3.1 棘轮机构（课件）《机械基础》（机工版·第2版）同步精品课堂

3.1 棘轮机构 《机械基础》（机工版） 同步精品课堂—中职专业课 1 学习目标 01 03 02 掌握棘轮机构的组成及工作原理和种类。 了解棘轮转角的调节方法。 熟悉棘轮机构的特点及应用。 新知学习 情景导入 同学们，咱们生活里藏着不少巧妙的机械呢！想想看，家里的卷尺一拉就出来，松手还能自动卷回去，是不是特别方便？还有工厂里的传送带，为啥能稳稳地一步步往前挪，不会滑回去？这些小“本领”，其实都离不开一种叫“棘轮机构”的机械小能手在帮忙。它就像个负责“卡点”的管理员，能让运动乖乖按规矩来，该动的时候动，该停的时候绝不乱跑。今天咱们就来揭开它的神秘面纱，看看这小小的机构到底有啥门道！ 新知学习 输出运动具有间歇运动特性的机构称为间歇运动机构，其作用是将主动件的连续运动转变为从动件的周期性时动时停的单向运动，以满足生产要求。 间歇运动机构广泛应用于机床设备及自动化机械中，如机床的自动进给机构、分度机构，自动机床的送料机构、刀架自动转位机构、电影放映机的卷片机构、印刷机的进纸机构等。随着机械化、自动化程度的提高，间歇运动机构的应用也越来越广泛。 间歇运动机构的种类很多，常用的有棘轮机构和槽轮机构两种。 新知学习 一、棘轮机构的组成及工作原理 新知学习 图3-1所示为典型的齿式棘轮机构，主要由棘轮、棘爪和机架等组成。当摇杆逆时针方向摆动时，摇杆上铰接的棘爪插入棘轮的齿槽内，推动棘轮同向转动一定角度。当摇杆顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮的齿背上滑回原位，此时止回棘爪阻止棘轮反向转动，使棘轮静止不动，从而实现了主动件做连续往复摆动，从动棘轮做单向间歇运动的目的。为了保证止回棘爪工作可靠，常利用弹簧使其紧压齿面。 新知学习 一、棘轮机构的组成及工作原理 新知学习 1.按结构分类 (1)齿式棘轮机构。齿式棘轮机构靠棘爪和棘轮轮齿的啮合实现传动。齿式棘轮机构又有外啮合(图3-1)和内啮合(图3-2)两种基本形式。图3-3所示为起重设备中常用的防逆转棘轮机构，采用了外啮合齿式棘轮机构；图3-4所示为自行车后轴的齿式棘轮超越机构，采用了内啮合齿式棘轮机构。 新知学习 二、棘轮机构的种类 新知学习 (2)摩擦式棘轮机构 图3-5所示为一种结构简单的摩擦式棘轮机构。其传动过程与齿式棘轮机构相似，也是将摇杆的往复摆动转变为棘轮的间歇运动，但实现这个过程的“棘爪”是一偏心楔块,“棘轮”则是一无齿的摩擦轮。与齿式棘轮机构相比，摩擦式棘轮机构具有以下特点。 新知学习 二、棘轮机构的种类 新知学习 1)齿式棘轮机构中棘轮转角的变化是以棘轮的轮齿为单位的，即有级变化;摩擦式棘轮机构中棘轮转角的变化无轮齿的限制，属于无级变化。 2)利用摩擦力使棘轮做间歇运动，不能承受较大的载荷，否则将产生滑动，一方面可起到过载保护作用，另一方面会使传动精度降低，故适用于低速轻载的场合。 3)传动噪声小。 新知学习 二、棘轮机构的种类 新知学习 2.按运动形式分类 (1)单向式棘轮机构 图3-1、图3-2、图3-5所示的棘轮机构只能做单方向的间歇运动，称为单向式棘轮机构。 新知学习 二、棘轮机构的种类 新知学习 新知学习 二、棘轮机构的种类 新知学习 (2)双向式棘轮机构 需要经常改变棘轮回转方向的机械，可采用双向式 棘轮机构。图3-6所示为两种常用的双向式棘轮机 构。棘轮的齿形做成对称齿形，如矩形、等腰梯形 等。在图 3-6a所示的机构中，棘爪可绕其自身轴 线翻转，当棘爪处于图示位置时，棘轮沿逆时针方向做间歇运动;当棘爪翻转后，棘轮沿顺时针方向做间歇运动。在图3-6b所示的机构中，只要将棘爪提起并转动180°后再放下，便可改变棘轮间歇运动的方向。 (3)双动式棘轮机构 图3-7所示为双动式棘轮机构，此机构采用两个棘爪，分别与棘轮接触。当主动件做往复摆动时，两个棘爪能先后使棘轮沿同一方向做间歇运动。主动件往复摆动一次，两棘爪先后推动或拉动棘轮共两次，因此棘轮间歇运动的停歇时间较短这种机构可以将一个棘爪悬空，只让一个棘爪工作。双动式棘轮机构与单动式棘轮机构相比，其结构紧凑，承载能力较大。 新知学习 二、棘轮机构的种类 新知学习 根据机构工作的需要，棘轮的转角通常需要调节，常用的调节方法有两种。 1.改变摇杆摆角的大小 如图 3-8所示，改变摇杆0,B摆角的大小即可改变 棘轮转角的大小，而摇杆摆角的改变是通过调节 曲柄长度实现的。转动螺杆D调节滑块的位置， 可改变曲柄0A的长度，进而使摇杆的摆角发生改 变。此方法也适用于摩擦式棘轮机构。 新知学习 三、棘轮转角的调节 新知学习 2.改变遮板的位置 如图 3-9所示，棘轮装在可以转动的罩壳A内(罩壳 不随棘轮一起转动)，通过罩壳的缺口，露出部分 棘轮轮齿。改变罩壳缺口的位置，可使在摇杆摆 动(摆角为业)时，棘的行程有一部分在罩壳侧面的 遮板上滑过，不能与棘轮轮齿接触，从而不能推动棘轮转动。这样，通过遮板在摇杆摆角范围内遮住轮齿的不同，就可实现对棘轮转角大小的控制。此方法不适用于摩擦式棘轮机构。 新知学习 三、棘轮转角的调节 新知学习 1.棘轮机构的特点 齿式棘轮机构具有结构简单、制造容易、运动可靠和棘轮转角调节方便等优点，但在其工作过程中，棘爪与棘轮接触和分离的瞬间存在刚性冲击，运动平稳性差。此外，爪在棘轮齿背上滑行时会产生噪声并使齿尖磨损。因此，齿式棘轮机构不适用于高速传动，常用于主动件速度不大、从动件行程需要改变的场合，如机床的自动进给、送料、自动计数、制动、超越机构等。当需要无级调节棘轮的转角时，则应采用摩擦式棘轮机构，其传动平稳、无噪声，但易打滑而使传动精度不高，常用作超越离合器。 新知学习 四、棘轮机构的特点及应用 新知学习 2.棘轮机构的应用实例 (1)牛头刨床横向进给机构如图3-10所示，牛头刨床横向进给机构由齿轮机构、曲柄摇杆机构、棘轮机构和螺旋传动机构组成。 新知学习 四、棘轮机构的特点及应用 新知学习 齿轮1由电动机驱动，通过齿轮2上的曲柄4B、连杆 BC使摇杆摆动，装在摇杆上的棘爪推动棘轮及丝杠转过一定角度，完成滑枕每往复行程(刨削)一次，工作台沿向进给一次的要求。工作台每次进给量的大小(棘轮转角大小)可通过改变遮板位置的方法来调节；将棘爪提起并转动180°后放下，可改变棘轮回转方向，进而使工作台做反向进给，继续进行下一刨削工序，而不必将工件返回原位，从而节省时间。 新知学习 四、棘轮机构的特点及应用 新知学习 (2)压力机自动转位机构 图3-11所示为压力机自动转位机构，滑块(即冲头)每上下往复运动一次，通过连杆 CB带动摇杆0B往复摆动一次，从而使铰接在摇杆A处的棘爪推动棘轮(与工作台连接)转过一定角度(即转过一个工位)，完成转位要求。 新知学习 四、棘轮机构的特点及应用 新知学习 (3)用于制动的防逆转棘轮机构 如图3-3所示，这种棘轮只能沿一个方向转动而不能反向转动，常用于起重设备中，以保证起重工作安全可靠。 新知学习 四、棘轮机构的特点及应用 新知学习 随堂练习 （1）简述棘轮机构的组成及工作原理。 （2）棘轮机构按工作原理可分为哪几类？各有何特点？ 课堂练习 答案：A 解析：棘轮罩可挡住部分棘轮齿，使棘爪只能推动部分齿，从而限制棘轮转角。 1.采用棘轮罩调节转角时，棘轮罩的作用是（ ） A. 限制棘爪行程 B. 固定棘轮 C. 增加摩擦力 D. 改变棘轮转向 课堂练习 答案：C 解析：棘轮机构结构简单、制造方便，是其主要优点；但传动有冲击，转角多为有级调节，不适用于高速。 2.棘轮机构的主要优点是（ ） A. 传动平稳 B. 转角可无级调节 C. 结构简单 D. 适用于高速 课堂练习 答案：C 解析：棘爪与棘轮啮合时存在刚性冲击，是其主要缺点，适用于低速轻载场合。 3.棘轮机构的主要缺点是（ ） A. 结构复杂 B. 不能实现间歇运动 C. 工作时有冲击 D. 无法单向传动 课堂练习 答案：C 解析：齿轮减速器用齿轮传动实现连续运动，无间歇要求，不使用棘轮机构；其他选项均需单向间歇运动。 4.下列设备中未采用棘轮机构的是（ ） A. 千斤顶 B. 自行车飞轮 C. 齿轮减速器 D. 牛头刨床工作台 课堂练习 答案：B 解析：扳手的棘轮机构使扳手往复摆动时，棘轮只单向转动，实现间歇拧紧动作，方便操作。 5.扳手利用棘轮机构的主要目的是（ ） A. 增大扭矩 B. 实现间歇转动 C. 方便操作 D. 提高转速 课堂练习 答案：A 解析：刨床工作台需间歇进给，棘轮机构的单向间歇运动可满足这一需求。 6.牛头刨床工作台的进给运动采用棘轮机构，是利用其（ ） A. 单向间歇运动特点 B. 高速传动特点 C. 无级调速特点 D. 结构复杂特点 课堂练习 答案：B 解析：双向棘轮可通过调节棘爪位置，实现顺时针或逆时针单向转动，即双向间歇运动。 7.双向棘轮机构在机械中主要用于（ ） A. 防止逆转 B. 实现双向间歇运动 C. 增速 D. 减速 课堂练习 答案：B 解析：齿轮机构实现连续传动，棘轮机构则实现间歇传动，这是两者的核心区别。 8.与齿轮机构相比，棘轮机构的显著特点是（ ） A. 连续传动 B. 间歇传动 C. 传动比精确 D. 适用于高速 课堂小结 感谢观看 $$