第5章 间歇运动机构
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机械设计基础第5章 间歇运动机构
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图5.4 自行车小链轮中的内啮合棘轮机 1—轴;2—棘爪;3—小链轮
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图5.5 有级变速棘轮机构 1—棘爪;2—齿罩;3—棘轮
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图5.6 无级变速棘轮机构 1—棘爪;2—棘轮;3—制动棘爪
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三、棘轮机构的设计 1）棘爪顺利进入棘轮齿槽的条件 如图5.7所示，棘爪与棘轮在A点接触，即将 进入齿槽，轮齿对棘爪作用有正压力N与摩擦力F （F=fN）。为了棘爪顺利进入齿槽，使棘爪滑入 齿槽的力矩NLtanα应大于阻止其滑入齿槽的力矩F L，即棘爪顺利进入棘轮齿槽的条件为： （2）棘轮机构的主要参数 1）棘轮齿数z 2）周节和模数 3）几何尺寸
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三、槽轮机构的主要参数选择及几何尺寸计算 (1)槽轮机构的槽数z的选择 如图5.8所示，槽轮上分布的槽数z，当拨盘转 过角度2φ1时，则槽轮转过2φ2，两转角之间的关 系为： (2)圆销数目z′的选择
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(3)几何尺寸计算 槽轮机构的中心距a可根据机械结构尺寸确定 。其余主要几何尺寸按表5.2给出的公式进行计算 。
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图5.8 外接式槽轮机构 1—拨盘；2—槽轮
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图5.9 内接式槽轮机构 1—拨盘；2—槽轮
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二、槽轮机构的特点和应用 槽轮机构具有构造简单，制造容易，工作可靠 和机械效率高等特点。但不像棘轮机构那样具有超 越性能，也不能改变或调节从动轮的转动角度。由 于槽轮机构工作时，存在冲击，故不能运用于高速 的场合，其适用的范围受到一定的限制。当需要槽 轮停歇时间短，传动较平稳，机构外廓尺寸小和实 现同向传动时，可采用内接式槽轮机构。
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图5.7 棘爪顺利进入棘轮齿槽的条件
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表5.1 棘轮机构的主要几何尺寸
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机械设计基础第5章
5.4 螺 旋 机 构
5.4.1 螺纹的参数、类型和应用 1.螺旋线、螺纹的形成 在直径为d2的圆柱面上，绕一底边长为πd2的 直角三角形，底边与圆柱体的底面重合，则斜边 在圆柱表面上将形成一条螺旋线，如图5.18（a） 所示。取一平面图形(如图5.18（b）所示)，使其 一边与圆柱体的母线贴合，并沿螺旋线移动，移 动时保持此平面图形始终通过圆柱体的轴线，此 平面图形在空间形成的轨迹构成螺纹。
按从动件的间歇运动方式分类，它又有以下 几种形式。 (1) 单向间歇转动如图5.1、图5.2所示，从动 件均作单向间歇转动。 （2) 单向间歇移动如图5.3所示，当主动件1 往复摆动时，棘爪2推动棘齿条3作单向间 歇移动。 （3) 双动式棘轮机构如图5.4所示，主动摇杆 1上装有主动棘爪2和2′，摇杆1绕O1轴来回 摆动都能使棘轮3沿同一方向间歇转动，摇 杆往复摆动一次，棘轮间歇转动两次。
2. 棘轮机构的类型 根据工作原理，棘轮机构可分为齿式棘 轮机构和摩擦式棘轮机构两大类。 1) 齿式棘轮机构 齿式棘轮机构的工作原理为啮合原理。 按啮合方式分类，它有外啮合(如图5.1所示) 和内啮合(如图5.2所示)两种型式。内啮合棘 轮机构由轴1、驱动棘爪2与止回棘爪4、棘 轮3以及弹簧5组成。
2) 摩擦式棘轮机构 摩擦式棘轮机构的工作原理为摩擦原理。在 图5.6所示的机构中，当摇杆往复摆动时， 主动棘爪2靠摩擦力驱动棘轮3作逆时针单 向间歇转动，止回棘爪4靠摩擦力阻止棘轮 反转。由于棘轮的廓面是光滑的，所以又 称为无棘齿棘轮机构。该类机构棘轮的转 角可以无级调节，噪声小，但棘爪与棘轮 的接触面间容易发生相对滑动，故运动的 可靠性和准确性较差。
1. 间歇式送进 图5.8所示为浇注流水线的送进装置，棘轮与带轮固连 在同一根轴上，当活塞1在汽缸内往复移动时，输送带2间 歇移动，输送带静止时进行自动浇注。 2. 超越运动 图5.9所示为自行车后轴上的内啮合棘轮机构，飞轮1 即是内齿棘轮，它用滚动轴承支承在后轮轮毂2上，两者 可相对转动。轮毂2上铰接着两个棘爪4，棘爪用弹簧丝压 在棘轮的内齿上。当链轮比后轮转的快时(顺时针)，棘轮 通过棘爪带动后轮同步转动，即脚蹬得快，后轮就转得快。 当链轮比后轮转的慢时，如自行车下坡或脚不蹬时，后轮 由于惯性仍按原转向转动，此时，棘爪4将沿棘轮齿背滑 过，后轮与飞轮脱开，从而实现了从动件转速超越主动件 转速的作用。按此原理工作的离合器称为超越离合器。
间歇运动机构(棘轮结构)详解
5.1 棘轮机构 5.1.1、 棘轮机构的工作 原理
棘轮机构是一种
常用的间歇机构, 主要 由棘轮、 棘爪和机架组
成。
棘轮机构是一种常用的间歇机构, 其工作原理见 图5- 1。棘轮3与轴用键连接, 弹簧5用来使制动棘爪4 和棘轮3保持接触， 驱动棘爪2与连杆机构的摇杆1组 成回转副N。摇杆空套在轴上, 可自由摆动。 当摇杆 逆时针摆动时, 驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中, 推动棘 轮转过一定角度, 而制动棘爪则在棘轮的齿上滑过； 当摇杆顺时针摆动时， 驱动棘爪在棘轮的齿上滑过, 而制动棘爪将阻止棘轮作顺时针转动, 故棘轮静止不 动。 因此, 摇杆作连续的往复摆动时, 棘轮作单向间 歇转动。
图 5 - 14 刀架转位槽轮机构
图 5 - 8 提升机棘轮停止器
图 5 - 8 提升机棘轮停止器模型
图5 - 9所示为自行车后轮轴上的棘轮机构。 当 脚蹬踏板时, 经链轮1和链条2带动内圈具有棘齿的小 链轮3顺时针转动, 再经过棘爪推动后轮轴顺时针转动, 从而驱使自行车前进。
图 5 - 9 自行车后轴上的棘轮机构
图 5 - 9 自行车后轴上的棘轮机构模型
图 5 - 13 卷片槽轮机构
图 5 - 13 卷片槽轮机构模型
又如图5 - 14所示的六角车床刀架的转 位槽轮机构, 刀架3上可装六把刀具并与具 有相应的径向槽的槽轮2固连, 拨盘上装有 一个圆销A。 拨盘每转一周, 圆销A进入槽轮 一次, 驱使槽轮(即刀架)转60°, 从而将下一 工序的刀具转换到工作位置
运动开始和终止时, 棘轮和棘爪间都产生冲击, 因此不宜用在具有很大质量的轴上。
图5 - 7所示的牛头刨床工作台的横向进给机构利用 棘轮机构实现正反间歇转动, 然后通过丝杠螺母带动工作 台作横向间歇送进运动。
《机械常识》课件-第五章 常用机构
机构。它们一般是通过改变铰链四杆机构某些
构件的形状、相对长度或选择不同构件作为机
架等方式演化而来的。
1．曲柄滑块机构
具有一个曲柄和一个滑块的平面四杆机构称为曲
柄滑块机构。曲柄滑块机构由曲柄、滑块、连杆和机
架组成。曲柄做旋转运动，滑块做往复直线运动。
在做功行程中，
活塞3承受燃气压力
在气缸内做直线运
往复直线运动或往返摆动。
（3）圆柱凸轮机构
圆柱凸轮为一个有沟槽的圆柱体，它绕
中心轴做旋转运动。从动件在平行于凸轮轴
线的平面内做直线移动或摆动。
（4）端面圆柱凸轮机构
端面圆柱凸轮是一
端带有曲面的圆柱体，
它绕中心轴做旋转运动。
从动件在平行于凸轮轴
线的平面内移动或摆动。
2.从动件的端部形状
（1）尖端从动件
1．齿式棘轮机构的组成和工作原理
当主动件做连续往复
摆动时，棘轮做单向间歇
运动。
2．齿式棘轮机构的类型
齿式棘轮机构是通过装于定轴摆动
摇杆上的棘爪推动棘轮做一定角度间歇
转动的机构。齿式棘轮机构有外啮合式
和内啮合式两种。
（1）外啮合齿式棘轮机构
1）单动式棘轮机构
有一个驱动棘爪，只
有当摇杆朝着某一方向摆
动时才能推动棘轮转动，
而反向摆动则无法推动棘
轮转动。
2）双动式棘轮机构
有两个驱动棘爪，
当主动件做往复摆动时，
两个棘爪交替带动棘轮
朝着同一方向做间歇运
动。
3）可变向棘轮机构
棘爪可 绕销轴 翻转 ，
棘爪爪端外形两边对称，
棘轮的齿形制成矩形。使
用时，如果将棘爪翻转，
则棘轮反向转动。
第五章___其他常用机构——螺旋机构、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿机构的结构、工作原理、特点及其使用等
期性间歇运动的机构，棘轮机构与槽轮机构是机械中
最常用的间歇运动机构。 此外，在现代机械中，还广泛应用着利用液、气、 声、光、电、磁等工作原理的机构，它们统称为广义 机构。
第二节 螺旋机构
螺旋机构是由螺杆、螺母和机架组成（一般把螺杆和螺母之 一作成机架），其主要功用是将旋转运动变换成直线运动，并同
时传递运动和动力，是机械设备和仪表中广泛应用的一种传动机
2）小径（ d 1 、D1 ）螺纹的最小直径，螺纹强度计算时最危
险的截面直径。 3）中径（ d2、D2 ）介于大、小径圆柱体之间、螺纹的牙厚
与牙间宽相等的假想圆柱体直径。它是确定螺纹几何参数和配合
性质的直径。 4）线数n 螺纹的螺旋线数目，也称头数，可分为单线、双线、 三线等。 5）螺距P 相邻两牙在中径上对应点间的轴向距离。 6）导程L 同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应点间的轴 向距离。L=nP
7）螺旋升角ψ 中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线
平面之间的夹角。
8）牙形角α 在轴向平面内螺纹牙形两侧边的夹角。
常用的牙形有：三角形、矩形、梯形和锯齿形。
二、螺旋机构的传动效率与自锁 1、传动效率
讲解书中公式
2、自锁条件 螺纹副被拧紧后，如不加反向外力矩，则不论轴向载荷多大，
也不会自动松开，此现象称为螺纹副的自锁性能。其自锁条件：
构。 螺杆与螺母组成低副，粗看似乎有转动和移动两个自由度， 但转动与移动之间存在必然联系，故它仍只能视为一个自由度。 按运动和受力情况分：传递运动、传递动力和调整三种。 按螺旋副的摩擦性质分：滑动螺旋机构、滚动螺旋机构和静 压螺旋机构三种。
优点：结构简单、工作连续平稳、传动比大、承载能力强、
传递运动准确、易实现自锁。 缺点：摩擦损耗大、传动效率低。随着滚珠螺纹的出现，这 些缺点已得到很大改善。
机械设计基础-间歇运动机构
第五章 间歇运动机构
在机器工作时，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，称为间歇运动机构。最常见的间歇运动 机构有棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和 凸轮式间歇机构等，它们广泛用于自动机床的进 给机构、送料机构、刀架的转位机构、精纺机的 成形机构等。
第一节 棘轮机构
摩擦式棘轮机构
外摩擦式棘轮机构 内摩擦式棘轮机构
棘轮转角的调整
齿式棘轮机构中, 在原动件摇杆摆角一定的条件 下, 棘轮每次的转角是不变的。棘轮每次转动单 动角度都是齿距角的倍数，即棘轮转角是有级 可调的。若要调节棘轮的转角, 则可通过以下两 种方法调整：
（1）利用调节摇杆控制棘轮转角
（2）用遮板调节棘轮 转角
销。则运动参数τ为：
K
z2 2z
圆销数与槽数的关系表：
K
2z z2
Z
3Hale Waihona Puke 4～5≥6K
1～5
1～3
1～2
Z >9时再增加槽数, 变化不大。故τ常取4～8。
第二节 槽轮机构
槽轮机构由带圆(柱)销的主动拨盘、具有径向槽 的从动槽轮和机架组成。拨盘作匀速转动时, 驱 动槽轮作时转、时停的单向间歇运动。
槽轮机构的分类
单销外啮合槽轮机构 外啮合槽轮机构
双销外啮合槽轮机构 平面槽轮机构
内啮合槽轮机构
空间槽轮机构
槽轮机构的特点和应用
槽轮机构结构简单、工作可靠, 机械效率高, 在 进入和脱离接触时运动比较平稳, 能准确控制转 动的角度。但槽轮的转角不可调节, 故只能用于 定转角的间歇运动机构中, 如自动机床、电影机 械、包装机械等。
的齿上滑过；当摇杆顺时针摆动 时， 驱动棘爪在棘轮的齿上滑过,
在机器工作时，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，称为间歇运动机构。最常见的间歇运动 机构有棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和 凸轮式间歇机构等，它们广泛用于自动机床的进 给机构、送料机构、刀架的转位机构、精纺机的 成形机构等。
第一节 棘轮机构
摩擦式棘轮机构
外摩擦式棘轮机构 内摩擦式棘轮机构
棘轮转角的调整
齿式棘轮机构中, 在原动件摇杆摆角一定的条件 下, 棘轮每次的转角是不变的。棘轮每次转动单 动角度都是齿距角的倍数，即棘轮转角是有级 可调的。若要调节棘轮的转角, 则可通过以下两 种方法调整：
（1）利用调节摇杆控制棘轮转角
（2）用遮板调节棘轮 转角
销。则运动参数τ为：
K
z2 2z
圆销数与槽数的关系表：
K
2z z2
Z
3Hale Waihona Puke 4～5≥6K
1～5
1～3
1～2
Z >9时再增加槽数, 变化不大。故τ常取4～8。
第二节 槽轮机构
槽轮机构由带圆(柱)销的主动拨盘、具有径向槽 的从动槽轮和机架组成。拨盘作匀速转动时, 驱 动槽轮作时转、时停的单向间歇运动。
槽轮机构的分类
单销外啮合槽轮机构 外啮合槽轮机构
双销外啮合槽轮机构 平面槽轮机构
内啮合槽轮机构
空间槽轮机构
槽轮机构的特点和应用
槽轮机构结构简单、工作可靠, 机械效率高, 在 进入和脱离接触时运动比较平稳, 能准确控制转 动的角度。但槽轮的转角不可调节, 故只能用于 定转角的间歇运动机构中, 如自动机床、电影机 械、包装机械等。
的齿上滑过；当摇杆顺时针摆动 时， 驱动棘爪在棘轮的齿上滑过,
棘轮结构
在进入和脱离接触时运动比较平稳, 能准确控制转 动的角度。 但槽轮的转角不可调节, 故只能用于定 转角的间歇运动机构中, 如自动机床、 电影机械、 包装机械等。
图5 - 13所示的是电影放映机卷片机构, 槽轮2具有四个径向槽, 拨盘1上装一个圆销A。 拨盘转一周, 圆销A拨动槽轮转过1/4周, 胶片 移动一个画格, 并停留一定时间(即放映一个 画格)。 拨盘继续转动, 重复上述运动。 利用 人眼的视觉暂留特性, 当每秒放映24幅画面时 即可使人看到连续的画面。
图 5 - 6转角可调的棘轮机构
图 5 - 6转角可调的棘轮机构模型
5.1.3、 棘轮机构的特点与应用 棘轮机构结构简单, 加工容易, 改变转角
大小方便, 可实现送进(如图5 - 7所示)、 制动(如 图5 - 8所示)及超越(如图5 - 9所示)等功能, 故广 泛应用于各种自动机械和仪表中。 其缺点是在
图 5 - 8 提升机棘轮停止器
图 5 - 8 提升机棘轮停止器模型
图5 - 9所示为自行车后轮轴上的棘轮机构。 当 脚蹬踏板时, 经链轮1和链条2带动内圈具有棘齿的小 链轮3顺时针转动, 再经过棘爪推动后轮轴顺时针转动, 从而驱使自行车前进。
图 5 - 9 自行车后轴上的棘轮机构
图 5 - 9 自行车后轴上的棘轮机构模型
5.2 槽轮机构
5.2.1、 概述 1. 槽轮机构的工作原理 槽轮机构如图5 - 10所示, 由带圆(柱)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。
1 3
11 22
图 5 - 10 外啮合槽轮机构
图 5 - 10双圆销外啮合槽轮机构
图 5 - 1 棘轮机构的工作原理
图5 - 13所示的是电影放映机卷片机构, 槽轮2具有四个径向槽, 拨盘1上装一个圆销A。 拨盘转一周, 圆销A拨动槽轮转过1/4周, 胶片 移动一个画格, 并停留一定时间(即放映一个 画格)。 拨盘继续转动, 重复上述运动。 利用 人眼的视觉暂留特性, 当每秒放映24幅画面时 即可使人看到连续的画面。
图 5 - 6转角可调的棘轮机构
图 5 - 6转角可调的棘轮机构模型
5.1.3、 棘轮机构的特点与应用 棘轮机构结构简单, 加工容易, 改变转角
大小方便, 可实现送进(如图5 - 7所示)、 制动(如 图5 - 8所示)及超越(如图5 - 9所示)等功能, 故广 泛应用于各种自动机械和仪表中。 其缺点是在
图 5 - 8 提升机棘轮停止器
图 5 - 8 提升机棘轮停止器模型
图5 - 9所示为自行车后轮轴上的棘轮机构。 当 脚蹬踏板时, 经链轮1和链条2带动内圈具有棘齿的小 链轮3顺时针转动, 再经过棘爪推动后轮轴顺时针转动, 从而驱使自行车前进。
图 5 - 9 自行车后轴上的棘轮机构
图 5 - 9 自行车后轴上的棘轮机构模型
5.2 槽轮机构
5.2.1、 概述 1. 槽轮机构的工作原理 槽轮机构如图5 - 10所示, 由带圆(柱)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。
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图 5 - 10 外啮合槽轮机构
图 5 - 10双圆销外啮合槽轮机构
图 5 - 1 棘轮机构的工作原理
机械基础(第5单元)
a）机构结构图
b）机构运动简图
1—曲柄 2—连杆 3—摇杆 4—机架
第二节 平面四杆机构
• 1．铰链四杆机构的类型 • 在铰链四杆机构中，根据两连架杆的运动形式进行分类，可分为曲柄
摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式，如下图所示。
图5-14 铰链四杆机构的三种基本形式
第二节 平面四杆机构
第一节 平面机构的组成
• 如果构件中转动副的间距较大时，通常将构件制成杆状，而且杆状构 件应尽量制成直杆；如果要求构件与机械的其他部分在运动时不发生 干涉（如碰撞），可将构件制成特殊的形状。如下图所示是具有转动 副的不同形状和横截面的杆状构件。
第一节 平面机构的组成
• 对于绕定轴转动的构件，常将构件制成盘状。有时在盘状构件上安装 轴销，以便与其他构件组成另一转动副。如果两个转动副间距很小时 ，难以设置相距很近的轴销（或轴孔），可将另一转动副尺寸扩大而 制成偏心轮，如图a所示。如果构件承受较大载荷时，采用偏心轮结 构庞大，则可以采用曲轴结构，如图b所示。偏心轮和曲轴常用于回 转运动与直线运动相互变换的机构中。
图a 电风扇摇头机构运动简图 图b 鹤式起重机机构运动简图
第二节 平面四杆机构
• 2．铰链四杆机构的类型判定
• 在铰链四杆机构中是否存在曲柄，取决于机构中各构件长度之间的关 系。
• 1）如果铰链四杆机构中最长杆与最短杆长度之和，小于或等于其余 两杆长度之和（杆长和条件），则该机构可能存在曲柄，但还要看选 取哪一个杆件作为机架，才能确定是否存在曲柄。如果以最短杆作为 连架杆，以最短杆的相邻杆为机架，则该机构一定是曲柄摇杆机构， 而且最短杆为曲柄，如图a所示；如果以最短杆作为机架，则相邻两 杆均为曲柄，该机构一定是双曲柄机构，如图b所示；如果以最短杆 作连杆，最短杆的对面杆作为机架，则该机构为双摇杆机构，如图c 所示。
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
图5.2 双动式棘轮机构
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
(3) 可变向棘轮机构 当棘轮轮齿制成方形时，成为可变向 当棘轮轮齿制成方形时， 棘轮机构。如图5.3(a)所 示，当棘爪 处于实线位置时，棘 当棘爪1处于实线位置时 处于实线位置时， 棘轮机构。如图 所 作逆时针间歇转动； 处于虚线位置时， 轮2作逆时针间歇转动；当棘爪 处于虚线位置时，棘轮则 作逆时针间歇转动 当棘爪1处于虚线位置时 作顺时针间歇运动。 所示采用回转棘爪， 作顺时针间歇运动。图5.3(b)所示采用回转棘爪，当棘爪 所示采用回转棘爪 当棘爪1 按图示位置放置时，棘轮2将作逆时针间歇转动 将作逆时针间歇转动。 按图示位置放置时，棘轮 将作逆时针间歇转动。若将棘爪 提起，并绕本身轴线转180°后再插人棘轮齿槽时，棘轮将 提起，并绕本身轴线转 °后再插人棘轮齿槽时， 作顺时针间歇转动。若将棘爪提起并绕本身轴线转动90° 作顺时针间歇转动。若将棘爪提起并绕本身轴线转动 °， 棘爪将被架在壳体顶部的平台上，使轮与爪脱开， 棘爪将被架在壳体顶部的平台上，使轮与爪脱开，此时棘轮 将静止不动。 将静止不动。这种棘轮机构常用在牛头刨床工作台的进给装 置中。 置中。
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5.1.2 棘轮转角的调节
图5.5 改变曲柄长度调节棘轮转角
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5.1.2 棘轮转角的调节
图5.6 用遮盖罩调节棘轮转角
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5.2 槽轮机构
5.2.1 槽轮机构的工作原理和类型 5.2.2 槽轮机构的特点和应用 5.2.3 槽轮槽数z和拨盘圆销数K的选择
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5.2.1 槽轮机构的工作原理和 类型
第5章 间歇运动机构
（时间：1次课，2学时）
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第5章 间歇运动机构
本章要点及学习指导： 间歇运动机构类型很多，本章仅介绍棘轮机构、 槽轮机构和不完全齿轮机构的工作原理、运动 特点和应用。通过本章的学习，要求学习者了 解棘轮机构和槽轮机构的工作原理、运动特点 和应用。
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5.2.1 槽轮机构的工作原理和类型
图5.7 外槽轮机构
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5.2.1 槽轮机构的工作原理和类型
图5.8 内槽轮机构
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5.2.2 槽轮机构的特点和应用
槽轮机构结构简单、工作可靠、机械效率高， 槽轮机构结构简单、工作可靠、机械效率高，能较 平稳、间歇地进行转位。但槽轮转角不可调整， 平稳、间歇地进行转位。但槽轮转角不可调整，在 圆销进入和脱离径向槽时也会产生柔性冲击，不适 圆销进入和脱离径向槽时也会产生柔性冲击， 合高速场合。 合高速场合。因此只能用于定转角的间歇运动机构 如自动机床的刀架转位机构，如图5.9所示。 所示。 中。如自动机床的刀架转位机构，如图 所示 电影放映机卷片机构如图5.10所示等自动机械中得 电影放映机卷片机构如图 所示等自动机械中得 到广泛的应用。 到广泛的应用。
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5.2.2 槽轮机构的特点和应用
图5.9 自动机床的刀架转位机构
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5.2.2 槽轮机构的特点和应用
图5.10 电影放映机卷片机构
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5.2.3 槽轮槽数z和拨盘圆销数 K的选择
是槽轮机构的主要参数。如图5.7 槽轮槽数z和拨盘圆销数K是槽轮机构的主要参数。如图 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 在开始和终止转动时的瞬时角速度为零， 所示，为了使槽轮 在开始和终止转动时的瞬时角速度为零， 以避免刚性冲击，在圆销进入或脱出径向槽的瞬间， 以避免刚性冲击，在圆销进入或脱出径向槽的瞬间，径向槽 的中线应与圆销中心相切， 垂直。 的中线应与圆销中心相切，即O2A应与O1A垂直。设z为均 匀分布的径向槽数，当槽轮2转过 转过2 匀分布的径向槽数，当槽轮 转过 ϕ2=2π/z弧度时，拨盘 π/ 弧度时，拨盘1 相应转过的转角为
槽轮机构又称马尔他机构，如图5.7所示，它是由带圆销A的主动拨盘1、 槽轮机构又称马尔他机构，如图 所示， 的主动拨盘 、 所示 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 具有径向槽的从动槽轮 和机架组成。拨盘作匀速转动时， 和机架组成 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 时转时停的单向间歇运动。 未进入槽轮径向槽时， 卡住，故槽轮静止。 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 刚开始进入槽轮径向槽时的情况，这时锁止弧刚被松开， 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， 的驱动开始沿顺时针方向转动； 离开径向槽时， 槽轮的下一个内凹锁止弧又被拨盘的外凸圆弧卡住，致使槽轮静止， 槽轮的下一个内凹锁止弧又被拨盘的外凸圆弧卡住，致使槽轮静止，直 到圆销A再进入槽轮另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。 再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：一种是外槽轮机构，如图5.7所示，另一种 所示， 槽轮机构有两种基本型式：一种是外槽轮机构，如图 所示 是内槽轮机构，如图5.8所示。 所示。 是内槽轮机构，如图 所示
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
图5.3 可变向棘轮机构
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
2. 摩擦式棘轮机构 所示为摩擦式棘轮机构， 图5.4所示为摩擦式棘轮机构，与齿式棘轮机构相 所示为摩擦式棘轮机构 摩擦式棘轮机构能无级调节棘轮转角的大小， 比，摩擦式棘轮机构能无级调节棘轮转角的大小， 而且降低了机构的冲击和噪声。当摆杆1作逆时针 而且降低了机构的冲击和噪声。当摆杆 作逆时针 转动时，利用棘爪2与棘轮 之间的摩擦带动棘轮3 与棘轮3之间的摩擦带动棘轮 转动时，利用棘爪 与棘轮 之间的摩擦带动棘轮 和摇杆一起转动；当摇杆作顺时针转动时，棘爪2 和摇杆一起转动；当摇杆作顺时针转动时，棘爪 与棘轮3之间产生滑动 这时由于制动爪4的作用能 之间产生滑动， 与棘轮 之间产生滑动，这时由于制动爪 的作用能 阻止棘轮反转。 阻止棘轮反转。
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5.2.3 槽轮槽数z和拨盘圆销数 K的选择
在一个运动循环内，槽轮 的运动时间 与主动拨盘转一周 在一个运动循环内，槽轮2的运动时间tm与主动拨盘转一周 之比，称为槽轮机构的运动系数， 表示。 的总时间t之比，称为槽轮机构的运动系数，用 τ 表示。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 拨盘匀速转动时， 来表示。如图5.8所示 只有一个圆销的槽轮机构， m和 所示， 来表示。如图5.8所示，只有一个圆销的槽轮机构，tm和t 分别为对应于拨盘的转角为2 和 π 时所用的时间，因此， 分别为对应于拨盘的转角为 ϕ1和2π 时所用的时间，因此， 该槽轮机构的运动系数 τ 为：
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
图5.1 单动式棘轮机构
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
常用的棘轮机构可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两大 类。 1. 齿式棘轮机构 齿式棘轮机构按其运动形式又可分为三类： 齿式棘轮机构按其运动形式又可分为三类： (1) 单动式棘轮机构 如图 如图5.1所示，当主动摇杆往复摆动一 所示， 所示 次时，棘轮只能单向间歇地转过某一角度。 次时，棘轮只能单向间歇地转过某一角度。 (2) 双动式棘轮机构 如图 如图5.2所示，在摇杆往复摆动时都能 所示， 所示 使棘轮作同一方向的间歇转动。棘爪可做成钩头， 使棘轮作同一方向的间歇转动。棘爪可做成钩头，如图 5.2(a)所示，或直头，如图 所示， 所示。 所示 或直头，如图5.2(b)所示。 所示
5.1.3 棘轮机构的特点与应用
棘轮机构具有结构简单、容易制造和运动可靠， 棘轮机构具有结构简单、容易制造和运动可靠，棘轮转角调 节方便，而且制动爪还有防止棘轮反转的作用。 节方便，而且制动爪还有防止棘轮反转的作用。但传动时冲 击较大，运动的平稳性差。故棘轮机构只能用于低速、 击较大，运动的平稳性差。故棘轮机构只能用于低速、轻载 的间歇运动的场合。 的间歇运动的场合。 棘轮机构在生产中可满足送进、制动、 棘轮机构在生产中可满足送进、制动、超越和转位分度等要 求。 所示为提升机中的棘轮机构。 图5.5所示为提升机中的棘轮机构。在吊起重物后，制动爪 所示为提升机中的棘轮机构 在吊起重物后， 可以防止棘轮反转，起到制动作用。 可以防止棘轮反转，起到制动作用。
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第5章 间歇运动机构
案例导入： 从牛头刨床工作台的进给装置及自动机床的刀 架转位机构导入，介绍棘轮机构和槽轮机构和 不完全齿轮机构的组成及基本类型，分析它们 的工作原理是什么，运动特点如何，并简要介 绍它们的应用。
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Hale Waihona Puke 第5章 间歇运动机构5.1 棘轮机构 5.2 槽轮机构 5.3 不完全齿轮机构 习题与练习
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5.1 棘轮机构
5.1.1 棘轮机构的工作原理 5.1.2 棘轮转角的调节 5.1.3 棘轮机构的特点与应用
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
图5.4 摩擦式棘轮机构
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5.1.2 棘轮转角的调节
齿式棘轮机构中，棘轮的转角可以进行有级调节。 齿式棘轮机构中，棘轮的转角可以进行有级调节。常用的调节方法有如 下两种： 下两种： 1. 改变摇杆摆角 如图5.5所示，通过调节丝杆来改变曲柄摇杆机构ABCD中曲柄AB的长 所示， 如图 所示 从而改变摇杆和棘爪的摆角，最终导致棘轮转角的变化。 度，从而改变摇杆和棘爪的摆角，最终导致棘轮转角的变化。摇杆摆角 随曲柄长度增加而增加，因此棘轮转角也相应增大。反之， 随曲柄长度增加而增加，因此棘轮转角也相应增大。反之，则棘轮转角 减小。 减小。 2. 利用遮盖罩 如图5.6所示，利用遮盖罩遮住棘爪行程内的部分棘齿，使棘爪只能在 所示， 如图 所示 利用遮盖罩遮住棘爪行程内的部分棘齿， 遮盖罩上滑过，而不能与这部分棘轮齿接触，从而减小棘轮的转角。 遮盖罩上滑过，而不能与这部分棘轮齿接触，从而减小棘轮的转角。调 整遮盖罩的位置，即可实现棘轮转角的调节。 整遮盖罩的位置，即可实现棘轮转角的调节。
5.1.1 棘轮机构的工作原理
图5.2 双动式棘轮机构
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
(3) 可变向棘轮机构 当棘轮轮齿制成方形时，成为可变向 当棘轮轮齿制成方形时， 棘轮机构。如图5.3(a)所 示，当棘爪 处于实线位置时，棘 当棘爪1处于实线位置时 处于实线位置时， 棘轮机构。如图 所 作逆时针间歇转动； 处于虚线位置时， 轮2作逆时针间歇转动；当棘爪 处于虚线位置时，棘轮则 作逆时针间歇转动 当棘爪1处于虚线位置时 作顺时针间歇运动。 所示采用回转棘爪， 作顺时针间歇运动。图5.3(b)所示采用回转棘爪，当棘爪 所示采用回转棘爪 当棘爪1 按图示位置放置时，棘轮2将作逆时针间歇转动 将作逆时针间歇转动。 按图示位置放置时，棘轮 将作逆时针间歇转动。若将棘爪 提起，并绕本身轴线转180°后再插人棘轮齿槽时，棘轮将 提起，并绕本身轴线转 °后再插人棘轮齿槽时， 作顺时针间歇转动。若将棘爪提起并绕本身轴线转动90° 作顺时针间歇转动。若将棘爪提起并绕本身轴线转动 °， 棘爪将被架在壳体顶部的平台上，使轮与爪脱开， 棘爪将被架在壳体顶部的平台上，使轮与爪脱开，此时棘轮 将静止不动。 将静止不动。这种棘轮机构常用在牛头刨床工作台的进给装 置中。 置中。
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5.1.2 棘轮转角的调节
图5.5 改变曲柄长度调节棘轮转角
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5.1.2 棘轮转角的调节
图5.6 用遮盖罩调节棘轮转角
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5.2 槽轮机构
5.2.1 槽轮机构的工作原理和类型 5.2.2 槽轮机构的特点和应用 5.2.3 槽轮槽数z和拨盘圆销数K的选择
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5.2.1 槽轮机构的工作原理和 类型
第5章 间歇运动机构
（时间：1次课，2学时）
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第5章 间歇运动机构
本章要点及学习指导： 间歇运动机构类型很多，本章仅介绍棘轮机构、 槽轮机构和不完全齿轮机构的工作原理、运动 特点和应用。通过本章的学习，要求学习者了 解棘轮机构和槽轮机构的工作原理、运动特点 和应用。
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5.2.1 槽轮机构的工作原理和类型
图5.7 外槽轮机构
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5.2.1 槽轮机构的工作原理和类型
图5.8 内槽轮机构
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5.2.2 槽轮机构的特点和应用
槽轮机构结构简单、工作可靠、机械效率高， 槽轮机构结构简单、工作可靠、机械效率高，能较 平稳、间歇地进行转位。但槽轮转角不可调整， 平稳、间歇地进行转位。但槽轮转角不可调整，在 圆销进入和脱离径向槽时也会产生柔性冲击，不适 圆销进入和脱离径向槽时也会产生柔性冲击， 合高速场合。 合高速场合。因此只能用于定转角的间歇运动机构 如自动机床的刀架转位机构，如图5.9所示。 所示。 中。如自动机床的刀架转位机构，如图 所示 电影放映机卷片机构如图5.10所示等自动机械中得 电影放映机卷片机构如图 所示等自动机械中得 到广泛的应用。 到广泛的应用。
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5.2.2 槽轮机构的特点和应用
图5.9 自动机床的刀架转位机构
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5.2.2 槽轮机构的特点和应用
图5.10 电影放映机卷片机构
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5.2.3 槽轮槽数z和拨盘圆销数 K的选择
是槽轮机构的主要参数。如图5.7 槽轮槽数z和拨盘圆销数K是槽轮机构的主要参数。如图 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 在开始和终止转动时的瞬时角速度为零， 所示，为了使槽轮 在开始和终止转动时的瞬时角速度为零， 以避免刚性冲击，在圆销进入或脱出径向槽的瞬间， 以避免刚性冲击，在圆销进入或脱出径向槽的瞬间，径向槽 的中线应与圆销中心相切， 垂直。 的中线应与圆销中心相切，即O2A应与O1A垂直。设z为均 匀分布的径向槽数，当槽轮2转过 转过2 匀分布的径向槽数，当槽轮 转过 ϕ2=2π/z弧度时，拨盘 π/ 弧度时，拨盘1 相应转过的转角为
槽轮机构又称马尔他机构，如图5.7所示，它是由带圆销A的主动拨盘1、 槽轮机构又称马尔他机构，如图 所示， 的主动拨盘 、 所示 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 具有径向槽的从动槽轮 和机架组成。拨盘作匀速转动时， 和机架组成 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 时转时停的单向间歇运动。 未进入槽轮径向槽时， 卡住，故槽轮静止。 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 刚开始进入槽轮径向槽时的情况，这时锁止弧刚被松开， 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， 的驱动开始沿顺时针方向转动； 离开径向槽时， 槽轮的下一个内凹锁止弧又被拨盘的外凸圆弧卡住，致使槽轮静止， 槽轮的下一个内凹锁止弧又被拨盘的外凸圆弧卡住，致使槽轮静止，直 到圆销A再进入槽轮另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。 再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：一种是外槽轮机构，如图5.7所示，另一种 所示， 槽轮机构有两种基本型式：一种是外槽轮机构，如图 所示 是内槽轮机构，如图5.8所示。 所示。 是内槽轮机构，如图 所示
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
图5.3 可变向棘轮机构
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
2. 摩擦式棘轮机构 所示为摩擦式棘轮机构， 图5.4所示为摩擦式棘轮机构，与齿式棘轮机构相 所示为摩擦式棘轮机构 摩擦式棘轮机构能无级调节棘轮转角的大小， 比，摩擦式棘轮机构能无级调节棘轮转角的大小， 而且降低了机构的冲击和噪声。当摆杆1作逆时针 而且降低了机构的冲击和噪声。当摆杆 作逆时针 转动时，利用棘爪2与棘轮 之间的摩擦带动棘轮3 与棘轮3之间的摩擦带动棘轮 转动时，利用棘爪 与棘轮 之间的摩擦带动棘轮 和摇杆一起转动；当摇杆作顺时针转动时，棘爪2 和摇杆一起转动；当摇杆作顺时针转动时，棘爪 与棘轮3之间产生滑动 这时由于制动爪4的作用能 之间产生滑动， 与棘轮 之间产生滑动，这时由于制动爪 的作用能 阻止棘轮反转。 阻止棘轮反转。
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5.2.3 槽轮槽数z和拨盘圆销数 K的选择
在一个运动循环内，槽轮 的运动时间 与主动拨盘转一周 在一个运动循环内，槽轮2的运动时间tm与主动拨盘转一周 之比，称为槽轮机构的运动系数， 表示。 的总时间t之比，称为槽轮机构的运动系数，用 τ 表示。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 拨盘匀速转动时， 来表示。如图5.8所示 只有一个圆销的槽轮机构， m和 所示， 来表示。如图5.8所示，只有一个圆销的槽轮机构，tm和t 分别为对应于拨盘的转角为2 和 π 时所用的时间，因此， 分别为对应于拨盘的转角为 ϕ1和2π 时所用的时间，因此， 该槽轮机构的运动系数 τ 为：
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
图5.1 单动式棘轮机构
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
常用的棘轮机构可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两大 类。 1. 齿式棘轮机构 齿式棘轮机构按其运动形式又可分为三类： 齿式棘轮机构按其运动形式又可分为三类： (1) 单动式棘轮机构 如图 如图5.1所示，当主动摇杆往复摆动一 所示， 所示 次时，棘轮只能单向间歇地转过某一角度。 次时，棘轮只能单向间歇地转过某一角度。 (2) 双动式棘轮机构 如图 如图5.2所示，在摇杆往复摆动时都能 所示， 所示 使棘轮作同一方向的间歇转动。棘爪可做成钩头， 使棘轮作同一方向的间歇转动。棘爪可做成钩头，如图 5.2(a)所示，或直头，如图 所示， 所示。 所示 或直头，如图5.2(b)所示。 所示
5.1.3 棘轮机构的特点与应用
棘轮机构具有结构简单、容易制造和运动可靠， 棘轮机构具有结构简单、容易制造和运动可靠，棘轮转角调 节方便，而且制动爪还有防止棘轮反转的作用。 节方便，而且制动爪还有防止棘轮反转的作用。但传动时冲 击较大，运动的平稳性差。故棘轮机构只能用于低速、 击较大，运动的平稳性差。故棘轮机构只能用于低速、轻载 的间歇运动的场合。 的间歇运动的场合。 棘轮机构在生产中可满足送进、制动、 棘轮机构在生产中可满足送进、制动、超越和转位分度等要 求。 所示为提升机中的棘轮机构。 图5.5所示为提升机中的棘轮机构。在吊起重物后，制动爪 所示为提升机中的棘轮机构 在吊起重物后， 可以防止棘轮反转，起到制动作用。 可以防止棘轮反转，起到制动作用。
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第5章 间歇运动机构
案例导入： 从牛头刨床工作台的进给装置及自动机床的刀 架转位机构导入，介绍棘轮机构和槽轮机构和 不完全齿轮机构的组成及基本类型，分析它们 的工作原理是什么，运动特点如何，并简要介 绍它们的应用。
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Hale Waihona Puke 第5章 间歇运动机构5.1 棘轮机构 5.2 槽轮机构 5.3 不完全齿轮机构 习题与练习
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5.1 棘轮机构
5.1.1 棘轮机构的工作原理 5.1.2 棘轮转角的调节 5.1.3 棘轮机构的特点与应用
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5.1.1 棘轮机构的工作原理
图5.4 摩擦式棘轮机构
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5.1.2 棘轮转角的调节
齿式棘轮机构中，棘轮的转角可以进行有级调节。 齿式棘轮机构中，棘轮的转角可以进行有级调节。常用的调节方法有如 下两种： 下两种： 1. 改变摇杆摆角 如图5.5所示，通过调节丝杆来改变曲柄摇杆机构ABCD中曲柄AB的长 所示， 如图 所示 从而改变摇杆和棘爪的摆角，最终导致棘轮转角的变化。 度，从而改变摇杆和棘爪的摆角，最终导致棘轮转角的变化。摇杆摆角 随曲柄长度增加而增加，因此棘轮转角也相应增大。反之， 随曲柄长度增加而增加，因此棘轮转角也相应增大。反之，则棘轮转角 减小。 减小。 2. 利用遮盖罩 如图5.6所示，利用遮盖罩遮住棘爪行程内的部分棘齿，使棘爪只能在 所示， 如图 所示 利用遮盖罩遮住棘爪行程内的部分棘齿， 遮盖罩上滑过，而不能与这部分棘轮齿接触，从而减小棘轮的转角。 遮盖罩上滑过，而不能与这部分棘轮齿接触，从而减小棘轮的转角。调 整遮盖罩的位置，即可实现棘轮转角的调节。 整遮盖罩的位置，即可实现棘轮转角的调节。