棘輪機構(gòu)設(shè)計舉例全

1、棘輪機構(gòu) 科技名詞定義中文名稱:棘輪機構(gòu)英文名稱:ratchetratchet mechanismmechanism定義:含有棘輪和棘爪的主動件作往復(fù)運動，從動件作步進運動的機構(gòu)。所屆學(xué)科:機械工程（一級學(xué)科）；機構(gòu)學(xué)（二級學(xué)科）；其他機構(gòu)（三級學(xué)科） 本內(nèi)容由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定公布棘輪機構(gòu)（ratchetratchet andand pawlpawl）, ,由棘輪和棘爪組成的一種單向間歇運動機構(gòu)。棘輪機構(gòu)常用在各種機床和自動機中間歇進給或回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)位上，也常用在千斤頂上。在自行車中棘輪機構(gòu)用丁單向驅(qū)動， 在手動絞車中棘輪機構(gòu)常用 以防止逆轉(zhuǎn)。棘輪機構(gòu)工作時常伴有噪聲和振動，因

2、此它的工作頻率不能過高。棘輪機構(gòu)簡介棘輪機構(gòu)將連續(xù)轉(zhuǎn)動或往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成單向步進運動。棘輪輪齒通常用單向齒，棘爪皎接丁搖桿上，當搖桿逆時針方向擺動時，驅(qū) 動棘爪便插入棘輪齒以推動棘輪同向轉(zhuǎn)動； 當搖桿順時針方向擺動時，棘爪在棘 輪上滑過，棘輪停止轉(zhuǎn)動。為了確保棘輪不反轉(zhuǎn)，常在固定構(gòu)件上加裝止逆棘爪。 搖桿的往復(fù)擺動可由曲柄搖桿機構(gòu)、 齒輪機構(gòu)和擺動油缸等實現(xiàn)，在傳遞很小動 力時，也有用電磁鐵直接驅(qū)動棘爪的。 棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度稱為動程。動程的 大小可利用改變驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)或遮齒罩的位置等方法調(diào)節(jié)，也可以請高手指點QQQQ 906468771906468771棘輪機構(gòu)示意圖在運轉(zhuǎn)過程中加以調(diào)節(jié)

3、。如果希望調(diào)節(jié)的精度高丁一個棘齒所對應(yīng)的角度， 可應(yīng)用多棘爪棘輪機構(gòu)。一棘輪機構(gòu)(ratchet(ratchet mechanism)mechanism) 的基本型式和工作原理圖示為機械中常用的外嚙合式棘輪機構(gòu)，它由主動擺桿，棘爪，棘輪、止回棘 爪和機架組成。主動件空套在與棘輪固連的從動軸上，并與驅(qū)動棘爪用轉(zhuǎn)動副相 聯(lián)。當主動件順時針方向擺動時，驅(qū)動棘爪便插入棘輪的齒槽中，使棘輪跟著轉(zhuǎn) 過一定角度，此時，止回棘爪在棘輪的齒背上滑動。當主動件逆時針方向轉(zhuǎn)動時， 止回棘爪阻止棘輪發(fā)生逆時針方向轉(zhuǎn)動，而驅(qū)動棘爪卻能夠在棘輪齒背上滑過， 所以，這時棘輪靜止不動。因此，當主動件作連續(xù)的往復(fù)擺動時，棘輪作

4、單向的 間歇運動。2 2 棘輪機構(gòu)的分類方式有以下幾種：按結(jié)構(gòu)形式分為齒式棘輪機構(gòu)和摩擦式棘輪機構(gòu)齒式棘輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,制造方便；動與停的時間比可通過選擇合適的驅(qū)動機構(gòu) 實現(xiàn)。該機構(gòu)的缺點是動程只能作有級調(diào)節(jié)；噪音、沖擊和磨損較大，故不宜用 丁高速。齒式棘輪機構(gòu)摩擦式棘輪機構(gòu)摩擦式棘輪機構(gòu)是用偏心扇形楔塊代替齒式棘輪機構(gòu)中的棘爪，以無齒摩擦代替棘輪。特點是傳動平穩(wěn)、無噪音；動程可無級調(diào)節(jié)。但因靠摩擦力傳動，會出現(xiàn) 打滑現(xiàn)象，雖然可起到安全保護作用，但是傳動精度不高。適用丁低速輕載的場 合。按嚙合方式分外嚙合棘輪機構(gòu)和內(nèi)嚙合棘輪機構(gòu) 外嚙合式棘輪機構(gòu)的棘爪或楔塊均安裝在棘輪的外部， 而內(nèi)嚙合棘輪

5、機構(gòu)的棘爪 或楔塊均在棘輪內(nèi)部。外嚙合式棘輪機構(gòu)由丁加工、安裝和維修方便，應(yīng)用較廣 內(nèi)嚙合棘輪機構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小。外嚙合式棘輪機構(gòu)內(nèi)嚙合式棘輪機構(gòu)按從動件運動形式分單動式棘輪機構(gòu)、雙動式棘輪機構(gòu)和雙向式棘輪機構(gòu) 單動式式棘輪機構(gòu)當主動件按某一個方向擺動時， 才能推動棘輪轉(zhuǎn)動。雙動式棘 輪機構(gòu)，在主動搖桿向兩個方向往復(fù)擺動的過程中， 分別帶動兩個棘爪，兩次推動棘輪轉(zhuǎn)動。雙動式棘輪機構(gòu)常用丁載荷較大， 棘輪尺寸受限，齒數(shù)較少，而主動擺桿的擺角 小丁棘輪齒距的場合。以上介紹的棘輪機構(gòu)，都只能按一個方向作單向間歇運動。 雙向式棘輪機構(gòu)可通 過改變棘爪的擺動方向，實現(xiàn)棘輪兩個方向的轉(zhuǎn)動。圖

6、示為兩種雙向式棘輪機構(gòu) 的形式，雙向式棘輪機構(gòu)必須采用對稱齒形雙動式棘輪機構(gòu)0可變向棘輪機構(gòu)可變向棘輪機構(gòu)外嚙合棘輪機構(gòu)內(nèi)嚙合棘輪機構(gòu)鉤頭雙動式棘輪機構(gòu)直推雙動式棘輪機構(gòu)棘條機構(gòu)外摩擦式棘輪機構(gòu)雙向式棘輪機構(gòu)3 3 棘輪機構(gòu)的應(yīng)用棘輪機構(gòu)的主要用途有：間歇送進、制動和超越等，以下是應(yīng)用實例。1.1.間歇送進圖示為牛頭刨床，為了切削工件，刨刀需作連續(xù)往復(fù)直線運動，工作臺作間歇移 動。當曲柄1 1 轉(zhuǎn)動時，經(jīng)連桿 2 2 帶動搖桿 5 5 作往復(fù)擺動；搖桿 5 5 上裝有雙向棘輪 機構(gòu)的棘爪 3,3,棘輪 4 4與絲杠 6 6 固連，棘爪帶動棘輪作單方向間歇轉(zhuǎn)動，從而使 螺母（即工作臺）作間歇進給

7、運動。若改變驅(qū)動棘爪的擺角，可以調(diào)節(jié)進給量； 改變驅(qū)動棘爪的位置（繞自身軸線轉(zhuǎn)過 180180后固定），可改變進給運動的方向。2.2.制動內(nèi)摩擦式棘輪機構(gòu)滾子內(nèi)接摩擦式棘條機構(gòu)機刀運動方巧圖示為杠桿控制的帶式制動器，制動輪與外棘輪 2 2 固結(jié)，棘爪 3 3 皎接丁制動輪 4 4 上 A A 點，制動輪上圍繞著由杠桿 5 5 控制的鋼帶 6 6。制動輪 4 4 按逆時針方向自由轉(zhuǎn) 動，棘爪 3 3 在棘輪齒背上滑動，若該輪向相反方向轉(zhuǎn)動，則 4 4 輪被被制動。3.3.超越圖示的棘輪機構(gòu)可以用來實現(xiàn)快速超越運動。 運動由蝸桿傳到蛭，通過安裝在 蝸輪上的棘爪 3 3 驅(qū)動棘輪固連的輸出軸 5 5

8、 按圖示方向慢速轉(zhuǎn)動。當需要軸快速轉(zhuǎn) 動時，可按輸出軸的方向快速轉(zhuǎn)動輸出軸上的手柄， 這時由丁手動轉(zhuǎn)速大丁蝸輪 轉(zhuǎn)速，所以棘爪在棘輪齒背滑過，從而在蝸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，可用快速手動來實現(xiàn) 輸出軸超越蝸輪的運動。4 4 棘輪機構(gòu)的設(shè)計要點 棘輪機構(gòu)的設(shè)計主要應(yīng)考慮：棘輪齒形的選擇、模數(shù)齒數(shù)的確定、齒面傾斜角 的確定、行程和動停比的調(diào)節(jié)方法 現(xiàn)以齒式棘輪機構(gòu)為例，說明其設(shè)計方法 1.1.棘輪齒形的選擇圖示為常用齒形，不對稱梯形用丁承受載荷較大的場合；當棘輪機構(gòu)承受的載荷 較小時，可采用三角形或圓弧形齒形；矩形和對稱梯形用丁雙向式棘輪機構(gòu)。2.2.模數(shù)、齒數(shù)的確定與齒輪相同，棘輪輪齒的有關(guān)尺寸也用模數(shù)

9、m m 作為計算的基本參數(shù)，但棘輪的 標準模數(shù)要按棘輪的頂圓直徑 dada 來計算。m m = = da/zda/z棘輪齒數(shù) z z 一股由棘輪機構(gòu)的使用條件和運動要求選定。對丁一般進給和分度所 用的棘輪機構(gòu)，可根據(jù)所要求的棘輪最小轉(zhuǎn)角來確定棘輪的齒數(shù)（z z FfFf - - O1Acos0O1Acos0則 Ff/NFf/N tantan1 1即 6 6 式中 f f 和分別為棘爪與棘輪齒面間的摩擦系數(shù)和摩擦角，一般 f f 取 0.130.130.20.2。4.4.行程和動停比的調(diào)節(jié)方法1 1）采用棘輪罩通過改變棘輪罩的位置，使部分行程棘爪沿棘輪罩表面滑過，從而實現(xiàn)棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整。2 2）改變擺桿擺角 通過調(diào)節(jié)曲柄搖桿機構(gòu)中曲柄的長度， 改變搖桿擺角的大小，從而實現(xiàn)棘輪機構(gòu) 轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整。3 3）米用多爪棘輪機構(gòu)要使棘輪每次轉(zhuǎn)動的角度小丁一個輪齒所對應(yīng)的中