21槽轮机构的结构分析和应用
《机械设计原理》槽轮机构
1 棘轮机构 2 槽轮机构 3 凸轮式间歇机构 4 不完全齿轮机构
2 槽轮机构
1. 槽轮机构的工作原理 2. 槽轮机构的类型和特点 3. 槽轮机构的应用 4. 槽轮的槽数与运动特性1.槽轮机构的工作原理 Nhomakorabea2槽轮机构
主动销轮作等速转动，当圆销未进入径向槽时，槽 轮因其内凹的锁止弧被销轮外凸的锁止弧锁住而静止；
当圆销开始进入径向槽时，两锁止弧脱开，槽轮在 圆销的驱动下转动。
2 槽轮机构
1. 槽轮机构的工作原理 2. 槽轮机构的类型和特点 3. 槽轮机构的应用 4. 槽轮的槽数与运动特性
2.槽轮机构的类型和特点
2槽轮机构
2.槽轮机构的类型和特点 外啮合与内啮合
2槽轮机构
除从动件转向不同外，内啮合槽轮机构结构紧凑，传动 较平稳。
3.槽轮机构的应用
2槽轮机构
你一定看过电影，屏幕上连续播放的生动画面，让你 心旷神怡。但你知道吗？胶片的走动必须是间歇的，而槽 轮机构则为实现其间歇运动的可选方案之一。
放映机
3.槽轮机构的应用
自动灌装机
2槽轮机构
自动传送链装置
2 槽轮机构
1. 槽轮机构的工作原理 2. 槽轮机构的类型和特点 3. 槽轮机构的应用 4. 槽轮的槽数与运动特性
2.槽轮机构的类型和特点
2槽轮机构
圆销分布不等
用于要求拨盘转一周，槽轮k
次停歇的时间互不相等时。
圆销中心半径不等 用于拨盘旋转一周中槽轮k次的
运动时间也互不相等时。
2.槽轮机构的类型和特点
槽条机构
2槽轮机构
球面槽轮机构
2 槽轮机构
1. 槽轮机构的工作原理 2. 槽轮机构的类型和特点 3. 槽轮机构的应用 4. 槽轮的槽数与运动特性
【精品】槽轮机构设计方案(可编辑
槽轮机构设计方案------------------------------------------作者------------------------------------------日期基于Predator SFC系统的槽轮机构CAD/CAM创新实验---------------槽轮机构设计方案1．槽轮机构简介在图1中的外槽轮机构中，主动件拔盘以角速度w1匀速转动，当拔盘上的圆销转到图1所示的A位置时，拨盘上锁止弧S1的起使边到达中心连线O1O2位置，槽轮开始转动。
当圆销转到A1时，拔销退出轮槽，拔盘继续转动，槽轮却停止转动，我们称此时的槽轮被锁住，槽轮上的内凹锁止弧和拨盘上的外凸锁止弧啮合在一起。
这样，主动拨盘连续转动就转换成槽轮的间歇转动。
为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，拔销开始进入和离开轮槽时，轮槽的中心线应和圆销中心A的运动圆周相切，即拔销转到图1所示位置时，O1A⊥O2A。
图1外槽轮机构ω2ω1o1 o2锁止弧槽轮拨盘圆销组成：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：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。
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。
作用：将连续回转变换为间歇转动。
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。
2．槽轮机构优点(1)结构简单，工作可靠，效率较高;(2)在进入和脱离啮合时运动较平稳，能准确控制转动的角度;(3)转位迅速，从动件能在较短的时间内转过较大的角度;(4)槽轮转位时间与静止时间之比为定值。
3．槽轮机构缺点(1)槽轮的转角大小不能调节;(2)槽轮转动的始、末位置加速度变化较大，从而产生冲击:(3)在工作盘定位精度要求较高时，利用锁紧弧面往往满足不了要求，而需另加定位装置。
(4)槽轮的制造与装配精度要求较高。
由于这些原因，槽轮机构一般应用在转速不高的装置中。
槽轮棘轮机构
=Rsin α /(L-Rcos α)
令λ=R/L,则
tgφ= λsinα/（1- λcos α）
对上式时间t求导，并令
d φ/dt=ω2， d ²φ/dt ²=α2得
ω2 / ω1= λ(cosα- λ)/(1-2λcos+ λ ²)
α2/ω1²=λ(λ²-1)sinα/(1-2λcosα+λ²) ²
这种称为复式螺旋机构，应用于自动定心
夹紧机构。
螺旋传动旳应用、 特点与分类
1 、应用 螺旋传动主要应用于将会转运动变为直线运动或将直线运
动变为回转运动，同步传递运动或动力。 2 、特点 优点：工作平稳，传动精度高，易于自锁，有良好旳减速性
能。 缺陷：相对滑动大，磨损大，效率低 3 、分类 按用途：传动螺旋、传导螺旋和调整螺旋 按照摩擦性质分：滑动螺旋、滚动螺旋和静压螺旋
12-4万向铰链机构
万向铰链机构又称万向联轴器。他用于传 递两相交轴间旳运动，在传动过程中，两 轴之间旳夹角能够变动，是一种常用旳变 角传动机构，广泛应用于汽车、机床等机 械传动系统中。可分为单万向铰链机构和 双万向铰链机构。
1、单万向铰链机构
构造特点： 两传动轴末端各有一种叉形支架，用铰链
3.棘轮机构旳类型
按构造形式分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构 齿式棘轮机构构造简朴，制造以便；动与停旳时间比可经过选
择合适旳驱动机构实现。该机构旳缺陷是动程只能作有级调整； 噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。 摩擦式棘轮机构是用偏心扇形楔块替代齿式棘轮机构中旳棘爪， 以无齿摩擦替代棘轮。特点是传动平稳、无噪音；动程可无级 调整。但因靠摩擦力传动，会出现打滑现象，虽然可起到安全 保护作用，但是传动精度不高。合用于低速轻载旳场合。 按啮合方式 分外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构 外啮合式棘轮机构旳棘爪或楔块均安装在棘轮旳外部，而内啮 合棘轮机构旳棘爪或楔块均在棘轮内部。外啮合式棘轮机构因 为加工、安装和维修以便，应用较广。内啮合棘轮机构旳特点 是构造紧凑，外形尺寸小。 按从动件运动形式 分单动式棘轮机构、双动式棘轮机构和双 向式棘轮机构
槽轮机构(Geneva drive)
一、槽轮机构 1. 槽轮机构的组成及工作特点
槽轮机构的组成及工作特点
2. 槽轮机构的应用 一般用于转速不很高的自动机械、轻工机械或仪器仪表 中，例如电影放映机的送片机构，长图记录仪的打印机构 等。 3. 槽轮机构的类型 外槽轮机构 内槽轮机构 槽条机构 球面槽轮机构等
外槽轮机构 External Geneva drive
单齿外啮合传动 Externally meshed single-tooth intermittent gearing
部分齿外啮合传动 Externally meshed severaltooth intermittent gearing
单齿内啮合轮传动 Internally meshed singletooth intermittent gearing
二、棘轮机构 1. 棘轮机构的组成及工作特点
棘轮机构的组成及工作特点
2. 棘轮机构的应用 在工程中广泛应用于转位分度(Indexing)、进给(Feed)、 单 向 离 合 器 ( One-way clutch) 、 超 越 离 合 器 ( Overrun clutch) 、制动器(Brake)等。 3. 棘轮机构的类型 轮齿式棘轮(Tooth ratchet)机构 摩擦式棘轮(Friction ratchet) 机构
第五节 气动机构
气动机构(Pneumatic mechanism) 以压缩空气为工作介 质来传递动力和控制信号。
基本要求
● 了解槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇 机构、螺旋机构、摩擦传动机构、气动机构的工作原理、 运动特点和适用场合。
第五章思考题
5-1、5-2、5-3
外啮合轮齿式棘轮机构 Externally meshed tooth ratchet mechanism
槽轮机构
k td (0 k 1) t
对单圆销： k 21 2
21 22
2
z
故：
机电工程学院电子机械系
k 11 2z
k 11 2z
2. 讨论
1） k>0, 故zmin＝3 2）k<0.5, 故单圆销槽轮的运动时间总小于其静止时间。
3）若均布n个拨销，则 k n(1 1) 2z
又 k n(1 1) 1
2z
机电工程学院电子机械系
n 2z /(z 2)
知识点小结
槽轮机构的组成、应用和类型 槽轮机构的运动系数
定义、和主要结论
机电工程学院电子机械系
§10-2 槽轮机构
机电工程学院电子机械系
§10-2 槽轮机构(Geneva Mechanisms)
一、槽轮机构的组成及工作特点
典型槽轮机构的组成： • 主动拨盘(Driving plate) • 从动槽轮(Driven geneva wheel) • 机架
机电工程学院电子机械系
特点： 构造简单、外形 尺寸小，效率高，但有 柔性冲击。
二、槽轮机构的类型 外槽轮机构 主、从动轮转向相反 内槽轮机构
主、从动轮转向相同
机电工程学院电子机械系
不等臂长多销槽轮机构
特点：径向槽径向尺
寸不同，拨盘上销分 布不均匀。槽轮转一 周，可实现动停时间 均不相同的运动要求。
机电工程学院电子机械系
球面槽轮机构
机电工程学院电子机械系
特点：
主动轮1和拨销3的轴线均 通过球心。
当只有一个拨销时，动停 时间相等。
当对称布置两个拨销时， 可以实现连续转动。
槽轮机构的组成及应用
槽轮机构的组成及应用槽轮机构是机械传动机构的一种，通过轮与轮之间的互相嵌合来完成传递运动和扭矩的目的。
槽轮机构通常由凸槽、凹槽和滚子组成。
凸槽位于一个轮上，凹槽位于另一个轮上，滚子则在凸槽和凹槽之间运动，使两个轮可以顺畅地相互嵌合。
槽轮机构广泛应用于机械领域，如工业机械、农业机械、汽车工业等。
槽轮机构的组成主要分为四个部分：凸槽、凹槽、滚子和轴。
其中，凸槽是指一个轮上的凹槽，通常为圆弧形状，用来嵌入滚子。
凹槽位于另一个轮上，与凸槽形成互补形状，也是圆弧形状。
滚子是介于凸槽和凹槽之间的部件，它的作用是使凸槽和凹槽之间能够顺畅地嵌合。
轴是槽轮机构的传动元件，用来连接与槽轮机构相邻的其他机械部件。
槽轮机构的应用非常广泛。
首先，在机械传动中，槽轮机构常被用于传递大扭矩和高速旋转的运动。
由于槽轮机构的互相嵌合特性，可以有效地传递运动和扭矩，确保传动的可靠性和稳定性。
这使得槽轮机构广泛应用于工业机械，如齿轮箱、液压机械、起重机械等。
其次，在农业机械中，槽轮机构也有重要的应用。
例如，在收割机中，槽轮机构被用于传动刀片的上下运动，保证刀片能够准确地切割作物。
槽轮机构还被应用于植物收获机械，如玉米收割机和谷物收割机，用来传递旋转刀片的运动。
另外，槽轮机构在汽车工业中也有广泛的应用。
例如，在传统的自动变速器中，槽轮机构被用来实现不同档位的切换。
当驾驶员改变档位时，槽轮机构通过滚子的运动将不同的齿轮嵌入到传动系统中，从而实现不同的传动比例。
此外，槽轮机构还被用于组成差速器、同步器和换挡器等传动装置。
综上所述，槽轮机构由凸槽、凹槽、滚子和轴组成，用于机械传动中的运动和扭矩传递。
它广泛应用于工业机械、农业机械和汽车工业中。
槽轮机构因其可靠性、稳定性和高传动效率等特点，在各个行业中得到了广泛的应用。
槽轮机构的特点及应用是什么
槽轮机构的特点及应用是什么槽轮机构（slot wheel mechanism）是一种用于控制运动的机械装置，通常由一个轮盘和一个或多个槽构成。
它的特点在于通过槽的设计来限制和调节连杆运动的方式，是一种相对简单而有效的机构。
槽轮机构的应用非常广泛，涵盖了机械工程、汽车工业、航天工程等领域。
槽轮机构的特点：1. 简单可靠：槽轮机构通常由轮盘和槽组成，结构相对简单，零部件少，因此制造和维护相对容易。
同时，由于槽轮机构中没有传递力的关键部件，因此在正确使用的情况下，其寿命较长。
2. 精确性高：槽轮机构通过轮盘和槽的设计来实现运动的控制，使得连杆的运动变得精确可控。
通过合理设计轮盘上的槽数和槽的形状，可以实现不同的运动要求，包括直线运动、往复运动、旋转运动等。
3. 可调性好：槽轮机构的槽的形状可以根据具体的需求进行设计和调整，从而实现不同的运动方式和速度。
这种可调性使得槽轮机构在各个领域的应用非常广泛。
槽轮机构的应用：1. 机械工程：槽轮机构被广泛应用于机械工程中的各种机械装置和设备中，用于实现不同运动要求的传动和控制。
例如，槽轮机构可以用于驱动各种工具设备，如电钻、铣床等。
2. 汽车工业：在汽车工业中，槽轮机构被应用于车辆的传动系统中，用于控制车辆的速度和方向。
槽轮机构的特点使得它成为汽车传动系统中广泛使用的一种机构，如自动变速器中的离合器和变速器。
3. 航天工程：在航天工程中，槽轮机构被用于控制航天器的运动轨迹和姿态。
槽轮机构可通过设计不同形状和分布的槽来实现精确的运动控制，如姿态控制系统中的陀螺仪和推力矢量控制系统中的喷口。
4. 机器人技术：槽轮机构在机器人技术中也有广泛应用。
通过槽轮机构，可以实现机器人的精确运动和姿态控制，使其能够完成复杂的任务。
例如，工业机器人中的关节传动系统和臂部运动控制系统就采用了槽轮机构。
总结起来，槽轮机构具有简单可靠、精确性高和可调性好的特点。
这种机构被广泛应用于机械工程、汽车工业、航天工程和机器人技术等领域，用于实现不同运动需求的控制和传动。
机械基础课件-棘轮结构槽轮机构
图 2- 6转角可调的棘轮机构
图 2- 6转角可调的棘轮机构模型
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1- 7所示)、 制动(如图1 - 8所示)及超越(如图1 - 9所示)等功能, 故广泛应 用于各种自动机械和仪表中。 其缺点是在运动
图 1 - 8 提升机棘轮停止器
图 1 - 8 提升机棘轮停止器模型
图1 - 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 1- 9 自行车后轴上的棘轮机构
图 1- 9 自行车后轴上的棘轮机构模型
啮合槽轮机构, 如图2 - 2所示, 其拨盘1与 槽轮2转向相反；
1 2
图 2-2
二是内啮合槽轮机构, 如图2 - 3所示, 其拨盘1与槽轮2 转向相同。 一般常用外啮合槽轮机构。
2 拨盘1
图 2-3
3. 槽轮机构的特点与应用 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。
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1- 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。
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《机械基础》
教案（2009～ 2010学年第二学期）
学院山西省工贸学校
系（部）机电系
教研室
教师梁少宁
山西省工贸学校
③学生学案
课题名称：槽轮机构的结构分析和应用
班级：姓名：
(一)、工作任务：
利用模型和实物教学相结合，同时利用模型演示槽轮机构等间歇机构，以此分析间歇机构的工作原理和特点都有那些？
(二)、学习目标：
1、会对槽轮机构工作原理、运动特点进行分析
2、会对槽轮机构功能和适用场合进行分析 (三)、回答问题
1、槽轮机构的工作原理是什么？
2、槽轮机构的特点是什么？它一般应用在什么场合？
(四)、分析该资料，完成项目任务： 一、槽轮机构
1．槽轮机构的组成和工作原理
1－拨盘 2—圆销
3—槽轮
槽轮机构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，槽轮机构常用于转位或
分度机构。
图1所示为一单圆外啮合槽轮机构，它由带圆柱销2的主动拨盘1、具有径向槽的从动槽轮3和机架等组成。
槽轮机构工作时，拨盘为主动件并以等角速度连续回转，从动槽轮作时转时停的间歇运动。
O
1
O
2
1
2 3
内凹锁止弧 外凸弧
O
2
O
1
a ）
b ）
当圆销2未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外凸圆弧卡住，故槽轮静止不动。
图1a 所示为圆销2刚开始进入槽轮径向槽的位置。
这时锁止弧刚好被松开，随后槽轮受圆销2的驱使而沿反向转动。
当圆销2开始脱出槽轮的径向槽时（图1b ），槽轮的另一内凹锁止弧又被曲柄的外凸圆弧卡住，致使槽轮又静止不动，直到曲柄上的圆销2进入下一径向槽时，才能重复上述运动。
这样拨盘每转一周，槽轮转过两个角度。
2．槽轮机构类型和特点 ● 单圆销外槽轮机构 ● 双圆销外槽轮机构 ● 内啮合槽轮机构
特点：结构简单，转位方便，工作可靠，传动的平稳性好，能准确控制槽轮的转角。
但转角的大小受到槽数z 的限制，不能调节，且在槽轮转动的始末位置处存在冲击，随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不适用于高速。
换向机构——在输入轴转向不变的条件下，可改变输出轴转向的机构。
二、三星齿轮变向机构
图1所示，由Z1、Z2、Z3和Z4四个齿轮，以及三角形杠杆架组成。
Zl 和Z4两齿轮用键装在位置固定的轴上，并可与轴一起转动2和3两齿轮空套在三角形杠杆架的轴上，杠杆架通过搬动手柄可绕齿轮Z4轴心转动。
在图示位置，齿轮通过齿轮Z3带动齿轮Z4，使齿轮z4按一定方向旋转，齿轮Z2空转。
若手柄向下搬动，这时Z1和Z3两齿轮脱开啮合，Z1和Z2进入啮合，这样齿轮Z1通过齿轮2和3而带动齿轮4，由于多了一个中间齿轮Z2，当齿轮Z1的旋转方向不变，齿轮在Z4的旋转方向就改变了。
三、滑移齿轮变向机构
图2所示为滑移齿轮变向机构。
由Z1、Z2、Z3、Z4和中间齿轮2组成；Z1和Z3为二联滑移齿轮，用导向键或花键与轴联接。
Z2和Z4固定在轴上。
在图示位置，当齿轮Z1的转动通过中间齿轮Z 带动齿轮Z2转动时，则齿轮Zl 和Z2的旋转方向相同。
若将二联齿轮Z1和Z3向右移动时，使齿轮Zl 与中间齿轮Z 脱开啮合，齿轮Z3和Z4进入啮合，因为少了一个中间齿轮在该变向机构中，所以齿轮Z3和Z4的旋转方向相反。
在该变向机构中，若，则只是一个变向机构；若则既是一个变向机构，又是一个变速机构，即可同时完成变向和变速要求。
四、圆锥齿轮变向机构
图所示为圆锥齿轮变向机构。
在图a 中，两个端面带有爪形齿的圆锥齿轮Z2和Z3，空套在水平轴上，这两个圆锥齿轮能与同轴上可滑移的双向爪形离合器啮合或分离，双向爪形离
图
1 三星齿轮变向机构
图
2 滑
移齿轮变向机构
合器和水平轴用键联接。
另一个圆锥齿轮Z1固定在垂直轴上。
当圆锥齿轮Z1旋转时，带动水平轴上两个圆锥齿轮Z2和Z3，这两个齿轮同时以相反的方向在轴上空转。
如果双向离合器向左移动，与左面圆锥齿轮Z2上的端面爪形齿啮合，那么运动由左面的圆锥齿轮Z2通过双向离合器传给水平轴；若双向离合器向右移动，与圆锥齿轮Z3端面爪形齿啮合，那么运动将由圆锥齿轮Z3通过双向离合器传给水平轴，且旋转方向相反。
(五)、评分表
课堂汇报评分表（教师用表）
要求语言
精练
条理
清晰
内容有
见地
表述自
然流畅
回答问
题正确
在限时
内完成
总评
分值20 20 20 20 10 10
得分
1
2
3
4
(六)、总结反思：
1、本次讨论的成功之处：
图b所示为滑移齿轮式变向机构。
通过
水平轴上的滑移齿轮，使左或右齿轮与主
动轮分别啮合，水平轴可得到转向相反的
转动。
圆锥齿轮变向机构
2、本次讨论的不足之处：
3、在讨论过程中碰到的主要问题：
4、解决问题的方法：
5、进一步改进的措施：
(七)、课后作业：
1．机械式变速机构的有级变速机构、无级变速机构的类型和工作原理？2．机械式换向机构的常用类型和工作原理？
3．槽轮机构、不完全齿轮机构的常见类型和工作原理？。