(完整版)棘轮机构
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。
棘轮机构设计举例(全)
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：含有棘轮和棘爪的主动件作往复运动，从动件作步进运动的机构。
所属学科：机械工程（一级学科）；机构学（二级学科）；其他机构（三级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布棘轮机构示意图棘轮机构（ratchet and pawl），由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构。
棘轮机构常用在各种机床和自动机中间歇进给或回转工作台的转位上，也常用在千斤顶上。
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常用以防止逆转。
棘轮机构工作时常伴有噪声和振动，因此它的工作频率不能过高。
棘轮机构简介棘轮机构将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。
棘轮轮齿通常用单向齿，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。
为了确保棘轮不反转，常在固定构件上加装止逆棘爪。
摇杆的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的。
棘轮每次转过的角度称为动程。
动程的大小可利用改变驱动机构的结构参数或遮齿罩的位置等方法调节，也可以请高手指点QQ 906468771在运转过程中加以调节。
如果希望调节的精度高于一个棘齿所对应的角度，可应用多棘爪棘轮机构。
一棘轮机构(ratchet mechanism)的基本型式和工作原理图示为机械中常用的外啮合式棘轮机构，它由主动摆杆，棘爪，棘轮、止回棘爪和机架组成。
主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与驱动棘爪用转动副相联。
当主动件顺时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。
当主动件逆时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生逆时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以，这时棘轮静止不动。
因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。
(完整版)棘轮机构
间歇运动机构——-棘轮机构
教学目标：
1．了解棘轮机构的组成及类型。
2．了解棘轮机构的特点及应用。
教学重点：棘轮的组成。
教学难点：棘轮机构的应用。
教学方法：讲解法、讨论法。
教学过程：
复习提问：铰链四杆机构由哪几部分组成?有何运动特点？
在生产中，动力机一般都是输出连续运动的，而有些机器的工作部分却需要作周期性的时动时停的间歇运动。
能将主动件的连续运动转换成从动件周期性间歇运动的机构称为间歇运动机构。
棘轮机构、槽轮机构是两种应用广泛的间歇运动机构。
引入新课：
一、棘轮机构与运动特点
1. 棘轮机构的组成：棘爪、棘轮、机架等三构件。
2.运动特点
（1）主动轮作连续的匀速转动，转化成间歇的断续的运动。
转角准确、有级调节，棘轮的转角比较小，一般不大于45°。
摩擦式可无级调节转角，运动平稳。
外接式，尺寸大；内接式，结构紧凑。
（2）噪音、冲击、磨损铰大。
不适用于高速。
（3）可用改变摇杆摆角或在棘轮上加遮板调节转角。
齿啮式棘轮机构转角的调节
（4）双向式棘爪调节棘轮转向。
双向式棘轮机构
二、主要参数
1.棘轮齿数 z
2.棘轮齿距 P
3.棘轮模数 m
4.棘轮齿面倾角φ
三、棘轮机构的应用
练习：棘轮机构有何特点？应用于什么场合？
小结
布置作业：1.复习课本P 133----P 136
浇注输送装置中的棘轮机构 起重设备中的棘轮机构。
棘轮机构
棘轮机构棘轮机构将主动件的均匀转动转换为时转时停的周期性运动机构，称为间歇运动机构，例如牛头刨床工作台的横向进给运动，电影放映机的送片运动等都用有间歇运动机构。
间歇机构类型很多，只介绍常用的棘轮机构和槽轮机构。
一、棘轮机构1.棘轮机构的组成如图６-２８所示，该机构由棘轮、棘爪和机架等组成。
当摇杆向左摆动时，装在摇杆上的棘爪嵌入棘轮的齿槽内，推动棘轮朝逆时针方向转过一角度；当摇杆向右摆动时，棘爪便在棘轮的齿背上滑回原位，棘轮静止不动。
为了使棘轮的静止可靠和防止棘轮的反转，在机架上安装止回棘爪。
这样，当曲柄作连续回转时，棘轮只能作单向的间歇运动。
2.棘轮机构的类型（１）单向式棘轮机构单向式棘轮机构如图６-２８所示。
（２）双向式棘轮机构双向式棘轮机构如图６-２９所示，把棘轮的齿制成矩形，棘爪制成可翻转的。
当棘爪处在图示位置Ｂ时，棘轮获得逆时针单向间歇运动；而当把棘爪绕其销轴Ａ翻转到虚线所示位置Ｂ′时，棘轮即可获得顺时针单向间歇运动。
图6-28图6-29（３）双动式棘轮机构双动式棘轮机构如图６-３０所示，它同时应用两个棘爪，分别与棘轮接触。
当主动件作往复摆动时，两个棘爪都能先后使棘轮朝同一方向转动。
棘爪的爪端形状可以是直的，也可以是带钩头的，这种机构使棘轮转速增加一倍。
图6-30（４）摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构是一种无棘齿的棘轮，靠摩擦力推动棘轮转动和止动，如图６-３１所示，棘轮是通过与右棘爪之间的摩擦来传递转动的，图示为逆时针转动，上棘爪是用来作反向制动用的。
（５）防止逆转的棘轮机构棘轮机构中棘爪常是主动件，棘轮是从动件。
如图６-３２所示，起重设备中常应用这种机构，图示当转动的鼓轮带动物件上升到所需的高度位置时，鼓轮就停止转动，棘爪依靠弹簧嵌入棘轮的轮齿凹槽中，这样就可以防止鼓轮在任意位置停留时会产生的逆转，保证起重工作安全可靠。
图6-31图6-32槽轮机构槽轮机构二、槽轮机构1.槽轮机构的组成槽轮机构如图６-３３所示。
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
棘轮机构(3)(精品 值得参考)
(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
图7－7
10
图7—8所示的棘轮机构可以用来实现快速超 越运动。
运动由蜗杆1传到蜗轮2，通
过安装在蜗轮2上的棘爪3驱
动与棘轮4固联的输出轴5按
图示ω5方向慢速转动。当需 要输出轴5快速转动时，可按
输出轴5转动方向快速转动输
出轴5上手柄，这时由于手动
转速大于蜗轮转速，所以棘
爪在棘轮齿背滑过，从而在
蜗轮继续转动时，可用快速
图7-12
图7-1
12
图7-4
2、棘轮转角大小的调整
(1) 采用棘轮罩 如图7-9所示。改变棘轮罩位置 ，使部分行程内棘爪沿棘轮罩 表面滑过，从而实现棘轮转角 大小的调整。
图7-9 13
(2) 改变摆杆摆角
图7-10所示棘轮机构中，通 过改变曲柄摇杆机构曲柄长 度OA的方法来改变摇杆摆角 的大小，从而实现棘轮机构 转角大小的调整。
图7-3 单向式棘轮机构
(2)双向式棘轮机构
若将棘轮轮齿做成短梯形或矩形时，变 动棘爪的放置位置或方向后，可改变棘 轮的转动方向。棘轮在正、反两个转动 方向上都可实现间歇转动。
2、摩擦式棘轮机构
(1) 偏心楔块式棘轮机构
偏心楔块式棘轮机构的工作原理与轮齿式棘轮机构相 同，只是用偏心扇形楔块代替棘爪，用摩擦轮代替棘 轮。利用楔块与摩擦轮间的摩擦力与楔块偏心的几何 条件来实现摩擦轮的单向 多爪棘轮机构
机械设计基础第27讲 棘轮机构
21
2 2
2
Z
（为使槽轮2在开始和终止运动的瞬时角速度为零，以避免圆 销与槽发生撞击，圆销进入、退出径向槽的瞬间使O1A⊥O2A）
21 Z 2 1 1 2 2Z 2 Z
1 1 1
2Z 2
• 讨论：
• 1、τ >0，∴Z≥3：τ =0，槽轮始终不动。
• 应用：转速不高，要求恒定旋转角的分度机构中。 如电影放映机的卷片机构：
O
1
2 2
O
A
2
3、槽轮机构运动系数
❖运动系数（τ）：槽轮每次运动的时间tm对主动构 件回转一周的时间t之比。
tm 21 （构件1等速回转） t 2
2ψ1 ——槽轮运动时构件1转过的角度
上。
图13-19
不完全齿轮机构
三、 不完全齿轮机构
2、特点和应用
❖从动轮每转一周的停歇时间、运动时间及每次 转动的角度变化范围都较大，设计较灵活；但加 工工艺复杂，运动开始，终了时冲击较大； ❖一般用于低速、轻载场合。
第二节 特殊形式的行星机构*
应用:获得大的传动比。 类型:
一、渐开线少齿差行星传动机构 二、摆线针轮行星传动机构 三、谐波齿轮传动机构
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮式 间歇机构等； 广泛用于自动机床的进给机构、送料机构、刀架 的转位机构等；
一、 棘轮机构
（一）棘轮机构的工作原理和类型 • 棘轮机构分: ❖齿式棘轮机构 ❖摩擦式棘轮机构
1、齿式棘轮机构
• 结构特点：由带棘齿的棘轮、主 动棘爪、止回棘爪、机架组成；
• 工作原理：摆杆1左右摆动，当 摆杆左摆时，棘爪4插入棘轮3的 齿内推动棘轮转过某一角度。当
机械设计基础第27讲 棘轮机构
B
个齿距，且工作时有响声。
❖外啮合棘轮机构：
• 棘齿做在棘轮的外缘； 单动式棘轮机构： 单动棘轮齿一般做成锯齿形； 双动式棘轮机构： 直头双动式棘爪棘轮机构 钩头双动式棘爪棘轮机构 可变向棘轮机构：
❖内啮合棘轮机构（图13-7）
棘齿做在棘轮的内缘
2、摩擦式棘轮机构
• 结构：外套筒1、内套筒3 及之间装有受压缩弹簧作
1、齿式棘轮机构
• 结构特点：由带棘齿的棘轮、主 动棘爪、止回棘爪、机架组成；
• 工作原理：摆杆1左右摆动，当 摆杆左摆时，棘爪4插入棘轮3的 齿内推动棘轮转过某一角度。当
A 4
1 n
摆杆右摆时，棘爪4滑过棘轮3，
而棘轮静止不动，往复循环。
n
O
• 止动爪5——防止棘轮反转这种有 3
2
5
齿的棘轮其进程的变化最少是1
应用:
图13-22 少齿差减速器
二、摆线针轮行星传动机构
工作原理:
iHV
nH nv
z2 z1 z2
z2
传动比大、结构紧凑、 体积小、重量轻及效 率高的优点.
如图13-23
三、谐波齿轮传动机构
工作原理:
iH2
nH n2
(z1
1 z2)/ z2
z2 z1 z2
特点:
21
2 2
2
Z
（为使槽轮2在开始和终止运动的瞬时角速度为零，以避免圆 销与槽发生撞击，圆销进入、退出径向槽的瞬间使O1A⊥O2A）
21 Z 2 1 1 2 2Z 2 Z
1 1 1
2Z 2
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间歇运动机构——-棘轮机构
教学目标：
1．了解棘轮机构的组成及类型。
2．了解棘轮机构的特点及应用。
教学重点：棘轮的组成。
教学难点：棘轮机构的应用。
教学方法：讲解法、讨论法。
教学过程：
复习提问：铰链四杆机构由哪几部分组成?有何运动特点？
在生产中，动力机一般都是输出连续运动的，而有些机器的工作部分却需要作周期性的时动时停的间歇运动。
能将主动件的连续运动转换成从动件周期性间歇运动的机构称为间
歇运动机构。
棘轮机构、槽轮机构是两种应用广泛的间歇运动机构。
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一、棘轮机构与运动特点
1. 棘轮机构的组成：棘爪、棘轮、机架等三构件。
2.运动特点
（1）主动轮作连续的匀速转动，转化成间歇的断续的运动。
转角准确、有级调节，棘轮的转角比较小，一般不大于45°。
摩擦式可无级调节转角，运动平稳。
外接式，尺寸大；内接式，结构紧凑。
（2）噪音、冲击、磨损铰大。
不适用于高速。
（3）可用改变摇杆摆角或在棘轮上加遮板调节转角。
齿啮式棘轮机构转角的调节
（4）双向式棘爪调节棘轮转向。
双向式棘轮机构
二、主要参数
1.棘轮齿数z
2.棘轮齿距P
3.棘轮模数m
4.棘轮齿面倾角φ
三、棘轮机构的应用
浇注输送装置中的棘轮机构起重设备中的棘轮机构练习：棘轮机构有何特点？应用于什么场合？
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布置作业： 1.复习课本P133----P136。