1、棘輪機構的設計及應用棘輪機構的設計及應用 目錄 1. 棘輪機構原理介紹棘輪機構原理介紹 2. 棘輪機構設計要點棘輪機構設計要點 3. 棘輪機構案例分享棘輪機構案例分享一報告目的 本部門所開發的自動化設備所用的運動機構主要是一些連桿機構、帶傳動機構、鏈傳動機構以及少量的凸輪機構等，棘輪機構基本沒有運用。本次專題研究報告以棘輪機構為研究對象。詳細介紹了棘輪機構動作原理和設計要點并提供了應用棘輪機構實例。為本部門今后的自動化設備開發棘輪機構運用提供參考。 二報告內容棘輪機構動作原理介紹為了實現分度轉位、送進輸出、制動超越等運動，常需要采用將主動件的連續運動變換成從動件周期性動、停式運動的間隙運動機構

2、叫棘輪機構。 下圖(圖A)所示為一典型的棘輪機構。主動擺桿空套在與棘輪固聯的轉軸O1上，且繞O1往復擺動; 棘爪與主動擺桿用轉動幅O2相連; 彈簧能使止回棘爪和棘輪保持接觸。當主動擺桿逆時針擺動時，驅動棘爪便插入棘輪的齒槽中，推動齒輪轉過一定的角度，此時止回棘爪在棘輪齒背滑過; 當主動擺桿順時針方向回轉時，止回棘爪阻止齒輪順時針方向回轉，而驅動棘爪在靜止的棘輪齒背滑過。這樣，當主動擺桿連續往復擺動時，棘輪便得到單向的間隙運動。按棘輪機構安裝部件的結構特點，棘輪機構可分為齒式棘輪機構和摩擦式棘輪機構兩大類型。其工作原理相似，組成棘輪機構部件的特征不同。下面分別介紹兩種棘輪機構。圖A 1) 齒式棘

3、輪機構 齒式棘輪機構有外嚙合和內嚙合(圖B)兩種形式。當棘輪的直經無窮大時,棘輪變為棘條驅動棘爪推動棘條作單向間隙移動(圖C)。圖B 圖C 根據棘輪運動方式不同，齒式棘輪機構又分為以下三鍾機構： 單動式棘輪機構 其特點是主動桿往復擺動一次，只能在一個方向推動棘輪沿同一方向間隙轉動一次。圖A所示為單動式棘輪機構。 雙動式棘輪機構 其特點是主動桿往復擺動一次，能推動棘輪作單向間隙轉動兩次。圖D所示圖D可變向棘輪機構可變向棘輪機構常采用梯形齒或矩形齒。下圖E所示為一可變向棘輪機構，棘爪2具有對稱的爪端，可繞O2轉動，棘輪3采用梯形齒。在圖示實線位置時，棘爪推動棘輪作逆時針方向的間歇運動; 若將棘爪翻

4、轉到虛線位置，棘輪則可作順時針方向的間歇運動。圖E 圖F所示為另一種變向棘輪機構，它常用以實現工作臺的送進運動，其棘輪3的齒形為矩形，棘爪2具有單面的直邊工作面。在圖示位置，棘爪推動棘輪齒槽左側，使棘輪作逆時針方向間歇運動。若將棘爪提起繞自身軸線轉動180度后放下，則棘爪與棘輪齒槽右側接觸，從而推動棘輪作順時針方向間歇運動。若將棘爪提起繞自身軸線轉動180度后放置在殼體平臺上，使棘爪與棘輪脫開，則棘爪隨主動件擺動時，棘輪靜止不動。圖F 2) 摩擦式棘輪機構 圖G所示為一常用的摩擦式棘輪機構，其工作原理與齒式棘輪機構相似，這時扇形塊代替了棘爪，摩擦輪代替了棘輪。圖G工作原理如下: 當構件1逆時針

5、轉動時，滾子2借摩擦力而楔緊在構件1、3空間的狹窄部分，使構件3一同回轉; 當構件1順時針轉動時，滾子松開，構件3靜止不動。利用這種機構，當構件1以任意速度往復擺動時，可使套同3獲得任意大小轉角的單向間隙運動。這種機構可用作單向離合器。 圖G (單向離合器)齒式棘輪機構與摩擦式棘輪機構優缺點比較優點缺點齒式棘輪機構結構簡單，制造方便，工作可靠噪音大，齒尖易磨損，在起點和終點有剛性沖擊，在運動過程中存在空程。棘輪轉角只能有級的變化。摩擦式棘輪機構運動平穩、噪音小，可實現棘輪轉角無級調整。運動準確性差。棘輪機構設計要點棘輪機構的設計主要應考慮：棘輪齒形的選擇 、模數齒數的確定 、齒面傾斜角的確定

6、、行程和動停比的調節方法 現以齒式棘輪機構為例，說明其設計方法模數、齒數的確定 與齒輪相同，棘輪輪齒的有關尺寸也用模數m作為計算的基本參數，但棘輪的標準模數要按棘輪的頂圓直徑da來計算。 m = da/z 棘輪齒數z一般由棘輪機構的使用條件和運動要求選定。對于一般進給和分度所用的棘輪機構，可根據所要求的棘輪最小轉角來確定棘輪的齒數（z 250，一般取z = 830），然后選定模數齒面傾斜角的確定棘輪齒面與徑向線所夾稱為齒面傾斜角。棘爪軸心 O1 與輪齒頂點 A 的連線 O1A 與過 A 點的齒面法線 nn 的夾角 稱為棘爪軸心位置角。 為使棘爪在推動棘輪的過程中始終緊壓齒面滑向齒根部，應滿足棘

7、齒對棘爪的法向反作用力 N 對 O1 軸的力矩大于摩擦力 Ff 沿齒面）對 O1 軸的力矩，即 NO1Asin FfO1Acos則 Ff/N tan即 式中 f 和分別為棘爪與棘輪齒面間的摩擦系數和摩擦角，一般 f 取 0.13 0.2。 3. 棘輪機構應用案例分享a. 間隙送進牛頭刨床橫向進給機構是由一個曲柄搖桿機構和一個雙向棘輪機構組成，完成工作臺的橫向間隙進給。b. 制動b. 制動b. 制動b. 制動b. 制動卷揚機制動機構中轉筒、棘輪和大皮帶輪（被擋住）為一體，桿1和桿2調整角度后緊固為一體，桿2端部與皮帶導板鉸接。當皮帶突然斷裂時，皮帶導板失去支撐而下擺，使桿1端齒棘輪嚙合， 阻止卷揚逆轉。起到制動作用。c. 轉位、分度手槍盤分度機構中滑塊沿導軌向上運動時，棘爪1使棘輪轉過一個齒距，并使與棘輪固接的手槍盤轉動一個角度。此時擋銷上升使棘爪2在彈簧的作用下進入盤的槽中，使手槍盤靜止並防止反轉。當滑塊向下運動時，棘爪1從棘輪齒背上滑過，在彈簧力的作用下進入齒槽，同時擋銷克服彈簧力繞軸逆時針旋轉，手槍盤解脫止動狀態。 d.超越離合在鑽床中以摩擦式棘輪機構作為傳動中的超越離合器。實現自動進給和快慢速進給功能