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。

需要注意的是为了使槽轮在开始转动和停止转动时运动平稳、避免冲击，圆销在进槽和出槽的瞬时，其线速度方向均应沿径向槽的中心线方向，以使槽轮在起动和停止的瞬时角速度为零。槽轮机构的特点是结构简单、易加工，效率高，能准确控制转角，运动较平稳。因此在各种自动半自动机械、轻工机械中得到广泛的应用

三、凸轮式间歇运动机构滚子齿形凸轮式间歇运动机构，工程上又称为凸轮分度机构，常见有圆柱分度凸轮机构和弧面分度凸轮机构等。

圆柱分度凸轮机构，如图5所示。该机构由圆柱凸

轮１、转盘２及机架组成。转盘上均匀分布着若干个滚

子３，滚子轴线与转盘轴线相平行，凸轮轴线与转盘轴

线垂直交错。当凸轮匀速转动时，转盘作单向间歇运动，

转盘的运动完全取决于凸轮轮廓曲线的形状，凸轮轮廓

线由分度段和停歇段组成。当凸轮回转时，其分度段轮

廓推动滚子使转盘分度转位；当凸轮转到停歇段轮廓

时，转盘上两相邻滚子跨夹在凸轮的圆环面突脊上使转

盘停歇。设计时通常取凸轮槽数为１，转盘滚子数为

６～１２，滚子做成上大下小圆锥体，以改善磨损情况。

图5圆柱分度凸轮机构

弧面分度凸轮机构，如图6所示。主动件凸轮１上

有一条突脊犹如蜗杆，从动件转盘２的圆柱面上均布着

若干滚子，滚子轴线沿转盘径线方向。凸轮与转盘两轴

线垂直交错。该机构工作原理与圆柱分度凸轮机构完全

相同，凸轮连续回转带动转盘作单向间歇性运动。设计

时通常取凸轮蜗杆头数为１，径向滚子数６～１２。

上述两种凸轮式间歇运动机构的共同点是定位可

靠，转盘可实现任意运动规律，可以通过合理选择转盘

的运动规律，使得机构传动平稳，适应中、高速运转。

弧面分度凸轮机构与圆柱分度凸轮机构相比，更能适应

高速重载，并且可以通过预载消除啮合间隙，传动精度图6 弧面分度凸轮机构

很高，是目前工作性能最好的一种间歇转位机构。但缺

点是凸轮加工较困难且制造成本高。在电机矽钢片的冲槽机、拉链嵌齿机、火柴包装机等机械装置中，都应用了凸轮间歇运动机构来实现高速分度运动。

四、不完全齿轮机构不完全齿轮机构也是最常用的一种间歇运动机构（图7）。它是由普通齿轮机构演化而来，主动轮１为一不完整的齿轮，其上只作出一个或一部分正常齿，而从动轮２则是由正常齿和带有内凹锁止弧的厚齿彼此相间地组成的特殊齿轮。当主动轮上的齿与从动轮上的正常齿啮合时，从动轮转动；当主动轮的无齿圆弧部分（凸锁止弧）与从动轮上的内凹锁止弧接合时，相互配合锁止，从动轮停歇在预定位置上。所以当主动轮作连续转动时，从动轮获得时转时停的间歇运动。外啮合不完全齿轮机构（图7-a）的主、

从动轮转向相反；内啮合不完全齿轮机构（图7-b）的主、从动轮转向相同。图8为不完全齿条机构。

图7 不完全齿轮机构图8 不完全齿条机构

不完全齿轮机构与其他间歇运动机构相比，它的结构简单，制造方便，从动轮的运动时间和静止时间的比例不受机构结构的限制。当主动轮匀速转动时，从动轮在其运动期间作匀速转动。但是当从动轮由停歇到突然转动，或由转动到突然停止时，都会产生刚性冲击。因此它不宜用于转速很高的场合。因从动轮在一周转动中可作多次停歇，所以常用于多工位、多工序的自动机械或生产线上，实现工作台的间歇转位和进给运动。

各类间歇运动机构具有不同的性能。这就要求我们在设计时应根据具体的工作要求和应用场合，合理选用间歇运动机构。关于各种间歇运动机构的详细设计，可参阅有关设计手册。

参考文献

1 刘政昆编著的《间歇运动机构》（大连：大连理工大学出版社，1991）

2 阅孟宪源、姜琪编著的《机构构型与应用》（北京：机械工业出版社，2004）