棘轮机构

棘轮机构

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。

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

棘轮机构 示意图

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。

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

棘轮机构的基本模式和工作原理

套在与棘轮固连的从动轴上，并与驱动

棘轮机构

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。

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

棘轮机构 示意图

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。

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

棘轮机构的基本模式和工作原理

套在与棘轮固连的从动轴上，并与驱动

课 时 授 课 计 划

专业：09机械 班级：09中专机械 授课时期：2010年9月17日 教师：杨琴 章 节 内 容 教学目的

与 要 求 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rT、a、rb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

第三章 其他常用机构 型和应用

§3-2 螺旋机构

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

教学 教学 时数

§3-1 棘轮、槽轮机构的工作原理、类方式

讲 授

2

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、

课 时 授 课 计 划

专业：09机械 班级：09中专机械 授课时期：2010年9月17日 教师：杨琴 章 节 内 容 教学目的

与 要 求 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rT、a、rb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

第三章 其他常用机构 型和应用

§3-2 螺旋机构

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

教学 教学 时数

§3-1 棘轮、槽轮机构的工作原理、类方式

讲 授

2

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、

凸轮机构习题

一、填空题

1）凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动开始和终止的位置， 加速度 有突变，会产生 柔性 冲击。

2）根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。写出两种几何形状封闭的凸轮机构槽道凸轮和等径凸轮 。

3）为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用从动件自身的重力 ， 弹簧力 ，或依靠凸轮上的 几何形状 来实现。

4）凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线，就可以是从动件可以各种预期的运动规律 。主要缺点为 从动件与凸轮之间是高副（点接触、线接触），易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合 。

5)为减小凸轮机构的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的正偏置 侧。

6）凸轮机构的从动件按等加速等减速运动规律运动，在运动过程中，加速度 将发生突变，从而引起 柔性 冲击。

7）当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时，可采取以下措施来减小压力角增大基圆半径、改变偏置方向 。

9）平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于 0 。

10）在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中， 等速运动 运动规律有刚性冲击； 等加

第 1、2 课时 总第 课时 单元（章、节） 9授课课时 授课班级 日期 教具准备 －2 2 课 题 授课形式 机构模型 掌握槽轮机构组成、工作原理、常用类型及应用特点。 槽轮机构工作原理、常用类型和应用特点 槽轮机构常用类型和应用特点 教 学 过 程 和 内 容 师 生 活 动 槽轮机构一 新课 教学目标 教学重点 教学难点 更新、补 充、删节 内容 课外作业 教学后记 1

复习 棘轮机构组成、工作原理 齿式棘轮机构特点 摩擦式棘轮机构特点 可变向棘轮机构，双动式棘轮机构特点 棘轮转角调节方法 新授 一、 槽轮机构 1、工作原理 1）组成：带圆销的曲柄，具有径向槽的槽轮和机架 2）机构中运动副：两个转动副，一个高副，高副机构 3）原理：曲柄为主动件，以角速度?作连续等速回转，通过圆销带动从动件槽轮作时停时转的步进运动。 4）锁止弧作用：防止槽轮逆转，保证静止可靠。 5）分类：外啮合，槽轮与曲柄转向相反 内啮合,槽轮与曲柄转向相同

凸轮机构习题

一、填空题

1）凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动开始和终止的位置， 加速度 有突变，会产生 柔性 冲击。

2）根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。写出两种几何形状封闭的凸轮机构槽道凸轮和等径凸轮 。

3）为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用从动件自身的重力 ， 弹簧力 ，或依靠凸轮上的 几何形状 来实现。

4）凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线，就可以是从动件可以各种预期的运动规律 。主要缺点为 从动件与凸轮之间是高副（点接触、线接触），易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合 。

5)为减小凸轮机构的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的正偏置 侧。

6）凸轮机构的从动件按等加速等减速运动规律运动，在运动过程中，加速度 将发生突变，从而引起 柔性 冲击。

7）当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时，可采取以下措施来减小压力角增大基圆半径、改变偏置方向 。

9）平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于 0 。

10）在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中， 等速运动 运动规律有刚性冲击； 等加

第三章 凸轮机构典型例题

例 1 在图示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，其圆心在A点，半径R=40mm，凸轮转动方向如图所示，lOA=25mm，滚子半径rt=10mm，试问：

（1）凸轮的理论廓线为何种曲线？ （2）凸轮的基圆半径r b=? （3）从动件的升距h=?

第 1 页

解：选取适当的比例尺作机构图如图（b）所示

（1）理论廓线η为半径为R+rt =40+10=50mm的圆。 （2）凸轮的基圆半径r b

凸轮理论廓线的最小向径称为凸轮的基圆半径，如图所示线段OC即为理论廓线η的最小向径，也就是凸轮的基圆半径r b。由图（b）可知

r b=l AC － lAO =（R+rt）－lAO=（40+10）－25=25mm （3）从动件的升距h

从动件上升的最大距离h称为从动件的升距，它等于理论廓线η的最大与最小向径之差。因此，

h=（lAO+R+rt）－r b=25+40+10－25=50mm

例 2 如图（a）所示为凸轮机构推杆的速度曲线，它由四段直线组成。要求：画出推杆的位移线图和加速度线图；判断那几个位置有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的F位置。凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。

考试复习与练习题

一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）

1 与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是 。

A．惯性力难以平衡 B．点、线接触，

易磨损

C．设计较为复杂 D．不能实现间歇

运动

2 与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是 。 A．可实现各种预期的运动规律 B．便于润滑 C．制造方便，易获得较高的精度 D．从动件的行程

可较大

3 盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。

A．摆动尖顶推杆 B．直动滚子推杆 C．摆动平底推杆 D．摆动滚子推杆 4 对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为 关系。

A．偏置比对心大 B．对心比偏置大 C．一样大 D．不一定 5 下述几种运动规律

1、在图示机构运动简图中，作出基圆，标出其基圆半径rO及推杆的行程h。（写出作图步骤）

图所示为一偏置尖底直动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮为一以C为中心的圆盘，圆盘半径R=30mm，偏心距e=10mm，从动件偏距E=10mm，转向如图所示。试用图解法求出（按1:1的比例作图求解）

（1）凸轮的基圆半径rb和从动件的升程h；

（2）凸轮机构的推程角?、回程角?、远休止角?和近休止角

ths?s?；

图示凸轮机构，要求： (1)写出该凸轮机构的名称； (2)画出凸轮的基圆，偏距圆； (3)图示位置时从动件的位移s、压力角α

1、如图所示为一偏置滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮的实际廓线为一个圆，圆心为O1，凸轮的转动中心为O。 （1）画出基圆、偏距圆；

（2）画出从动件在图示位置时的压力角α和位移s。 （不必作文字说明，但必须保留作图线）。

3、图为一偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构，试在图上绘出： （1）、 偏距圆；（2）、 基圆； （3）、 图示位置从动件位移及压力角； （4）、 滚子在C点接触时凸轮的转角。