棘轮扳手原理结构图

棘轮机构的组成及工作原理
棘轮机构的组成及工作原理
一
课题引入
二
棘轮机构的组成
三
棘轮机构的工作原理
课题引入
牛头刨床中刨刀做往复 直线运动。由于刨刀刨削工 件时工件必须保持静止，而 刨削动作完成后，刨刀往回 退时，工作台送进到下一刨 削位置。因此，工作台需做 时进时停的间歇移动。
棘轮机构：连续转动 间 歇转动
牛头刨床的横向棘轮进给机构
（点击图片演示视频）
图示牛头刨床工作台的横向进给机构利用棘轮机构实现 正反间歇转动, 然后通过丝杠螺母带动工作台作横向间歇送 进运动。
棘轮机构的工作原理
摇杆顺时针摆动： 驱动 棘爪借助弹簧或自重的作 用插入棘轮的齿槽内使棘 轮随着转过一定的角度。
摇杆逆时针摆动：驱动 棘爪在棘轮齿背上滑过。 这时，簧片迫使制动棘爪 插入棘轮的齿槽，阻止棘 轮顺时针方向转动——棘 轮静止不动 。
主动件摇杆连续往复摆动 棘 轮作单向的间歇运动。
牛头刨床中的棘轮机构
螺旋机构：间歇转动 间歇 直线进给运动。
牛头刨床进给运动（点击图片演示视频）
课题引入
在自动机械中，加工成品或输送工件时，在加 工工位为完成所需的加工过程，需要提供给工件一 定时间的间歇，所采用的机构是间歇机构。
光盘印制机械中的间歇机构
课题引入
• 间歇机构是能够将主动件的连续运动转换成从 动件的周期性运动或停歇（时动时停）的机构 。
• 常见的间歇机构类型有：棘轮机构、槽轮机构、 不完全齿轮机构等。

棘轮机构的组成
３－摇杆 ５ －曲柄
４ －止回爪
２－棘爪 １－棘轮
曲柄摇杆机构：由曲柄5与摇杆3和机架、连杆组成。 将曲柄的转动 摇杆的往复摆动。

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图1- 7所示的牛头刨床工作台的横向进给机构利用棘 轮机构实现正反间歇转动, 然后通过丝杠螺母带动工作台 作横向间歇送进运动。
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图 1 - 7 牛头刨床进给棘轮机构
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图 1 - 7 牛头刨床进给棘轮机构模型
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图1- 8所示为防止机构逆转的停止器。 这 种棘轮停止器广泛应用于卷扬机、 提升机以及 运输机等设备中。
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图 1- 1 棘轮机构的工作原理
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图 1 - 1 棘轮机构的模型
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如果要求摇杆往复摆动时都能使棘轮向同一方向转动, 则可采用图1 - 2所示的双动式棘轮机构。 驱动棘爪可制 成钩头(见图1- 2(a))或直头(见图1 - 2(b))。
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图 1 - 2 双动式棘轮机构 (a) 钩头双动式棘爪; (b) 直头双动式棘爪
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图 1 - 2 双动式棘轮机构模型 (a) 钩头双动式棘爪;
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2. 常用棘轮机构的类型 (1) 单向外啮合棘轮机构， 如图1 - 3所示。 其特
点是棘轮上的齿做在棘轮的外缘上，作单向间歇运动。
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图 2- 4 卷片槽轮机构
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图 2- 4 卷片槽轮机构模型
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又如图2- 5所示的六角车床刀架的转位 槽轮机构, 刀架3上可装六把刀具并与具有相 应的径向槽的槽轮2固连, 拨盘上装有一个圆 销A。 拨盘每转一周, 圆销A进入槽轮一次, 驱使槽轮(即刀架)转60°, 从而将下一工序的 刀具转换到工作位置
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图 2- 6转角可调的棘轮机构模型

总分
1
2
3
4
5
6
7
8
-
17
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课堂评价2
（2）教师评价：找出各组学生在活动中的闪光点，对成 绩最好的一组进行表扬鼓励，对学生发言中的不足之处提 出自己的看法。老师对表现比较好的两组各送1束鲜花。
-
18
返回
应用案例 应用案例1：牛头刨床工作台横向进给机构。（进给） 应用案例2：冲床工作台自动转位机构。（转位、分度） 应用案例3：自行车后轴所用“飞轮”。（超越、离合） 应用案例4：旱冰鞋的前轮轴上的棘轮机构。（制动） 应用案例5：双胞胎兄弟的不同遭遇。（首尾呼应）
-
15
返回探究
课堂评价1
（1）小组间相互评价。 每组的活动成绩由其它组从四个方面进行打分。（打分 表见学案）
具体方案：1组给2组打分，2组给3组打分，依次类推， 8组给1组打分。
激励措施：总分前2名送三束鲜花，3-6名送两束鲜花， 7-8名送1束鲜花。
-
16
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学生评价表
组别
问题
学生评价 内容正确 简明扼要 嗓音洪亮 体态语言
-
5
返回
合作探究
共分8组，每4人为一组以团队形式共同探究，共同学习，通 过合作来完成问题。
学生操作：小组成员之间可以互相讨论，自己动手，归纳总结， 利用笔记本电脑对棘轮机构的原理动画进行操作、分析。掌握这 些常见的棘轮机构的工作原理和运动特性。[动眼、动脑、动手] [学生互动]
8个问题见学案。
-
6
止回棘爪有何作用？ 可使棘轮静止可靠和防止棘轮的反转。
运动特性？棘轮只能作单向的间-歇运动。
8
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棘轮运动机构
棘轮机构
棘轮机构的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ作原理：
机构组成
它主要有摇杆、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。
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。
棘轮机构
钩头双动式棘轮机构
直头双动式棘轮机构
矩形齿双向式棘轮机构
回转棘爪双向式棘轮机构
内啮合棘轮机构
空间棘轮机构
观看动画演示
6.1 棘轮机构
•双动式棘轮机构
钩头双动式棘轮机构
直头双动式棘轮机构
6.1 棘轮机构
•双向式棘轮机构
矩形齿双向式棘轮机构
回转棘爪双向式棘轮机构
6.1 棘轮机构
6.1.3 棘轮机构的特点与应用
结构简单，制造容易运动可靠
棘轮的转角在很大范围内可调 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 棘轮机构还常用作防止机构逆转的停止器。

即槽轮的运动时间总是小于其静止时间。
如果想得到k≥0.5的槽轮机构，则可在拨盘上多装几个 圆销，设装有n个均匀分布的圆销，则拨盘转一圈，槽 轮被拨动n次。故运动系数是单圆柱销的n倍，即:
k= n(1/2-1/z) ∵ k≤1 得：n≤2z/ (z -2)
当k=1时，槽轮机构已经不具备间歇运动特性了。
槽轮机构的类型及应用
外槽轮机构 槽轮与拨盘转向相反
内槽轮机构 槽轮与拨盘转向相同
槽轮机构的应用
电影放映机的拨片机构
球面槽轮机构
三、槽轮机构的运动系数及运动特性
ω1
拨盘等速回转，在一个运动循
环内，总的运动时间为：
t＝2π/ω1 槽轮的运动时间为：
td＝2α1/ω1
2α1 90°2φ920°
定义： k=td / t 为运动系数，即：
不大的场合。
棘轮机构的类型及应用
内接棘轮机构
外接棘轮机构
棘条机构
钩头双动式棘轮机构
直推双动式棘轮机构
可变向棘轮机构
摩擦式棘轮机构
外摩擦式接棘轮机构
外摩擦式接棘轮机构滚子内接摩擦来自棘条机构棘轮机构的应用
工作面
牛头刨床
为了切削工件，刨刀需作连续往复直线运动，工作台作间歇移动。当曲柄转动时，经连杆带动摇杆作 往复摆动；摇杆上装有双向棘轮机构的棘爪，棘轮与丝杠固连，棘爪带动棘轮作单方向间歇转动， 从而使螺母（即工作台）作间歇进给运动。若改变驱动棘爪的摆角，可以调节进给量；改变驱动棘爪的 位置（绕自身轴线转过180°后固定），可改变进给运动的方向。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End

45个棘轮机构动图，直观易懂，看到就是赚到编者按今天分享来自越南的设计师Nguyen Duc Thang使用Inventor 绘制了大量经典的棘轮机械结构，直观易懂，看到就是赚到。

1.棘轮机构1将驱动轴的连续旋转直接转换成驱动轴的间断性旋转的设备。

2.棘轮机构2此机制直接将驱动轴的连续旋转转换成驱动轴的间断性旋转。

通过下移蓝色棘爪无需改变输入的运动方向即可改变被驱动轴的运动方向。

3.钣金棘轮传动11）适用于轻负载2）低成本3）适用于大规模生产4）棘爪与棘轮的永久性接触由棘爪的重量维持4.钣金棘轮传动21）适用于轻负载2）低成本3）适用于大规模生产4）棘爪与棘轮的永久性接触由棘爪的重量维持5.棘轮机构3通过调整粉色后盖的位置可以得到绿色轮的不同旋转角度。

拉动橙色棘爪并使其旋转180°可以改变绿色轮的旋转方向。

此机制用于成形器。

6.棘轮机构4棘轮有内齿。

7.棘轮机构5自行车自由轮。

蓝色链轮从脚踏自行车接收运动。

黄色轮毂仅在蓝色链轮顺时针旋转时旋转。

黄色轮毂顺时针旋转对蓝色链轮没有影响。

由于弹簧的作用，红色棘爪总是压向链轮的内齿。

现实中使用了两个棘爪。

8.棘轮机构8绿色输入圆盘通过蓝色棘爪使得输出棘轮间断性旋转。

粉色和黄色销控制棘轮的停止时间。

每一个销使得棘轮在输入圆盘旋转1/8周期间停止。

由于弹簧（未显示）的作用，蓝色棘爪总是压向棘轮齿。

9.棘轮机构9有两个棘爪。

粉色棘爪推动棘轮。

绿色棘爪在粉色棘爪反向运动时维持棘轮静止。

10.棘轮机构12有两个棘爪。

绿色棘爪推动粉色齿轮，且不是一直与其接触（不同于普通棘轮机构）。

蓝色棘爪在绿色棘爪不推动齿轮时维持棘轮静止。

11.销齿轮棘轮机构1输入：粉色曲柄持续性旋转。

输出：黄色销齿轮。

重力维持蓝色棘爪和销齿轮的接触。

12.棘轮机构13黄色输入圆盘通过橙色棘爪使得绿色输出棘轮间断性旋转。

蓝色凸轮的长度调节棘轮的运动时间。

13.棘轮机构15有两个棘爪。

粉色棘爪推动棘轮。

2. 槽轮机构的基本形式 槽轮机构有两种基本形式, 一是外 啮合槽轮机构, 如图5 - 11所示, 其拨盘1与 槽轮2转向相反；
1
2
图 5-11
二是内啮合槽轮机构, 如图5 - 12所示, 其拨盘1与槽轮 2转向相同。 一般常用外啮合槽轮机构。
2
拨盘1
图 5-12
3. 槽轮机构的特点与应用 槽轮机构结构简单、 工作可靠, 机械效率高, 在进入和脱离接触时运动比较平稳, 能准确控制转 动的角度。 但槽轮的转角不可调节, 故只能用于定 转角的间歇运动机构中, 如自动机床、 电影机械、 包装
图 5 - 6转角可调的棘轮机构模型
5.1.3、 棘轮机构的特点与应用 棘轮机构结构简单, 加工容易, 改变转角 大小方便, 可实现送进(如图5 - 7所示)、 制动(如 图5 - 8所示)及超越(如图5 - 9所示)等功能, 故广 泛应用于各种自动机械和仪表中。 其缺点是在 运动开始和终止时, 棘轮和棘爪间都产生冲击, 因此不宜用在具有很大质量的轴上。
图5-4
(3) 双向棘轮机构， 如图5 - 5所示。 图5 - 5(a) 所示为矩形齿双向棘轮机构, 当棘爪1处于实线 位置时, 棘轮2作逆时针间歇转动； 当棘爪处 于图示虚线位置时, 棘轮作顺时针间歇转动。 图5 - 5(b)所示为回转棘爪式双向棘轮机构。
图 5 - 5 双向棘轮机构 (a) 矩形齿双向棘轮机构; (b) 回转棘爪双向棘轮机构
图5 - 5(a）双向棘轮机构模型
图5 - 5(a）可变向棘轮机构模型
5.1.2、棘轮转角的调节 上述各种棘轮机构, 在原动件摇杆摆角一定的条
件下, 棘轮每次的转角是不变的。 若要调节棘轮的转
角, 则可改变摇杆的摆动角或改变拨过棘轮齿数的多 少。 如图5 - 6所示, 在棘轮上加一遮板, 变更遮板的 位置, 即可使棘爪行程的一部分在遮板上滑过, 不与 棘轮的齿接触, 从而改变棘轮转角的大小。

m≥
K 0M 0 bΡb
(37)
(3) 棘爪销轴抗剪强度计算
棘爪销轴所受剪切力等于支反力 F H , 受剪
截面为销轴横截面, 剪切强度按常规的方法进
行计算。
编辑: 辛节之
大轴同轴度测量达先进水平
大轴同轴度测量是重型机电设备的关键技术难 题, 国内外尚缺少有效的方法和仪器。北京机械工业学 院进行了该课题的研究, 其项目为国家八五攻关项目 的一个子课题。测量装置的特点是: 11 能直接用于加工 现场的机床上进行在位测量; 21 采用非接触测量; 31 采用三测点法分离了机床主轴误差; 41 利用激光准直 系统, 使漂移控制在允许范围; 利用 CCD 和图象处理 手段探测光斑能量中心, 定位准确。 经查新, 未发现与 该课题相同原理与用途的报道。鉴定意见为“已达到国 内领先、国际水平”。测量精度优于 (0101×5×10- 6L )。
由上节的分析得知, 最好选择 ΧF = 90°。 但
是, 对于本文所述的扳手来说, ΧF 角不可能达
到 90°。于是需要寻找 ΧF 角的最大值。通过数学
分析得知, ΧF 角的最大值为
ΧFm ax =
a rcsin
A RN
=
a rcsin Z
2ZA 2+ ZJ
(24)
当 ΧF 为最大值时, F 点的安放角为
3. 基本规定和基本公式
(1) 对于内齿棘轮作如下规定:
以根圆作为分度圆; 齿面形状为平面; 槽根
角 (棘轮槽两侧面间的夹角) 为 90°; 槽根角的
平分线通过棘轮中心。
用 如 下 符 号 分 别 代 表 棘 轮 的 相 应 意 义:
m —模数; Z —齿数; h—齿顶高; f 0—齿顶高系 数 (负值) ; hJ —齿尖高; f J —齿尖高系数; d f—分 度圆直径; R f—分度圆半径; D e—齿顶圆直径; R e—齿顶圆半径; R J —齿尖圆半径; Z J —齿尖圆

图12-9
三、棘轮机构的应用 棘轮机构主要用于作进给、超越和转位等工艺动作的控制。 1、牛头刨床机构 、 棘爪的往复摆动变成丝杆的间歇转动，如图12-5 。 若要改变工作台横向进给的大小，可改变曲柄长度O2A的 大小来实现。
图12-5
为改变棘轮每次转过角 度的大小，还可采用图12-6 所示的方法，即在棘轮外加 装一个棘轮罩4，用以遮盖 摇杆摆角范围内的一部分棘 齿。这样，当摇杆逆时针摆 动时，棘爪先在罩上滑动， 然后才嵌入棘轮的齿间来推 动棘轮转动。被罩遮住的齿 越多，则棘轮每次转过的角 度就越小。
第十二章 其他常用机构
主动件连续运动时，从动件 周期性地出现停歇状态的机构称 为间歇运动机构 间歇运动机构。 间歇运动机构 间歇运动机构在自动生产线的转位机构、步进机构、 计数装置和许多复杂的轻工机械中有着广泛的应用。 间歇运动机构的类型很多，本章着重介绍棘轮机构、 槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮间歇运动机构的组成、 工作原理及运动特性。
1—摇杆； 2—棘爪 3—棘齿条；4—止动爪
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1—摇杆；2、2′—棘爪；3—棘轮 图12-4
6、摩擦式棘轮机构： 、摩擦式棘轮机构： 通过楔块（驱动棘爪）1与摩擦轮（棘轮）2间的摩擦 力来实现摩擦轮的单向间歇转动（3为止动爪），如图128a、b分别为外接式、内接式。 摩擦式棘轮机构传递运 动平稳、无噪音，棘轮的转 角可以作无级调整。但难以 避免打滑现象，因此运动的 准确性较差，不适合用于精 确传递运动的场合。
§12-1 棘轮机构 一、棘轮机构的组成、工作原理和特点 棘轮机构的组成、 1、组成 棘轮机构由摇杆1、棘轮2、 棘轮机构 棘爪3、止动爪5、弹簧6和机架 等组成，如图12-1所示。 棘轮2固联在传动轴4上， 其轮齿分布在轮的外缘（也可 分布在内缘或端面），摇杆1空 套在传动轴4上。

安装要求： ①主动、从动、中间三轴共面； ②主动轴从动轴的轴线与中间轴的轴线之
间的夹角应相等； ③中间轴两端的叉面应在同一平面内。
.
26
图示机构中，设A段，B段的导程分
别为lA 和lB ， 当A,B段旋向相同时， 当螺杆转过角度φ时，螺母2移动距离
s=（ lA - lB ）φ/（2π）
所以当lA 和 lB 相差很小时，S可以很小。
这种螺旋机构称为微动螺旋机构，常用
于测微计、分度机构及调节机构中。
若两段螺旋的螺纹旋向相反
.
13
将2α1代入得：k=1/2-1/z
①
因为 k>0 所以槽轮的槽数z ≥3，由①式可
知其运动系数k总小于0.5，故这种单销外槽轮机
构槽轮的运动时间总小于其静止时间。
如果想要k ≥0.5的槽轮机构，则可在拨盘
上多装几个圆销，设装有n个均匀分布的圆销，
则拨盘转一圈，槽轮被拨动n次。故运动系数是
单圆柱销的n倍，即： k=n（1/2-1/z）
s=（ lA +lB ）φ/（2π）
这种称为复式螺旋机构，应用于自动定心
夹紧机构。
.
22
螺旋传动的应用、 特点与分类
1 、应用 螺旋传动主要应用于将会转运动变为直线运动或将直线运
动变为回转运动，同时传递运动或动力。 2 、特点 优点：工作平稳，传动精度高，易于自锁，有良好的减速性
能。 缺点：相对滑动大，磨损大，效率低 3 、分类 按用途：传动螺旋、传导螺旋和调整螺旋 按照摩擦性质分：滑动螺旋、滚动螺旋和静压螺旋
.
7
6、棘轮机构的设计要点
.
8
.
9
12-2 槽轮机构
1、组成及工作特点

引入新课
探索研究
巩固练习
联系实际
本节小结
4
5
§6-1 棘轮机构
一、棘轮机构的组成及工作原理 1、组成 如图所示，棘轮机构主要由
摇杆
棘轮、棘爪、摇杆、止动爪和
机架组成。弹簧用来使止动爪 和棘轮保持接触。同样也可在
摇杆与棘爪之间设置弹簧，以 维持棘爪与棘轮的接触。棘轮 固装在机构的传动轴上，而摇 杆则空套在传动轴上。
18
◆ 棘轮机构的应用
3.超越离合装置：如自行车后轴的齿式棘轮超越机构
当链条停止转 动或反向带动 飞轮时，棘爪 沿飞轮内侧棘 轮的齿背滑过， 后轴在自行车 惯性作用下与 飞轮脱开继续 转动，产生 “从动”超过 “主动”的超 越 作用。
19
◆ 棘轮机构的应用
摩托车棘轮
原理和自行车棘轮相似， 利用棘轮的单向传动的原 理，使得在间歇运动产生 的同时，防止事故的发生。
三、 棘轮机构的特点与应用
◆ 齿式棘轮机构运动可靠，从动棘轮容易实现有级调节，但是 有噪声、冲击，轮齿易摩损，高速时尤其严重，常用于低速、 轻载的间歇传动。 ◆ 摩擦式棘轮机构可实现无级调节，运动平稳无噪声，有 打滑。适用于低速轻载的场合。 ◆ 棘轮机构还常用作防止机构逆转的停止器。
制动器
发生事故时，止动棘爪３ 突然伸出，可防止卷筒逆 转。
棘轮由于间歇运动而产 生的单向传动的作用， 是它最广泛地被运用的 方面。
20
◆ 棘轮机构的其它应用
棘轮扳手（俗称快扳手） 这种扳手用于螺丝的松紧操 作，可松可紧，方便快捷， 省时省力。
21
间歇运动机构: 将主动件的连续转动 转换为从
动件 时动时停的周期性运动的 机构，称为间歇运动机构。

棘轮扳手原理结构图棘轮扳手是一种常见的手动工具，用于拧紧或松开螺丝和螺母。

它的原理结构图可以帮助我们更好地理解它的工作原理和构造。

下面，我们将详细介绍棘轮扳手的原理结构图。

首先，我们来看一下棘轮扳手的外观。

棘轮扳手通常由手柄、棘轮、齿轮、扭力调节装置和头部组成。

手柄是我们握住的部分，通常采用双色塑料手柄，手感舒适。

棘轮是棘轮扳手的核心部件，它能够实现单向转动，使得扳手可以在狭小空间内使用。

齿轮是传递扭矩的装置，它将手柄上的扭力传递到头部，从而拧紧或松开螺丝和螺母。

扭力调节装置可以用来调整扭矩大小，以适应不同的使用需求。

头部是用来连接螺丝和螺母的部分，通常采用可拆卸设计，便于更换不同规格的头部。

接下来，我们来看一下棘轮扳手的工作原理。

当我们旋转手柄时，齿轮会带动棘轮转动。

棘轮是一个特殊的齿轮，它只能实现单向转动，即只能顺时针转动而不能逆时针转动。

这意味着当我们用棘轮扳手拧紧螺丝或螺母时，只需要在一个方向上来回转动手柄，而不需要像普通扳手那样需要不断地摆动来完成拧紧或松开的操作。

这样就大大提高了工作效率，尤其在狭小空间内使用时更加方便。

此外，棘轮扳手的扭力调节装置也是其工作原理的重要组成部分。

通过调节扭力调节装置，我们可以控制扭矩的大小，从而避免因为扭力过大而损坏螺丝或螺母，也可以确保拧紧的螺丝或螺母达到所需的扭矩，提高工作的精准度。

最后，我们来总结一下棘轮扳手的原理结构图。

棘轮扳手通过手柄、棘轮、齿轮、扭力调节装置和头部等部件的协同作用，实现了高效的拧紧和松开螺丝和螺母的功能。

其特殊的棘轮结构和扭力调节装置使得它在狭小空间内的使用更加方便，同时也保证了工作的精准度和安全性。

因此，棘轮扳手在机械维修、汽车维护等领域得到了广泛的应用。

通过对棘轮扳手原理结构图的详细介绍，我们对棘轮扳手的工作原理和构造有了更深入的了解，这有助于我们更好地使用和维护棘轮扳手，提高工作效率，确保工作质量。