棘輪機構設計要點

    棘輪機構設計要點

    棘輪機構的設計主要應考慮：棘輪齒形的選擇、模數齒數的確定、齒面傾斜角的確定、行程和動停比的調節方法

    現以齒式棘輪機構為例，說明其設計方法齒形的選擇

    圖示為常用齒形，不對稱梯形用于承受載荷較大的場合；當棘輪機構承受的載荷較小時，可采用三角形或圓弧形齒形；矩形和對稱梯形用于雙向式棘輪機構。

    模數、齒數的確定

    與齒輪相同，棘輪輪齒的有關尺寸也用模數m作為計算的基本參數，但棘輪的標準模數要按棘輪的頂圓直徑da來計算。

    m=da/z

    棘輪齒數z一般由棘輪機構的使用條件和運動要求選定。對于一般進給和分度所用的棘輪機構，可根據所要求的棘輪最小轉角來確定棘輪的齒數（z≤250，一般取z=8～30），然后選定模數。


    齒面傾斜角的確定

    棘輪齒面與徑向線所夾α稱為齒面傾斜角。棘爪軸心O1與輪齒頂點A的連線O1A與過A點的齒面法線nn的夾角β稱為棘爪軸心位置角。

    為使棘爪在推動棘輪的過程中始終緊壓齒面滑向齒根部，應滿足棘齒對棘爪的法向反作用力N對O1軸的力矩大于摩擦力Ff沿齒面）對O1軸的力矩，即N·O1Asinβ>Ff·O1Acosβ

    則Ff/N<tanβ

    因為f=tanψ=Ff/N

    所以tanβ>tanψ

    即β>ψ

    式中f和分別為棘爪與棘輪齒面間的摩擦系數和摩擦角，一般f取0.13～0.2。

    行程和動停比調節

    1）采用棘輪罩

    通過改變棘輪罩的位置，使部分行程棘爪沿棘輪罩表面滑過，從而實現棘輪轉角大小的調整。

    2）改變擺桿擺角

    通過調節曲柄搖桿機構中曲柄的長度，改變搖桿擺角的大小，從而實現棘輪機構轉角大小的調整。

    3）采用多爪棘輪機構

    要使棘輪每次轉動的角度小于一個輪齒所對應的中心角γ時，可采用棘爪數為m的多爪棘輪機構。

    如n=3的棘輪機構，三棘爪位置依次錯開γ/3，當擺桿轉角Ф1在γ≥Ф1≥γ/3范圍內變化時，三棘爪依次落入齒槽，推動棘輪轉動相應角度Ф2為γ≥Ф2≥γ/3范圍內γ/3整數倍。