CN104847809A - 复合棘齿机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合棘齿机构，包括上棘爪、下棘爪、棘轮和连接杆，上棘爪包括一级上棘爪和二级上棘爪，两者通过转动副连接，下棘爪包括一级下棘爪和二级下棘爪，两者通过转动副连接，一级上棘爪和一级下棘爪通过转动副与连接杆连接；一级上棘爪和一级下棘爪上均设有一级复位弹簧，二级上棘爪和二级下棘爪上均设有二级复位弹簧；上棘爪和下棘爪相对设置，二级上棘爪和二级下棘爪以相反方向与棘轮的齿槽根部啮合；棘轮的每组齿槽和棘齿包括分别与二级上棘爪配合的一组齿槽及对应棘齿、与二级下棘爪配合的一组齿槽及对应棘齿。该机构不仅能够实现双向间歇式运动，而且结构简单，操作灵活。
Description
技术领域
本发明是属于机械设计技术领域，具体涉及一种复合棘齿机构。
背景技术
棘齿机构主要由棘轮、棘爪和机架所组成，当棘轮直径无穷大时，即转变为棘条。棘齿机构可用于实现快速超越、间歇或转位，例如在起重、绞盘等机械装置中用于使提升的重物能停止在任何位置上，以防止由于停电等原因造成事故。棘齿机构中，单向式棘齿机构只能实现单一方向的运动，应用时功能受限，双向式棘齿机构可实现两个方向的运动，后者较前者应用更为广泛。目前双向棘齿机构中有采用棘爪旋转180°，以此实现棘齿两个位置的转换，但这种方式操作较为不便。
中国发明专利公开说明书CN103775538A公开了一种双向棘轮，棘轮外圈、棘轮内圈和凸轮机构同轴安装，棘轮外圈和棘轮内圈共轴线、通过滚珠转动连接，棘轮内圈外缘均匀连接n个棘齿机构，n=2~20，凸轮机构与棘轮内圈转动连接，各棘齿机构中的圆弧形棘齿相对棘轮外圈的棘齿槽伸缩。这种双向棘轮可通过手动控制部分迅速转向，实现输入轴与输出轴的同向或反向间歇运动，但棘齿机构部分构造较为复杂。中国发明专利公开说明书CN103925312A也公开了双向棘轮机构，包括轴套、上棘爪、下棘爪、具有棘轮的棘轮轴、换向滑块和外罩；轴套上具有开槽，棘轮轴上包含棘轮的局部设置于轴套内；上棘爪和下棘爪相对设置于轴套上的开槽中且位于棘轮的两侧，上棘爪和下棘爪以相反方向与棘轮相啮合；换向滑块滑动地设置于上棘爪和下棘爪之间并抵在上棘爪和下棘爪上；等。该双向棘轮机构也可实现输入轴与输出轴之间同向或反向间歇转动，但对换向滑块位置的控制灵活性较低，换向滑块易磨损。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种复合棘齿机构，该机构不仅能够实现双向间歇运动，而且结构简单，操作灵活。
本发明解决上述技术问题采用以下技术方案来实现：一种复合棘齿机构，用于实现双向间歇式运动，包括上棘爪、下棘爪、棘轮和连接杆，所述的上棘爪包括一级上棘爪和二级上棘爪，两者通过转动副连接，下棘爪包括一级下棘爪和二级下棘爪，两者通过转动副连接，一级上棘爪和一级下棘爪通过转动副与所述连接杆连接；所述一级上棘爪和一级下棘爪上均设有一级复位弹簧，二级上棘爪和二级下棘爪上均设有二级复位弹簧，一级复位弹簧和二级复位弹簧使一级上棘爪和二级上棘爪的、一级下棘爪和二级下棘爪的运动趋势相反；所述上棘爪和下棘爪相对设置，二级上棘爪和二级下棘爪以相反方向与所述棘轮的齿槽根部相啮合，所述相啮合齿槽的根部对二级上棘爪的总作用力方向通过二级上棘爪和一级上棘爪的回转中心之间的连线，所述相啮合齿槽的根部对二级下棘爪的总作用力方向通过二级下棘爪和一级下棘爪的回转中心之间的连线；所述棘轮的每组齿槽和棘齿包括分别与二级上棘爪配合的一组齿槽及对应棘齿、与二级下棘爪配合的一组齿槽及对应棘齿。
所述一级上棘爪和一级下棘爪的背对棘轮面上均设有拉板，该拉板上设有拉线。
本发明提供的复合棘齿机构有益效果：采用上述技术方案，本发明的复合棘齿机构能够通过一级复位弹簧和二级复位弹簧来控制上棘爪或下棘爪之间的啮合，通过拉线来操作上棘爪或下棘爪与棘轮之间的脱离，操作灵活方便，从而实现棘齿机构双向间歇式运动，而且上下棘爪与棘轮构造比较简单；相啮合齿槽的根部对二级上棘爪或二级下棘爪的总作用力方向通过相应的二级上棘爪与一级上棘爪的回转中心之间的或二级下棘爪与一级下棘爪的回转中心之间的连线，从而使上棘爪或下棘爪与棘轮啮合可靠。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述。
图1是本发明结构示意图。
图2是图1中左视图（不包含棘条）。
图中1.棘条 101.齿槽 102.棘齿 103.齿槽 104.棘齿 2.上棘爪 201.二级上棘爪 202.二级复位弹簧 203.转动副 204.一级上棘爪 205.一级复位弹簧 206.转动副 3.连接杆 4.下棘爪 401.二级下棘爪 402.二级复位弹簧 403.转动副 404.一级下棘爪 405.一级复位弹簧 406.转动副 5.拉板 6.拉线 7.拉板 8.拉线。
具体实施方式
由于棘轮的直径趋于无穷大时变为棘条，此时棘轮的转动变为棘条的移动，但由此构成的本发明复合棘齿机构工作原理不发生变化，因此本实施例采用棘条结构来对本发明作详细说明。为叙述方便，下文中所称的“上”、“下”、“顺时针”、“逆时针”与附图本身的上、下、顺时针、逆时针方向一致，但并不对本发明的结构起限定作用。
参照附图1和附图2，本发明的复合棘齿机构包括上棘爪2、下棘爪4、棘条1和连接杆3，上棘爪2包括一级上棘爪204和二级上棘爪201，两者通过转动副203连接，下棘爪4包括一级下棘爪404和二级下棘爪401，两者通过转动副403连接，一级上棘爪204和一级下棘爪404分别通过转动副206和406与连接杆3连接；一级上棘爪204和一级下棘爪404上分别设有一级复位弹簧205和405，二级上棘爪201和二级下棘爪401上分别设有二级复位弹簧202和402，一级复位弹簧205、405和二级复位弹簧202、402使一级上棘爪204和二级上棘爪201的、一级下棘爪404和二级下棘爪401的运动趋势相反；上棘爪2和下棘爪4相对设置，二级上棘爪201和二级下棘爪401以相反方向与棘条1的齿槽根部相啮合，相啮合齿槽101的根部对二级上棘爪201的总作用力方向通过二级上棘爪201和一级上棘爪204的回转中心之间的连线，相啮合齿槽103的根部对二级下棘爪401的总作用力方向通过二级下棘爪401和一级下棘爪404的回转中心之间的连线；棘条1的每组齿槽和棘齿包括分别与二级上棘爪201配合的一组齿槽101及对应棘齿102、与二级下棘爪401配合的一组齿槽103及对应棘齿104。一级上棘爪204和一级下棘爪404背对棘条1的面上分别设有拉板5和7，拉板5和7上分别设有拉线6和8。
该复合棘齿机构的工作原理为：
（1）松开上棘爪2的拉线6，拉动下棘爪4的拉线8，拉板7带动一级下棘爪404克服一级复位弹簧405对一级下棘爪404的作用力，使一级下棘爪404绕其与连接杆3的转动副406即一级下棘爪404的回转中心逆时针方向转动，二级下棘爪401随一级下棘爪404远离棘条1的同时，二级复位弹簧402对二级下棘爪401的作用力使二级下棘爪401绕其与一级下棘爪404的转动副403即二级下棘爪401的回转中心顺时针方向转动，从而使二级下棘爪401与棘条1的齿槽脱离，若此时棘条1可以向上运动，则棘爪部分相对静止，上棘爪2的二级上棘爪201便从棘条1的齿背上滑过；松开下棘爪4的拉线8，一级下棘爪404在其一级复位弹簧405的作用下绕其回转中心顺时针方向转动，二级下棘爪401随一级下棘爪404靠近棘条1的同时，棘条齿槽使二级下棘爪401克服部分二级复位弹簧402对二级下棘爪401的作用力，二级下棘爪401与齿槽根部啮紧，棘条1的上行运动停止。
（2）松开下棘爪4的拉线8，拉动上棘爪2的拉线6，拉板5带动一级上棘爪204克服一级复位弹簧205对一级上棘爪204的作用力，使一级上棘爪204绕其与连接杆3的转动副206即一级上棘爪204的回转中心顺时针方向转动，二级上棘爪201随一级上棘爪204远离棘条1的同时，二级复位弹簧202对二级上棘爪201的作用力使二级上棘爪201绕其与一级上棘爪204的转动副203即二级上棘爪201的回转中心顺时针方向转动，从而使二级上棘爪201与棘条1的齿槽脱离，若此时棘条1可以向下运动，则棘爪部分相对静止，下棘爪4的二级下棘爪401便从棘条1的齿背上滑过；松开上棘爪2的拉线6，一级上棘爪204在其一级复位弹簧204的作用下绕其回转中心顺时针方向转动，二级上棘爪201随一级上棘爪204靠近棘条1的同时，棘条齿槽使二级上棘爪201克服二级复位弹簧202对二级上棘爪201的作用力，二级上棘爪201与齿槽根部啮紧，棘条1的下行运动停止。
（3）上棘爪2和下棘爪4的拉线6和8均处于松开状态下，棘条1将无法运动；上棘爪2和下棘爪4的拉线6和8均处于拉紧状态下，棘条1上行下行均可。
上述复合棘齿机构的工作原理中，若棘条1是静止的，那么松开下棘爪4的拉线8，拉动上棘爪2的拉线6，上棘爪2和下棘爪4可相对棘条1向上运动；松开上棘爪2的拉线，拉动下棘爪4的拉线8，上棘爪2和下棘爪4可相对棘条1向下运动。若棘条1和上棘爪2、下棘爪4均可上下移动，那么松开下棘爪4的拉线8，拉动上棘爪2的拉线6，棘爪部分作为主动件向上运动时，上棘爪2的二级上棘爪201将推动棘条1向上运动；松开上棘爪2的拉线6，拉动下棘爪4的拉线8，棘爪部分作为主动件向下运动时，下棘爪4的二级下棘爪401将推动棘条1向下运动。
二级上棘爪201与棘条齿槽根部啮合时，齿槽根部对二级上棘爪201的总作用力方向通过二级上棘爪201和一级上棘爪204的回转中心之间的连线，即连接杆3、一级上棘爪204、二级上棘爪201与棘条1处于机构死点位置，棘条1单向运行安全可靠，拉动拉线6，就可使机构离开死点位置，操作简单可靠。对于下棘爪4也是如此。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种复合棘齿机构，用于实现双向间歇式运动，其特征在于：所述复合棘齿机构包括上棘爪、下棘爪、棘轮和连接杆，所述的上棘爪包括一级上棘爪和二级上棘爪，两者通过转动副连接，下棘爪包括一级下棘爪和二级下棘爪，两者通过转动副连接，一级上棘爪和一级下棘爪通过转动副与所述连接杆连接；所述一级上棘爪和一级下棘爪上均设有一级复位弹簧，二级上棘爪和二级下棘爪上均设有二级复位弹簧，一级复位弹簧和二级复位弹簧使一级上棘爪和二级上棘爪的、一级下棘爪和二级下棘爪的运动趋势相反；所述上棘爪和下棘爪相对设置，二级上棘爪和二级下棘爪以相反方向与所述棘轮的齿槽根部相啮合，所述相啮合齿槽的根部对二级上棘爪的总作用力方向通过二级上棘爪和一级上棘爪的回转中心之间的连线，所述相啮合齿槽的根部对二级下棘爪的总作用力方向通过二级下棘爪和一级下棘爪的回转中心之间的连线；所述棘轮的每组齿槽和棘齿包括分别与二级上棘爪配合的一组齿槽及对应棘齿、与二级下棘爪配合的一组齿槽及对应棘齿。
2.根据权利要求1所述的复合棘齿机构，其特征在于：所述一级上棘爪和一级下棘爪的背对棘轮面上均设有拉板，该拉板上设有拉线。
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