棘轮机构的组成及其工作原理复习课程
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。
棘轮结构、槽轮机构 (公开课专用)
图5-4
(3) 双向棘轮机构， 如图5 - 5所示。 图5 - 5(a) 所示为矩形齿双向棘轮机构, 当棘爪1处于实线 位置时, 棘轮2作逆时针间歇转动； 当棘爪处 于图示虚线位置时, 棘轮作顺时针间歇转动。 图5 - 5(b)所示为回转棘爪式双向棘轮机构。
图 5 - 5 双向棘轮机构 (a) 矩形齿双向棘轮机构; (b) 回转棘爪双向棘轮机构
图 5 - 6转角可调的棘轮机构
图 5 - 6转角可调的棘轮机构模型
5.1.3、 棘轮机构的特点与应用 棘轮机构结构简单, 加工容易, 改变转角 大小方便, 可实现送进(如图5 - 7所示)、 制动(如 图5 - 8所示)及超越(如图5 - 9所示)等功能, 故广 泛应用于各种自动机械和仪表中。 其缺点是在 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 - 5(a）双向棘轮机构模型
图5 - 5(a）可变向棘轮机构模型
5.1.2、棘轮转角的调节 上述各种棘轮机构, 在原动件摇杆摆角一定的条
件下, 棘轮每次的转角是不变的。 若要调节棘轮的转
角, 则可改变摇杆的摆动角或改变拨Байду номын сангаас棘轮齿数的多 少。 如图5 - 6所示, 在棘轮上加一遮板, 变更遮板的 位置, 即可使棘爪行程的一部分在遮板上滑过, 不与 棘轮的齿接触, 从而改变棘轮转角的大小。
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
棘轮机构-(公开课)
机械设计基础
6.1 棘轮机构
6.1.3 棘轮机构的特点与应用
结构简单，制造容易运动可靠
棘轮的转角在很大范围内可调
工作时有较大的冲击和噪声、运动精度不高，常用于低速场合
棘轮机构还常用作防止机构逆转的停止器。
机械设计基础
6.2 槽轮机构
6.2.1 槽轮机构的工作原理
当拨盘上的圆柱销A没有 进入槽轮的径向槽时，槽轮 的内凹锁止弧面被拨盘上的 外凸锁止弧面卡住，槽轮静 止不动。当圆柱销A进入槽轮 的径向槽时，锁止弧面被松 开，则圆柱销A驱动槽轮转动。 当拨盘上的圆柱销离开径向 槽时，下一个锁止弧面又被 卡住，槽轮又静止不动。由 此将主动件的连续转动转换 为从动槽轮的间歇运动
2.单圆柱销槽轮机构的运动系数 总小于0.5，也就是说槽轮的运
动时间总小于其静止的时间
机械设计基础
6.2 槽轮机构
3.如果要求槽轮机构的 大于0.5，则可在拨盘上安装多个圆柱销。设 拨盘1上均匀分布k个圆柱销，则：
ktmk(z2)
t
2z
由于 应当小于1，故
k 2z z2
得到：
z=3 z=4或5 z≧6
机械设计基础
矩形齿双向式棘轮机构
机械设计基础
回转棘爪双向式棘轮机构
机械设计基础
槽轮机构
机械设计基础
内啮合棘轮机构
机械设计基础
空间棘轮机构
观看动画
机械设计基础
6.2 槽轮机构
6.2.2 槽轮机构的类型、特点及应用
内啮合棘轮机构 外啮合棘轮机构
空间棘轮机构
•优点：结构简单、工作可靠、机械效率高，能较平稳、间歇 地进行转位
•缺点：圆柱销突然进入与脱离径向槽，传动存在柔性冲击， 不适合高速场合，转角不可调节，只能用在定角场合
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
汽车机械基础项目一 常用机构任务3 认识棘轮机构
任务检测
4.认识单向离合器
起动机的单向离合器只传递
到
飞轮带动起动机电机超速旋转而损坏。
的转矩，以免发动机起动后，
任务检测
3．滑块四杆机构在汽车上的应用
将铰链四杆机构通过改变运动副的形状、改变机架等可以得到不同形式
的四杆机构，如曲柄滑块机构、
、
和定块机构。
汽车发动机中活塞连杆机构属于 机构。
机构；自动货车翻斗机构属于
图1-52 自行车飞轮内的超越离合器
任务拓展
2.棘轮扳手
棘轮扳手（图1-53 ），是利用 棘轮机构原理制造的快速扳手。例如： 棘轮梅花扳手，棘轮六角扳手。当螺 钉或螺母的尺寸较大或扳手的工作位 置很狭窄，就可用棘轮扳手。这种扳 手摆动的角度很小，能拧紧和松开螺 钉或螺母。棘轮扳手具有操作简单、 使用方便的优点。
图1-42 棘轮机构的组成
任务实施
2. 棘轮机构的基本类型
1）棘轮机构按工作原理可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构：
齿式棘轮机构（图1-43）运动可靠，从动棘轮容易实现有级调节，但是有 噪声、冲击，轮齿易摩损，高速时尤其严重，常用于低速、轻载的间歇传动。 摩擦式棘轮机构（图1-44）可实现有级调节，无噪声，有打滑。
图1-48 棘轮机构在驻车装置上的应用
任务实施
3. 棘轮机构在汽车上的应用
2）单向离合器
单向离合器（图1-49）是一种摩擦式棘轮机构，应用在汽车发动机和自动 变速器中。图1-49为汽车滚柱式单向离合器，在起动机工作过程中，接通开关 电枢轴顺时针旋转，滚柱滚入窄端，驱动齿轮与飞轮啮合，起动机的动力通过 飞轮传递给曲轴，从而带动发动机旋转达到发动机有效起动。起动完毕，发动 机开始工作时，当飞轮转动速度超越驱动小齿轮线速度时，飞轮便带动驱动小 齿旋转，此时滚柱被推到契形槽宽端，齿轮与外齿圈打滑退出齿轮啮合状态， 即电枢轴不会跟着飞轮高速旋转，从而起到了保护起动机（马达）的作用。
棘轮机构的组成及其工作原理(1)(公开课)
一、棘轮机构的组成及其工作原理
组成：摆杆、棘爪、棘轮、止动爪。 工作原理：摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间歇转动。 优点：结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。 缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。 适用于速度较低和载荷不大的场合。 二、棘轮机构的类型与应用 按轮齿分布有： 外缘、 内缘、 端面棘轮机构。 按工作方式有： 棘轮 类型 单动式、 双动式棘轮机构。 单向、双向运动棘轮机构。 固定转角、可调转角
按棘轮转向是否可调: 按转角是否可调: 按工作原理分有 :
轮齿棘轮、 摩擦棘轮
JM
返回
双动棘轮机构
JM
返回
棘轮可双向运动
A B B’
JM
返回
可调转角的棘轮
φ
0 1 2 3 4
5
调滑动罩
牛头刨床进给调整机构 通过调整杆长来调摆角
JM
返回
1 2 3
1
3 3
2
4
2
1
摩擦棘轮
超越离合器
JM
返回
运动特点：
轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调，但运动准确。 而摩擦棘轮正好相反。 应用：在各类机床中实现进给、转位、或分度。 实例：止动器、牛头刨床、冲床转位、 超越离合器（单车飞轮）。
C
冲压工位DBiblioteka 冲头 卸料工位间歇转动
B
装料工位
A
返回
JM
三、设计要点
正压力－Pn
摩擦力－F
L F M p r
要求在工作时，棘爪在Pn和F的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。
o1
h
r1 rf
齿偏角α
棘轮宽b 棘爪斜高h1 、齿斜高h’ 棘轮齿根圆角半径rf
09、第四章之一、棘轮机构
三、棘轮机构的几何尺寸
1、自动啮紧条件 ——为保证棘轮机构的正常 工作，要求棘爪在工作载荷 下能自动滑到齿根而不被挤 出的条件称自动啮紧条件。 设棘爪与棘轮在齿顶圆上的A 点接触。则有： N.O2A.sinα＞F. O2A.cosα ∵F＝N.f＝N.tanρ 代入得：tanα＞tanρ ∴自动啮紧条件为：α＞ρ 式中： α—棘轮齿面倾角； N—作用在棘爪齿面上的法向反力； F—作用在棘爪齿面上的摩擦力； f—摩擦系数 ρ—摩擦角
特点：齿式棘轮机构结构简 单，运动可靠，从动棘轮容 易实现有级调节，但是有噪 声、冲击，轮齿易摩损，高 速时尤其严重，常用于低速、 轻载的间歇传动。 应用举例： ⑴、送进和输送（如右图示） 牛头刨床的横向进给机构： 通过可变向棘轮机构使丝杆 产生间歇传动，从而带动工 作台（螺母）实现横向间歇 进给运动。
公式
小结：
一、棘轮机构是常用的间歇运动机构之一。分类如下：
二、棘轮机构的基本参数有： 齿数Z：圆周角与棘轮的最小转角之比。 模数m：棘轮顶圆与齿数之比。 有关计算公式参阅P54表4-1
布置作业：练习与思考
4-4-1、棘轮机构的工作原理是什么？
如图4-1示：摆杆3左右摆动，当摆杆3顺时针右摆时，棘 爪2插入棘轮1的齿内推动棘轮转过某一角度。当摆杆3逆 时针左摆时，棘爪2在棘轮1齿面上滑过，制动爪4—防止 棘轮反转，故棘轮静止不动。如此往复循环，将摇杆3的 往复摆动变为棘轮1的单向间歇运动。
可变向棘轮机构——用于双向的间歇运动。
如左图：改变棘爪的 位置，使棘轮变向。
如右图：提起棘爪绕轴线旋转 1800，使棘轮变向。
双动式棘轮机构——摆杆来回摆动，使棘轮向 同一方向运动。
二、棘轮机构的类型和特点
1、类型：
12-1 棘轮机构
图3 可变向棘轮机构
当棘轮齿制成方形时，则可成为如图3（a）所示的可变向棘轮机构。图3（b）为另一 种可变向棘轮机构，当棘爪提起并绕自身轴线转180°后再放下，则可依靠棘爪端部结 构两面不同的特点，实现棘轮沿相反方向单向间歇转动。
（3） 、可变向棘轮机构
翻转变向棘轮机构
回转变向棘轮机构
可变 棘轮机构
图1 单动式棘轮机构
图2 双动式棘轮机构
图1所示为单动式棘轮机构。改变图1中主动件摆杆的结构形状，可得到图2 所示的双动式棘轮机构。特点是当主动件摆杆作来回摆动时，都能使棘轮 朝同一方向作间歇运动，驱动棘爪可以制成直的或带钩头的。
2、按棘轮的运动方向，棘轮机构可分为单向棘轮机构（图1）和可 变向棘轮机构（图3）。
第2章 机器的组成与机构
3、按棘轮的形状，有外棘轮机构、内棘轮机构（图4）、摩擦棘 轮机构（图5）及棘条棘轮机构（图6）。
图4 内棘轮机构
图5 摩擦棘轮机构
图6 棘条棘轮机构
单动齿啮合式按按轮齿分布可分为：
外啮合式棘轮机构
内啮合式棘轮机构
2、摩擦式棘轮机构（利用棘爪与摩擦棘轮间的摩擦力传递运动）
◆ 齿式棘轮机构运动可靠，从动棘轮容易实现有级调节，但是 有噪声、冲击，轮齿易摩损，高速时尤其严重，常用于低速、 轻载的间歇传动。 ◆ 摩擦式棘轮机构可实现无级调节，运动平稳无噪声，有 打滑。适用于低速轻载的场合。 ◆ 棘轮机构还常用作防止机构逆转的停止器。
制动器
发生事故时，止动棘爪３ 突然伸出，可防止卷筒逆 转。
摩擦式棘轮机构可实现有级调节，无噪声，有打滑
二、棘轮机构的类型与应用 按轮齿分布： 外缘、 内缘、 端面棘轮机构。 按工作方式： 棘轮 类型 单动式、 双动式棘轮机构。
第四节棘轮、槽轮机构的工作原理、类型和应用螺旋机构
第四节棘轮、槽轮机构的⼯作原理、类型和应⽤螺旋机构章节内容第三章其他常⽤机构 §3-1 棘轮、槽轮机构的⼯作原理、类型和应⽤§3-2 螺旋机构教学⽅式讲授教学时数2教学⽬的与要求理解棘轮机构和槽轮机构的⼯作原理，掌握螺旋齿轮的类型和参数，理解⼏种螺旋机构的特点教学内容⼀、检查⼈数：⼆、复习提问：1、何谓凸轮轮廓曲线？对⼼直动从动件盘形凸轮和对⼼直动滚⼦从动件盘形凸轮的轮廓有什么区别？2、凸轮机构r T 、a 、r b 的确定三、重点与难点：1.重点：棘轮机构和槽轮机构的⼯作原理；螺纹的参数2.难点：棘轮机构和槽轮机构的⼯作原理四、新课：第三章其他常⽤机构§3-1 棘轮、槽轮机构的⼯作原理、类型和应⽤§3.1.1棘轮机构⼀、棘轮机构的⼯作原理棘轮机构双向棘轮机构棘轮机构由棘轮、棘抓、摇杆及机架组成。
⼯作原理是利⽤棘⽖与棘轮上棘齿的啮合与分离，实现周期性间歇运动的机构。
形式：外啮合、内啮合轮齿形状：锯齿形、矩形。
做单向间歇运动的棘轮⽤锯齿形齿，可换向的棘轮⽤矩形齿。
回转棘⽖双向棘轮机构双棘⽖棘轮机构双棘⽖棘轮机构,在摇杆上安装两个棘⽖，可提⾼棘轮运动的次数，缩短停歇的时间，⼜叫快动棘轮机构。
⼆、棘轮转⾓的调节1.调节摇杆摆动⾓度的⼤⼩，控制棘轮的转⾓2.⽤遮板调节棘轮转⾓三、棘轮机构的特点与应⽤1、送进和输送2、制动3、超越§3.1.2槽轮机构⼀、槽轮机构的⼯作原理槽轮机构由带圆销的拨盘、具有径向槽的槽轮和机架组成。
拨盘为主动件，做匀速运动。
在圆销未进⼊径向槽时，拨盘的凸圆弧转⼊槽轮的凹弧，槽轮因受凹凸两弧锁合，故静⽌不动。
当拨盘上的凸弧端点A刚好处于槽轮凹弧的中点时，凹凸两弧的锁⽌作⽤终⽌，圆销恰好进⼊径向槽驱动槽轮转动；当圆销开始脱离径向槽时，拨盘上的凸弧⼜开始将槽轮锁住，槽轮⼜静⽌不动。
当拨盘1继续转动时，上述过程重复出现。
⼀、槽轮机构的类型、特点及应⽤（1）类型：外槽轮、内槽轮依据机构中圆销的数⽬，外槽轮有单元销、双圆销、多圆销之分。
棘轮机构基础知识
棘轮机构基础知识一棘轮机构(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。
2 棘轮机构的分类方式有以下几种：（1）按结构形式分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构齿式棘轮机构结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选择合适的驱动机构实现。
该机构的缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。
齿式棘轮机构摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构是用偏心扇形楔块代替齿式棘轮机构中的棘爪，以无齿摩擦代替棘轮。
特点是传动平稳、无噪音；动程可无级调节。
但因靠摩擦力传动，会出现打滑现象，虽然可起到安全保护作用，但是传动精度不高。
适用于低速轻载的场合。
（2）按啮合方式分外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构外啮合式棘轮机构的棘爪或楔块均安装在棘轮的外部，而内啮合棘轮机构的棘爪或楔块均在棘轮内部。
外啮合式棘轮机构由于加工、安装和维修方便，应用较广。
内啮合棘轮机构的特点是结构紧凑，外形尺寸小。
外啮合式棘轮机构内啮合式棘轮机构（3）按从动件运动形式分单动式棘轮机构、双动式棘轮机构和双向式棘轮机构单动式式棘轮机构当主动件按某一个方向摆动时，才能推动棘轮转动。
双动式棘轮机构，在主动摇杆向两个方向往复摆动的过程中，分别带动两个棘爪，两次推动棘轮转动。
双动式棘轮机构常用于载荷较大，棘轮尺寸受限，齿数较少，而主动摆杆的摆角小于棘轮齿距的场合。
双动式棘轮机构以上介绍的棘轮机构，都只能按一个方向作单向间歇运动。
机械设计基础课件05-01棘轮机构
间歇运动机构
5.1 棘轮机构
5.1 棘轮机构
齿式棘轮机构的基本类型：直动棘轮机构(双动)
间歇运动机构
5.1 棘轮机构
5.1 棘轮机构
棘轮机构转角的调整方法：改变主动摇杆的长度
间歇运动机构
5.1 棘轮机构
5.1 棘轮机构
棘轮机构转角的调整方法：遮板
间歇运动机构
5.1 棘轮机构
5.1 棘轮机构
棘轮机构转角的调整方法：遮板
齿式棘轮机构的应用：印刷机械上的水辊
间歇运动机构
观察结构
5.1 棘轮机构
5.1 棘轮机构
齿式棘轮机构的应用：棘轮扳手
间歇运动机构
观察结构
Байду номын сангаас
5.1 棘轮机构
5.1 棘轮机构
齿式棘轮机构的基本类型：摩擦式棘轮机构
间歇运动机构
观察结构
5.1 棘轮机构
5.1 棘轮机构
齿式棘轮机构的基本类型：直动棘轮机构(单动)
间歇运动机构
观察结构
5.1 棘轮机构
间歇运动机构
棘轮机构组成：棘轮机构主要由棘轮1、棘爪2、摇杆3、止回棘爪4和机架组成。弹簧5用来使 止回棘爪4与棘轮保持接触。
5.1 棘轮机构
间歇运动机构
棘轮机构工作原理：棘轮装在轴上，用键与轴联接在一起。棘爪2铰接于摇杆3上，摇杆3可绕 棘轮轴摆动。当摇杆3顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮齿顶滑过，棘轮静止不动；当摇杆3逆时
间歇运动机构
观察结构
5.1 棘轮机构
5.1 棘轮机构
齿式棘轮机构的应用：自行车后轮轴
间歇运动机构
5.1 棘轮机构
5.1 棘轮机构
齿式棘轮机构的应用：牛头刨床横向进给机构
棘轮机构的组成及工作原理.讲课教案
（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
在自动机械中，加工成品或输送工件时，在加 工工位为完成所需的加工过程，需要提供给工件一 定时间的间歇，所采用的机构是间歇机构。
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。
棘轮机构的组成及工作原理
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。
棘轮机构教案知识讲解
棘轮机构教案知识讲解棘轮机构教学⽬的：掌握棘轮机构的结构组成和⼯作原理；掌握棘轮机构的类型和特点；了解棘轮机构的应⽤。
教学重点：棘轮机构的结构组成和⼯作原理教学难点：棘轮机构的类型和特点新课教法选择：实物演⽰⼩组讨论教学内容:⼀、棘轮机构的⼯作原理1、机构组成主要有摇杆、棘⽖、棘轮、制动⽖和机架组成。
弹簧使制动⽖和棘轮保持接触。
2、⼯作过程摇杆逆时针摆动——棘⽖插⼊齿槽——棘轮转过⾓度——制动⽖划过齿背摇杆顺时针摆动——棘⽖划过脊背——制动⽖组织棘轮作顺时针转动——棘轮静⽌不动因此当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮将作单向间歇转动。
⼆、棘轮机构的类型及特点1、按结构形式分①齿式棘轮机构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。
②摩擦式棘轮机构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2、按从动件运动形式分①单动式棘轮机构单动式棘轮机构的特点是摆杆向⼀个⽅向摆动时，棘轮沿同⼀⽅向转过某⼀⾓度；⽽摆杆向另⼀个⽅向摆动时，棘轮静⽌不动。
②双动式棘轮机构双动式棘轮机构，摆杆的往复摆动，都能使棘轮沿单⼀⽅向转动，棘轮转动⽅向是不可改变的。
③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。
三、棘轮机构的特点与应⽤1、结构简单，制造容易运动可靠2、棘轮的转⾓在很⼤范围内可调3、⼯作时有较⼤的冲击和噪声、运动精度不⾼，常⽤于低速场合4、棘轮机构还常⽤作防⽌机构逆转的停⽌器四、棘轮转⾓的调节1、⽤遮板调节棘轮转⾓2、调节摇杆摆动⾓度的⼤⼩，控制棘轮的转⾓五、棘轮机构的应⽤应⽤：在各类机床中实现进给、转位、或分度。
棘轮机构基础知识
棘轮机构基础知识一棘轮机构(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。
2 棘轮机构的分类方式有以下几种：（1）按结构形式分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构齿式棘轮机构结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选择合适的驱动机构实现。
该机构的缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。
齿式棘轮机构摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构是用偏心扇形楔块代替齿式棘轮机构中的棘爪，以无齿摩擦代替棘轮。
特点是传动平稳、无噪音；动程可无级调节。
但因靠摩擦力传动，会出现打滑现象，虽然可起到安全保护作用，但是传动精度不高。
适用于低速轻载的场合。
（2）按啮合方式分外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构外啮合式棘轮机构的棘爪或楔块均安装在棘轮的外部，而内啮合棘轮机构的棘爪或楔块均在棘轮内部。
外啮合式棘轮机构由于加工、安装和维修方便，应用较广。
内啮合棘轮机构的特点是结构紧凑，外形尺寸小。
外啮合式棘轮机构内啮合式棘轮机构（3）按从动件运动形式分单动式棘轮机构、双动式棘轮机构和双向式棘轮机构单动式式棘轮机构当主动件按某一个方向摆动时，才能推动棘轮转动。
双动式棘轮机构，在主动摇杆向两个方向往复摆动的过程中，分别带动两个棘爪，两次推动棘轮转动。
双动式棘轮机构常用于载荷较大，棘轮尺寸受限，齿数较少，而主动摆杆的摆角小于棘轮齿距的场合。
双动式棘轮机构以上介绍的棘轮机构，都只能按一个方向作单向间歇运动。
棘轮机构基础知识
棘轮机构基础知识一棘轮机构(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。
2 棘轮机构的分类方式有以下几种：按结构形式分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构齿式棘轮机构结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选择合适的驱动机构实现。
该机构的缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。
齿式棘轮机构摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构是用偏心扇形楔块代替齿式棘轮机构中的棘爪，以无齿摩擦代替棘轮。
特点是传动平稳、无噪音；动程可无级调节。
但因靠摩擦力传动，会出现打滑现象，虽然可起到安全保护作用，但是传动精度不高。
适用于低速轻载的场合。
按啮合方式分外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构外啮合式棘轮机构的棘爪或楔块均安装在棘轮的外部，而内啮合棘轮机构的棘爪或楔块均在棘轮内部。
外啮合式棘轮机构由于加工、安装和维修方便，应用较广。
内啮合棘轮机构的特点是结构紧凑，外形尺寸小。
外啮合式棘轮机构内啮合式棘轮机构按从动件运动形式分单动式棘轮机构、双动式棘轮机构和双向式棘轮机构单动式式棘轮机构当主动件按某一个方向摆动时，才能推动棘轮转动。
双动式棘轮机构，在主动摇杆向两个方向往复摆动的过程中，分别带动两个棘爪，两次推动棘轮转动。
双动式棘轮机构常用于载荷较大，棘轮尺寸受限，齿数较少，而主动摆杆的摆角小于棘轮齿距的场合。
双动式棘轮机构以上介绍的棘轮机构，都只能按一个方向作单向间歇运动。
双向式棘轮机构可通过改变棘爪的摆动方向，实现棘轮两个方向的转动。
(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。
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h1=h’ ≈h/cosα
rf =1.5 mm r1 =2 mm 一般取 L=2p
齿槽角
L
p
o2
h1 a
h’ a1 α
da
60°~80°
h
o1
r1 rf
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L
o2 M pr
F α Ft
Fr A
将两个力分解成切向和径向分量
Pn sinα L > Fcosα L
pn
α
pt
Σ=90°
α
∵ F= Pn f 代入得：
tgα> f =tgφ ∴ α>φ
da
o1
当 f=0.2 时，φ＝11°30’
通常取α＝20°
齿偏角
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棘轮几何尺寸计算公式
棘轮参数
计算公式或取值
应用：在各类机床中实现进给、转位、或分度。
实例：止动器、牛头刨床、冲床转位、 超越离合器（单车飞轮）。
C D
冲压工位
冲头 卸料工位
B
装料工位
间歇转动
A
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三、设计要点
正压力－Pn
摩擦力－F
要求在工作时，棘爪在Pn和F的作用下，能自动滑入棘轮齿槽。
条件是两者对O’的力矩要满足 如下条件：
Mpn>MF
齿数z
12~25
模数m
1、1.5、2、2.5、3、 3.5、4、5、6、8、10
顶圆直径da 齿间距p
da =mz P=πm
齿高h 齿顶弦长a 棘爪工作面长度a1 齿偏角α
h=0.75m a=m a1=(0.5~0.7)a α＝20°
棘轮宽b
b=(1~4)m
棘爪斜高h1 、齿斜高h’ 棘轮齿根圆角半径rf 棘爪尖端圆角半径r1
棘轮机构的组成及其工作原理
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棘轮可双向运动
A
B
B’
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φ
调滑动罩
可调转角的棘轮
0 1
2
3 4 5
牛头刨床进给调整机构 通过调整杆长来调摆角
JM 返回
1 2
3
3 2
1
摩擦棘轮
超越离合器
3 4 2
1
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运动特点： 轮齿式棘轮工作时噪音大且转角为步进可调，但运动准确。
而摩擦棘轮正好相反。