1.棘轮机构的组成和工作原理

图5-36（a）所示为典型的外啮合棘轮机构，它主要由从动棘轮1、主动棘爪2、摇杆3、止回棘爪4和机架组成，弹簧5用来使棘爪与棘轮保持紧密接触。棘轮与轴用键连接，棘爪2铰接于摇杆3上，O1ABO2为一曲柄摇杆机构。当摇杆3逆时针摆动时，主动棘爪2插入棘轮1的齿间，推动棘轮1同向转过一定角度；当摇杆3顺时针摆动时，止回棘爪4防止棘轮反转，此时，棘轮不动，棘爪2在棘轮齿面上滑过，然后进入棘轮1的另外一个齿间。这样就实现了将主动棘爪2的往复摆动转换成从动棘轮1的周期性单向间歇运动。

棘轮机构的转角可以采用下述方法调节：

（1）改变摇杆摆角

如改变图5-36（a）中曲柄的长度，则可改变摇杆的摆角，从而调节棘轮每次转过的转角。

（2）在棘轮上加遮板

如图5-36（c）所示，改变遮板位置以遮住棘爪行程的部分棘齿，从而改变棘爪推动棘轮的实际转角。

2.棘轮机构的类型、特点及应用

（1）齿式棘轮机构

如图5-36所示的棘轮机构均是靠棘爪与棘轮轮齿之间的作用实现间歇运动的。其特点是结构简单紧凑、运动可靠、转角准确，并可在一定范围内有级调节（棘轮转角为相邻两齿所夹圆心角的倍数）；但噪声、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。

图5-36　齿式棘轮机构

1—从动棘轮；2—主动件棘爪；3—摇杆；4—止回棘爪；5—弹簧

（2）摩擦式棘轮机构

图5-37所示为摩擦式棘轮机构。以两个偏心模块2、4代替齿式棘轮机构中的主动棘爪和止回棘爪，以摩擦轮3代替棘轮，杆1摆动时，靠偏心模块与摩擦轮之间的摩擦力来实现周期性的间歇运动。其特点是可无级调节摩擦轮的转角，运动平稳，无噪声；但会出现打滑现象，使得转角精度不高，适用于低速轻载的场合。

除上述按照结构分类外，按啮合方式可以分为主动棘爪或模块安装在从动件外部的外啮合式[图5-36（a）和图5-36（c）]及安装在从动棘轮内部的内啮合式[图5-36（b）]。外啮合式应用广泛，内啮合式结构紧凑、外形尺寸小。

另外，按照从动件的运动方向可以分为单向式（图5-36、图5-37）和双向式。在图5-38所示的双向式棘轮机构中，棘轮可做双向间歇运动。随着摇杆1的往复摆动，当棘爪2在实线位置时，棘轮3沿逆时针方向做间歇转动；当棘爪2翻转到双点画线位置时，棘轮3沿顺时针方向做间歇转动。双向式棘轮一般采用对称齿形。

图5-37　摩擦式棘轮机构

1—杆；2，4—偏心模块；3—摩擦轮

图5-38　双向式棘轮机构(www.daowen.com)

1—摇杆；2—棘爪；3—棘轮

棘轮机构广泛应用于各种机床和自动机的进给机构、转位机构当中。图5-39所示为自动线上的浇注输送装置，改变活塞1的行程，可调节棘轮转角。图5-40所示为起重设备中的棘轮止动器，当提升重物时，棘轮逆时针转动，棘爪在棘轮齿背上滑过；当需使重物停在某一高度时，棘爪及时插入棘轮相应的齿间，阻止棘轮在重力W的作用下转动。

图5-39　浇注输送装置中的棘轮机构

图5-40　起重设备中的棘轮止动器

1—活塞；2—棘轮

3.齿式棘轮机构的主要参数及几何尺寸

（1）棘轮齿数z

棘轮齿数z可根据所要求的棘轮最小转角确定。

一般轻载时，齿数z可取多些，最多达250齿；载荷较大时，齿数z应取少些，通常取8~25齿。

（2）棘轮齿距P

棘轮齿距P是棘轮相邻两齿齿顶圆上对应点之间的弧长（mm）。

（3）棘轮模数m

与齿轮类似，棘轮也以模数m来衡量棘齿的大小，即

常用标准模数有：1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm等。

（4）棘轮齿面倾角φ

棘轮齿面与径向线所夹的角称为齿面倾角φ。为使棘爪在推动棘轮的过程中始终接触齿面且能顺利滑向齿根，必须使棘轮齿面倾角φ大于棘爪与棘轮间的摩擦角，一般取10°~15°。

参数z和m确定后，棘轮机构的其他几何尺寸的计算可参见《机械设计手册》。