间歇运动机构
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。
间歇运动机构
间歇运动机构名词解释间歇运动机构intermittent motion mechanism间歇运动机构有些机械需要其构件周期地运动和停歇。
能够将原动件的连续转动转变为从动件周期性运动和停歇的机构，称为间歇运动机构。
例如牛头刨床工作台的横向进给运动，电影放映机的送片运动等都用有间歇运动机构。
常见的间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构间歇运动机构分类间歇运动机构可分为单向运动和往复运动两类。
单向间歇运动机构这种机构广泛应用于生产中，如牛头刨床上工件的进给运动,转塔车床上刀具的转位运动,装配线上的步进输送运动等。
实现单向运动中的停歇是这种机构设计的关键。
在机构运动过程中,当主动件与从动件脱离接触,或虽不脱离接触但主动件不起推动作用时，从动件便不产生运动。
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮单向间歇运动机构和擒纵机构等都用这种方法来实现间歇运动。
在不完全齿轮机构中,主动轮1作等速连续转动，从动轮2作间歇转动。
主动轮只在一段圆周上有4个齿，与这4个齿相啮合的从动轮要做出4个对应的齿间来实现一次间歇运动。
从动轮转动一周,该机构完成4次间歇间歇运动机构运动，轮2共有16个齿间。
轮2停歇期间，两轮的锁止弧起定位作用。
凸轮单向间歇运动机构的主动件1是半径为的圆柱凸轮，从动件2是在端面圆周上均布一圈柱销的圆盘。
当凸轮按箭头所示方向转动时，凸轮的曲线槽推动柱销B,使圆盘向左转动;当柱销B运动到前一柱销A位置时,柱销C进入凸轮槽内。
这时,凸轮槽位于凸轮圆柱体的圆周上，凸轮的转动不能推动柱销运动，故圆盘不动，从而完成一次间歇运动。
此外，还有瞬时停顿的间歇运动机构。
往复间歇运动机构在往复间歇运动的机构中，应用最广的是凸轮机构,其中还有其他常用的两种类型。
①往复摆动间歇运动机构：它利用连杆上一点C 的一段近似圆弧[c1c2]来实现摇杆带停歇的往复摆动构件C1D 的一端通过铰链与连杆在C1点处联接，另一端通过铰链D与摇杆联接，并且铰链D必须位于圆弧[c1c2]的圆心处。
机械设计基础 第4章 间歇运动机构
4.2.3 棘轮机构的应用
1 进给
在机械传动中，除了常用平 面连杆机构和凸轮机构外，还 广泛应用其他机构，如图5-1所 示为牛头刨床工作台进给棘轮 机构。该机构的作用是把曲柄 的连续转动通过棘轮机构变成 时动时停的间歇运动，通过丝 杠、螺母带动工作台作横向间 歇送进运动，使牛头刨床完成 工件的刨削加工。
02 棘轮机构
4.2.1 棘轮机构的工作原理
棘轮机构由棘轮、棘爪、摇杆及机架等组成，如图5-5所示。主动件棘爪 铰接在 连杆机构的摇杆 上，当摇杆顺时针摆动时，棘爪推动棘轮 转过一定的角度；当 摇杆逆时针摆动时，止退棘爪 阻止棘轮转动，棘爪在棘齿背上滑过，此时棘轮停 歇不动。因此，在摇杆作往复摆动时，棘轮作单向时动时停的间歇运动。
棘爪
小链轮
轮毂（后轮）
图5-11 内啮合棘轮机构
03 槽轮机构
4.3.1 槽轮机构的工作原理
1. 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：起锁定作用。
2. 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。
3. 作用：将连续回转变换为间歇转 动。
4.3.2 槽轮机构的类型
齿式棘轮机构
摩擦式棘轮机构
4.2.2 棘轮机构的类型
按其工作原理可分： 齿式棘轮机构和摩擦式棘轮
机构。
齿式棘轮机构
摩擦式棘轮机构
4.2.2 棘轮机构的类型
按啮合情况分： 外“啮合”和内“啮合”两种型式。
摇杆 止回棘爪
棘爪 棘轮
内啮合齿式棘轮机构
4.2.2 棘轮机构的类型
按从动件的运动形式不同分： 单动式棘轮机构、双动式棘轮机构、可变向棘轮机构
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机械设计基础
机械设计基础-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,
常用机构(间歇运动机构)
工作原理因机构类型而异，常见 的间歇运动机构包括齿轮齿条机 构、凸轮机构、不完全齿轮机构 等。
分类
根据工作原理分类
齿轮齿条机构、凸轮机构、不完 全齿轮机构等。
根据运动形式分类
间歇性转动机构和间歇性摆动机构。
根据应用领域分类
工业用间歇运动机构和专用间歇运 动机构（如钟表机构、缝纫机机构 等）。
03 常用间歇运动机构介绍
02 间歇运动机构概述
定义与特点
定义：间歇运动机构是一种能够在特定 角度内进行间歇性运动的机构，常用于 实现周期性动作或步进运动。
具有较高的定位精度和刚性，能够承受 较大的负载。
可用于实现周期性动作或步进运动，如 分度、定位、夹紧等。
特点
能够在一定角度内进行间歇性转动或摆 动。
工作原理
01
机构通过一系列的传动和转换， 将连续的转动或直线运动转换为 间歇性的转动或摆动。
机构的重要性
实现周期性动作
间歇运动机构在各种机械系统中有着广泛 的应用，如印刷机、包装机、纺织机械等 ，能够实现周期性的直线或旋转运动。
提高生产效率
简化机械系统
在一些复杂的机械系统中，使用间歇运 动机构可以简化系统结构，减少机械部 件的数量，降低成本和维护成本。
通过使用间歇运动机构，可以实现连 续的自动化生产，提高生产效率。
全齿轮组成。
当两个不完全齿轮相互啮合时 ，其中一个齿轮会以固定步进 的方式转动，从而实现间歇运
动。
不完全齿轮机构具有结构简单 、传动效率高、工作可靠等优 点，广泛应用于各种机械装置 中。
不完全齿轮机构的步进角度可 以通过改变齿轮的形状和尺寸 来调节，以满足不同的运动需 求。
04 间歇运动机构的应用案例
间歇运动机构名词解释
间歇运动机构名词解释
间歇运动机构是一种机械机构，它可以实现时停时运动的特点，通常被应用于进给机构、进料机构和转位分度的工作场合。
这种机构的特点是，当输入能量时，它可以通过驱动部件的旋转或往复运动来实现间歇运动，从而满足不同的工作需求。
其中，凸轮分割器是间歇运动机构的一种典型代表。
它通过马达不停地转动，带动凸轮连续运动，然后将凸轮上连续的运转转换成转塔上单一的滚子的转动。
在每个滚子转动到下一个滚子的时候，它会有一段儿时间是停止的，这就是凸轮分割器的原理。
另外，棘轮机构也是间歇运动机构的一种代表。
它由棘轮和棘爪组成，当棘爪推动棘轮时，它会在棘轮齿槽里面滑动，从而实现间歇运动。
棘轮机构通常被应用于机械表里面，因为它的加工难度较高，精度不高，所以很难被普及到我们的设计中。
除了以上两种机构，还有一些其他间歇运动机构，例如超越离合器配合齿轮齿条带气缸、直驱电机、减速平台、伺服电机加转盘轴承等。
在应用过程中，我们一般会根据精度要求、加工尺寸要求、成本和性能要求等因素来选择合适的间歇运动机构。
第6章 间歇运动机构
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。
常用间歇运动机构
二、组合机构旳常见组合方式
◆并联式组合 输入
子机构Ⅰ
子机构Ⅱ
子 机 输出 构 Ⅲ
并联式组合是指机构 组合系统中，几种子 机构共用同一种输入 构件，而它们旳输出 运动又同步输入给一 种多自由度旳子机构， 从而形成自由度为1 旳机构系统。
二、组合机构旳常见组合方式
◆ 反馈式联式组合
输入
反馈式联式组合是指 机构组合系统
中，多自由度子机构旳一种输入运动 是经过单自由度子机构从多自由度子 机构旳输出构件回授旳，从而形成自 由度为1旳机构系统。
输出 子机构Ⅰ
子机构Ⅱ
二、组合机构旳常见组合方式
◆复合式组合 输入
子机构Ⅰ
输出 子机构Ⅱ
复合式组合是指机构组合系统中，由一种或几种串联旳基 本机构去封闭一种具有两个或多种自由度旳基本机构旳组 合方式称为复合式组合。
1. 构成 螺杆、螺母、机架
2. 机构特点
构造简朴、制造以便、运 动精确、能取得较大旳降速比 和力旳增益，工作平稳，无噪 音，合理选择螺纹导程角可具 有自锁性，但效率低，要反转 则需要反向装置。
3. 应用
常用在起重机、压力机及功率不大旳进给系统和微调装置中。
二、螺旋机构类型
1. 滚动螺旋机构：滚动丝杠 2. 滑动螺旋机构
二、槽论机构旳类型
◆外槽轮机构 ◆内槽轮机构
主、从动轮转向相反
主、从动轮转向相反， 且具有传动较平稳、 停歇时间短、所占空 间小等特点。
二、槽论机构旳类型（续）
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，能够实 现动停时间均不相 同旳运动要求。
二、槽轮机构旳类型（续）
◆组合机构旳附加机构：指组合机构中自由度为1旳基本 机构。
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可变向棘轮机构 Changeable direction ratchet
mechanism
外啮合摩擦式棘轮机构 Externally meshed silent
ratchet mechanism
内啮合摩擦式棘轮机构 Externally meshed silent
ratchet mechanism
继续
特点 :
优点：结构简单、工作可靠、机械效率高，能较平 稳、间歇地进行转位。
缺点：圆柱销突然进入与脱离径向槽，传动存 在柔性冲击，适合高速场合，转角不可调节， 只能用在定角场合。
棘轮机构的组成、工作原理及特点
组成：棘轮机构主要由棘轮、棘爪 和机架组成。
工作原理：主动棘爪作连续的往复 摆动，从动棘爪作单向间歇运动， 止动棘爪可阻止棘轮的逆向转动。
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，故一 般只用于低速、轻载场合。
凸轮式间歇机构的工作原理及特点
1.工作原理及特点 圆柱凸轮连续回转，推动均布有柱销的从动圆盘间歇转动。 特点：从动圆盘的运动规律取决于凸轮廓线的形状。 优点：可通过选择适当的运动规律来减小动载荷、避免冲击、 适应高速运转的要求。定位精确、且结构紧凑。
槽条机构 Geneva rack mechanism
球面槽轮机构 Spherical Geneva
drive
特点： 主动销轮上的拨销只有一 个,槽轮动、停时间相等。
不等臂长多销槽轮机构 Nonequivalent arm and multiple-pin Geneva drive
偏置外槽轮机构 Offset external Geneva
一、槽轮机构 1. 槽轮机构的组成、工作原理及特点 2. 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
内槽轮机构 Internal Geneva drive
特点： 拨盘与槽轮异向回 转，用平行轴之间的间歇 传动。
特点：主动拨盘与从动槽 轮转向相同。其结构紧凑， 传动较平稳，槽轮停歇时 间较短。
滚子内啮合摩擦式棘轮机构 Internally meshed roller silent ratchet mechanism
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。
圆柱凸轮分度机构 Cylindrical cam index
mechanism
蜗杆凸轮分度机构 Hourglass cam index
mechanism
小结
● 了解槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇 机构的工作原理、运动特点和适用场合。
机架
槽轮机构的组成和工作原理
槽轮
圆柱销
拨盘
工作原理:主动拨盘作等速连续转动，从 动槽轮作间歇转动；外啮合槽轮机构的 主动拨盘与从动拨盘转向相反；内啮合 槽轮机构的主动拨盘与从动拨盘转向相 同。
转位功能
蜂窝煤成型机模盘转位机构
六角车床刀架转位机构
• 钟表齿轮冲压机
• 电影放映机的卷片机构
冰激凌灌装机中的槽轮机构
二、棘轮机构 1. 棘轮机构的组成、工作原理及特点 ２. 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
棘条机构 Ratchet rack mechanism
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：自动机床的进给机构、送料机构、刀架的转位 机构等
drive
偏置内槽轮机构 Offset internal Geneva drive
曲线槽外槽轮机构 Curved groove external
Geneva drive
曲线槽内槽轮机构 Curved groove internal Geneva drive
３. 槽轮机构的应用
在自动机械，轻工机械和仪表中，实现间歇送进和
（1）间歇送进机构 牛头刨床工作台进给机构
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
2.制动机构 在卷扬机中通过棘轮机构实现制动功能，防止
链条裂时卷筒逆转。
起重止动器
• 3.转位分度机构
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。
三、不完全齿轮机构 1. 不完全齿轮机构的工作原理及特点 2. 不完全齿轮机构的应用 多用于多工位自动机和半自动机工作台的间歇转位 ( Intermittent indexing) 、 计 数 机 构 ( Counting mechanism) 及 某 些 间 歇 进 给 ( Intermittent feed) 机 构 中。 3. 不完全齿轮机构的类型 外啮合不完全齿轮机构 内啮合不完全齿轮机构
缺点：凸轮加工较复杂、安装调整要求严格。
特点：
1、棘轮机构的结构简单，制造方便， 运动可靠 2、从动棘轮的转角大小可在较大范 围内调节 3、工作时有较大的冲击和噪音，运动 平稳性较差,常应用于速度较低，载荷 不大，运动精度要求不高的场合
不完全齿轮机构的工作原理与特点
1.工作原理
工作原理：在主动齿轮只做出一个或几 个齿，根据运动时间和停歇时间的要求 在从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。 其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮 合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁 止弧定位使从动轮静止。
ratchet mechanism
特点： 棘轮上的齿做在棘轮的外 特点： 棘轮上的齿做在棘轮的
缘上，作单向间歇传动。
内缘上，作单向间歇传动。
直推双动式棘轮机构 Straight double function
ratchet mechanism
可变向棘轮机构 Changeable direction ratchet
齿轮与齿条传动 Intermittent pinion and rack
圆锥不完全齿轮传动 Intermittent bevel gearing
四、凸轮式间歇机构 1. 凸轮式间歇机构的工作原理及特点 2. 凸轮式间歇机构的应用 常用于需要高速间歇转位的分度装置和要求步进 (Stepping)动作的机械中，例如多工位立式半自动机中工作 盘的转位，某些包装机、拉链嵌齿机的间歇供料传动系统。 3. 凸轮式间歇机构的类型 圆柱凸轮间歇运动机构 蜗杆凸轮间歇运动机构
钩头双动式棘轮机构 Hooked double function
ratchet mechanism
特点：摇杆来回摆动时，棘轮 向同一方向转动。
外啮合轮齿式棘轮机构 Externally meshed tooth
ratchet mechanism
内啮合轮齿式棘轮机构 Internally meshed tooth
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