常用步进传动机构

超越等工作要求。常用的步进机构可以分为两
类：
1）主动件往复摆动，从动件间歇运动，如
棘轮机构。
2）主动件连续运动，从动件间歇运动，如
槽轮机构、不完全齿轮机构等。
步进机构种类很多，我们这里主要学习常用
的：棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构。
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§5.1 棘轮机构
1、棘轮的工作原理和类型
我们都会骑自行车，当我们脚等踏板转
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当拨盘1以等角速度连 续转动，拨盘上的圆销A 没进入槽轮的径向槽时， 槽轮上的内凹锁止弧被 拨盘上的外凸弧mm卡住， 槽轮静止不动。当拨盘 上的圆销刚开始进入槽 轮径向槽时，锁止弧nn 也刚好被松开槽轮在圆 销A的推动下开始转动。
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棘轮机构 5
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在棘轮机构中，棘轮多为 从动件，由棘爪推动其运动。 而棘爪的运动则可用连杆机构、 凸轮机构或电磁装置等来实现。
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2、棘轮机构的特点和应用 轮齿式棘轮机构结构简单、运动可靠、
棘轮的转角容易实现有级的调节。但是这种 机构在回程时，棘爪在棘轮齿背上滑过产生 噪声；在运动开始和终了时，由于速度突变 而产生冲击，运动平稳行差，且棘轮轮齿容 易磨损，故常用于低速轻载等场合。摩擦式 棘轮传递运动较平稳、无噪声，棘轮角可以 实现无级调节，但运动准确性差，不易用于 运动精度高的场合。
Pr fPncos
图 5-9
又 Pr Pnsin
所以可以得到：tanftan（ 为摩擦角）
即 ：
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§5.2 槽轮机构
1、槽轮工作原理和类型
如图所示为 一外槽轮机 构。
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槽轮机构 1
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它由带有圆 销的主动拨盘1、 具有径向槽从动 槽轮2和机架所组 成。
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5 -1 0
图 5 -8
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棘 轮 机 构 6 18
3、棘爪回转轴位置的确定
在确定棘爪回转轴 轴心的位置时，最 好使 O ' 点至棘轮 轮齿顶尖A点的连 线 O 'A与棘轮过A 点的半径OA垂直， 这样，当传递相同 的转矩时，棘爪受 力最小。
图 5-9
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4、棘轮轮齿工作齿面
偏斜角 的确定 棘轮齿与棘爪接触
第五章 常用步进机构设计
1．教学目标 了解常用典型步进机构的工作原理、
运动特点及其应用等情况。 2．教学重点和难点
常见步进机构的工作原理
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当主动件作连续运动时，从动件作周期性
的运动和停顿，这类机构称为间歇机构，也称
为步进机构。它在各种自动化机械中得到广泛
的应用，用来满足送进、制动、转位、分度、
旋转 180 后再放下时，
就可以使棘轮获得顺时
针方向的单向间隙运动。
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棘轮机构 8
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如果我们希望 使摇杆来回摆动时， 使棘轮都能够棘轮 向同一方向转动， 则可以采用所谓双 动式棘轮机构，如 图5－5所示。此种 机构的棘爪可以制 成直的或钩头的。
图 5－ 5
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上述的轮齿式棘
轮机构，棘轮是靠摇
棘轮机构 7
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图5-3
7
当棘爪处在图示B的 位置时，棘轮可得到 逆时针方向的单向间 歇运动；而当棘爪绕 其销轴A翻转到虚线 位置 B ' 时，棘轮可 以得到顺时针方向的 单向间歇运动。
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图5-3
8
如图所示为一种棘 爪可以绕自身轴线转动 的棘轮机构。当棘爪按 图5-4 图示位置安放时，棘轮 可以得到逆时针方向的 单向间歇运动；而当棘 爪提起，并绕本身轴线
杆上的棘爪推动其棘
齿而运动的，所以棘
轮每次转动角都是棘
轮齿距角的倍数。在
Hale Waihona Puke Baidu
摇杆一定的情况下，
棘轮每次的转动角是
不能改变的。若工作
时需要改变棘轮转动
角，除采用改变摇杆
的转动角外，还可以
采用如图5－6所示的
结构
图 5 － 精选ppt 6
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棘轮上加一个
遮板，用以遮盖摇
杆摆角范围内棘轮
上的一部分齿。这
样，当摇杆逆时针
动时，带动链轮，通过链条又带动后轮上的
链轮，实现自行车的前进。但后轮的链轮是
只有外面的链轮带动里面的转轴，当我们不
再蹬动脚踏板时，自行车后轮可以继续转动。
留心的同学可能知道这个零件的名称，实际
上这就是一个棘轮机构。
但是这个机构究竟是怎么工作的呢？
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典型的棘轮机构
如图5-1所示。该机
构为轮齿式外啮合棘
的工作齿面应与半径
OA倾斜一定角度 ，
以保证棘爪在受力时能
顺利地滑入棘轮轮齿的
齿根。偏斜角 的大
小可如下得出，如图5-
9所示。
图 5-9
设棘轮齿对棘爪得法向压力为 Pn ，将其分解成 Pt
和 Pr 两个分力。其中径向分力 Pr 把棘轮推向棘轮 齿的根部。
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而当棘爪沿工作 齿面向齿根滑动时， 棘轮齿对棘爪的摩擦 力 F f Pn，将阻止棘 爪滑入棘轮齿根。为 保证棘爪的顺利滑入， 必须保证有：
图5-1
爪4阻止棘轮顺时针转动，同时棘
爪2在棘轮齿背上滑过，此时棘轮
静止。这样，当摇杆往复摆动时，
棘轮便可以得到单向的间歇运动。
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棘轮机构 1 5
如图5－2所
示为一内接式棘
轮机构。
图5-2
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如果工作需要，要 求棘轮能作不同转向的间 歇运动，则可把棘轮的齿 作成矩形，而将棘爪作成 图5－3所示的可翻转的 棘爪。
轮机构，由棘轮3、
棘爪2、摇杆1和止动
爪4、弹簧5和机架所
组成。棘轮3固装在
传动轴上，棘轮的齿
可以制作在棘轮的外
缘、内缘或端面上，
而实际应用中以作在
外缘上居多。摇杆1
空套在传动轴上。
图5-1
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当摇杆沿
逆时针方向摆
动时，棘爪2嵌
入机轮3上的齿
间，推动机轮
转动。当摇杆
沿顺时针方向
转动时，止动
方向摆动时，棘爪
先在遮板上滑动，
然后才插入棘轮的
齿槽推动棘轮转动。
被遮住的齿越多，
棘轮每次转动的角
度就越小。
图 5 － 精选ppt 6
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图 5－ 7
如图5－7所示为摩擦式棘轮
机构。这种棘轮机构是通过棘轮2
与棘爪3之间的摩擦而使棘爪实现
间歇传动的。
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棘 轮 机 构 4 13
摩擦式棘 轮机构可无级 变更棘轮转角， 且噪声小，但 与棘轮之间容 易产生滑动。 为增大摩擦力， 可将棘轮做成 槽轮形。
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棘轮机构常用在各种机床、自 动机、自行车、螺旋千斤顶等各种 机械中。棘轮还被广泛低用作防止 机械逆转的制动器中，这类棘轮制 动器常用在卷扬机、提升机、运输 机和牵引设备中。
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图5-8所示为 一提升机中 的棘轮制动 器，重物Q 被提升后， 由于棘轮受 到止动爪的 制动作用， 卷筒不会在 重力作用下 反转下降。