減速機(jī)棘輪裝置結(jié)構(gòu)及作用

【專家解說(shuō)】：棘輪機(jī)構(gòu)的類型(Types of Ratchet Mechanism) 常用棘輪機(jī)構(gòu)可分為輪齒式與摩擦式兩大類： 1、輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)(Tooth Ratchet Mechanism) 按嚙合方式可分成外嚙合(externally meshed，如圖7-1所示)和內(nèi)嚙合(internally meshed，如圖7-2所示)棘輪機(jī)構(gòu)。根據(jù)棘輪的運(yùn)動(dòng)又可分為兩種情況： (1) 單向式棘輪機(jī)構(gòu) 單向式棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是擺桿向一個(gè)方向擺動(dòng)時(shí)，棘輪沿同一方向轉(zhuǎn)過(guò)某一角度；而擺桿向另一個(gè)方向擺動(dòng)時(shí)，棘輪靜止不動(dòng)(如圖7-1)。雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)，擺桿的往復(fù)擺動(dòng)，都能使棘輪沿單一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向是不可改變的(如圖7-3)。 圖 7-2 圖 7-3 (2)雙向式棘輪機(jī)構(gòu) 若將棘輪輪齒做成短梯形或矩形時(shí)，變動(dòng)棘爪的放置位置或方向后，可改變棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。棘輪在正、反兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上都可實(shí)現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 7-4 2、摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)(Friction Ratchet Mechanism or Silent Ratchet Mechanism) (1) 偏心楔塊式棘輪機(jī)構(gòu) 偏心楔塊式棘輪機(jī)構(gòu)的工作原理與輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)相同，只是用偏心扇形楔塊代替棘爪，用摩擦輪代替棘輪。利用楔塊與摩擦輪間的摩擦力與楔塊偏心的幾何條件來(lái)實(shí)現(xiàn)摩擦輪的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 a) b) 圖 7-5 (2) 滾子楔緊式棘輪機(jī)構(gòu) 圖7-6為常用的摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)，構(gòu)件1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)或構(gòu)件3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在摩擦力作用下能使?jié)L子2楔緊在構(gòu)件1、3形成的收斂狹隙處，則構(gòu)件1、3成一體，一起轉(zhuǎn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)相反時(shí)，構(gòu)件1、3成脫離狀態(tài)。 圖 7-6 三、棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用(Features and Application of Ratchet Mechanism) 輪齒式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，運(yùn)動(dòng)可靠，從動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)角容易實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)整，但棘爪在齒面滑過(guò)引起噪聲與沖擊，在高速時(shí)尤為嚴(yán)重。故常于低速、輕載的場(chǎng)合用作間歇運(yùn)動(dòng)控制。 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，無(wú)噪音，從動(dòng)件的轉(zhuǎn)角可作無(wú)級(jí)調(diào)整。但難以避免打滑現(xiàn)象，因而運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性較差，不適合用于精確傳遞運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。 四、棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題(Main Problems in Ratchet Mechanism Design) 1、棘輪齒形的選擇 最常見(jiàn)的棘輪齒形為不對(duì)稱梯形，如圖7-12所示。為了便于加工，當(dāng)棘輪機(jī)構(gòu)承受載荷不大時(shí)，可采用三角形棘輪輪齒（見(jiàn)圖7-1和圖7-9），三角形輪齒的非工作齒面可作成直線型和圓弧形。雙向式棘輪機(jī)構(gòu)，由于需雙向驅(qū)動(dòng)，因此常采用矩形或?qū)ΨQ梯形作為棘輪齒形(圖7-4)。 2、棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整 (1) 采用棘輪罩 采用棘輪罩，使棘爪的部分行程沿棘輪罩表面滑過(guò)，若改變棘輪罩位置，即可調(diào)整棘輪轉(zhuǎn)角的大小，如圖7-9所示。 (2) 改變擺桿擺角 圖7-10所示棘輪機(jī)構(gòu)中，通過(guò)改變曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄長(zhǎng)度OA的方法來(lái)改變搖桿擺角的大小，從而調(diào)整棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角的大小。 圖 7-9 圖 7-10 (3) 多爪棘輪機(jī)構(gòu) 要使棘輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)小于一個(gè)輪齒所對(duì)的中心角γ時(shí)，可采用棘爪數(shù)為n的多爪棘輪機(jī)構(gòu)。如圖7-11所示n=3的棘輪機(jī)構(gòu)，三棘爪位置依次錯(cuò)開(kāi)γ/3，當(dāng)擺桿轉(zhuǎn)角1在[γ/3，γ] 范圍內(nèi)變化時(shí)，三棘爪依次落入齒槽，推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度2為[γ/3，γ] 范圍內(nèi)γ/3整數(shù)倍，即棘輪轉(zhuǎn)角為γ/3或2γ/3。 圖 7-11 3、棘輪機(jī)構(gòu)的可靠工作條件 (1) 棘爪可靠嚙合條件 圖7-12中，θ為棘輪齒工作齒面與徑向線間的夾角，稱齒面角，L為棘爪長(zhǎng)，O1為棘爪軸心，O2為棘輪軸心，嚙合力作用點(diǎn)為P（為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，設(shè)P點(diǎn)在棘輪齒頂），當(dāng)傳遞相同力矩時(shí)，O1位于O2P的垂線上，棘爪軸受力最小。 為使棘爪能順利地滑入棘輪齒根，要求齒面角θ大于摩擦角，即是棘爪受的總反作用力FR的作用線必須在棘爪軸心O1和棘輪軸心O2之間穿過(guò)。 圖 7-12 (2) 偏心塊楔緊條件 對(duì)于圖7-5a 所示的偏心楔塊式棘輪機(jī)構(gòu)，擺桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪3對(duì)楔塊2在接觸點(diǎn)A作用正壓力FN與摩擦力fFN。正壓力FN有松開(kāi)楔塊的作用，要使楔塊楔緊棘輪3，應(yīng)使FN與fFN對(duì)O2的矩滿足 故 tan < f = tan 即 圖 7-5 a) 式中，為摩擦角；為楔塊廓線升角。因此偏心塊楔緊條件為：楔塊廓線升角小于摩擦角。也可用摩擦輪對(duì)偏心楔塊總反力FR的作用線必須通過(guò)兩回轉(zhuǎn)中心O1和O2的連接線段來(lái)判定。 (3) 滾子楔緊條件 圖7-6所示滾子楔緊式棘輪機(jī)構(gòu)，滾子受力情況如圖7-13所示。圖中當(dāng)套筒1逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在摩擦力FA作用下，滾子2有逆時(shí)針滾動(dòng)的趨勢(shì)，因此星輪3在接觸點(diǎn)B對(duì)滾子有圖示摩擦力FB。摩擦力FA與FB使?jié)L子楔緊，其夾角為楔緊角β，而滾子2在接觸點(diǎn)A、B的正壓力FNA和FNB欲將滾子擠向楔形大端而松開(kāi)。因此滾子楔緊條件為：楔緊角小于兩倍的摩擦角。但β角選擇過(guò)小，反向運(yùn)動(dòng)時(shí)滾子將不易退出楔緊狀態(tài)。即： 回答人的補(bǔ)充 2009-08-02 12:11 減速機(jī)是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)（馬達(dá)）的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。在目前用于傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，減速機(jī)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中都可以見(jiàn)到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機(jī)車，建筑用的重型機(jī)具，機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見(jiàn)的家電，鐘表等等.其應(yīng)用從大動(dòng)力的傳輸工作，到小負(fù)荷，精確的角度傳輸都可以見(jiàn)到減速機(jī)的應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速機(jī)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能。因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備。減速機(jī)的作用主要有： 1）降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機(jī)額定扭矩。 2）減速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。大家可以看一下一般電機(jī)都有一個(gè)慣量數(shù)值。 減速機(jī)的工作原理 減速機(jī)一般用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動(dòng)設(shè)備，把電動(dòng)機(jī).內(nèi)燃機(jī)或其它高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過(guò)減速機(jī)的輸入軸上的齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來(lái)達(dá)到減速的目的，普通的減速機(jī)也會(huì)有幾對(duì)相同原理齒輪達(dá)到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動(dòng)比。