步进传送机构中的棘轮设计

步 进 传 送 机 构 中 的 棘 轮 设 计6.1 棘 轮 机 构 的 工 作 原 理 及 其 转 角 的 调 整6.1.1 步 进 传 送 机 中 的 棘 轮 机 构 步 进 传 送 机 构 中 的 棘 轮 设 计单 动 式 棘 轮 机 构 双 动 式 棘 轮 机 构 棘 轮 ： 起 停 歇 转 动 的 作 用 。 机 架 ： 起 固 定 和 支 承 的 作 用 。 驱 动 棘 爪 推 动 棘 轮 转 过 一 个 角 度棘 爪 防 止 棘 轮 反 转止 回 棘 爪 定 位 步 进 传 送 机 构 中 的 棘 轮 设 计6.1.2 棘 轮 机 构 的 转 角 及 调 整单 动 式 棘 轮 机 构 棘 轮 每 次 转 过 的 角 度 为 ： 0360 (6 1)kz 式 中 ： z 棘 轮 的 齿 数 k 棘 爪 一 次 推 过 的 齿 数 为 了 能 使 凸 轮 机 构 能 正 常 、 可 靠 的 工 作 ， 应使 摇 杆 的 摆 动 角 应 略 大 于 棘 轮 的 转 角 。 如 一个 30个 齿 的 单 动 式 棘 轮 机 构 ， 棘 爪 一 次 推 过二 个 齿 ， 则 棘 轮 每 次 转 过 角 度 为 24 ， 摇杆 的 摆 角 应 取 25 、 26 等 。调 节 棘 轮 转 角 的 方 法 ： （ 1） 改 变 摇 杆 摆动 角 的 大 小 ： （ 2） 利 用 复 盖 罩 (遮 盒 ） 。 步 进 传 送 机 构 中 的 棘 轮 设 计例 6.1 某 牛 头 刨 床 如 图 所 示 ， 其 工 作 台 采 用 一 棘 轮丝 杠 串 联 机 构 实 现 自 动 进 给 ， 已 知 丝 杠 （ 单 头 ） 的导 程 S=16mm， 要 求 机 床 的 进 给 量 L=0.2 2mm， 试求 ： 1.棘 轮 齿 数 z， 棘 论 最 小 转 角 min和 最 大 转 角 max；2.当 进 给 量 为 0.8mm时 ， 应 调 整 遮 板 遮 住 多 少 个 棘 齿 ？解 ： 1.由 于 棘 轮 与 丝 杠 是 联 动 的 ， 所 以 棘 轮 与 丝 杠的 转 动 角 度 是 相 同 的 。 当 丝 杠 的 进 给 量 L min=0.2mm时 ， 应 转 过 的 角 度 min由 于 螺 旋 传 动 公 式 得 ：0min 2 2 0.2 4.516 40lS 转 动 4.5 也 就 是 棘 轮 推 过 一 个 齿 ， 由 （ 6 1） 式 得 棘 轮 齿 数z： 0 00min360 360 804.5z 当 丝 杠 的 进 给 量 Lmax=2mm时 ， 应 转 过 的 角 度 max为 ： 0max 2 2 2 4516 4lS 步 进 传 送 机 构 中 的 棘 轮 设 计0maxmax 0 080 45 10360 360zk 应 被 推 过 的 齿 数 为 ： 02 2 0.8 1816 10lS 2. 当 进 给 量 L=0.8mm时 ， 应 转 过 的 角 度 为 ：应 被 推 过 的 齿 数 为 ： 00 080 18 4360 360zk / max 10 4 6z k k 调 整 遮 板 遮 住 的 齿 数 z为 ：6.2 锯 齿 形 棘 轮 机 构 主 要 尺 寸 的 计 算1.棘 轮 转 角 的 确 定 棘 轮 的 转 角 一 般 应 小 于 45 。棘 轮 的 齿 轮 一 般 取 ： z=8 30。0360 (6 1)kz 步 进 传 送 机 构 中 的 棘 轮 设 计2.偏 斜 角 的 大 小 棘 轮 齿 面 偏 斜 角 ， 常 取 =15 20 齿 槽 夹 角 ， =55 603.棘 轮 、 棘 爪 几 何 尺 寸 计 算名 称 符号 几 何 尺 寸 模 数 m 由 强 度 计 算 或 类 比 法 确 定 ， 并 选 标 准 值 ：2， 2.5， 3， 4， 5， 6， 8， 10， 12， 14， 16， 18， 20齿 数 z 载 荷 较 重 的 起 重 设 备 ， 取 z=8 30载 荷 较 轻 的 进 给 机 构 ， 取 z250项 圆 直 径 da da=mz齿 高 h 当 m=3 5时 ， h=(0.8 1)m； 当 m=6 20时 ， h=根 圆 直 径 df df =da 2h周 节 p p=m齿 顶 厚 a 当 m=3 20时 ， 取 a=m齿 宽 b b =mm。 为 齿 宽 系 数 ： 铸 铁 m=1 6； 铸 钢 m=1.5 4； 锻 钢 m=1 2棘 轮 齿 槽 圆 角 半 径 r 当 m=6 20时 ， 取 r=1.5齿 槽 夹 角 =60 或 55 ， 视 铣 刀 角 度 而 定棘 爪 长 度 L 当 m=3 20时 ， L2p棘 爪 工 作 高 度 h1 当 m2.5时 ， h1=h+(2 3)， 当 m=3 5时 ， h1=(1.7 2)m， 当 m6时 ， h1值 可 查 阅 有 关 资 料 棘 爪 端 部 楔 角 1 1= (1 3 )棘 爪 尖 顶 圆 角 半 径 r1 当 m=6 20时 ， 取 r1=2棘 爪 底 平 面 长 度 a1 a1 （ 0.8 1） m 步 进 传 送 机 构 中 的 棘 轮 设 计4.棘 轮 棘 爪 的 画 法1） 棘 轮 的 画 法 2 ）棘 爪的画法已 知 ： m、 z 步 进 传 送 机 构 中 的 棘 轮 设 计5.棘 轮 、 棘 爪 的 强 度 计 算1） 棘 轮 的 强 度 计 算 310 (6 3)n bMm k z 式 中 ： k 系 数 ， 取 k=1.75； Mn 棘 轮 轴 所 受 的 扭 矩 （ N.mm） ； z 棘 轮 齿 数 ； 齿 宽 系 数 ， b/m， 查 表 得 ；b 齿 宽 (mm)； b 许 用 弯 曲 应 力 （ Mpa） ， 查 表 得计 算 出 的 m应 圆 整 为 标 准 值 。棘 轮 材 料 HT150 ZQ310 570 45 20Cr 40Cr齿 宽 系 数 1.56.0 1.54.0 1 3 1 3 1 3许 用 弯 曲应 力 MPa 30 80 120 80 100 (6 4)b b M FW A 2） 棘 爪 的 弯 曲 强 度 计 算 式 中 ： M =Fe (N.mm)； F 圆 周 力 （ N） ；e 力 臂 (mm) ；W 棘 爪 危 险 截 面 模 量 ， b1 棘 爪 宽 度 (mm)； 棘 爪 危 险 截 面 的 厚 度(mm)；A 棘 爪 危 险 截 面 的 面 积 ，A b 1(mm2)； 步 进 传 送 机 构 中 的 棘 轮 设 计6.3 棘 轮 机 构 材 料 及 零 件 图 一 般 用 途 的 棘 轮 棘 爪 可 选 用 45号 钢 ， 并 进 行 淬 火 处 理 。 经 淬 火 后 ， 使 棘 轮 的 齿 部硬 度 达 45 50HRC， 棘 爪 头 部 达 52 56HRC。 对 于 重 要 一 些 棘 轮 棘 爪 可 用 20Cr钢 作为 其 材 料 ， 并 进 行 渗 碳 淬 火 处 理 。 对 于 不 重 要 棘 轮 也 可 用 HT150作 为 其 材 料 。 在 确 定 棘 轮 棘 爪 的 外 形 尺 寸 的 基 础 上 ， 可 绘 制 零 件 图 。 其 轮 毂 部 分 的 尺 寸 可 根 据与 其 配 合 的 轴 径 参 照 齿 轮 、 V带 轮 该 尺 寸 的 方 法 确 定 。 D1=1.6dh l=（ 1.2 1.5） dh 例 6.2 在 图 示 步 进 机 中 ，要 求 工 作 台 作 每 次 转 动 20的 间 歇 运 动 ， 试 设 计 带 动 它转 动 的 棘 轮 机 构 。 设 装 棘 轮处 轴 的 直 径 为 30mm， 装 棘爪 处 轴 的 直 径 为 18mm， 取棘 轮 的 模 数 6mm。解 ： 摇 杆 每 次 推 动 过 棘 轮 的 齿数 取 k=1据 式 （ 6 1） 得 棘 轮 的 齿 数 为 ： 0 00360 360 1 1820kz 步 进 传 送 机 构 中 的 棘 轮 设 计 步 进 传 送 机 构 中 的 棘 轮 设 计