槽輪機構

槽輪機構的典型結構如圖1所示，它由主動撥盤1、從動槽輪2和機架組成。撥盤1以等角速度

作連續迴轉，當撥盤上的圓銷A未進入槽輪的徑向槽時，由於槽輪的內凹鎖止弧被撥盤1的外凹鎖止弧卡住，故槽輪不動。圖1所示為圓銷A剛進入槽輪徑向槽時的位置，此時鎖止弧也剛被鬆開。此後，槽輪受圓銷A的驅使而轉動。而圓銷A在另一邊離開徑向槽時，鎖止弧又被卡住，槽輪又靜止不動。直至圓銷A再次進入槽輪的另一個徑向槽時，又重複上述運動。所以，槽輪作時動時停的間歇運動。

槽輪機構的結構簡單，外形尺寸小，機械效率高，並能較平穩地、間歇地進行轉位。但因為傳動時尚存在柔性衝擊，故常用於速度不太高的場合 ^[2]  。

槽輪機構有外槽輪機構（external Geneva mechanism）和內槽輪機構（internal Geneva mechanism）之分。它們均用於平行軸間的間歇傳動，但前者槽輪與撥盤轉向相反，而後者則轉向相同 ^[2]  。外槽輪機構應用比較廣泛。

圖2所示為外槽輪機構在電影放映機中的應用情況

圖3所示則為在單軸六角自動車牀轉塔刀架的轉位機構中的應用情況

通常，槽輪上的各槽是均勻分佈的，並且是用於傳遞平行軸之間的運動，這樣的槽輪機構稱為普通槽輪機構。在某些機械中也還用到一些特殊形式的槽輪機構。如圖4所示的不等臂長的多銷槽輪機構，其徑向槽的徑向尺寸不同，撥盤上圓銷的分佈也不均勻。這樣，在槽輪轉一週中，可以實現幾個運動時間和停歇時間均不相同的運動要求 ^[1]  。

當需要在兩相交軸之間進行間歇傳動時，可採用球面槽輪機構（spherical Geneva mechanism）。圖5所示為兩相交軸間夾角為90°的球面槽輪機構。其從動槽輪2呈半球形，主動撥輪1的軸線及撥銷3的軸線均通過球心。該機構的工作過程與平面槽輪機構相似。主動撥輪上的撥銷通常只有一個，槽輪的動、停時間相等。如果在主動撥輪上對稱地安裝兩個撥銷，則當一側的撥銷由槽輪的槽中脱出時，另一撥銷進入槽輪的另一相鄰的槽，故槽輪連續轉動。

普通槽輪機構的運動係數

在外槽輪機構結構圖中，當主動撥盤1迴轉一週時，槽輪2的運動時間

與主動撥盤轉一週的總時間

之比，稱為槽輪機構的運動係數，並以k表示，即

因為撥盤1一般為等速回轉，所以時間之比可以用撥盤轉角之比來表示。對於單圓銷外槽輪機構，時間

與

所對應的撥盤轉角分別為

與

。又為了避免圓銷A和徑向槽發生剛性衝擊，圓銷剛開始進入或脱出徑向槽的瞬時，其線速度方向應沿着徑向槽的中心線 ^[2]  。由圖5可知，

。其中

為槽輪槽間角。設槽輪有z個均布槽，則

，將上述關係代入公式

得外槽輪機構的運動係數為

因為運動係數k應大於零，所以外槽輪的槽數z應大於或等於3。又由上式可知，其運動係數k總小於0.5，故這種單銷外槽輪機構槽輪的運動時間總小於其靜止時間。

如果在撥盤1上均勻的分佈n個圓銷，則當撥盤轉動一週時，槽輪將被撥動n次，故運動係數是單銷的n倍，即

又因k值應小於或等於1，即

由此得

由上式可得槽數與圓銷數的關係如下表所示

對於單銷內槽輪機構，其運動係數為

顯然k>0.5。

圖6所示為外槽輪機構的任一位置。設撥盤和槽輪的位置分別用

和

來表示，並規定

和

在圓銷進入區為負，在圓銷離開區為正。

設圓銷至槽輪迴轉軸心的距離為

，在圖6所示位置時，有

從上兩式中消去

，並令

，可得

將上式對時間t求導，並令

，則得

由上兩式可知，當撥盤的角速度一定時，槽輪的角速度及角加速度的變化取決於槽輪的槽數z ^[2]  。圖7給出了槽數z=3,4,6時的外槽輪機構的角速度和角加速度變化曲線。由圖7中可以看出，槽輪運動的角速度和角加速度的最大值隨槽數z的減少而增大。此外，當圓銷開始進入和退出徑向槽時，由於角加速度有突變，故在此兩瞬時有柔性衝擊。而且槽輪的槽數z愈少，柔性衝擊愈大。

四槽內槽輪機構的角速度和角加速度的變化曲線如圖8所示。由圖8可見，當圓銷開始進入和退出徑向槽時，和外槽輪機構一樣，也有角加速度突變，但當

時，角加速度數值迅速下降並趨於零。可見，內槽輪機構的動力性能比外槽輪機構好很多。

在機械中最常用的是徑向槽分佈均勻的外槽輪機構。對於這種機構，在設計計算時，首先要根據工作要求確定槽輪的槽數z和主動撥盤的圓銷數n；再按受力情況和實際機械所允許的安裝空間和尺寸，確定中心距L和圓銷半徑r；最後可按照幾何關係求出其他尺寸：

撥盤軸的直徑

及槽輪軸的直徑

受以下條件限制：

鎖止弧的半徑大小根據槽輪輪葉齒頂厚度b來確定 ^[2]  ，通常取b=3~10mm。