间歇运动机构(棘轮结构)详解

在各类机械中，常需要某些构件实现周期性的运动和停歇。

能够将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇的机构称为间歇运动机构。

而实现间歇运动的四种常用机构分别为：棘轮机构、槽轮机构、凸轮式间歇运动机构和不完全齿轮机构。

一、棘轮机构棘轮机构的类型很多，从工作原理上可分为轮齿啮合式和摩擦式棘轮机构；从结构上可分为外啮合式和内啮合式棘轮机构；从传动方向上分为单向（单动和双动）式和双向式棘轮机构。

棘轮机构是把摇杆的摆动转变为棘轮的间歇回转运动。

其优点轮齿式棘轮机构运动可靠，棘轮转角容易实现有级调节，但在工作过程中棘爪在齿面上滑行，齿尖易磨损并伴有噪音，同时为使棘爪能顺利落入棘轮槽，摇杆摆角应略大于棘轮转角，这样就不可避免地存在空程和冲击，在高速时尤其严重，所以常用在低速、轻载下实现间歇运动。

摩擦式棘轮机构传递运动平稳、无噪声，棘轮转角可作无级调节。

图1 单向轮齿啮合式棘轮但由于运动准确性差，不宜用于运动精度要求高的场合。

在工程实践中，棘轮机构常用于实现间歇送进（如牛头刨床）、止动（如起重和牵引设备中）和超越（如钻床中以滚子楔块式棘轮机构作为传动中的超越离合器，实现自动进给和快速进给功能）等场合。

图2 摩擦式棘轮二、槽轮机构槽轮机构又称马尔他机构或日内瓦机构，也是常用的间歇运动机构之一。

普通平面槽轮机构有外接式槽轮机构（图3）和内接式槽轮机构（图4）两种类型。

它主要是由带有均布的径向开口槽的槽轮２、带有圆柱销Ａ的拔盘１以及机架组成。

图3 外接式槽轮机构图4 内接式槽轮机构槽轮机构的工作过程是：主动拨盘１上的圆柱销Ａ进入槽轮２上的径向槽以前，拔盘上的凸锁止弧α将槽轮上的凹锁止弧β锁住，则槽轮静止不动。

当拔盘圆柱销Ａ进入槽轮径向槽时，凸、凹锁止弧刚好分离，圆柱销可以驱动槽轮转动。

当圆柱销脱离径向槽时，凸锁止弧又将凹锁止弧锁住，从而使槽轮静止不动。

因此，当主动拨盘作连续转动时，槽轮被驱动作单向的间歇转动。

外接式槽轮机构的主动拨盘１与槽轮２转向相反；内接式槽轮机构的主动拨盘１与槽轮２转向相同，且传动平稳、占空间小，槽轮停歇时间较短。

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。

棘轮机构棘轮机构将主动件的均匀转动转换为时转时停的周期性运动机构，称为间歇运动机构，例如牛头刨床工作台的横向进给运动，电影放映机的送片运动等都用有间歇运动机构。

间歇机构类型很多，只介绍常用的棘轮机构和槽轮机构。

一、棘轮机构1.棘轮机构的组成如图６-２８所示，该机构由棘轮、棘爪和机架等组成。

当摇杆向左摆动时，装在摇杆上的棘爪嵌入棘轮的齿槽内，推动棘轮朝逆时针方向转过一角度；当摇杆向右摆动时，棘爪便在棘轮的齿背上滑回原位，棘轮静止不动。

为了使棘轮的静止可靠和防止棘轮的反转，在机架上安装止回棘爪。

这样，当曲柄作连续回转时，棘轮只能作单向的间歇运动。

2.棘轮机构的类型（１）单向式棘轮机构单向式棘轮机构如图６-２８所示。

（２）双向式棘轮机构双向式棘轮机构如图６-２９所示，把棘轮的齿制成矩形，棘爪制成可翻转的。

当棘爪处在图示位置Ｂ时，棘轮获得逆时针单向间歇运动；而当把棘爪绕其销轴Ａ翻转到虚线所示位置Ｂ′时，棘轮即可获得顺时针单向间歇运动。

图6-28图6-29（３）双动式棘轮机构双动式棘轮机构如图６-３０所示，它同时应用两个棘爪，分别与棘轮接触。

当主动件作往复摆动时，两个棘爪都能先后使棘轮朝同一方向转动。

棘爪的爪端形状可以是直的，也可以是带钩头的，这种机构使棘轮转速增加一倍。

图6-30（４）摩擦式棘轮机构摩擦式棘轮机构是一种无棘齿的棘轮，靠摩擦力推动棘轮转动和止动，如图６-３１所示，棘轮是通过与右棘爪之间的摩擦来传递转动的，图示为逆时针转动，上棘爪是用来作反向制动用的。

（５）防止逆转的棘轮机构棘轮机构中棘爪常是主动件，棘轮是从动件。

如图６-３２所示，起重设备中常应用这种机构，图示当转动的鼓轮带动物件上升到所需的高度位置时，鼓轮就停止转动，棘爪依靠弹簧嵌入棘轮的轮齿凹槽中，这样就可以防止鼓轮在任意位置停留时会产生的逆转，保证起重工作安全可靠。

图6-31图6-32槽轮机构槽轮机构二、槽轮机构1.槽轮机构的组成槽轮机构如图６-３３所示。

间歇运动机构名词解释
间歇运动机构是一种机械机构，它可以实现时停时运动的特点，通常被应用于进给机构、进料机构和转位分度的工作场合。

这种机构的特点是，当输入能量时，它可以通过驱动部件的旋转或往复运动来实现间歇运动，从而满足不同的工作需求。

其中，凸轮分割器是间歇运动机构的一种典型代表。

它通过马达不停地转动，带动凸轮连续运动，然后将凸轮上连续的运转转换成转塔上单一的滚子的转动。

在每个滚子转动到下一个滚子的时候，它会有一段儿时间是停止的，这就是凸轮分割器的原理。

另外，棘轮机构也是间歇运动机构的一种代表。

它由棘轮和棘爪组成，当棘爪推动棘轮时，它会在棘轮齿槽里面滑动，从而实现间歇运动。

棘轮机构通常被应用于机械表里面，因为它的加工难度较高，精度不高，所以很难被普及到我们的设计中。

除了以上两种机构，还有一些其他间歇运动机构，例如超越离合器配合齿轮齿条带气缸、直驱电机、减速平台、伺服电机加转盘轴承等。

在应用过程中，我们一般会根据精度要求、加工尺寸要求、成本和性能要求等因素来选择合适的间歇运动机构。

棘轮机构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。

分类棘轮机构的分类方式有以下几种：齿式棘轮机构按结构形式分类棘轮机构按结构形式分类可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。

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。

按啮合方式分类棘轮机构按啮合方式分类可分为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。

内啮合棘轮机构按从动件运动形式分类棘轮机构按从动件运动形式分类可分单动式棘轮机构、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。

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。

一文搞明白机械原理之棘轮机构棘轮机构这个名字，有不少机械爱好者都表示很陌生，然而耳生不代表没接触过哟~~虽然大家很少留意到它们，但在生活中棘轮装置几乎是无处不在的。

棘轮机构是由看着很像齿轮的棘轮（ratchet）和棘爪（pawl）组成的一种单向间歇运动机构，它的作用是将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。

机械专业的描述是：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。

常用的外啮合式棘轮机构，由主动摆杆，棘爪，棘轮、止回棘爪和机架组成（前面介绍的手动绞盘基本上就是一个棘轮机构的实物模型）。

常用于各种机床和自动机的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。

其实它的应用非常广泛。

↓↓间歇运动↓↓↓↓单向运动：朝一个方向可以正常转动，反向则会一卡一卡↓↓↓↓单爪棘轮：摇臂逆时针旋转时，起动爪即跟其摆动而推动棘轮，沿逆时针转一角度，摇臂回摆时，棘轮则静止不动。

缺点為摇臂回摆时无作用，浪费时间。

摇臂回摆时，可能会带动棘轮向后运行，故需另家一止动爪子。

↓↓多爪棘轮：将原单爪棘轮的一个行程两个或三个行程。

可使传动之效果更为细密。

↓↓双动棘轮(Double Acting Ratchet Wheel)：双动棘轮係由二驱动爪交替间歇推动棘轮，不管摇桿左右摆动，都可以使棘轮往一定方向旋转，没有单爪棘轮之无效时间，故可產生近似连续之旋转输出运动。

较单爪棘轮、双爪棘轮节省时间。

↓↓可逆棘轮（Reversible Pawl，又称回动棘轮）：棘轮可视需要作正、反两方向之旋转。