搜索
全国青少年机器人等级考试一二级教学概述及教学安排H（棘轮之定义、组成、工作原理）棘轮机构：由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构。棘轮机构用来将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。典型的棘轮机构由四部分组成，如图所示。主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与驱动棘爪用转动副相联。当主动件顺时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。当主动件逆时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生逆时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以，这时棘轮静止不动。因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮便做单向的间歇运动。棘轮在生活中中、工业机械中都有很多应用，比如腰带用到的就是棘轮机构，通过拉动腰带，让腰带变紧。而想要松开腰带则需要扳开棘爪，使其离开棘轮，让棘轮可以反向运动，才能解开腰带。除此之外，还有千斤顶、自行车等都运用棘轮机构将双向运动变为单向运动。棘轮分类：棘轮机构按结构形式可以分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构；按棘轮棘爪的啮合方式可以分类外啮合棘轮机构和内啮合机构；按从动件运动形式分为单动式棘轮机构和双动式棘轮机构。每一种类型的棘轮机构都有不同的特点。按结构形式：齿式棘轮机构：如下图所示棘轮是带有轮齿的，棘爪可以插入棘轮的齿槽中，这种棘轮机构的优点是结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选择合适的驱动机构实现。缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速场合。摩擦式棘轮机构：用偏心扇形楔块代替齿式棘轮机构中的棘爪，以无齿摩擦代替棘轮。这种机构中棘轮没有轮齿，棘爪控制棘轮反转靠摩擦力。摩擦式棘轮机构的优点是传动平稳、无噪音；动程可无级调节。缺点是：靠摩擦力传动，会出现打滑现象，虽然可起到安全保护作用，但是传动精度不高。适用于低速轻载的场合。按啮合方式分为：外啮合棘轮机构（如下图），在这种棘轮机构中，棘轮和棘爪啮合在外侧，它的特点是加工、安装和维修方便，应用较广。内啮合棘轮机构：棘轮的轮齿在棘轮的内侧，棘爪与之啮合在整个结构的内侧。它的特点是结构紧凑，外形尺寸小。按从动件运动形式分为：单动式棘轮机构：当主动件按某一个方向摆动时，才能推动棘轮转动。双动式棘轮机构：在主动摇杆向两个方向往复摆动的过程中，分别带动两个棘爪，两次推动棘轮转动。双动式棘轮机构常用于载荷较大，棘轮尺寸受限，齿数较少，而主动摆杆的摆角小于棘轮齿距的场合。以上介绍的棘轮机构，都只能按一个方向作单向间歇运动。双向式棘轮机构：可通过改变棘爪的摆动方向，实现棘轮两个方向的转动。图示为两种双向式棘轮机构的形式，双向式棘轮机构必须采用对称齿形。功能：棘轮机构将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。常应用于千斤顶，腰带，自行车当中。间歇运动机构：通过前几节课的学习，我们掌握了几种特殊的机构，比如凸轮机构、棘轮机构等。我们发现这些机构可以将连续转动转化为从动件间歇性或者周期性的运动，这样的机构统称为间歇运动机构。间歇运动机构是能够将原动件的连续转动转变为从动件周期性运动和停歇的机构。有些机械需要其构件周期性地运动和停歇。例如牛头刨床工作台的横向进给运动，电影放映机的送片运动都有间歇运动机构。间歇运动机构按照运动方向可分为单向运动和往复运动两类。间歇运动机构主要有以下几种：⑴凸轮机构：凸轮每转动一周，凸起的部分带动从动件运动，无凸起的部分不动作。⑵不完全齿轮机构如左图。用一个没有布满圆周的齿轮做主动轮，则没有齿的一段圆弧就不会带动从动轮转动，而实现间歇运动。⑶槽轮机构（如左图）：一个带槽的槽轮与一个带圆销件的机构组成。当圆销插入槽轮的槽中，带动槽轮转动，而圆销离开槽时，槽轮停止转动。⑷棘轮机构是通过棘爪使棘轮达到间歇性运动。H作业一、单选题1.（C）决定了从动件预定的运动规律。A.凸轮转速B.凸轮大小C.凸轮轮廓曲线D.凸轮形状。2.下列说法正确的是？（A）A.凸轮机构一般有凸轮、从动件和机架三个构件组成。B.凸轮机构一般有凸轮、主动从件和机架三个构件组成。C.凸轮机构一般有凸轮、从动件和主动件三个构件组成。D.凸轮机构一般有圆轮、从动件和主动件三个构件组成。3.下列哪个用到凸轮结构？（A）A.发动机B.跷跷板C.显示器D.拉杆箱4.凸轮转速的高低，决定了（A）运动的快慢A.从动杆B.轮子C.链条D.以上都没有影响5.下列不是凸轮结构的优点是哪个？（C）A.结构简单B.结构紧凑C.接触点、线不易磨损D.结构设计方便6.机器人手臂或手部安装点所能达到的所有空间区域称为？（A）A.工作空间B.最大空间C.自由度D.危险空间。7.在凸轮机构中，按凸轮形状不同，（A）凸轮结构简单，应用最广泛，常用于行程较短的场合。A.盘形凸轮B.移动凸轮C.圆柱凸轮D.圆锥凸轮8.在两张纸之间吹气，如图所示，会有怎样的效果？（B）A.无任何反应。B.两张纸往里合。C.两张纸往外张。D.一直纸往里合，一张纸往外张。9.下面哪个是凸轮结构？（B）A、B、C、D、10.凸轮机构中从动件的最大升程叫。（C.行程）A.位移B.导程C.行程D.升程11.对于固定端约束，不管约束反力的分布情况如何复杂，都可以简化到该固定端的（D）。A.一个力B.一组力C.一个力偶D.一个力和一个力偶12.凸轮机构中，等加速等减速运动规律的位移曲线是？（C）A.一条抛物线B.一条直线C.两条抛物线D.两条双曲线13.棘轮机构是一种（单向间歇运动）机构。A、单向间歇运动B、双向间歇运动C、匀速圆周运动D、往复摆动14.双向式棘轮机构在制作时必须要采用（对称齿形），才能实现双向运动。A、半齿形B、对称齿形C、凸轮D、滑杆15.能够将原动件的持续转动变为从动件周期性运动和停歇的机构叫（间歇运动)机构。A、单向间歇运动B、双向间歇运动C、匀速圆周运动D、间歇运动二、多选题1.列有关凸轮特点说法正确的是？（ABD）A.凸轮的外廓形状取决于从动件的运动规律。B凸轮机构能高速启动，动作准确可靠。C.凸轮机构属性低副接触，传动力不宜过大。D.容易磨损，不能保持良好发润滑。2.凸轮一般按外形可为三类，主要有哪些？（ABD）A.盘形凸轮B.移动凸轮C.椭圆凸轮D.圆柱凸轮3.下列关于能量的说法不正确的是？（ABD）A.人可以不需要能量的活着。B.人们爬山需要耗能量，走路不需要耗能量。C.生活的人们时刻都在消耗能量。D.动物需要消耗能量，植物不需要消耗能量。4.下面哪些是力学三要素？（ABD）A.大小B.方向C.时间D.作用点5.机器人传感器应该具有的要求？（CD）A.体积大B.抗干扰性差C.体积小D.抗干扰性强6.下列哪些不是凸轮结构的？（BC）A.剪刀机B.车床仿形机构C.发电机D.港口用的起重吊车7.力锁合包括（重力锁合）与（弹力锁合)A.重力锁合B.重力C.弹力锁合D.弹力8.凸轮按高副接触方式不同可以分为（力锁合）与（几何锁合）A.滚子从动件B.力锁合C.移动从动件D.几何锁合9.几何锁合的方式有（ABCD）A.槽凸轮机构B.主回凸轮机构C.等径凸轮机构D.等宽凸轮机构10.滑杆是由以下（滑块、滑杆、固定点、回转体）组成的一种机械装置。A、滑块B、滑杆C、固定点D、回转体11.棘轮机构是由（棘轮棘爪）组成的一种单向间歇运动机构。A、滑块B、棘轮C、固定点D、棘爪12.典型的棘轮机构是由（棘轮、主动棘爪、止回棘爪、主动摆杆）组成。A、主动棘爪B、棘轮C、止回棘爪D、主动摆杆13.请看下图，滑杆机构中回转体作为主动件，作（匀速圆周运动）或等速回转运动，滑块从动，并带动滑杆作（往复直线运动）或（往复摆动）A、滑动B、匀速圆周运动C、往复摆动D、静止不动14.棘轮机构按结构形式可以分为（齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构）。A、齿式棘轮机构B、止回棘爪C、摩擦式棘轮机构D、主动棘爪15.棘轮机构按啮合方式可以分为（外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构）。A、外啮合棘轮机构B、止回棘爪C、摩擦式棘轮机构D、内啮合棘轮机构16.棘轮机构是一种间歇运动机构，按运动方向还可以分为（单向式棘轮机构和双向式棘轮机构）。A、单向式棘轮机构B、双向式棘轮机构C、摩擦式棘轮机构D、主动棘爪17.间歇运动机构按运动方向可分为（单向运动和往复运动）两类。A、单向运动B、滑动C、滚动D、双向运动18.间歇运动机构主要有以下几种（凸轮机构、不完全齿轮机构、槽轮机构、棘轮机构）A、凸轮机构B、不完全齿轮机构C、槽轮机构D、棘轮机构19.凸轮机构是由（凸轮、从动件和机架）三个基本构件组成的高副机构。A、凸轮B、从动件C、曲柄D、机架20.从动件按形状不同可以将凸轮机构分为（尖顶）从动件、（滚子）从动件和（平底）从动件。A、尖顶B、盘形C、平底D、滚子21.功的大小是力的（大小）乘以力的（方向）上移动的距离。A、大小B、作用点C、方向D、摩擦因数三、判断题1.凸轮转速的高低，影响从动杆的运动规律。（错误）2.凸轮在机构中经常是主动件。（正确）3.一只凸轮只有一种预定的运动规律。（正确）4.将主动件的连续运动转换为时动时停的周期性运动的机构，称为间歇运动机构。（正确）5.凸轮的转速决定从动件的运动规律（错误，应该是运动的快慢）6.凸轮机构是一种低副机构（高副机构）7.高副机构是指在机械工程中机构的两构件通过点或线的接触而构成的运动副。（正确）8.低副机构是指机械工程中机构的两构件通过面的接触而构成的运动副（正确）9.棘轮机构用来将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。（正确）10.双向式棘轮机构在制作时可以不采用对称齿形，也能实现双向运动。（错误）