第 6章 间歇运动机构
§ 6－ 1 棘轮机构
§ 6－ 2 槽轮机构
§ 6－ 3 不完全齿机构
§ 6－ 4 凸轮式间隙运动机构一,棘轮机构 的组成及其工作原理组成,摆杆,棘爪,棘轮,止动爪 。
§ 6－ 1 棘轮机构工作原理,摆杆往复摆动,棘爪推动棘轮间歇转动 。
优点,结构简单,制造方便,运动可靠,转角可调 。
缺点,工作时有较大的冲击和噪音,运动精度较差 。
适用于速度较低和载荷不大的场合 。
棘轮类型按工作方式：
按轮齿分布：
按转角是否可调,固定转角,可调转角轮齿棘轮,摩擦棘轮 演示模型外缘,内缘,端面 棘轮机构。
单向,双向运动 棘轮机构。
二,棘轮机构的类型与应用按棘轮转向是否可调,
按工作原理分,
单动式,双动式 棘轮机构。
调杆长摆角、加滑动罩设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云
A
B’B
双向棘轮 1 双向棘轮 2
棘轮可双向运动双动棘轮机构 2双动棘轮机构 1
设计：潘存云设计：潘存云可调转角的棘轮
0
2
3
4
5
1
φφ
调滑动罩牛头刨床进给调整机构通过调整杆长来调摆角设计：潘存云设计：潘存云 设计：潘存云设计：潘存云
2
1
1
3
2
3
1
3
2 4
摩擦棘轮超越离合器设计：潘存云设计：潘存云
AB
C D
运动特点：
轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调,但运动准确 。 而摩擦棘轮正好相反 。
应用,在各类机床中实现进给、转位、或分度。
实例,止动器,牛头刨床,冲床转位、超越离合器（单车飞轮）。
间歇转动冲头卸料工位装料工位冲压工位设计：潘存云
da
o1
Ao2
Σ =90°
L
pr
pn
F
三、设计要点要求在工作时，棘爪在 Pn和 F的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。
Pn sinα
∵ F= Pn f 代入得：
tgα > f
∴ α >φ
当 f=0.2 时,φ ＝ 11° 30’ 通常取 α ＝ 20°
α
Ft
Fr
正压力 － Pn 摩擦力 － F
条件是两者对 O2的力矩要满足如下条件：
Mpn>MF
将力分解成切向和径向分量
M
=tgφ
齿偏角
α
α
Fcosα>L L
pt
棘轮几何尺寸计算公式模数 m 1,1.5,2,2.5,3、3.5,4,5,6,8,10
顶圆直径 da da =mz 与齿轮不同齿间距 p P=π m
齿高 h h=0.75m
齿顶弦长 a a=m
棘爪工作面长度 a1 a1=(0.5~0.7)a
齿偏角 α α ＝ 20°
棘轮宽 b b=(1~4)m
棘爪斜高 h1,齿斜高 h’ h1=h’≈ h/cosα
棘轮齿根圆角半径 rf rf =1.5 mm
棘爪尖端圆角半径 r1 r1 =2 mm
棘爪长度 L 一般取 L=2p
a1
L p
60° ~80
°
h
a
da α o
1
o2
齿数 z 12~25
棘轮参数 计算公式或取值
h’
h1
rf
r1 齿槽角设计：潘存云设计：潘存云
o2
ω 1
ω2
§ 6－ 2 槽轮机构 （ 马尔它机构 ）
一,槽轮机构 的组成及其工作特点作用,将连续回转变换为间歇转动。
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。
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。
o1
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。
锁止弧槽轮拨盘圆销设计：潘存云设计：潘存云 设计：潘存云二、槽轮机构的类型与应用球面槽轮机构应用实例,电影放映机,自动摄影机,六角车床转塔 。
外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构槽轮机构类型轴线平行轴线相交放映机的反应用外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构 球面槽轮机构
o1
o2
ω1 2φ
ω2
六槽内槽轮拨盘六角车床转塔圆销车螺纹 4
1装牙膏筒
2车帽口
6卸牙膏筒
5切尾
3空闲三、槽轮机构的运动系数
1.运动系数拨盘等速回转，在一个运动循环内，总的运动时间为：
t＝ 2π /ω1
定义,k=td / t 为运动系数，即：
k=td / t
为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与拨销中心连线成 90° 角。故有：
2α 1
2φ 2
td＝ 2α 1/ω1
槽轮的运动时间为：
=2α 1/2π
2α 1=π － 2φ 2 =π － (2π /z)
= 2π (z-2)/2z 代入上式
ω1
ω2
90°90°
将 2α 1代入得,∵ k>0
可知：当只有一个圆销时,k=1/2-1/z
如果想得到 k≥0.5 的槽轮机构，则可在 拨盘上多装几个圆销，设装有 n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 n倍，即,
k= n(1/2-1/z) ∵ k≤1
∴ 槽数 z≥3
得,n≤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。
k =1/2-1/z
≥ 7
1~2
0.36~1
槽数 z
圆销数 n
运动系数 k
3
1~6
1/6~1
4
1~4
0.25~1
5,6
1~3
0.3~1
即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。
< 0.5
当 z=4及 n=2时说明此时槽轮的 运动时间 和 静止时间 相等。
k=n(1/2－ 1/z) = 0.5
1
四、槽轮机构的几何尺寸计算圆销半径 r 由受力大小确定 r≈ R/6
中心距 L 由安装空间确定回转半径 R R=Lsinφ =Lsin(π /z)
槽顶半径 s s=Lcosφ =Lcos(π /z)
槽深 h h≥ s-(L-R-r)
拨盘轴径 d1 d1≤ 2(L-s)
槽轮轴径 d2 d2≤ 2(L-R-r)
参 数 计算公式或依据槽数 z 由工作要求确定圆销数 n
s
d1
d2
r
r0
槽顶侧壁厚 b b=3~5 mm 经验确定
b
锁止弧半径 r0 r0=R-r-b
R
L
h
2
§ 6－ 3 不完全齿轮机构
1.工作原理及特点工作原理,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。
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。
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。
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。
设计：潘存云铣刀不完全齿轮 1
乒乓球拍专用靠模铣床
1
2
3 4
5
8
9
7
6
球拍靠模凸轮不完全齿轮 1
设计：潘存云瞬心线附加杆蜂窝煤饼压制机退煤饼填料填料锁止弧锁止弧 使运动平稳压制不完全齿轮
§ 6－ 4 凸轮式 间歇运动机构
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。
缺点,凸轮加工较复杂、安装调整要求严格。
2.类型及应用类型,圆柱凸轮间歇运动机构、蜗杆凸轮间歇运动机构设计：潘存云
R2
圆柱凸轮间歇运动机构 蜗杆凸轮间歇运动机构牙膏灌浆机应用,适用于高速、高精度的分度转位机械制瓶机、纸烟、包装机、
拉链嵌齿、高速冲床、多色印刷机等机械。
封口 灌浆
§ 6－ 1 棘轮机构
§ 6－ 2 槽轮机构
§ 6－ 3 不完全齿机构
§ 6－ 4 凸轮式间隙运动机构一,棘轮机构 的组成及其工作原理组成,摆杆,棘爪,棘轮,止动爪 。
§ 6－ 1 棘轮机构工作原理,摆杆往复摆动,棘爪推动棘轮间歇转动 。
优点,结构简单,制造方便,运动可靠,转角可调 。
缺点,工作时有较大的冲击和噪音,运动精度较差 。
适用于速度较低和载荷不大的场合 。
棘轮类型按工作方式：
按轮齿分布：
按转角是否可调,固定转角,可调转角轮齿棘轮,摩擦棘轮 演示模型外缘,内缘,端面 棘轮机构。
单向,双向运动 棘轮机构。
二,棘轮机构的类型与应用按棘轮转向是否可调,
按工作原理分,
单动式,双动式 棘轮机构。
调杆长摆角、加滑动罩设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云
A
B’B
双向棘轮 1 双向棘轮 2
棘轮可双向运动双动棘轮机构 2双动棘轮机构 1
设计：潘存云设计：潘存云可调转角的棘轮
0
2
3
4
5
1
φφ
调滑动罩牛头刨床进给调整机构通过调整杆长来调摆角设计：潘存云设计：潘存云 设计：潘存云设计：潘存云
2
1
1
3
2
3
1
3
2 4
摩擦棘轮超越离合器设计：潘存云设计：潘存云
AB
C D
运动特点：
轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调,但运动准确 。 而摩擦棘轮正好相反 。
应用,在各类机床中实现进给、转位、或分度。
实例,止动器,牛头刨床,冲床转位、超越离合器（单车飞轮）。
间歇转动冲头卸料工位装料工位冲压工位设计：潘存云
da
o1
Ao2
Σ =90°
L
pr
pn
F
三、设计要点要求在工作时，棘爪在 Pn和 F的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。
Pn sinα
∵ F= Pn f 代入得：
tgα > f
∴ α >φ
当 f=0.2 时,φ ＝ 11° 30’ 通常取 α ＝ 20°
α
Ft
Fr
正压力 － Pn 摩擦力 － F
条件是两者对 O2的力矩要满足如下条件：
Mpn>MF
将力分解成切向和径向分量
M
=tgφ
齿偏角
α
α
Fcosα>L L
pt
棘轮几何尺寸计算公式模数 m 1,1.5,2,2.5,3、3.5,4,5,6,8,10
顶圆直径 da da =mz 与齿轮不同齿间距 p P=π m
齿高 h h=0.75m
齿顶弦长 a a=m
棘爪工作面长度 a1 a1=(0.5~0.7)a
齿偏角 α α ＝ 20°
棘轮宽 b b=(1~4)m
棘爪斜高 h1,齿斜高 h’ h1=h’≈ h/cosα
棘轮齿根圆角半径 rf rf =1.5 mm
棘爪尖端圆角半径 r1 r1 =2 mm
棘爪长度 L 一般取 L=2p
a1
L p
60° ~80
°
h
a
da α o
1
o2
齿数 z 12~25
棘轮参数 计算公式或取值
h’
h1
rf
r1 齿槽角设计：潘存云设计：潘存云
o2
ω 1
ω2
§ 6－ 2 槽轮机构 （ 马尔它机构 ）
一,槽轮机构 的组成及其工作特点作用,将连续回转变换为间歇转动。
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。
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。
o1
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。
锁止弧槽轮拨盘圆销设计：潘存云设计：潘存云 设计：潘存云二、槽轮机构的类型与应用球面槽轮机构应用实例,电影放映机,自动摄影机,六角车床转塔 。
外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构槽轮机构类型轴线平行轴线相交放映机的反应用外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构 球面槽轮机构
o1
o2
ω1 2φ
ω2
六槽内槽轮拨盘六角车床转塔圆销车螺纹 4
1装牙膏筒
2车帽口
6卸牙膏筒
5切尾
3空闲三、槽轮机构的运动系数
1.运动系数拨盘等速回转，在一个运动循环内，总的运动时间为：
t＝ 2π /ω1
定义,k=td / t 为运动系数，即：
k=td / t
为减少冲击，进入或退出啮合时，槽中心线与拨销中心连线成 90° 角。故有：
2α 1
2φ 2
td＝ 2α 1/ω1
槽轮的运动时间为：
=2α 1/2π
2α 1=π － 2φ 2 =π － (2π /z)
= 2π (z-2)/2z 代入上式
ω1
ω2
90°90°
将 2α 1代入得,∵ k>0
可知：当只有一个圆销时,k=1/2-1/z
如果想得到 k≥0.5 的槽轮机构，则可在 拨盘上多装几个圆销，设装有 n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 n倍，即,
k= n(1/2-1/z) ∵ k≤1
∴ 槽数 z≥3
得,n≤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。
k =1/2-1/z
≥ 7
1~2
0.36~1
槽数 z
圆销数 n
运动系数 k
3
1~6
1/6~1
4
1~4
0.25~1
5,6
1~3
0.3~1
即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。
< 0.5
当 z=4及 n=2时说明此时槽轮的 运动时间 和 静止时间 相等。
k=n(1/2－ 1/z) = 0.5
1
四、槽轮机构的几何尺寸计算圆销半径 r 由受力大小确定 r≈ R/6
中心距 L 由安装空间确定回转半径 R R=Lsinφ =Lsin(π /z)
槽顶半径 s s=Lcosφ =Lcos(π /z)
槽深 h h≥ s-(L-R-r)
拨盘轴径 d1 d1≤ 2(L-s)
槽轮轴径 d2 d2≤ 2(L-R-r)
参 数 计算公式或依据槽数 z 由工作要求确定圆销数 n
s
d1
d2
r
r0
槽顶侧壁厚 b b=3~5 mm 经验确定
b
锁止弧半径 r0 r0=R-r-b
R
L
h
2
§ 6－ 3 不完全齿轮机构
1.工作原理及特点工作原理,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。
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。
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。
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。
设计：潘存云铣刀不完全齿轮 1
乒乓球拍专用靠模铣床
1
2
3 4
5
8
9
7
6
球拍靠模凸轮不完全齿轮 1
设计：潘存云瞬心线附加杆蜂窝煤饼压制机退煤饼填料填料锁止弧锁止弧 使运动平稳压制不完全齿轮
§ 6－ 4 凸轮式 间歇运动机构
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。
缺点,凸轮加工较复杂、安装调整要求严格。
2.类型及应用类型,圆柱凸轮间歇运动机构、蜗杆凸轮间歇运动机构设计：潘存云
R2
圆柱凸轮间歇运动机构 蜗杆凸轮间歇运动机构牙膏灌浆机应用,适用于高速、高精度的分度转位机械制瓶机、纸烟、包装机、
拉链嵌齿、高速冲床、多色印刷机等机械。
封口 灌浆
