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棘輪機(jī)構(gòu)
將主動(dòng)件的均勻轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停的周期性運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，稱為間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如牛頭刨床 工作臺(tái)的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，電影放映機(jī)的送片運(yùn)動(dòng)等都用有間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。下面是小編整理的棘輪機(jī)構(gòu)的內(nèi)容，一起來看看吧。
棘輪機(jī)構(gòu)
棘輪機(jī)構(gòu)（ratchet and pawl），由棘輪和棘爪組成的一種單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)常用在各種機(jī)床和自動(dòng)機(jī)中間歇進(jìn)給或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位上，也常用在千斤頂上。在自行車中棘輪機(jī)構(gòu)用于單向驅(qū)動(dòng)，在手動(dòng)絞車中棘輪機(jī)構(gòu)常用以防止逆轉(zhuǎn)。棘輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)常伴有噪聲和振動(dòng)，因此它的工作頻率不能過高。
中文名
棘輪機(jī)構(gòu)
外文名
ratchet and pawl
類型
單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
組成
棘輪和棘爪
簡介
棘輪機(jī)構(gòu)將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。
棘輪機(jī)構(gòu) 示意圖棘輪輪齒通常用單向齒，棘爪鉸接于搖桿上，當(dāng)搖桿逆時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪便插入棘輪齒以推動(dòng)棘輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)搖桿順時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，棘爪在棘輪上滑過，棘輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為了確保棘輪不反轉(zhuǎn)，常在固定構(gòu)件上加裝止逆棘爪。搖桿的往復(fù)擺動(dòng)可由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)油缸等實(shí)現(xiàn)，在傳遞很小動(dòng)力時(shí)，也有用電磁鐵直接驅(qū)動(dòng)棘爪的。棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度稱為動(dòng)程。動(dòng)程的大小可利用改變驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)或遮齒罩的位置等方法調(diào)節(jié)，也可以在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中加以調(diào)節(jié)。如果希望調(diào)節(jié)的精度高于一個(gè)棘齒所對(duì)應(yīng)的角度，可應(yīng)用多棘爪棘輪機(jī)構(gòu)。
工作原理
棘輪機(jī)構(gòu)的基本模式和工作原理圖示為機(jī)械中常用的外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)，它由主動(dòng)擺桿，棘爪，棘輪、止回棘爪和機(jī)架組成。主動(dòng)件空套在與棘輪固連的從動(dòng)軸上，并與驅(qū)動(dòng)棘爪用轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。當(dāng)主動(dòng)件逆時(shí)針方向擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪便插入棘輪的齒槽中，使棘輪跟著轉(zhuǎn)過一定角度，此時(shí)，止回棘爪在棘輪的齒背上滑動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)件順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，止回棘爪阻止棘輪發(fā)生順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)棘爪卻能夠在棘輪齒背上滑過，所以，這時(shí)棘輪靜止不動(dòng)。因此，當(dāng)主動(dòng)件作連續(xù)的往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪作單向的間歇運(yùn)動(dòng)。
類型及特點(diǎn)
齒式棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)的分類方式有以下幾種：
按結(jié)構(gòu)形式
棘輪機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)形式分類可分為齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)。
齒式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便；動(dòng)與停的時(shí)間比可通過選擇合適的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。該機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是動(dòng)程只能作有級(jí)調(diào)節(jié)；噪音、沖擊和磨損較大，故不宜用于高速。
摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)是用偏心扇形楔塊代替齒式棘輪機(jī)構(gòu)中的棘爪，以無齒摩擦代替棘輪。特點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)、無噪音；動(dòng)程可無級(jí)調(diào)節(jié)。但因靠摩擦力傳動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，雖然可起到安全保護(hù)作用，但是傳動(dòng)精度不高。適用于低速輕載的場(chǎng)合。
按嚙合方式
棘輪機(jī)構(gòu)按嚙合方式分類可分為外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)。
外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪或楔塊均安裝在棘輪的外部，而內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪或楔塊均在棘輪內(nèi)部。
內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)由于加工、安裝和維修方便，應(yīng)用較廣。內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小。
按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式
棘輪機(jī)構(gòu)按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分類可分單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)、雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)和雙向式棘輪機(jī)構(gòu)。
單動(dòng)式式棘輪機(jī)構(gòu)當(dāng)主動(dòng)件按某一個(gè)方向擺動(dòng)時(shí)，才能推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)，在主動(dòng)搖桿向兩個(gè)方向往復(fù)擺動(dòng)的過程中，分別帶動(dòng)兩個(gè)棘爪，兩次推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)常用于載荷較大，棘輪尺寸受限，齒數(shù)較少，而主動(dòng)擺桿的擺角小于棘輪齒距的場(chǎng)合。
以上介紹的棘輪機(jī)構(gòu)，都只能按一個(gè)方向作單向間歇運(yùn)動(dòng)。雙向式棘輪機(jī)構(gòu)可通過改變棘爪的擺動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)棘輪兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖示為兩種雙向式棘輪機(jī)構(gòu)的形式，雙向式棘輪機(jī)構(gòu)必須采用對(duì)稱齒形。
棘輪機(jī)構(gòu)
棘輪機(jī)構(gòu)的核心組成部分主要包括棘輪、棘爪以及與之配合的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。棘輪，一種帶有齒狀凸起的輪子，它的齒狀設(shè)計(jì)使得棘爪能夠與之有效配合，實(shí)現(xiàn)間歇性的運(yùn)動(dòng)。棘爪，則是一個(gè)可以擺動(dòng)的小部件，當(dāng)它與棘輪的齒相接觸時(shí)，可以推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距；而當(dāng)棘爪與棘輪的齒槽相接觸時(shí)，棘輪則會(huì)被鎖定，無法繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
棘輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程十分有趣。當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)棘爪與棘輪的齒相接觸時(shí)，棘爪會(huì)推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距，然后迅速脫離，使得棘輪在慣性作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。而當(dāng)棘爪與棘輪的齒槽相接觸時(shí)，棘爪會(huì)阻止棘輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了間歇性的運(yùn)動(dòng)。這種間歇性的運(yùn)動(dòng)方式，使得棘輪機(jī)構(gòu)在諸如鐘表、步進(jìn)電機(jī)等需要精確控制運(yùn)動(dòng)步長的場(chǎng)合中，展現(xiàn)出了極大的應(yīng)用價(jià)值。
此外，棘輪機(jī)構(gòu)還具有單向傳動(dòng)的特性。由于棘爪只能推動(dòng)棘輪在一個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，而在另一個(gè)方向上則被鎖定，因此棘輪機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)單向的傳動(dòng)。這種特性使得棘輪機(jī)構(gòu)在諸如卷揚(yáng)機(jī)、傳送帶等需要單向傳動(dòng)的設(shè)備中，得到了廣泛的應(yīng)用。
總的來說，棘輪機(jī)構(gòu)以其獨(dú)特的工作原理和優(yōu)越的性能特點(diǎn)，成為了機(jī)械領(lǐng)域中的一種重要裝置。它的間歇運(yùn)動(dòng)和單向傳動(dòng)特性，使得它在許多領(lǐng)域中都發(fā)揮著不可替代的作用。隨著科技的不斷發(fā)展，棘輪機(jī)構(gòu)也將繼續(xù)得到改進(jìn)和優(yōu)化，為我們的生活和工作帶來更多的便利和效益。
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