棘轮机构

即 （7－1）
因此棘爪顺利滑入齿根的条件为：棘轮 齿面角θ大于摩擦角φ。或棘轮对棘爪 总 反 力 FR 的 作 用 线 必 须 在 棘 爪 轴 心 O1 和 棘轮轴心O2之间穿过。
当材料的摩擦系数f＝0.2时，摩擦角φ≈180，因此一般取 θ＝20O。
(2) 偏心块楔紧条件 对于图7-5b所示的偏心楔块式棘轮机构，摆杆逆时针
地看到槽轮机构 的基本组成。
图7-14
2、工作原理
如上图所示，主动拨盘上的圆柱销进入槽轮上的径向 槽以前，凸锁止弧将凹锁止弧锁住，则槽轮静止不动。 圆柱销进入径向槽时，凸、凹锁止弧刚好分离，圆柱 销可以驱动槽轮转动。当圆柱销脱离径向槽时，凸锁 止弧又将凹锁止弧锁住，从而使槽轮静止不动。因此， 当主动拨盘作连续转动时，槽轮被驱动作单向的间歇 转动。
(2) 内槽轮机构
•对于图7－15所示内槽轮机
构，圆柱销A进入与脱出径向
槽时同样应与径向槽相切，
因此槽轮2运动时间所对应的
拨盘1转角ψ’应为

'
2

21

2

(

22 )



22


2
z
内槽轮机构的运动系数为：
' 1 1 z2 2 2 z 2z
（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，
k(z 2) 1
2z
即 k 2z 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。
一、不完全齿轮机构的基本型式和工作原理
k t2 k(z 2)
t1
2z
（7一6）
k t2 k(z 2)
t1
2z
（7一6）
这样可使，τ＞O．5，但只有当τ＜1时槽 轮2才能出现停歇，所以结合上式得
k 2z z2
（7一7）
由上式知，槽数z＝3时，圆柱销数目k＝l～5； 当z＝4～5时，k＝l～3；当Z≥6时，A＝1～2。
不完全齿轮机构有三种传动形式，即不完全内、外 啮合齿轮传动及不完全齿轮齿条传动。
二、不完全齿轮机构的啮合特点
1、不完全齿轮机构的从动轮在一周转动中可作多次 停歇。因此，它能在较广的范围内得到应用。
图7-23
33
2、主、从动轮进入和 脱离啮合时速度有突 变，冲击较大。因此， 一般只适用于低速轻 载的工作条件。
因此滚子楔紧条件为：楔紧角
小于两倍的摩擦角。但β角选择
过小，反向运动时滚子将不易 退出楔紧状态。
FA

d 2

d 2
cos


FNA
d 2
sin

将 FA FNA f , f tan
代入上式，并整理得
2 （7－3）
图7-13
一、槽轮机构的组成及其工作原理 1、机构的组成 通过，可以清楚
图7-5 b
(3) 滚子楔紧条件
图7-6所示滚子楔紧式棘轮机构， 滚子受力情况如图7-14所示。 图中当套筒1逆时针方向转动时，
在时摩针擦滚力动F的A作趋用势下，，因滚此子星2轮有3逆在 接摩夹触擦角点力为BF楔A对与紧滚F角B子使β，有滚而图子滚示楔子摩紧2擦，在力其接FB。 触将点滚A子、挤B向的楔正形压大力端FN而A和松F开NB欲。
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间歇转动。
为避免干涉发生，可以将 主动轮齿顶降低，使两轮 齿顶圆交点正好是C点或 达不到C’点。图7－25中C 点为主动轮首齿修顶后的 齿顶圆与从动轮齿顶圆交 点。
不完全齿轮的主动轮除首 齿齿顶修正外，末齿也应 修正，而其他各齿均保持 标准齿高，不作修正。
3．从动轮的运动时间和停歇时间
不完全齿数z1＝l的主动 轮等速转动时，主动轮 转 动 β=(β1+β2) 角 度 ， 从动轮相应转过角度为 δ。从动轮的运动时间 t2为：
9
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
置（绕自身轴线转过180o后固
定），可改变进给运动的方向。
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
3、主动轮首、末齿齿顶需要修正，以解决 运动干涉。
由于不完全齿轮的前接触段的 起始点E与从动轮停歇的位置 有关，当两轮齿顶圆的交点C’ 在从动轮上第一个正常齿齿顶 点C的右面（参见图7—25）
即 C'O2O1 CO2O1 时
主动齿轮的齿顶被从动齿轮的齿顶挡住，不能进 入啮合，发生齿顶干涉。
t2

1 2 2
t1
(7-15)
从动轮的停歇时间t2’为
t2
'
1

1 2 2
t1
（7－16）
37
当主动轮不完全齿数z1＞1时，从动轮的运动时 间与停歇时间只需在上述关系式加上相当于正 常齿轮啮合的（z1－l）个齿的啮合时间即可， 其公式分别为
图7-16
23
附加图a 为槽轮两次停歇时间不等的槽轮机构， 附加图b 为槽轮两次停歇时间和运动时间都不等的槽轮机构。
3、球面槽轮机构 除基本类型的槽轮机构外，尚有其它形式的槽轮机构，当 需在两相交轴间进行间歇传动时，可采用球面槽轮机构。 附加图 c 为球面槽轮机构，通过激活该图，可观察到球面 槽轮机构的工作过程。
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
图7-12
图7-1
图7-4 12
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。
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
手动来实现输出轴超越蜗轮
的运动。
11
四、棘轮机构设计中的主要问题
1、棘轮齿形的选择 最常见的棘轮齿形为不对称梯形，如图7-12所示。 为了便于加工，当棘轮机构承受载荷不大时，可采用三角形
棘轮轮齿（见图7-1），三角形轮齿的非工作齿面可作成直 线型和圆弧形。 双向式棘轮机构，由于需双向驱动，因此常采用矩形或对称 梯形作为棘轮齿形(图7-4)。
轮齿式棘轮机构结构简单，易于制造，运动可 靠，从动棘轮转角容易实现有级调整，但棘爪 在齿面滑过引起噪声与冲击，在高速时尤为严 重。故常于低速、轻载的场合用作间歇运动控 制。
摩擦式棘轮机构传递运动较平稳，无噪音，从 动件的转角可作无级调整。但难以避免打滑现 象，因而运动准确性较差，不适合用于精确传 递运动的场合。
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
图7-11
15
3、棘轮机构的可靠工作条件
(1) 棘爪可靠啮合条件
图7-12中θ为棘轮齿工作齿面
与径向线间的夹角，称齿面
角，L为棘爪长，O1为棘爪轴 心，O2为棘轮轴心，啮合力 作用点为P（为简便起见，设 P点在棘轮齿顶），当传递相 同力矩时，O1位于O2P的垂
线上，棘爪轴受力最小。
图7-12
16

t2
21
22
2
z

z2
t1 2
2
2
z
（7-4）
在一个运动循环内槽轮停歇时间t2’可由τ值按下式计算
t2'

t1

t2

t1(（7一5）
•要使槽轮2运动，必须使其运动时间t2＞0， •故由式(7-4)可得z＞2，即径向槽的数目z应大于2， •这样槽轮机构的运动系数τ＜0.5，也就是说这种 槽轮机构的运动时间总小于其停歇时间。 •若拨盘上均布k个圆柱销，当其转动一周时，槽轮 将被拨动k次，则运动系数τ较只有一个圆柱销时 增加k倍，故