棘轮机构的组成及工作原理.知识讲解
棘轮机构的工作原理简述
棘轮机构的工作原理简述
棘轮机构是一种通过多个齿轮间接传递动力的机械装置。
它由多个相互嵌入的棘轮和一个齿轮组成。
其中，棘轮是一种具有齿状凸起的圆盘，齿轮则是一个具有刻有齿的圆盘。
棘轮机构的工作原理如下：
1. 刻有齿的齿轮通过一个驱动力（例如电机）提供动力。
2. 当齿轮转动时，齿轮上的齿将碰触并推动第一个棘轮开始转动。
3. 转动的第一个棘轮通过凸起的齿形将力传递给第二个棘轮。
4. 第二个棘轮由第一个棘轮推动后开始转动。
5. 类似地，第二个棘轮也会通过凸起的齿形将力传递给第三个棘轮。
6. 这种传递力的过程可以根据需要循环进行多次，使得每个棘轮都能够得到传递的力。
7. 最后一个棘轮通常是输出轮，它通过棘轮机构传递的力来驱动其他机械装置，从而完成特定功能。
通过这种齿轮和棘轮的组合，棘轮机构能够传递和转换动力，实现不同速度和扭矩的输出。
它常被应用在需要传递大扭矩或需要实现精确重复运动的机械装置中，如机床、自动化生产线和各类机械传动系统中。
棘轮机构 (精品)
附加图 c 球面槽轮机构
三、槽轮机构的运动性质
1．槽轮机构运动系数 （1）外槽轮机构 如图7－14所
示外槽轮机构，为避免槽轮2在 起动和停歇时发生刚性冲击，圆 柱销A进入与脱出径向槽时，槽 的中心线应与圆柱销中心的运动 圆周相切。 若外啮合槽轮2上均布的径向槽 数为z，则槽轮转动2Φ2时，主动 拨盘1的转角2Φ1为
式中，φ为摩擦角；α为 楔块廓线升角。因此偏 心块楔紧条件为：楔块 廓线升角α小于摩擦角φ。 也可用摩擦轮对偏心楔 块总反力FR的作用线必 须通过两回转中心O1和 O2的连接线段来判定。 图7-5 b
(3) 滚子楔紧条件
d d d FA cos FNA sin 2 2 2
21
二、槽轮机构的基本类型及其应用
1、类型 常用的槽轮机构有两种类型：一种是外啮合槽轮机 构，另一种是内啮合槽轮机构。 (1)外啮合槽轮机构：图7-14a 为外啮合槽轮机构。 (2)内啮合槽轮机构：图7-15为内啮合槽轮机构。
图7-15
22
2、应用举例
槽轮机构结构简单，容易制造。但工作时有一 定程度的冲击，故一般不宜用于高速转动的场 合。图7-16为槽轮机构应用于电影放映机的间 歇卷片机构中。
（7－8）
30
由上式知，这种槽轮机构运动系数总大于0．5。 又因τ ＜1时槽轮2才能出现停歇，所以 z＞2， 即径向槽数目应为z≥3。 如均布 k个圆柱销，槽轮 2运动仍应满足，
z2 k( ) 1 2z
即
2z k z2
当z≥3时k＜2，说明这种槽轮机构圆柱销数量只 能有1个。
当主动摆杆作往复摆动时，从动棘 轮作单向间歇转动。
一、棘轮机构的组成及其工作原理
一、棘轮机构的组成及其工作原理
棘轮机构是一种用于传递运动和力的机械装置，由棘轮和棘爪组成。
棘轮是一种具有一定数量的齿轮，通常是一个扁平的圆盘状零件，其中齿轮呈V形或U形，并沿周边均匀分布。
而棘爪是一种与齿轮接触的零件，它通常是一个弯曲的金属片或一段V形弹片，扇形地布置在棘轮周围。
棘轮机构的工作原理是通过使棘爪与棘轮的齿轮相互咬合，并将扭矩传递到轴上，从而实现动力传递。
在静止状态下，棘爪与齿轮不接触，因此不存在动力传递。
当齿轮开始旋转时，由于齿轮齿数的限制，棘轮同时只能转动一小段角度，在此期间，一个或多个棘爪会与齿轮齿咬合，从而将扭矩传递到轴上。
棘轮机构通常用于控制运动方向，例如汽车手刹和螺丝刀等工具。
在汽车手刹中，当手刹拉起时，一根杠杆将棘轮与车轮连接，通过棘轮机构将车轮上的扭矩传递到后轴，从而防止车辆移动。
在螺丝刀中，棘轮机构用于保持螺丝头的位置，从而加快拧紧螺丝的速度。
当螺丝头旋转时，扭矩将传递到轴上，由于瞬时反向，棘轮会锁定齿轮，从而锁定螺丝头的位置。
总之，棘轮机构是一种简单但实用的机械传动装置，它通过棘轮和棘爪的组合，将动力传递到轴上，同时实现运动方向的控制。
间歇运动机构(棘轮结构)详解
5.1 棘轮机构 5.1.1、 棘轮机构的工作 原理
棘轮机构是一种
常用的间歇机构, 主要 由棘轮、 棘爪和机架组
成。
棘轮机构是一种常用的间歇机构, 其工作原理见 图5- 1。棘轮3与轴用键连接, 弹簧5用来使制动棘爪4 和棘轮3保持接触， 驱动棘爪2与连杆机构的摇杆1组 成回转副N。摇杆空套在轴上, 可自由摆动。 当摇杆 逆时针摆动时, 驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中, 推动棘 轮转过一定角度, 而制动棘爪则在棘轮的齿上滑过； 当摇杆顺时针摆动时， 驱动棘爪在棘轮的齿上滑过, 而制动棘爪将阻止棘轮作顺时针转动, 故棘轮静止不 动。 因此, 摇杆作连续的往复摆动时, 棘轮作单向间 歇转动。
图 5 - 14 刀架转位槽轮机构
图 5 - 8 提升机棘轮停止器
图 5 - 8 提升机棘轮停止器模型
图5 - 9所示为自行车后轮轴上的棘轮机构。 当 脚蹬踏板时, 经链轮1和链条2带动内圈具有棘齿的小 链轮3顺时针转动, 再经过棘爪推动后轮轴顺时针转动, 从而驱使自行车前进。
图 5 - 9 自行车后轴上的棘轮机构
图 5 - 9 自行车后轴上的棘轮机构模型
图 5 - 13 卷片槽轮机构
图 5 - 13 卷片槽轮机构模型
又如图5 - 14所示的六角车床刀架的转 位槽轮机构, 刀架3上可装六把刀具并与具 有相应的径向槽的槽轮2固连, 拨盘上装有 一个圆销A。 拨盘每转一周, 圆销A进入槽轮 一次, 驱使槽轮(即刀架)转60°, 从而将下一 工序的刀具转换到工作位置
运动开始和终止时, 棘轮和棘爪间都产生冲击, 因此不宜用在具有很大质量的轴上。
图5 - 7所示的牛头刨床工作台的横向进给机构利用 棘轮机构实现正反间歇转动, 然后通过丝杠螺母带动工作 台作横向间歇送进运动。
棘轮机械结构
棘轮机械结构一、引言棘轮机械结构，也称为摩擦传动机构，是一种常见的机械传动装置。
它可以将旋转运动转换为直线运动，广泛应用于机床、自动化生产线、自动门等领域。
本文将全面、详细、完整地探讨棘轮机械结构的原理、构造和应用，以及其中的优缺点和改进方向。
二、原理与构造2.1 棘轮原理棘轮是由一个齿轮和一个棘爪（也称为棘爪轮）组成的。
棘轮的原理基于摩擦力的作用，通过棘爪与齿轮间的摩擦，使得齿轮只能在一个方向上旋转，而无法逆向旋转。
2.2 棘轮的构造棘轮的齿轮通常是一个平面齿轮或圆柱齿轮，上面具有一定的齿数；棘爪通常是一个带有相应数量的刚性接触面的曲线片或扇形片。
齿轮和棘爪之间的摩擦力可以通过弹簧或惯性元件来控制，以确保稳定的传动效果。
三、应用3.1 机床行程控制棘轮机械结构常用于机床的行程控制，特别是在需轻量、紧凑和高精度的情况下。
通过合理设计和安装棘轮机械结构，可以实现精确的工件定位和快速的工件切换。
3.2 自动化生产线在自动化生产线中，棘轮机械结构被广泛应用于传送带、装配线等设备上。
利用棘轮的单向传动特性，可以实现工件自动定位、分拣和装配，提高生产线的效率和准确性。
3.3 自动门系统棘轮机械结构也可以用于自动门系统中，实现门的自动开关。
通过合理设计和控制，可以实现门的平稳、快速的开启和关闭，提高门的使用便利性和安全性。
四、优缺点4.1 优点•简单易制造：棘轮机械结构的制造和安装相对简单，成本较低。
•紧凑高效：棘轮机械结构体积小巧，适用于空间有限的场合。
•稳定可靠：棘轮机械结构的单向传动特性能够保证传动机构的稳定和可靠性。
4.2 缺点•摩擦损耗：由于摩擦力的存在，棘轮机械结构会产生一定的能量损耗和热量，降低传动效率。
•噪声和振动：棘轮机械结构在工作时会产生噪声和振动，不适合对噪声和振动敏感的应用场合。
•限制速度和载荷：棘轮机械结构的传动速度和载荷受到一定限制，不适用于高速和大负荷的情况。
五、改进与展望为了克服棘轮机械结构的缺点，需要进一步改进和优化。
第22讲 棘轮机构
轮齿式棘轮机构：
结构简单、易于制造、运动可靠、棘轮转角容易实现 有级调整
棘爪在齿面滑过时会引起噪声，高速时更为严重
轮齿式棘轮机构多用于低速、轻载时间歇运动的控制
摩擦式棘轮机构：
传递运动较平稳、无噪声，从动件的转角可作无级调整
易出现打滑现象，运动准确性较差，不适合用于精确传递 运动的场合
各种棘轮机构在生产实际中的应用
棘 轮 机 构
棘 轮 机 构
棘轮机构三、棘轮机构设计来自的主要问题１、棘轮齿形的选择 （１）不对称梯形齿
不对称梯形齿强度 较高，已经标准化， 是最常用的一种齿 形
a
φ
m——模数， z——齿数 a=m, t=π m，b=0.75m D=mz，Df=D-2h，Φ=15゜～30゜
（2）偏心块楔紧条件
欲使楔块楔紧棘 轮，则必须有：
O2 A sinFN O2 A cosfFN
FN FR
tan f tan
f•FN
楔块廓线升角 小于摩擦角
（2）滚子楔紧条件
欲使滚子被楔紧，则 必须有： FNA d d d FA cos FNA sin 2 2 2
通过改变 滑块A的 位置，改 变摆杆摆 角的大小， 从而实现 棘轮转角 大小的调 整 滑块
摆杆
以上两种调整棘轮转角的方法， 棘轮的最小转角都不小于一个齿距 角。若要使棘轮的转角小于一个齿 距角，则应采取以下方法：
（3）多爪棘轮机构角
棘爪数——n 棘轮齿距角—— 摆杆转角——1
棘轮转角——2
FNA f
FA
tan
2
FNB
机械设计基础：03棘轮机构
图7－7所示为牛头刨床工作台 横向进给机构，
当曲柄1转动时，经连杆2带动 摇杆4作往复摆动；摇杆4上装 有图7—4b 所示的 双向棘 轮机
构的棘爪，棘轮3与丝杠5固连， 棘爪带动棘轮作单方向间歇转 动，从而使螺母6（工作台） 作间歇进给运动。
若改变驱动棘爪摆角，可以调
节进给量；改变驱动棘爪的位
图7-5 a 偏心楔块式棘轮机构
(2) 滚子楔紧式棘轮机构
图7-6为常用的摩擦式棘轮机构，构件1逆时针转动或 构件3顺时针转动时，在摩擦力作用下能使滚子2楔紧 在构件1、3形成的收敛狭隙处，则构件1、3成一体， 一起转动；运动相反时，构件1、3成脱离状态。
图7-6 滚子楔紧式棘轮机构
三、棘轮机构的特点和应用
附加图 c 球面槽轮机构
三、槽轮机构的运动性质
1．槽轮机构运动系数
（1）外槽轮机构 如图7－14所
示外槽轮机构，为避免槽轮2在 起动和停歇时发生刚性冲击，圆
柱销A进入与脱出径向槽时，槽 的中心线应与圆柱销中心的运动
圆周相切。
若外啮合槽轮2上均布的径向槽
2数动1拨为 盘z ，1的则2转槽2角轮2转Φ1动为22zΦ2 时
16
二、槽轮机构的基本类型及其应用
1、类型 常用的槽轮机构有两种类型：一种是外啮合槽轮机
构，另一种是内啮合槽轮机构。 (1)外啮合槽轮机构：图7-14a 为外啮合槽轮机构。 (2)内啮合槽轮机构：图7-15为内啮合槽轮机构。
图7-15
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2、应用举例
槽轮机构结构简单，容易制造。但工作时有一 定程度的冲击，故一般不宜用于高速转动的场 合。图7-16为槽轮机构应用于电影放映机的间 歇卷片机构中。
k t2 k(z 2)
棘轮机构的原理应用图
棘轮机构的原理应用图一、什么是棘轮机构棘轮机构是一种常见的传动机构，利用棘齿的相互啮合来实现转动的传动方式。
它由一定数量的等距分布的棘齿和齿轮组成，通过齿与齿之间的间隙，以及齿的锁定和释放来实现转动的传递。
二、棘轮机构的工作原理1.齿轮锁定状态：在棘轮机构中，棘齿与齿轮的啮合时，齿轮不会发生转动，这时候就是齿轮的锁定状态。
齿轮的锁定状态是通过棘齿尖端与齿轮表面的凸起相互啮合形成的。
当受到额外的扭矩时，齿轮始终保持锁定状态。
2.齿轮释放状态：在棘轮机构中，棘齿离开齿轮的凸起时，齿轮就能够自由转动，这时候就是齿轮的释放状态。
齿轮的释放状态是通过棘齿的离合来实现的。
当扭矩消失，或者逆转方向时，棘齿会迅速离开齿轮的凸起，齿轮就能够自由转动。
三、棘轮机构的应用图下面是一些棘轮机构的常见应用图：1.汽车手刹：–手刹是一种常见的棘轮机构应用。
它通过棘轮机构实现汽车的停车制动。
当手刹被拉起时，棘轮与齿轮间的啮合将车轮锁定，防止车辆滑动。
2.台钳：–台钳也是一种常见的棘轮机构应用。
台钳通过棘轮机构实现夹取和释放工件的功能。
当台钳夹紧工件时，棘齿锁定工件，保持夹持力。
当需要释放工件时，棘齿与齿轮的凸起分离，工件就能够自由取出。
3.门闩锁：–门闩锁也是一种常见的棘轮机构应用。
它通过棘轮机构实现门的锁定和解锁功能。
当门闩锁起来时，棘齿与齿轮的啮合将门锁定。
当需要打开门时，棘齿与齿轮的凸起分离，门就能够打开。
4.手动升降机：–手动升降机通常通过棘轮机构实现升降的功能。
突出的棘齿可以确保升降机在停止时保持在所需位置。
结论棘轮机构是一种常见的传动机构，通过棘齿的锁定和释放来实现转动的传递。
它在汽车手刹、台钳、门闩锁和手动升降机等领域都有广泛的应用。
通过了解棘轮机构的工作原理和应用图，我们可以更好地理解和应用这一传动机构。
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棘轮机构的组成及工作原理
一
课题引入
二
棘轮机构的组成
三
棘轮机构的工作原理
课题引入
牛头刨床中刨刀做往复 直线运动。由于刨刀刨削工 件时工件必须保持静止，而 刨削动作完成后，刨刀往回 退时，工作台送进到下一刨 削位置。因此，工作台需做 时进时停的间歇移动。
棘轮机构：连续转动 间 歇转动
牛头刨床的横向棘轮进给机构
（点击图片演示视频）
图示牛头刨床工作台的横向进给机构利用棘轮机构实现 正反间歇转动, 然后通过丝杠螺母带动工作台作横向间歇送 进运动。
棘轮机构的工作原理
摇杆顺时针摆动： 驱动 棘爪借助弹簧或自重的作 用插入棘轮的齿槽内使棘 轮随着转过一定的角度。
摇杆逆时针摆动：驱动 棘爪在棘轮齿背上滑过。 这时，簧片迫使制动棘爪 插入棘轮的齿槽，阻止棘 轮顺时针方向转动——棘 轮静止不动 。
主动件摇杆连续往复摆动 棘 轮作单向的间歇运动。
牛头刨床中的棘轮机构
螺旋机构：间歇转动 间歇 直线进给运动。
牛头刨床进给运动（点击图片演示视频）
课题引入
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光盘印制机械中的间歇机构
课题引入
• 间歇机构是能够将主动件的连续运动转换成从 动件的周期性运动或停歇（时动时停）的机构 。
• 常见的间歇机构类型有：棘轮机构、槽轮机构、 不完全齿轮机构等。
棘轮机构的组成
３－摇杆 ５ －曲柄
４ －止回爪
２－棘爪 １－棘轮
曲柄摇杆机构：由曲柄5与摇杆3和机架、连杆组成。 将曲柄的转动 摇杆的往复摆动。
棘轮机构：驱动棘爪2与主动摇杆3用转动副连接；止动棘爪4（止 回爪）与机架用转动副连接，弹簧保证棘爪与棘轮啮合。