棘輪裝置的原理與作用

⑴ 什麼是棘輪,有哪些用途

棘輪機構的工作原理是：當一個運動件作旋轉運動時，要防止它反向專運動，在運動件的外圓做屬成齒形，安裝一個棘爪，運動件要作反向運動時，棘爪就頂在齒上（外圓切線方向），實現了物體一個方向運動。例如修理工用的飛子、手拉葫蘆、管子鉸絲機、盤管器、自行車飛輪等，

⑵ 棘輪機構中,止動棘爪的作用是什麼

棘輪機構中，止動棘爪的作用是阻止棘輪反轉。

棘輪機構，由棘輪和棘爪組成的一種單向間歇運動機構。棘輪輪齒通常用單向齒，棘爪鉸接於搖桿上，當搖桿逆時針方向擺動時，驅動棘爪便插入棘輪齒以推動棘輪同向轉動。

當搖桿順時針方向擺動時，棘爪在棘輪上滑過，棘輪停止轉動。棘輪在工作時，受到棘爪推力的作用。同時，棘爪也會受到棘輪的反作用力。

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一、工作原理

當主動件搖桿逆時針擺動時，驅動棘爪便插入棘輪的齒槽中，推動棘輪轉過一個角度，此時，止動爪在棘輪的齒背上滑動。

當主動件搖桿順時針擺動時，止動爪阻止棘輪沿順時針方向轉動，而驅動棘爪卻能夠在棘輪齒背上滑過，故棘輪靜止不動。

這樣，當搖桿作連續的往復擺動時，棘輪便作單向的間歇運動。其中，主動件的往復擺動可由擺動從動件凸輪機構、曲柄搖桿機構或由液壓傳動和電磁裝置等得到。

二、主要類型

1、齒式棘輪（機構）

單動式棘輪機構、雙動式棘輪機構、可變向式棘輪機構。外緣或內緣上具有剛性輪齒；棘輪轉角只能是相鄰兩齒所夾中心角的倍數，只能有級地進行調節。結構簡單、製造方便、運動可靠，但容易引起雜訊和齒尖磨損，傳動平穩性差。常用於牛頭刨床中工作台的橫向進給裝置。

2、摩擦式棘輪（機構）

通過棘爪與棘輪之間的摩擦力來傳遞運動，實現棘輪無級的間歇運動。機床和自動機的進給機構上，也常用作停止器或制動器。

3、超越式棘輪（機構）

除了常用於實現間歇運動外，還能實現超越運動，即從動件可以超越主動件而轉動。用於自行車後輪軸上

⑶ 減速機棘輪裝置結構及作用

棘輪機構的類型(Types of Ratchet Mechanism)
常用棘輪機構可分為輪齒式與摩擦式兩大類：

1、輪齒式棘輪機構(Tooth Ratchet Mechanism)

按嚙合方式可分成外嚙合(externally meshed，如圖7-1所示)和內嚙合(internally meshed，如圖7-2所示)棘輪機構。根據棘輪的運動又可分為兩種情況：

(1) 單向式棘輪機構

單向式棘輪機構的特點是擺桿向一個方向擺動時，棘輪沿同一方向轉過某一角度；而擺桿向另一個方向擺動時，棘輪靜止不動(如圖7-1)。雙動式棘輪機構，擺桿的往復擺動，都能使棘輪沿單一方向轉動，棘輪轉動方向是不可改變的(如圖7-3)。

圖 7-2 圖 7-3

(2)雙向式棘輪機構

若將棘輪輪齒做成短梯形或矩形時，變動棘爪的放置位置或方向後，可改變棘輪的轉動方向。棘輪在正、反兩個轉動方向上都可實現間歇轉動。

圖 7-4

2、摩擦式棘輪機構(Friction Ratchet Mechanism or Silent Ratchet Mechanism)

(1) 偏心楔塊式棘輪機構

偏心楔塊式棘輪機構的工作原理與輪齒式棘輪機構相同，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實現摩擦輪的單向間歇轉動。

a)

b)

圖 7-5

(2) 滾子楔緊式棘輪機構

圖7-6為常用的摩擦式棘輪機構，構件1逆時針轉動或構件3順時針轉動時，在摩擦力作用下能使滾子2楔緊在構件1、3形成的收斂狹隙處，則構件1、3成一體，一起轉動；運動相反時，構件1、3成脫離狀態。

圖 7-6

三、棘輪機構的特點和應用(Features and Application of Ratchet Mechanism)

輪齒式棘輪機構結構簡單，易於製造，運動可靠，從動棘輪轉角容易實現有級調整，但棘爪在齒面滑過引起雜訊與沖擊，在高速時尤為嚴重。故常於低速、輕載的場合用作間歇運動控制。

摩擦式棘輪機構傳遞運動較平穩，無噪音，從動件的轉角可作無級調整。但難以避免打滑現象，因而運動准確性較差，不適合用於精確傳遞運動的場合。
四、棘輪機構設計中的主要問題(Main Problems in Ratchet Mechanism Design)

1、棘輪齒形的選擇

最常見的棘輪齒形為不對稱梯形，如圖7-12所示。為了便於加工，當棘輪機構承受載荷不大時，可採用三角形棘輪輪齒（見圖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。雙向式棘輪機構，由於需雙向驅動，因此常採用矩形或對稱梯形作為棘輪齒形(圖7-4)。

2、棘輪轉角大小的調整

(1) 採用棘輪罩
採用棘輪罩，使棘爪的部分行程沿棘輪罩表面滑過，若改變棘輪罩位置，即可調整棘輪轉角的大小，如圖7-9所示。
(2) 改變擺桿擺角
圖7-10所示棘輪機構中，通過改變曲柄搖桿機構曲柄長度OA的方法來改變搖桿擺角的大小，從而調整棘輪機構轉角的大小。

圖 7-9 圖 7-10

(3) 多爪棘輪機構
要使棘輪每次轉動小於一個輪齒所對的中心角γ時，可採用棘爪數為n的多爪棘輪機構。如圖7-11所示n=3的棘輪機構，三棘爪位置依次錯開γ/3，當擺桿轉角1在[γ/3，γ] 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2為[γ/3，γ] 范圍內γ/3整數倍，即棘輪轉角為γ/3或2γ/3。

圖 7-11

3、棘輪機構的可靠工作條件

(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，O1為棘爪軸心，O2為棘輪軸心，嚙合力作用點為P（為簡便起見，設P點在棘輪齒頂），當傳遞相同力矩時，O1位於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大於摩擦角，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。

圖 7-12

(2) 偏心塊楔緊條件
對於圖7-5a 所示的偏心楔塊式棘輪機構，擺桿逆時針轉動時，輪3對楔塊2在接觸點A作用正壓力FN與摩擦力fFN。正壓力FN有松開楔塊的作用，要使楔塊楔緊棘輪3，應使FN與fFN對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：楔塊廓線升角小於摩擦角。也可用摩擦輪對偏心楔塊總反力FR的作用線必須通過兩回轉中心O1和O2的連接線段來判定。

(3) 滾子楔緊條件
圖7-6所示滾子楔緊式棘輪機構，滾子受力情況如圖7-13所示。圖中當套筒1逆時針方向轉動時，在摩擦力FA作用下，滾子2有逆時針滾動的趨勢，因此星輪3在接觸點B對滾子有圖示摩擦力FB。摩擦力FA與FB使滾子楔緊，其夾角為楔緊角β，而滾子2在接觸點A、B的正壓力FNA和FNB欲將滾子擠向楔形大端而松開。因此滾子楔緊條件為：楔緊角小於兩倍的摩擦角。但β角選擇過小，反向運動時滾子將不易退出楔緊狀態。即：

回答人的補充 2009-08-02 12:11 減速機是一種動力傳達機構，利用齒輪的速度轉換器，將電機（馬達）的回轉數減速到所要的回轉數，並得到較大轉矩的機構。在目前用於傳遞動力與運動的機構中，減速機的應用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械的傳動系統中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機車，建築用的重型機具，機械工業所用的加工機具及自動化生產設備，到日常生活中常見的家電，鍾表等等.其應用從大動力的傳輸工作，到小負荷，精確的角度傳輸都可以見到減速機的應用，且在工業應用上，減速機具有減速及增加轉矩功能。因此廣泛應用在速度與扭矩的轉換設備。減速機的作用主要有：
1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機額定扭矩。
2）減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。大家可以看一下一般電機都有一個慣量數值。
減速機的工作原理
減速機一般用於低轉速大扭矩的傳動設備，把電動機.內燃機或其它高速運轉的動力通過減速機的輸入軸上的齒數少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的，普通的減速機也會有幾對相同原理齒輪達到理想的減速效果，大小齒輪的齒數之比，就是傳動比。

⑷ 自行車後輪是如何做到單向傳動的 求結構圖

這個就是原理圖，單向棘輪實際上是一個套在軸承外面的套子回

中間的兩個叫的是「棘牙」答，由彈簧鋼片保持始終彈起。

當內全順時針轉動時彈起的棘牙帶動外圈旋轉，也就是自行車正常用腳踏帶動車輪旋轉。

當腳踏停止或反轉時內圈是逆時針旋轉，此時棘牙在斜面上滑動所以不能帶動外圈旋轉，也就出現了空轉時和倒鏈時車輪不跟著旋轉。

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系統結構

自行車的車架、輪胎、腳踏、剎車、鏈條等25個部件中，其基本部件缺一不可。其中，車架是自行車的骨架，它所承受的人和貨物的重量最大。按照各部件的工作特點，大致可將其分為導向系統、驅動系統、制動系統：

1.導向系統：由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以通過操縱車把來改變行駛方向並保持車身平衡。

2.驅動（傳動或行走）系統：由腳蹬、中軸、牙盤、曲柄、鏈條、飛輪、後軸、後輪等部件組成。人的腳的蹬力是靠腳蹬通過曲柄，鏈輪、鏈條、飛輪、後軸等部件傳動的，從而使自行車不斷前進。

3.制動系統：它由車閘部件組成、乘騎者可以隨時操縱車閘，使行駛的自行車減速、停駛,確保行車安全。

此外，為了安全和美觀，以及從實用出發，還裝配了車燈，支架，車鈴等部件。

參考資料：網路-自行車