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。
第六章间歇运动机构与组合机构.
第六章间歇运动机构与组合机构在机械和仪表中，常常需要原动件作连续运动，而从动件则产生周期性时动时停的间歇运动，实现这种间歇运动的机构称为间歇运动机构。
间歇运动的机构很多，本章仅介绍最常见的几种。
连杆机构、凸轮机构、齿轮机构和间歇运动机构是工程中最常用的几种基本机构。
对于比较复杂的运动变换，某种基本机构单独使用往往难以满足实际生产过程的需要，因此，把若干种基本机构用一定的方式联接起来成为组合机构，以便得到单个基本机构所不能具有的运动性能。
在本章最后将介绍几种组合机构。
§6-1 槽轮机构一、槽轮机构的工作原理槽轮机构又称马尔他机构，它是由槽轮、装有圆销的拨盘和机架组成的步进运动机构。
如图6-1所示，它由带圆销A的主动拨盘1，具有径向槽的从动槽轮2和机架组成。
拨盘作匀速转动时，驱动槽轮作时转时停的单向间歇运动。
当拨盘上圆销A未进入槽轮径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧β被拨盘的外凸圆弧α卡住，故槽轮静止。
图示位置是圆销A刚开始进入槽轮径向槽时的情况，这时锁止弧刚被松开，因此槽轮受圆销A的驱动开始沿顺时针方向转动；当圆销A离开径向槽时，槽轮的下一个内凹锁止槽又被拨盘的外锁止槽卡住，致使槽轮静止，直到圆销A在进入槽轮另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。
槽轮机构有两种基本型式：一种是外啮合槽轮机构，如图6-1所示，另一种是内啮合槽轮机构，如图6-2所示。
图6-1 外啮合槽轮机构图6-2 内啮合槽轮机构槽轮机构结构简单，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等自动机械中得到广泛的应用。
二、槽轮机构的主要参数槽轮机构的主要参数是槽数z 和拨盘圆销数K 。
如图6-1所示。
为了使槽轮2在开始和终止转动时的瞬时角速度为零，以避免圆销A 与槽轮发生撞击，圆销进入或脱出径向槽的瞬时，径向槽的中线应与圆销中心相切，即O 2A 应与O 1A 垂直。
设z 为均匀分布的径向槽数，当槽轮2转过2ϕ2=2π/z 弧度时，拨盘1相应转过的转角为： z ππϕπα22221-=-= （6-1） 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．．．．。
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。
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6章间歇运动机构
适用于速度较低和载荷不大的场合。
二、棘轮机构的类型与应用
按轮齿分布： 外缘、 内缘、 端面棘轮机构。
棘轮 类型
按工作方式： 单动式、 双动式棘轮机构。
按棘轮转向是否可调: 单向、双向运动棘轮机构。
按转角是否可调: 固定转角、可调转角
调杆长摆角、加滑 动罩
按工作原理分 : 轮齿棘轮、 摩擦棘轮 演示模型
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，故一般只用于低速、轻载场合。 2.类型及应用 类型：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。
将2φ1代入得：τ =1/2-1/z ∵ τ >0 ∴ 槽数 z≥3 可知：当只有一个圆销时， τ =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τ ≥0.5的槽轮机构，则可在拨盘上多装几个 圆销，设装有k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k倍，即:
τ = k (1/2-1/z) ∵ τ ≤1 得： k ≤2z/ (z -2)
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。
槽数z
3
4
5 、6
圆销数k
1~6
1~4
1~3
运动系数τ 1/6~1 0.25~1 0.3~1
≥7 1~2 0.36~1
当z=4及k =2时 τ= k(1/2－1/z) = 0.5
t＝2π/ω1 槽轮的运动时间为：
ω1
2φ1 90° 90°
二、棘轮机构的类型与应用
按轮齿分布： 外缘、 内缘、 端面棘轮机构。
棘轮 类型
按工作方式： 单动式、 双动式棘轮机构。
按棘轮转向是否可调: 单向、双向运动棘轮机构。
按转角是否可调: 固定转角、可调转角
调杆长摆角、加滑 动罩
按工作原理分 : 轮齿棘轮、 摩擦棘轮 演示模型
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，故一般只用于低速、轻载场合。 2.类型及应用 类型：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。
将2φ1代入得：τ =1/2-1/z ∵ τ >0 ∴ 槽数 z≥3 可知：当只有一个圆销时， τ =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τ ≥0.5的槽轮机构，则可在拨盘上多装几个 圆销，设装有k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k倍，即:
τ = k (1/2-1/z) ∵ τ ≤1 得： k ≤2z/ (z -2)
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。
槽数z
3
4
5 、6
圆销数k
1~6
1~4
1~3
运动系数τ 1/6~1 0.25~1 0.3~1
≥7 1~2 0.36~1
当z=4及k =2时 τ= k(1/2－1/z) = 0.5
t＝2π/ω1 槽轮的运动时间为：
ω1
2φ1 90° 90°
第6章间歇运动机构
棘轮\12－ 17a.avi
棘轮\1217b.avi
棘轮\12－ 18a.avi
棘轮\1218b.avi
槽轮机构的几何尺寸计算
参数 槽数z 圆销数n 中心距L 回转半径R 圆销半径rs 槽顶半径s 槽深h 拨盘轴径d1 槽轮轴径d2 槽顶侧壁厚b 锁止弧半径r0 计算公式或依据 由工作要求确定 R 由安装空间确定 R=Lsinφ=Lsin(π/z)
其他常ห้องสมุดไป่ตู้机构简介
棘轮机构 槽轮机构 擒纵轮机构 历史 组成 凸轮式间歇运动机构 不完全齿轮机构 类型
间歇运动机构
非圆齿轮机构 分类 运动 应用 动画1 2 3 螺旋机构 运动形式 组成 运动分析 动画1 2 3 万向铰链机构 单万向 双万向 组合机构 特点 联动凸轮组合 齿轮凸轮组合 凸轮连杆组合 齿轮连杆组合
本章主要简单介绍槽轮机构、棘轮机构、 不完全齿轮机构和凸轮间歇运动机构的运动 特性。
间歇运动机构 棘轮机构
1 棘轮机构的组成及其工作特点
齿啮式棘轮机构 摩擦式棘轮机构
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。
间歇运动机构
间歇运动机构
二、棘爪工作条件 正压力－Pn 摩擦力－Ff 要求在工作时，棘爪在Pn和Ff的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。 条件是两者对O’的力矩要 满足如下条件： Mpn>MFf 将两个力分解成切向和径向分量 Pn sinφ L > Fcosφ L ∵ F f = Pn f 代入得： tgφ > f =tgρ o2
引言：
简述以前介绍的若干机构的运动特点，如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构。轮 系机构。除此之外，工程上还广泛需要其它运动形式：
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。
间歇运动机构
影响最大有效拉力的几个因素：
初拉力F0 ：F 与F0 成正比，增大F0有利于提高带的传动 能力，避免打滑。 但F0 过大，将使带发热和磨损加剧，从而缩 短带的寿命。
包角α ： α↑ →F ↑ , 带所能传递的圆周力增加，传动 能力增强，故应保证小带轮的包角α1。
这一要求限制了最大传动比 i 和最小中心距 a 。 因为： i↑ →α1 ↓ ; a↓ →α1 ↓ 摩擦系数 f ： f↑ →F ↑ , 传动能力增加 对于V带，应采用当量摩擦系数 fv
F = F1 – F2 ＝ F1(1－1/e fα) F － 此时为不打滑时的最大有效拉力， 正常工作时，有效拉力不能超过此值
将F1 ＝ F0 ＋F/2代入上式： F ( F 1 F )1 1 0 f 2 e
e f 1 整理后得： F 2 F0 e f 1
K zv
3、确定带轮基准直径dd1、dd2 N
9、计算压轴力 FQ
dd2 = i dd1(1 -ε）， 4、验算带速v （v＝5～25m/s） 8、确定初拉力 F0 圆整成标准值 dd d 0 Pc P N 0 1 180z Y2 d 1 57.c30 120 7 5、确定中心距 a 及带长 Ld P a P0 ≥0 7 ？ z P K L K 6、验算主动轮的包角α1 7、计算带的根数 z
(四)、带传动的弹性滑动和传动比 1、弹性滑动 两种滑动现象： 打 滑 — 是带传动的一种失效形式，应避免 弹性滑动 — 正常工作时的微量滑动现象，不可避免 弹性滑动是如何产生的？ 同样的现象也发生在 故松紧边单位长度上 的变形量不等。 由此可见：弹性滑动 是由弹性变形和拉力 带绕过主动轮时，由 差引起的。 于拉力逐渐减小，所 以带逐渐收缩，使带 相对于主动轮的转向 向后滑动。
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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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。
2．槽轮机构
将主动销轮的连续转动转化为槽轮的单向间歇转动。平面槽轮可以传递平行
轴运动，而空间槽轮机构可以传递相交轴运动。内槽轮机构与外槽轮机构相比，
具有传动较平稳、停歇时间短、所占空间小等优点。槽轮机构结构简单，能准确
本章的重点是：间歇运动机构的工作原理、运动特点、功能和其
适用的场合。
本章的难点是：间歇运动机构的设计和选用。
1．棘轮机构
将主动件的往复摆动转换为棘轮的单向间歇转动。它可以实现间歇送进、制
动、转位、分度和超越离合等工作要求，且结构简单。齿式棘轮机构运动可靠、
转角准确；但动程只能有级调节，且噪声、冲击和磨损都较大。摩擦式棘轮机构
机械设计基础学习指导
1
第六章间歇运动机构
一、基本要求
1）了解间歇运动机构在设计中对从动件的动、停时间和位置的要求及对其
动力性能的要求。
2）掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、特点、功能和适用场合，学会借
助手册对其进行运动设计。
3）了解不完全齿轮机构的工作原理、特点、功能。
二、重点、难点指导
动；但其加工复杂，在进入和退出啮合时有刚性冲击。如果安装瞬心线附加板，
可减小冲击，改善其动力特性。不完全齿轮机构常用于多工位、多工序的自动机
械或生产线中。
三、典型例题分析
例l 牛头刨床的横向送进机构如图6-1 所示。已知工作台的横向送进量
S=0.1mm，送进螺杆的导程l =3mm，棘轮模数m=6mm，棘爪与棘轮之间的摩擦因数
（ ）机构。
2) 在间歇运动机构中，当需要从动件的动程可无级调节时，可采用
（ ）机构。
3) 在棘轮机构中，棘爪能顺利滑过棘轮齿根部的条件是（ ）。
4) 棘轮机构中止回棘爪的作用是（ ）。
5) 在高速、高精度机械中，通常采用（ ）机构来实现间歇运动。
2.分析计算题
1) 试设计一外啮合棘轮机构。已知棘轮的模数m=10mm，棘轮的最小转角
f =0.15。试求：（1)棘轮齿面倾斜角β；（2)棘轮的齿数z；（3)棘轮的尺寸
da，df，p；（4)确定棘爪的长度L。
解（1）确定棘轮齿面倾斜角β。为了使棘爪在推动棘轮时能始终紧压
齿面滑向齿根部，要求棘轮齿面倾斜角必须大于棘轮与棘爪之间的摩擦角，即
β>φ。
而
取β=10o
（2）确定棘轮的齿数z
L=2p=2×18.85mm=37.70 mm
机械设计基础学习指导
3
图6-1 牛头刨床的横向送进机构
四、复习思考题
1．间歇运动机构设计中的三个基本要求是什么?
2．棘轮机构有几种类型？它们分别有什么特点？适用于什么场合?
3．棘轮机构动程和动停比的调节方法有哪几种?
4．什么是棘轮齿面倾斜角β？应如何选取？为什么?
5．内槽轮机构与外槽轮机构相比有何优点?
6．何谓槽轮机构的运动系数？运动系数τ 为什么大于0 而小于1？
7.与棘轮机构、槽轮机构相比，凸轮式间歇运动机构的最大优点是什么?
8.不完全齿轮机构与普通齿轮机构的啮合过程有何异同点?
五、自测题
1.填空题
1) 当主动件作等速连续转动，需要从动件作单向间歇转动时，可采用
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。
2．槽轮机构
将主动销轮的连续转动转化为槽轮的单向间歇转动。平面槽轮可以传递平行
轴运动，而空间槽轮机构可以传递相交轴运动。内槽轮机构与外槽轮机构相比，
具有传动较平稳、停歇时间短、所占空间小等优点。槽轮机构结构简单，能准确
本章的重点是：间歇运动机构的工作原理、运动特点、功能和其
适用的场合。
本章的难点是：间歇运动机构的设计和选用。
1．棘轮机构
将主动件的往复摆动转换为棘轮的单向间歇转动。它可以实现间歇送进、制
动、转位、分度和超越离合等工作要求，且结构简单。齿式棘轮机构运动可靠、
转角准确；但动程只能有级调节，且噪声、冲击和磨损都较大。摩擦式棘轮机构
机械设计基础学习指导
1
第六章间歇运动机构
一、基本要求
1）了解间歇运动机构在设计中对从动件的动、停时间和位置的要求及对其
动力性能的要求。
2）掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、特点、功能和适用场合，学会借
助手册对其进行运动设计。
3）了解不完全齿轮机构的工作原理、特点、功能。
二、重点、难点指导
动；但其加工复杂，在进入和退出啮合时有刚性冲击。如果安装瞬心线附加板，
可减小冲击，改善其动力特性。不完全齿轮机构常用于多工位、多工序的自动机
械或生产线中。
三、典型例题分析
例l 牛头刨床的横向送进机构如图6-1 所示。已知工作台的横向送进量
S=0.1mm，送进螺杆的导程l =3mm，棘轮模数m=6mm，棘爪与棘轮之间的摩擦因数
（ ）机构。
2) 在间歇运动机构中，当需要从动件的动程可无级调节时，可采用
（ ）机构。
3) 在棘轮机构中，棘爪能顺利滑过棘轮齿根部的条件是（ ）。
4) 棘轮机构中止回棘爪的作用是（ ）。
5) 在高速、高精度机械中，通常采用（ ）机构来实现间歇运动。
2.分析计算题
1) 试设计一外啮合棘轮机构。已知棘轮的模数m=10mm，棘轮的最小转角
f =0.15。试求：（1)棘轮齿面倾斜角β；（2)棘轮的齿数z；（3)棘轮的尺寸
da，df，p；（4)确定棘爪的长度L。
解（1）确定棘轮齿面倾斜角β。为了使棘爪在推动棘轮时能始终紧压
齿面滑向齿根部，要求棘轮齿面倾斜角必须大于棘轮与棘爪之间的摩擦角，即
β>φ。
而
取β=10o
（2）确定棘轮的齿数z
L=2p=2×18.85mm=37.70 mm
机械设计基础学习指导
3
图6-1 牛头刨床的横向送进机构
四、复习思考题
1．间歇运动机构设计中的三个基本要求是什么?
2．棘轮机构有几种类型？它们分别有什么特点？适用于什么场合?
3．棘轮机构动程和动停比的调节方法有哪几种?
4．什么是棘轮齿面倾斜角β？应如何选取？为什么?
5．内槽轮机构与外槽轮机构相比有何优点?
6．何谓槽轮机构的运动系数？运动系数τ 为什么大于0 而小于1？
7.与棘轮机构、槽轮机构相比，凸轮式间歇运动机构的最大优点是什么?
8.不完全齿轮机构与普通齿轮机构的啮合过程有何异同点?
五、自测题
1.填空题
1) 当主动件作等速连续转动，需要从动件作单向间歇转动时，可采用