【二级】第四章 棘轮机构

机器人助理

由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构叫做棘轮机构。棘轮机构用来将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。

典型的棘轮机构由四部分组成，如图所示分别为：棘轮，主动棘爪，止回棘爪，主动摆杆。主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与主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，棘轮便作单向的间歇运动。


棘轮机构在生活中，工业机械中都有很多应用，比如：腰带，鱼线轮，棘轮扳手等。

齿式棘轮机构：是棘轮带有轮齿的，棘爪可以插入棘轮的齿槽中，这种棘轮机构的优点是结构简单，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。缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不适用于高速场合。


摩擦式棘轮机构：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。这种棘轮机构中，棘轮没有轮齿，棘爪控制棘轮反转靠摩擦力。摩擦式棘轮机构的优点是传动平稳、无噪音；动程可无级调节。 缺点是靠摩擦力传动，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，只适用于低速轻载的场合。

外啮合棘轮机构：这种棘轮机构中，棘轮和棘爪啮合在外侧，它的特点是加工、安装和维修方便，应用较广。

内啮合棘轮机构：棘轮的轮齿在棘轮的内侧，棘爪与之啮合在整个结构的内侧。这种棘轮机构的特点是结构紧凑，外形尺寸小。


单动式棘轮机构：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。 双动式棘轮机构常用于载荷较大，棘轮尺寸受限，齿数较少，而主动摆杆的摆角小于棘轮齿距的场合。双向式棘轮机构在制作时必须要采用对称齿形，才能实现双向运动。