棘轮机构设计举例全

现代制造技术与装备　２０１４第６期总第２２３期　棘轮锁紧式举升机构的设计　范健文　熊维平　管　菁　（广西科技大学鹿山学院，柳州５４５６１６）　摘　要：棘轮锁紧式举升机构，包括通过齿轮传动轴连接的两个举升架，举升架包括支撑底座、固定臂、活　动臂和齿轮箱，固定臂通过固定支座固定在支撑底座上表面的一端，固定臂一端与固定支座活动连接，固定臂　另一端与活动臂的一端活动连接，活动臂的另一端设有滚动轴承，滚动轴承置于支撑底座上；齿轮箱上设有齿　轮和齿条，齿条通过齿条连接杆与活动臂连接，齿条上与齿条连接连接的一端设有齿条销轴孔，齿条连接杆上　设有三个等间距的连接杆销轴孔；两个举升架上的齿轮通过齿轮传动轴连接。其有益效果为：结构合理，坚固实　用；能带动装配定位夹具及工件做升降运动和正、反３６０度旋转。　关键词：棘轮　锁紧　举升　机构　引言　目前，焊接夹具属于非标行业，特别是汽车制造业，需　要根据车型进行单独的设计和制造，每类夹具往往具有　自身的独特性。焊接夹具因不同的产品要求，对定位的准　确性是比较严格的，优良的性能与精确的定位相结合才　能满足行业要求。　现在的汽车装配定位焊接夹具无焊接变位机械。焊接　变位机械是改变焊件、焊机或焊工位置来完成机械化焊　接的各种机械装置。焊接翻转机属于焊接变位机械中的　一种。焊接翻转机是将工件绕水平轴转动或倾斜，使之处　于有利于装焊位置的焊件变位的机械。目前进行工件焊　接时并没有运用焊接变位机械来提高工件焊接时的人机　工程性能，也没有达到人——机器——环境协调统一并形　成有机联系的要求，机器或设备不能适合人的生理和心　理要求。　１解决的技术问题和所采取的技术方案　一种齿轮齿条棘轮锁紧式举升机构要解决的技术问　题是：能带动装配定位夹具及工件做升降运动和正、反　３６０度旋转，并且通过棘轮锁紧结构能够维持夹具及工件　的准确定位，解决了现有技术中的不足之处。　一种齿轮齿条棘轮锁紧式举升机构通过以下技术方　案来实现：　（１）一种棘轮锁紧式举升机构，包括通过齿轮传动轴　连接的完全对称设置的两个举升架，其特征在于：每个举　升架包括支撑底座、固定臂、活动臂和齿轮箱；固定支座　周定在支撑底座的一端上，固定臂的一端与固定支座销　轴连接；固定臂的另一端与活动臂的一端销轴连接，活动　臂的另一端固定连接滚动轴承，滚动轴承置于支撑底座　的远离固定支座的另一端上，并沿支撑底座的上表面左　右滚动；　（２）齿轮箱固定在支撑底座上，齿轮箱内固定设有齿　轮，齿条位于齿轮上的齿与齿条上的齿啮合，将齿轮的转　动转化为齿条的水平直线运动；齿条的远离齿轮箱的一　端与齿条连接杆的一端销轴连接；齿条连接杆的另一端　与活动臂连接；　（３）各齿轮箱内还设有限位机构，限位机构由棘轮和　棘轮固定块组成；棘轮与齿轮固定在同一个齿轮轴上；棘　轮固定块的一端与齿轮箱的箱体销轴连接固定，棘轮同　定块的另一端围绕销轴转动，从而与棘轮的齿卡接或脱　离；　（４）两个举升架上的齿轮通过齿轮传动轴连接。　（５）在齿轮箱内、位于齿条上方还设有两个滑动轴　承，齿条卡在滑动轴承和齿轮之间，且滑动轴承与齿条相　切式接触。　（６）固定臂和活动臂的长度相等。　（７）齿条连接杆上设有连接杆销轴孔，齿条的远离齿　轮箱的另一端设有齿条销轴孔；齿条与齿条连接杆通过　穿过连接杆销轴孔和齿条销轴孑Ｌ的销轴连接。　（８）齿条连接杆上的连接杆销轴孔有三个，等间距设　置。　（９）滚动轴承通过固定螺母固定在活动臂上。　（１０）齿轮的齿轮轴与转动手柄固定连接。　８　１．固定臂；２．齿轮箱；３．棘轮固定块；４．棘轮；５．第二销轴；　６．活动臂；７．固定螺母；８．滚动轴承；９．齿条连接杆；１０．齿　条；１１．齿轮；１２．固定支座；１３．支撑底座；１４．滑动轴承；　１５．第一销轴；１６．齿轮传动轴；１７．第三销轴；１８．齿条销轴　孔；１９．连接杆销轴孑Ｌ　

棘轮机构

科技名词定义

中文名称：

棘轮机构

英文名称：

ratchet mechanism

定义：

含有棘轮和棘爪的主动件作往复运动，从动件作步进运动的机构。

所属学科：

机械工程（一级学科）；机构学（二级学科）；其他机构（三级学科）

本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

棘轮机构示意图

棘轮机构（ratchet and pawl），由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构。棘轮机构常用在各种机床和自动机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。棘轮机构工作时常伴有噪声和振动，因此它的工作频率不能过高。

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。

棘轮轮齿通常用单向齿，棘爪铰接于摇杆上，当摇杆逆时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮齿以推动棘轮同向转动；当摇杆顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮上滑过，棘轮停止转动。为了确保棘轮不反转，常在固定构件上加装止逆棘爪。摇杆的往复摆动可由曲柄摇杆机构、齿轮机构和摆动油缸等实现，在传递很小动力时，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。

一 棘轮机构(ratchet mechanism)的基本型式和工作原理

图示为机械中常用的外啮合式棘轮机构，它由主动摆杆，棘爪，棘轮、止回棘爪和机架组成。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。

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

糖果包装机械设计（涵盖了机构设计、机械手装置设计、链轮、凸轮、棘轮、六槽轮、电机选用轴的设计） 主要符号表

第1章 绪论 .......................................................... 1

1.1 包装机械化的重要意义 ............................................... 1

1.2 包装机械的主要特点及发展动向 ............... 1

1.3 糖果包装的概况 ........................................... 2

1.4 本次设计的主要内容 ................................... 3

第2章 糖果包装机总体方案设计 ........................................ 5

2.1技术过程图 .................................................... 5

2.2糖块规格 ........................................................ 5

2.3工艺过程分析 ................................................ 6

2.4对执行部件的运动要求 ................................ 8

2.5包装机总体布置（图） ................................ 9

2.6机构的确定 .................................................... 9

3.1机械手装置设计 .......................................... 12

3.2链轮设计 ...................................................... 17