ 2’ 3’ 12 4’ 3 4 5’ 5 6’ 6 7 7’ 8 8’
1’
1 3 5 78
15 14’ 14 13’ 13 12 11 9 10 12’
11’ 设计步骤： 10’ 9’ ①选比例尺μ l作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。 ③确定反转后，从动件平底直线在各等份点的位置。 ④作平底直线族的内包络线。
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
四、摆动从动件盘形凸轮机构
已知凸轮的基圆半径rmin， 角速度ω 1，摆杆长度l以 及摆杆回转中心与凸轮 回转中心的距离d，摆杆 角位移方程，设计该凸 d 轮轮廓曲线。
4’ 3’ 2’ 1’ 1 2 3 4
A l
φ1
A1 ω 1
5’ 6’
7’ 8’ 5 6 7 8
A8
B’2 φ2 B’1 A2 B’3 B B2 B3 B 1 B’φ3 4 ω rmin 1 120° 4 B A3 90 ° B8 60 ° B5 B6 B’6
φ4
B’5 A4
A7
φ7
A6
B7 B’7
φ6
A
φ5
机械设计基础 —— 凸轮机构及间歇运动机构
4-4 凸轮机构设计中应注意的问题
一、压力角与凸轮的基圆半径 压力角α：从动件上受力方向与运动方向所夹的锐角。 受力分析（不计凸轮与从动件的摩擦）： α = α(t) Fy= Fn cosα Fx= Fn sinα
机械基础
优点：只需确定适当的凸轮轮廓曲线，即可实现从动件复 杂的运动规律； 结构简单，运动可靠。 缺点：从动件与凸轮接触力大，易磨损 3、凸轮机构的应用： 载荷较小的运动控制
间歇机构
1、间歇机构的组成： 棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构和不完全齿轮 机构 2、间歇机构的特点： 间歇机构是将主动件的均匀转动转换为时动时停的周期性 运动的机构。 间歇机构可分为单向运动和往复运动两类。 间歇运动满足了很多特定工作条件下的要求，有些运动只 需要来回运动，有些只需要摆动运动就可以了，不需要完 整的转动，所以需要间歇运动机构来完成这一要求。 可以省去不需要的能量的浪费，充分利用了机械的功用。
离合器可分成操纵离合器和自控离合器两大
类，必须通过操纵接合元件才具有接合或分离功能的 离合器称为操纵离合器。 按操纵方式不同，操纵离合器分有机械离合器、电 磁离合器、液压离合器和气压离合器等四种。 自控离合器是在主动部分或从动部分某些性能参数 变化时，接合元件具有自行接合或分离功能的离合器。 自控离合器分为超越离合器、离心离合器和安全离合 器三种。 在机械机构直接作用下具有离合功能的离合器称为 机械离合器。机械离合器有啮合式和摩擦式两种类型。
(3)多楔带传动。多楔带是若干V带的组合,可避免多根V 带长度不等,传力不均的缺点。 (4)圆形带传动。横截面为圆形, 常用皮革或棉绳制成, 只 用于小功率传动。 2.啮合带传动 (1)同步带传动。利用带的齿与带轮上的齿相啮合传递运 动和动力，带与带轮间为啮合传动没有相对滑动，可保持 主、从动轮线速度同步。 (2)齿孔带传动。带上的孔与轮上的齿相啮合，同样可避 免带与带轮之间的相对滑动，使主、从动轮保持同步运动。
2、机械联接的特点： 1）强度高，质量稳定可靠； 2）操作简单，施工速度快； 3）适用范围广，适用于各种方位及同、异径钢筋的连接； 4）不受钢筋的化学成分、人为因素、气候、电力等诸多 因素的影响； 5）无污染，符合环保要求、无明火操作施工安全可靠。 3、机械联接的应用： 螺纹连接——到处可见。键连接——轴与轴上零件的连接， 如，轴与齿轮、皮带轮、联轴器等零件的连接。
间歇机构
1、间歇机构的组成： 棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构和不完全齿轮 机构 2、间歇机构的特点： 间歇机构是将主动件的均匀转动转换为时动时停的周期性 运动的机构。 间歇机构可分为单向运动和往复运动两类。 间歇运动满足了很多特定工作条件下的要求，有些运动只 需要来回运动，有些只需要摆动运动就可以了，不需要完 整的转动，所以需要间歇运动机构来完成这一要求。 可以省去不需要的能量的浪费，充分利用了机械的功用。
离合器可分成操纵离合器和自控离合器两大
类，必须通过操纵接合元件才具有接合或分离功能的 离合器称为操纵离合器。 按操纵方式不同，操纵离合器分有机械离合器、电 磁离合器、液压离合器和气压离合器等四种。 自控离合器是在主动部分或从动部分某些性能参数 变化时，接合元件具有自行接合或分离功能的离合器。 自控离合器分为超越离合器、离心离合器和安全离合 器三种。 在机械机构直接作用下具有离合功能的离合器称为 机械离合器。机械离合器有啮合式和摩擦式两种类型。
(3)多楔带传动。多楔带是若干V带的组合,可避免多根V 带长度不等,传力不均的缺点。 (4)圆形带传动。横截面为圆形, 常用皮革或棉绳制成, 只 用于小功率传动。 2.啮合带传动 (1)同步带传动。利用带的齿与带轮上的齿相啮合传递运 动和动力，带与带轮间为啮合传动没有相对滑动，可保持 主、从动轮线速度同步。 (2)齿孔带传动。带上的孔与轮上的齿相啮合，同样可避 免带与带轮之间的相对滑动，使主、从动轮保持同步运动。
2、机械联接的特点： 1）强度高，质量稳定可靠； 2）操作简单，施工速度快； 3）适用范围广，适用于各种方位及同、异径钢筋的连接； 4）不受钢筋的化学成分、人为因素、气候、电力等诸多 因素的影响； 5）无污染，符合环保要求、无明火操作施工安全可靠。 3、机械联接的应用： 螺纹连接——到处可见。键连接——轴与轴上零件的连接， 如，轴与齿轮、皮带轮、联轴器等零件的连接。
凸轮与间歇运动机构
设计方法
根据工作要求选择适当的凸轮和间歇运动机构类型，进行运动学和动力学分析， 确定机构尺寸参数，进行强度、刚度和稳定性校核，优化设计方案。
凸轮与间歇运动机构选型依据
01
02
03
04
工作要求
明确机构需要实现的运动规律 、精度、速度、加速度等性能
指标。
机构特性
了解不同类型凸轮和间歇运动 机构的运动特性、优缺点及适
凸轮机构作用
通过凸轮的旋转或往复运动，推 动从动件按预定规律运动，实现 机械自动化和精确控制。
凸轮类型与特点
01
02
03
盘形凸轮
凸轮形状为圆盘形，具有 结构简单、紧凑、易于加 工和维修方便等特点。
移动凸轮
凸轮作往复直线运动，从 动件通过导轨或导槽与凸 轮接触，实现直线或曲线 运动。
圆柱凸轮
凸轮形状为圆柱形，从动 件沿凸轮轮廓作曲线运动， 适用于空间复杂运动。
凸轮与间歇运动机构
目 录
• 凸轮机构基本概念与分类 • 间歇运动机构概述及分类 • 凸轮与间歇运动机构组合设计 • 凸轮与间歇运动机构性能分析 • 凸轮与间歇运动机构应用领域探讨 • 总结与展望
01 凸轮机构基本概念与分类
凸轮机构定义及作用
凸轮机构定义
由凸轮、从动件和机架三个基本 构件组成的高副机构。
动力传递效率评估
评估凸轮机构在动力传递 过程中的效率，优化机构 设计以提高动力传递效率。
精度与稳定性评估
凸轮加工精度控制
控制凸轮的加工精度，确保凸轮轮廓曲线的准确性和一致性。
从动件定位精度评估
评估从动件在间歇运动过程中的定位精度，确保从动件能够准确地 停留在预定的位置上。
机构稳定性分析
根据工作要求选择适当的凸轮和间歇运动机构类型，进行运动学和动力学分析， 确定机构尺寸参数，进行强度、刚度和稳定性校核，优化设计方案。
凸轮与间歇运动机构选型依据
01
02
03
04
工作要求
明确机构需要实现的运动规律 、精度、速度、加速度等性能
指标。
机构特性
了解不同类型凸轮和间歇运动 机构的运动特性、优缺点及适
凸轮机构作用
通过凸轮的旋转或往复运动，推 动从动件按预定规律运动，实现 机械自动化和精确控制。
凸轮类型与特点
01
02
03
盘形凸轮
凸轮形状为圆盘形，具有 结构简单、紧凑、易于加 工和维修方便等特点。
移动凸轮
凸轮作往复直线运动，从 动件通过导轨或导槽与凸 轮接触，实现直线或曲线 运动。
圆柱凸轮
凸轮形状为圆柱形，从动 件沿凸轮轮廓作曲线运动， 适用于空间复杂运动。
凸轮与间歇运动机构
目 录
• 凸轮机构基本概念与分类 • 间歇运动机构概述及分类 • 凸轮与间歇运动机构组合设计 • 凸轮与间歇运动机构性能分析 • 凸轮与间歇运动机构应用领域探讨 • 总结与展望
01 凸轮机构基本概念与分类
凸轮机构定义及作用
凸轮机构定义
由凸轮、从动件和机架三个基本 构件组成的高副机构。
动力传递效率评估
评估凸轮机构在动力传递 过程中的效率，优化机构 设计以提高动力传递效率。
精度与稳定性评估
凸轮加工精度控制
控制凸轮的加工精度，确保凸轮轮廓曲线的准确性和一致性。
从动件定位精度评估
评估从动件在间歇运动过程中的定位精度，确保从动件能够准确地 停留在预定的位置上。
机构稳定性分析
机械基础下册 第一篇 第三章 凸轮机构和间歇运动机构
◇ 尖顶从动件（图3-3） ◇ 滚子从动件（图3-1b) ◇ 平底从动件（图3-2）
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
Machinery Foundation
第一篇 机构及机械零件基础
第3章 凸轮机构和间歇性运动机构
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
目录
3.1 凸轮机构的应用和分类 3.2 从动件常用的运动规律及其选择 3.3 用作图法设计盘形凸轮的轮廓曲线 3.4 凸轮机构基本尺寸的确定 3.5 间歇运动机构
Machinery Foundation
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
图3-5 凸轮与从动杆的运动关系
r min： 基圆半径
1 ：匀角速
h ：升距
t ：推程角
：远休止角 s
h ：回程角
' s
：近休止角
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.2 从动件常用的运动规律及其选择
常用从动件运动规律
图3-9 反转法原理
Machinery Foundation
第3章 凸轮机构和间歇运动机构
3.3用作图法设计盘形凸轮的轮廓曲线
（一）尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制 几何法步骤 第一步 选择适当的比例尺 ，取横坐标表示凸轮的转角，
纵坐标表示从动件的位移
第二步 按区间等分位移曲线横坐标值，确定从动件的相
优点
结构简单、紧凑，工作可靠
凸轮及间歇运动机构
• 设计：凸轮轮廓线
0
120 60 0
90 0
求解步骤：
实际轮廓
① 定比例尺 ② 初始位置及推杆位移曲线
③ 确定推杆反转运动占据的各 位置
④ 确定推杆预期运动占据的各 位置
⑤ 推杆高副元素族
⑥ 推杆高副元素的包络线
90 0
压力角校核动画
3.1.6 凸轮的结构和材料
1．凸轮在轴上的固定方式
当凸轮轮廓尺寸接近轴的直径时;凸轮与轴可制作成一体;如左图 所示；当其尺寸相差比较大时;凸轮与轴分开制造;凸轮与轴通过键 联接;如右图所示；或通过圆锥销联接;如下图所示&
3.5 不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构
3.5.1 不完全齿轮机构
1．不完全齿轮机构的工作原理和类型
不完全齿轮机构是由普通渐开线齿轮机构演化而成的间 歇运动机构;其基本结构型式分为外啮合与内啮合两种;如 下图所示&
不完全齿轮内啮合机构动画
不完全外啮合齿轮机构动画
2.不完全齿轮机构的特点及用途
h
• 已知：r1 ;推杆运动规律;滚子
半径rk; 凸轮逆时针方向转动
• 设计：凸轮轮廓线
0
求解步骤：
① 定比例尺 ② 初始位置及推杆位移曲线
注：两条轮廓线;理论／实际 轮廓线 ① 实际轮廓线基圆rmin ② 理论轮廓线基圆r1 ③ 确定推杆反转运动占据的各位置 ④ 确定推杆预期运动占据的各位置 ⑤ 推杆高副元素族 ⑥ 推杆高副元素的包络线
等随时间t或凸轮转角d变化的关系图&
从动件常用的运动规律动画
1、等速运动规律
• 推程0≤ ≤ t
• 回程0≤ ≤ t’
s
位移
0
t
凸轮机构及间歇机构
rA ( rb2 e2 s)2 e2
A arctan
rb2 e2 arctan e
rb2 e2 s e
极坐标系 极轴 极点
极角 向径
A 0
O
A
A arctan
rb2 e2 e
arctan rb2 e2 s e
C0
C
rA ( rb2 e2 s)2 e2
K t d 21 t 2
2 / Z
槽轮
2
Z 2 2Z
单圆销外啮合槽轮机构的基本尺寸如上图示，其几何关系如下：
R a sin2 a sin( / Z ) s a cos2 a cos( / Z )
h s (a R r)
Z一般取4～6
二）棘轮机构
棘轮、棘爪、摇杆、机架、棘轮罩。
可以求得：
c0 h c1 4h / c2 2h / 2
s
h
2h 2
(
)2
v
4h 2
(
)
a
4h
2
2
同理可以求出回程的运动方程
这是n=2时从动杆的运规律图，
从图上可以看出：
1）位移曲线为凸轮转角的二
次函数，为抛物线方程。
2）有（0，A，B，C，D）五 点的加速度有突变，因而从动
' 件的惯性力也有突变。由于加 速度的突变为一有限值，故惯 性力的突变也是有限值，对凸 轮机构的冲击也是有限的，故
称为柔性冲击。
二）.简谐运动规律
在运动始末点（A、E点），加速度有变化 －柔性冲击，只适于中速；当从动件作连续升降循环运动时，加速度曲线连续，
无冲击，可用于高速凸轮机构。
s h (1 2
v h
2
cos sin
第三章-凸轮及间歇运动机构
速度2作：连从续动回槽转轮， 从动件槽机轮架作间歇
转动。
2、槽轮机构的类型
外啮合 槽轮机构
内啮合 槽轮机构
2、槽轮机构的类型
2、槽轮机构的类型
3、槽轮机构的特点及应用
特点： （1）结构简单，尺寸小，效率高 （2）能平稳的间歇转位 （3）有柔性冲击，适用于中速场合
应用： 蜂窝煤制作机、六角车床刀架转位机构
（1）蜂窝煤制作机
单 销 四 槽 槽 轮 机 构
（2）六角车床刀架转位机构
单 销 六 槽 槽 轮 机 构
一、凸轮机构的分类
1 1、按凸轮的形状分 2 2、按从动件端部形状分
3、按保持接触方式分
4
1、按凸轮的形状分
盘形凸轮
1、按凸轮的形状分
移动凸轮
1、按凸轮的形状分
圆柱凸轮
2、按从动件端部形状分
2、按从动件端部形状分
2、按从动件端部形状分
3、按保持接触方式分
力 锁 合
形 锁 合
二、凸轮机构的特点
凸轮及间歇运动机构
本章教学内容 ◆ 凸轮机构的分类、特点及应用 ◆ 槽轮机构的原理特点及应用 ◆ 棘轮机构的原理特点及应用
凸轮机构
当凸轮连续转动 时，推动气阀有 规律的启闭气门。
凸轮机构
机床进刀机构
当圆柱凸轮回转 时，通过凹槽驱 动从动件摆动， 从而驱使刀架运 动。
由以上两个例子可知：
凸凸轮轮是机一构个的具组有成曲：线轮 廓•1或─凹凸槽轮的构件，它运 动时，借助凸轮的轮廓， 使•2从─动从件动实件现预期的运 动•3规─律机。架
1、结构简单、紧凑、设计方便
2、可以实现任意复杂的预期运动
3、承载能力小，易磨损
广泛应用
转动。
2、槽轮机构的类型
外啮合 槽轮机构
内啮合 槽轮机构
2、槽轮机构的类型
2、槽轮机构的类型
3、槽轮机构的特点及应用
特点： （1）结构简单，尺寸小，效率高 （2）能平稳的间歇转位 （3）有柔性冲击，适用于中速场合
应用： 蜂窝煤制作机、六角车床刀架转位机构
（1）蜂窝煤制作机
单 销 四 槽 槽 轮 机 构
（2）六角车床刀架转位机构
单 销 六 槽 槽 轮 机 构
一、凸轮机构的分类
1 1、按凸轮的形状分 2 2、按从动件端部形状分
3、按保持接触方式分
4
1、按凸轮的形状分
盘形凸轮
1、按凸轮的形状分
移动凸轮
1、按凸轮的形状分
圆柱凸轮
2、按从动件端部形状分
2、按从动件端部形状分
2、按从动件端部形状分
3、按保持接触方式分
力 锁 合
形 锁 合
二、凸轮机构的特点
凸轮及间歇运动机构
本章教学内容 ◆ 凸轮机构的分类、特点及应用 ◆ 槽轮机构的原理特点及应用 ◆ 棘轮机构的原理特点及应用
凸轮机构
当凸轮连续转动 时，推动气阀有 规律的启闭气门。
凸轮机构
机床进刀机构
当圆柱凸轮回转 时，通过凹槽驱 动从动件摆动， 从而驱使刀架运 动。
由以上两个例子可知：
凸凸轮轮是机一构个的具组有成曲：线轮 廓•1或─凹凸槽轮的构件，它运 动时，借助凸轮的轮廓， 使•2从─动从件动实件现预期的运 动•3规─律机。架
1、结构简单、紧凑、设计方便
2、可以实现任意复杂的预期运动
3、承载能力小，易磨损
广泛应用
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课后练习题（判断） 4．凸轮机构的特点是可以得到预期的任意运 ． 动规律，并且传递动力大。（ 动规律，并且传递动力大。（ ） 5．盘状凸轮与机架组成转动副。（ ） ．盘状凸轮与机架组成转动副。（ 6．在移动凸轮中凸轮与从动件组成移动副。 ．在移动凸轮中凸轮与从动件组成移动副。 （ ） 7．尖顶从动件可使凸轮与从动件接触状态最 ． 好。（ ） 8．滚子从动件承载大，耐磨损。（ ） ．滚子从动件承载大，耐磨损。（ 9．平底从动件易形成油膜，可用于高速。 ．平底从动件易形成油膜，可用于高速。 （ ）
课后练习题（填空） 1．凸轮机构是由 ． 、 和 三个构 件所组成的高副机构。 件所组成的高副机构。 2．凸轮与机架组成 ． 副，凸轮与从动件 组成 副。 3．当凸轮运动时，通过凸轮轮廓曲线与从动 ．当凸轮运动时， 接触， 件的 接触，推动从动件运动得到 的运动规律。 的运动规律。 4．凸轮按凸轮形状分 凸轮。 ． 和 凸轮。 5．凸轮从动件的结构型式 ． 从动件三种。 有 、 和 从动件三种。
摆动从动件：从动件作 从动件作
往复摆动， 往复摆动，其运动轨迹 为一段圆弧。 为一段圆弧。
凸轮机构的类型
按从动件的形式分类 根据从动件的运动形式和端部形状区分，基本类型列于下表。 根据从动件的运动形式和端部形状区分，基本类型列于下表。 凸轮机构从动件的基本类型
运动形式
接触形式
移动 摆动
主要特点
尖顶
凸轮机构的应用
内燃机的配气机构 绕线机的排线机构
凸轮机构的应用
自动车床的进刀机构、靠模仿形切削机构、 自动车床的进刀机构、靠模仿形切削机构、 自动送料机构等
凸轮机构的分类
▲按凸轮的形状分类
盘形凸轮：最基本的形式，结构简单，应用最为广泛 盘形凸轮：最基本的形式，结构简单， 移动凸轮：凸轮相对机架做直线运动 圆柱凸轮：空间凸轮机构
凸轮机构的分类
平底从动件
从动件与凸轮之间 易形成油膜， 易形成油膜 ， 润滑状况 受力平稳， 好 ， 受力平稳 ， 传动效 率高，常用于高速场合 高速场合。 率高 ， 常用于 高速场合 。 但与之相配合的凸轮轮 廓须全部外凸。 廓须全部外凸。
凸轮机构的分类
▲按从动件的运动形式分 类 移动从动件：从动件作 从动件作 往复移动， 往复移动，其运动轨迹 为一段直线； 为一段直线；
棘轮机构的特点
★传动平稳、无噪音； 传动平稳、无噪音； ★动程可无级调节； 动程可无级调节； ★可起到安全保护作用（因靠摩擦力传动， 可起到安全保护作用（因靠摩擦力传动， 会出现打滑现象） 会出现打滑现象） ★传动精度不高。 传动精度不高。
棘轮机构
▲棘轮机构的类型和特点 ★按啮合方式分 外啮合棘轮机构 内啮合棘轮机构
学习任务4 学习任务4：认识凸轮机构
凸轮机构是机械工程中广泛应用的一种 高副机构 凸轮机构常用于低速、轻载的自动机或 凸轮机构常用于低速、 自动机的控制机构
凸轮机构的组成
─凸轮 1 ─凸轮 ─从动件 2 ─从动件 3 ─机架 ─机架
凸轮机构的特点
（1）便于准确地实现给定的运动规律（从动件的 便于准确地实现给定的运动规律（ 运动规律由凸轮轮廓决定）； 运动规律由凸轮轮廓决定）； （2）结构简单紧凑，易于设计； 结构简单紧凑，易于设计； 紧凑 （3）凸轮机构可以高速起动，动作准确可靠； 凸轮机构可以高速起动，动作准确可靠； （4）凸轮与从动件为高副接触，不便润滑，容易 凸轮与从动件为高副接触，不便润滑， 磨损，为延长使用寿命，传递动力不宜过大； 磨损，为延长使用寿命，传递动力不宜过大； 凸轮轮廓曲线不易加工。 （5）凸轮轮廓曲线不易加工。
上讲内容回顾
1.平面四杆机构的急回特性如何判断？ 1.平面四杆机构的急回特性如何判断？ 平面四杆机构的急回特性如何判断 ★看机构是否存在极位夹角 2.如何确定极位夹角？ 2.如何确定极位夹角？ 如何确定极位夹角 ★当从动件在极限位置时，主动件曲柄是否有 当从动件在极限位置时， 所夹的锐角（亦即极位夹角） 所夹的锐角（亦即极位夹角）
棘轮机构
3.转位分度机构 3.转位分度机构
棘轮机构
4.超越离合装置 4.超越离合装置 例：钻床
在车床中以棘轮机构作为传动中的超越离 合器，实现自动进给和快慢速进给功能。 合器，实现自动进给和快慢速进给功能。
槽轮机构
▲槽轮机构的组成和工作原理 能把主动轴的等速连续运动转变为从动轴 周期性的间歇运动 由带圆柱销2的主动拨盘1、具有径向槽的 由带圆柱销2的主动拨盘1 从动槽轮3 从动槽轮3和机架等组成 槽轮机构工作时， 槽轮机构工作时，拨盘为主动件并以等角 速度连续回转， 速度连续回转，从动槽轮作时转时停的间歇 运动。 运动。
槽轮机构
拨盘上有外凸圆弧，槽轮上有内凹锁止弧。 拨盘上有外凸圆弧，槽轮上有内凹锁止弧。
槽轮机构的特点 ★准确控制转角，效率高； 准确控制转角，效率高； ★结构简单，制造容易，工作可靠； 结构简单，制造容易，工作可靠； ★动程不可调节。 动程不可调节。
槽轮机构
▲槽轮机构的类型 1.平面槽轮机构 1.平面槽轮机构 ★外槽轮机构 特点：主从动轮转向相反 主从动轮转向相反 ★内槽轮机构 特点： 主从动轮转向相同； ◎主从动轮转向相同； 传动较平稳，停歇时间短，所占空间小。 ◎传动较平稳，停歇时间短，所占空间小。
平底
曲面
介于滚子和平底之间
小结
凸轮机构的组成、工作原理、类型、 凸轮机构的组成、工作原理、类型、特点及 其应用： 其应用：
由几个构件组成？主动件是谁？从动件如何运动？ ▲由几个构件组成？主动件是谁？从动件如何运动？ 与平面四杆机构相比，凸轮机构有哪些突出的特点？ ▲与平面四杆机构相比，凸轮机构有哪些突出的特点？ ▲类型的划分与机构名称 有哪些典型应用？ ▲有哪些典型应用？
结构简单、紧凑， 结构简单、紧凑，可准确地实现任 意运动规律。但易磨损， 意运动规律。但易磨损，适用于低 传力小和动作灵敏的场合， 速、传力小和动作灵敏的场合，如 仪表机构中
滚子
滚子接触，摩擦阻力小，不易磨损， 滚子接触，摩擦阻力小，不易磨损， 承载能力较大， 承载能力较大，但运动规律有局限 不宜于高速， 性，不宜于高速，故可用于传递较 大的动力 结构紧凑，润滑性能好， 结构紧凑，润滑性能好，摩擦阻力 适用于高速。 小，适用于高速。但不能与内凹的 轮廓接触， 轮廓接触，因此运动规律受到一定 限制
小 结
间歇机构的运动特点、常用类型、 间歇机构的运动特点、常用类型、组成及工 作原理、 作原理、典型结构形式和应用实例
棘轮机构与槽轮机构有哪些构件所组成？ ▲棘轮机构与槽轮机构有哪些构件所组成？棘轮或槽 轮如何运动？主动件与从动件分别是哪些构件？ 轮如何运动？主动件与从动件分别是哪些构件？ 棘轮机构与槽轮机构的常用类型有哪几种？ ▲棘轮机构与槽轮机构的常用类型有哪几种？能简单 描述其工作过程。 描述其工作过程。 能说出棘轮机构与槽轮机构的典型应用（两个实例） ▲能说出棘轮机构与槽轮机构的典型应用（两个实例）
槽轮机构
2.空间槽轮机构 2.空间槽轮机构
特点：传递相交轴的
运动
槽轮机构
▲槽轮机构的应用 在自动机械，轻工机械和仪表中， 在自动机械，轻工机械和仪表中，实现 间歇送进和转位功能。 间歇送进和转位功能。
槽轮机构
★电影放映机的卷片机构 电影放映机的卷片机构
槽轮机构
★刀架转位机构
槽轮机构
★钟表齿轮冲压机
学习任务5 学习任务5：认识间歇运动机构 主动件连续运转，从动件完成“运动 ─停歇─运动”，故又称为间歇运动机 构。
棘轮机构
▲棘轮机构的组成和工作原理 由棘轮1 棘爪2 由棘轮1、棘爪2、机架以 及止回棘爪5等组成， 及止回棘爪5等组成，弹簧 使止回棘爪5和棘轮1 6使止回棘爪5和棘轮1始终 保持接触。 保持接触。 当摇杆逆时针摆动时，棘 当摇杆逆时针摆动时， 爪便嵌入棘轮的齿槽中， 爪便嵌入棘轮的齿槽中， 棘轮被推动向逆时针方向 转过一个角度； 转过一个角度；当摇杆顺 时针摆动时， 时针摆动时，棘爪便在棘 轮齿背上滑过， 轮齿背上滑过，这时止回 棘爪阻止棘轮顺时针转动， 棘爪阻止棘轮顺时针转动， 棘轮静止不动。 故棘轮静止不动。
上讲内容回顾
3.机构出现“死点”的条件是什么？ 3.机构出现“死点”的条件是什么？ 机构出现 曲柄是从动件，主动件做往复运动。 ★曲柄是从动件，主动件做往复运动。 4.机构在什么位置时会出现 死点” 机构在什么位置时会出现“ 4.机构在什么位置时会出现“死点”？ 当主动件在极限位置时（所以有两个死点） ★当主动件在极限位置时（所以有两个死点） 5.对于传动机构来说 如何克服死点？ 对于传动机构来说， 5.对于传动机构来说，如何克服死点？常用方 法有哪些？ 法有哪些？ 可以利用构件的惯性（增大质量） ★可以利用构件的惯性（增大质量） ★采用多套机构交错排列
棘轮机构
★按运动形式分 单向间歇转动 单向间歇移动 双动式棘轮机构 双向式棘轮机构
棘轮机构
▲棘轮机构的主要功能 应用） （应用）
1.间歇送进机构 1.间歇送进机构 在牛头刨床中 通过棘轮机构实现 工作台横向间歇送 进功能
棘轮机构
2.制动机构 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。
凸轮机构的分类
▲按从动件的形状分类
尖顶从动件
能以任意复杂的 凸轮轮廓保持接触， 凸轮轮廓保持接触， 从而使从动件实现任 意的运动规律。 意的运动规律。但尖 端处极易磨损， 端处极易磨损，只适 用于低速场合 低速场合。 用于低速场合。
凸轮机构的分类
滚子从动件
凸轮与从动件之间 为滚动摩擦， 为滚动摩擦 ， 因此摩擦 磨损较小， 可用于传递 磨损较小 ， 可用于 传递 较大的动力。 较大的动力。
课堂思考题
棘轮机构可以把往复摆动变成间歇性的转动。 1．棘轮机构可以把往复摆动变成间歇性的转动。 （ ） 槽轮机构可以把整周转动变成间歇性的转动。 2．槽轮机构可以把整周转动变成间歇性的转动。 （ ）、 棘轮机构中，一般棘爪为主动件， 3．棘轮机构中，一般棘爪为主动件，作 。 A．往复摆动 B．往复移动 C．整周转动 D．上述都不对 运动。 4．槽轮机构的主动件作 运动。 A．往复摆动 B．往复移动 C．整周转动 D．上述都不对