棘轮机构设计举例.doc

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棘轮机构
科技名词定义
中文名称：
棘轮机构
英文名称：
ratchet mechanism
定义：
具有棘轮和棘爪积极件作往复运动，从动件作步进运动机构。
所属学科：
机械工程（一级学科）；机构学（二级学科）；其她机构（三级学科）
本内容由全国科学技术名词审定委员会审定发布
  
棘轮机构示意图
棘轮机构（ratchet and pawl），由棘轮和棘爪构成一种单向间歇运动机构。棘轮机构惯用在各种机床和自动机中间歇进给或回转工作台转位上，也惯用在千斤顶上。在自行车中棘轮机构用于单向驱动，在手动绞车中棘轮机构惯用以防止逆转。棘轮机构工作时常伴有噪声和振动，因而它工作频率不能过高。
棘轮机构简介
　　棘轮机构将持续转动或往复运动转换成单向步进运动。
　　棘轮轮齿通惯用单向齿，棘爪铰接于摇杆上，当摇杆逆时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮齿以推动棘轮同向转动；当摇杆顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮上滑过，棘轮停止转动。为了保证棘轮不反转，常在固定构件上加装止逆棘爪。摇杆往复摆动可由曲柄摇杆机构、齿轮机构和摆动油缸等实现，在传递很小动力时，也有用电磁铁直接驱动棘爪。棘轮每次转过角度称为动程。动程大小可运用变化驱动机构构造参数或遮齿罩位置等办法调节，也可以在运转过程中加以调节。如果但愿调节精度高于一种棘齿所相应角度，可应用多棘爪棘轮机构。
一 棘轮机构(ratchet mechanism)基本型式和工作原理
图示为机械中惯用外啮合式棘轮机构，它由积极摆杆，棘爪，棘轮、止回棘爪和机架构成。积极件空套在与棘轮固连从动轴上，并与驱动棘爪用转动副相联。当积极件顺时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮齿背上滑动。当积极件逆时针方向转动时，止回棘爪制止棘轮发生逆时针方向转动，而驱动棘爪却可以在棘轮齿背上滑过，因此，这时棘轮静止不动。因而，当积极件作持续往复摆动时，棘轮作单向间歇运动。
2 棘轮机构分类方式有如下几种：
按构造形式分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构
齿式棘轮机构构造简朴，制造以便；动与停时间比可通过选取适当驱动机构实现。该机构缺陷是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不适当用于高速。
齿式棘轮机构 摩擦式棘轮机构
摩擦式棘轮机构是用偏心扇形楔块代替齿式棘轮机构中棘爪，以无齿摩擦代替棘轮。特点是传动平稳、无噪音；动程可无级调节。但因靠摩擦力传动，会浮现打滑现象，虽然可起到安全保护作用，但是传动精度不高。合用于低速轻载场合。
按啮合方式分外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构
外啮合式棘轮机构棘爪或楔块均安装在棘轮外部，而内啮合棘轮机构棘爪或楔块均在棘轮内部。外啮合式棘轮机构由于加工、安装和维修以便，应用较广。内啮合棘轮机构特点是构造紧凑，外形尺寸小。
外啮合式棘轮机构 内啮合式棘轮机构
按从动件运动形式分单动式棘轮机构、双动式棘轮机构和双向式棘轮机构
单动式式棘轮机构当积极件按某一种方向摆动时，才干推动棘轮转动。双动式棘轮机构，在积极摇杆向两个方向往复摆动过程中，分别带动两个棘爪，两次推动棘轮转动。
双动式棘轮机构惯用于载荷较大，棘轮尺寸受限，齿数较少，而积极摆杆摆角不大于棘轮齿距场合。
双动式棘轮机构
以上简介棘轮机构，都只能按一种方向作单向间歇运动。双向式棘轮机构可通过变化棘爪摆动方向，实现棘轮两个方向转动。图示为两种双向式棘轮机构形式，双向式棘轮机构必要采用对称齿形。

  
外啮合棘轮机构
  
内啮合棘轮机构
  
钩头双动式棘轮机构
  
直推双动式棘轮机构
  
  

可变向棘轮机构

可变向棘轮机构
  
棘条机构
  
外摩擦式棘轮机构
  
内摩擦式棘轮机构
  
滚子内接摩擦式棘条机构
双向式棘轮机构
3 棘轮机构应用
棘轮机构重要用途有：间歇送进、制动和超越等，如下是应用实例。
1．间歇送进
图示为牛头刨床，为了切削工件，刨刀需作持续往复直线运动，工作台作间歇移动。当曲柄1转动时，经连杆2带动摇杆5作往复摆动；摇杆5上装有双向棘轮机构棘爪3，棘轮4与丝杠6固连，棘爪带动棘轮作单方向间歇转动，从而使螺母（即工作台）作间歇进给运动。若变化驱动棘爪摆角，可以调节进给量；变化驱动棘爪位置（绕自身轴线转过180°后固定），可变化进给运动方向。
2．制动
图示为杠杆控制带式制动器，制动轮与外棘轮2固结，棘爪3铰接于制动轮4上A点，制动轮上环绕着由杠杆5控制钢带6。制动轮4