棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)舉例(全)

請(qǐng)掌握QQ 906468771棘輪和棘爪技術(shù)術(shù)語(yǔ)的定義中文名稱：棘輪和棘爪英文名稱：棘輪機(jī)構(gòu)定義：一種機(jī)構(gòu)，其中包括棘輪和棘爪的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)構(gòu)件步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。主題：機(jī)械工程(一級(jí)學(xué)科)；機(jī)制(兩個(gè)學(xué)科)；其他機(jī)構(gòu)(高等教育學(xué)科)該內(nèi)容由國(guó)家科技術(shù)語(yǔ)審定委員會(huì)審定并公布。棘輪機(jī)構(gòu)示意圖棘輪棘爪是由棘輪棘爪組成的單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)常用于各種機(jī)床和自動(dòng)機(jī)械的間歇進(jìn)給或旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度，也常用于千斤頂。在自行車中，棘輪機(jī)構(gòu)用于單向驅(qū)動(dòng)，而在手動(dòng)絞盤中，棘輪機(jī)構(gòu)通常用于防止反向旋轉(zhuǎn)。棘輪機(jī)構(gòu)經(jīng)常伴隨噪音和振動(dòng)，因此其工作頻率不能太高。棘輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介棘輪機(jī)構(gòu)將連續(xù)旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。棘輪齒通常使用單向齒。棘爪鉸接在搖桿上。當(dāng)搖桿逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)爪插入棘輪齒，推動(dòng)棘輪向同一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)搖桿順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，棘爪滑過(guò)棘輪，棘輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為了確保棘輪不會(huì)反轉(zhuǎn)，通常在固定件上增加一個(gè)止回爪。搖桿的往復(fù)擺動(dòng)可以通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)油缸等實(shí)現(xiàn)。當(dāng)傳遞小功率時(shí)，電磁鐵也用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)棘爪。棘輪每次旋轉(zhuǎn)的角度稱為沖程。行程的大小可以通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)或齒輪蓋的位置等來(lái)調(diào)節(jié)?；蛟诓僮髌陂g。如果期望調(diào)節(jié)精度高于對(duì)應(yīng)于一個(gè)棘輪的角度，則可以應(yīng)用多棘爪棘輪機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)的基本類型和工作原理該圖顯示了機(jī)械中常用的外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)擺桿、棘爪、棘輪、止回棘爪和框架組成。驅(qū)動(dòng)部套在與棘輪固定連接的從動(dòng)軸上，并與驅(qū)動(dòng)棘爪的轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。當(dāng)驅(qū)動(dòng)件順時(shí)針擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)爪插入棘輪的齒槽中，使棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。此時(shí)，止回爪在棘輪的齒背上滑動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，止回爪防止棘輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)爪可以滑過(guò)棘輪的背面，因此棘輪此時(shí)是靜止的。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行連續(xù)往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪進(jìn)行單向間歇運(yùn)動(dòng)。2棘輪機(jī)構(gòu)的分類方法如下：根據(jù)結(jié)構(gòu)，分為齒棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦棘輪機(jī)構(gòu)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。移動(dòng)和停止之間的時(shí)間比可以通過(guò)選擇合適的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是只能一步一步地調(diào)整運(yùn)動(dòng)。噪音、沖擊和磨損都比較大，所以不適合高速行駛。齒棘輪機(jī)構(gòu)摩擦棘輪機(jī)構(gòu)摩擦棘輪機(jī)構(gòu)用偏心扇形楔代替齒棘輪機(jī)構(gòu)中的棘爪，用無(wú)齒摩擦代替棘輪。它的特點(diǎn)是傳輸穩(wěn)定，無(wú)噪音。移動(dòng)范圍可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。然而，由于摩擦傳動(dòng)，會(huì)發(fā)生滑動(dòng)。雖然它能起到安全保護(hù)的作用，但傳輸精度不高。適用于低速和輕載場(chǎng)合。棘輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)部棘輪機(jī)構(gòu)以接合方式在外部接合外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪或楔塊都安裝在棘輪外，而內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪或楔塊都在棘輪內(nèi)。外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)因其加工、安裝和維護(hù)方便而被廣泛使用。內(nèi)棘輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小的特點(diǎn)。外部嚙合棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)部嚙合棘輪機(jī)構(gòu)單作用棘輪機(jī)構(gòu)、雙作用棘輪機(jī)構(gòu)和雙向r上述棘輪機(jī)構(gòu)只能在一個(gè)方向上間歇運(yùn)動(dòng)。雙向棘輪機(jī)構(gòu)可以通過(guò)改變棘爪的擺動(dòng)方向來(lái)實(shí)現(xiàn)棘輪在兩個(gè)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)。該圖顯示了兩種形式的雙向棘輪機(jī)構(gòu)。雙向棘輪機(jī)構(gòu)必須采用對(duì)稱齒形。外部棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)部棘輪機(jī)構(gòu)鉤頭雙作用棘輪機(jī)構(gòu)直推雙作用棘輪機(jī)構(gòu)可變方向棘輪機(jī)構(gòu)可變方向棘輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)外部摩擦棘輪機(jī)構(gòu)內(nèi)摩擦棘輪機(jī)構(gòu)滾子內(nèi)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)雙向棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用棘輪機(jī)構(gòu)主要用于間歇進(jìn)給、制動(dòng)和超越。以下是應(yīng)用示例。1.間歇喂養(yǎng)該圖顯示了一個(gè)整形器。為了切割工件，刨刀需要連續(xù)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)需要間歇運(yùn)動(dòng)。當(dāng)曲柄1旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿2驅(qū)動(dòng)搖桿5來(lái)回?cái)[動(dòng)。搖桿5上設(shè)有雙向棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪3，棘輪4與絲杠6固定連接，棘爪帶動(dòng)棘輪在一個(gè)方向上間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，使螺母(即工作臺(tái))間歇運(yùn)動(dòng)。如果驅(qū)動(dòng)爪的擺動(dòng)角度改變，進(jìn)給量可以調(diào)節(jié)；改變驅(qū)動(dòng)棘爪的位置(圍繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)180后固定)可以改變進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向。2.剎車該圖顯示了一個(gè)杠桿控制的帶式制動(dòng)器。制動(dòng)輪固定在外棘輪2上。棘爪3鉸接在制動(dòng)輪4上的點(diǎn)A上。制動(dòng)輪被由杠桿5控制的鋼帶6包圍。制動(dòng)輪4沿逆時(shí)針?lè)较蜃杂赊D(zhuǎn)動(dòng)，棘爪3在棘齒背面滑動(dòng)。如果車輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，車輪4將被制動(dòng)。3.超出圖中所示的棘輪機(jī)構(gòu)可用于實(shí)現(xiàn)快速超越運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)從蝸桿傳遞到蝸輪，棘輪由安裝在蝸輪上的棘爪3驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)與棘輪固定連接的輸出軸5沿圖中所示方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)軸需要快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸上的手柄可以根據(jù)輸出軸的方向快速轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，由于手動(dòng)旋轉(zhuǎn)速度大于蝸輪的旋轉(zhuǎn)速度，棘爪滑過(guò)棘輪的背面，因此當(dāng)蝸輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出軸可以手動(dòng)移動(dòng)超過(guò)蝸輪。棘輪機(jī)構(gòu)的4個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)主要考慮：棘輪齒廓的選擇、模數(shù)齒數(shù)的確定、齒面傾角的確定、行程和動(dòng)態(tài)止動(dòng)比的調(diào)整方法。以此為例說(shuō)明了齒形棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。1.棘輪齒廓的選擇該圖顯示了常見(jiàn)的齒形，不對(duì)稱梯形用于大載荷的場(chǎng)合。當(dāng)棘輪機(jī)構(gòu)承受的載荷較小時(shí)，可以采用三角形或弧形齒形；雙向棘輪機(jī)構(gòu)采用矩形和對(duì)稱梯形。2.模數(shù)和齒數(shù)的確定與齒輪一樣，棘輪齒的相關(guān)尺寸也是使用模數(shù)m作為基本參數(shù)來(lái)計(jì)算的，但是棘輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)是根據(jù)棘輪頂圓的直徑da來(lái)計(jì)算的。m=da/z棘輪的齒數(shù)z通常由棘輪機(jī)構(gòu)的使用條件和運(yùn)動(dòng)要求來(lái)選擇。對(duì)于用于一般進(jìn)給和分度的棘輪機(jī)構(gòu)，棘輪的齒數(shù)(z 250，一般z=8 30)可根據(jù)所需的棘輪最小轉(zhuǎn)角來(lái)確定，然后選擇模數(shù)。3.齒面傾角的確定夾在棘齒表面和徑向線之間的稱為齒面傾角。棘爪軸線O1和齒輪齒頂A之間的線O1A與通過(guò)點(diǎn)A的齒面法線nn之間的角度被稱為棘爪軸線位置角。為了保證棘爪在推動(dòng)棘輪的過(guò)程中始終壓緊齒面并滑向齒根，棘輪在O1軸上對(duì)棘爪的法向反作用力n的扭矩大于摩擦力Ff沿齒面在O1軸上的扭矩