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1、机械设计基础机械设计基础 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 6.1.1 步进传送机中的棘轮机构步进传送机中的棘轮机构 步进传送机构中的棘轮设计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。 步进传送机构中的棘轮设计步进传送机构中的棘轮设计棘轮机构的转角及调整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：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
2、，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步进传送机构中的棘轮设计调节棘轮转动方向可用双向式棘轮机构。矩形齿双向棘轮机构回转棘爪式双向棘轮机构 步进传送机构中的棘轮设计步进传送机构中的棘轮设计例例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
3、的。当丝杠的进给量Lmin时，应转过的角度min由于螺旋传动公式得：转动4.5也就是棘轮推过一个齿，由（61）式得棘轮齿数z：当丝杠的进给量Lmax=2mm时，应转过的角度max为： 步进传送机构中的棘轮设计步进传送机构中的棘轮设计应被推过的齿数为：2. 当进给量时，应转过的角度为：应被推过的齿数为：调整遮板遮住的齿数z为：锯齿形棘轮机构主要尺寸的计算1.棘轮转角的确定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=830。 步进传送机构中的棘轮设计步进传送机构中的棘轮设计2.2.偏斜角的大小偏斜角的大小棘轮齿面偏斜角，常取=1520 齿槽夹角， =55603.3.棘轮、棘爪几何
4、尺寸计算棘轮、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=830载荷较轻的进给机构，取z250项圆直径dada=mz齿高h当m=35时，h=(0.81)m；当m=620时，h=根圆直径dfdf =da2h周节pp=m齿顶厚a当m=320时，取a=m齿宽bb =mm。为齿宽系数：铸铁m=16；铸钢m=1.54；锻钢m=12棘轮齿槽圆角半径r当m=620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=320时，L2p棘爪工作高度h1当m2.5时，h1=
5、h+(23)，当m=35时，h1=(1.72)m，当m6时，h1值可查阅有关资料棘爪端部楔角11=(13)棘爪尖顶圆角半径r1当m=620时，取r1=2棘爪底平面长度a1a1（0.81）m 步进传送机构中的棘轮设计步进传送机构中的棘轮设计4.4.棘轮棘爪的画法棘轮棘爪的画法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步进传送机构中的棘轮设计5.5.棘轮、棘爪的强度计算棘轮、棘爪的强度计算1）棘轮的强度计算式中：k 系数，取； Mn 棘轮轴所受的扭矩（）； 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
6、值。棘轮材料HT150ZQ3105704520Cr40Cr齿宽系数1.56.01.54.0131313许用弯曲应力MPa3080120801002）棘爪的弯曲强度计算 式中：M =Fe ()； 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，Ab1(mm2)； 步进传送机构中的棘轮设计步进传送机构中的棘轮设计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4550HRC，棘爪头部达5256HRC。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。D1dh l=（）dh例例在图示步进机中，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（61）得棘轮的齿数为： 步进传送机构中的棘轮设计步进传送机构中的棘轮设计 步进传送机构中的棘轮设计步进传送机构中的棘轮设计
