任务三
认识棘轮机构

任务描述

本任务主要讲述棘轮机构的组成、类型和工作原理。通过对棘轮机构的分析，理解汽车驻车制动器的工作原理以及棘轮机构在汽车起动机中的应用。

关键点：棘轮机构的组成和类型，棘轮机构在汽车上的应用。

任务目标

完成本任务的学习后，你应：

★能描述棘轮机构的组成；

★能识别棘轮机构的类型；

★能描述棘轮机构在汽车驻车制动装置的作用；

★能描述棘轮机构在汽车起动机的作用。

任务实施

一、棘轮机构的组成及工作原理

机器工作过程中，当主动件做连续运动时，常需要从动件产生周期性的运动和停歇，实现这种运动的机构，称为间歇运动机构。棘轮机构是一种常用的间歇运动机构，由棘轮、棘爪及机架等组成，其工作原理如图1-42所示。棘轮与轴用键连接，弹簧使止回棘爪和棘轮保持接触，主动棘爪与主动摆杆组成回转副。当主动摆杆逆时针摆动时，主动棘爪便插入棘轮的齿槽中，推动棘轮转过一定角度，而止回棘爪则在棘轮的齿上滑过；当主动摆杆顺时针摆动时，主动棘爪在棘轮的齿上滑过，而止回棘爪将阻止棘轮作顺时针转动，故棘轮静止不动。因此，主动摆杆做连续的往复摆动时，棘轮做单向间歇转动。

二、棘轮机构的基本类型

1. 棘轮机构按工作原理分类

棘轮机构按工作原理分类可分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构。

●齿式棘轮机构（图1-43）：运动可靠，从动棘轮容易实现有级调节，但是有噪声、冲击，轮齿易摩损，高速时尤其严重，常用于低速、轻载的间歇传动。

●摩擦式棘轮机构（图1-44）：可实现无级调节，无噪声，有打滑。

2.棘轮机构按啮合部分分类

棘轮机构按啮合部分分类可分为外啮合（图1-45）和内啮合（图1-46）。

3. 棘轮机构按驱动方向分类

棘轮机构按驱动方向分类可分为单向驱动和双向驱动棘轮机构。单向驱动棘轮机构的棘轮多为锯齿形，双向驱动棘轮机构的棘轮多为矩形。图1-47是控制牛头刨床工作台进退的棘轮机构，属于双向棘轮机构。棘轮齿为矩形齿，棘轮可双向间歇转动，从而实现工作台的往复移动。需变向时，只要提起棘爪，并将棘爪转动180 °后再放下就可以了。

三、棘轮机构在汽车上的应用

1. 齿式棘轮机构在驻车装置上的应用

汽车驻车制动装置（手刹）的手柄，利用棘轮机构完成驻车制动自动锁止任务。如图1-48所示，该棘轮机构的棘轮固定不动，主要起锁止作用。当车停稳后，驾驶员将手刹（驻车制动）手柄向后拉紧，此时会发出“哒、哒、哒”的响声，这是棘爪发出的，告诉驾驶员驻车制动已经开始生效了，可以下车进行相应的工作了。如果没有发出响声，证明驻车制动没有生效，就要进行检修或调整了。

2. 单向离合器

单向离合器是一种摩擦式棘轮机构，应用在汽车发动机和自动变速器中。图1-49为汽车滚柱式单向离合器，在起动机工作过程中，接通开关电枢轴顺时针旋转，滚柱滚入窄端，驱动齿轮与飞轮啮合，起动机的动力通过飞轮传递给曲轴，从而带动发动机旋转达到发动机有效起动。起动完毕，发动机开始工作时，当飞轮转动速度超越驱动小齿轮线速度时，飞轮便带动驱动小齿轮旋转，此时滚柱被推到契形槽宽端，齿轮与外齿圈打滑退出齿轮啮合状态，即电枢轴不会跟着飞轮高速旋转，从而起到了保护起动机（马达）的作用。

任务检测

1. 认识棘轮机构。

请在图1-50中标出棘轮、棘爪和止回棘爪。

2. 识别棘轮机构的类型。

请在图1-51中标出棘轮机构的类型。

3. 认识手刹。

手刹是一种驻车制动装置，是利用棘轮机构完成驻车制动自动锁止任务，该棘轮机构的棘轮____，主要起锁止作用。当手柄____时，棘爪发出“哒、哒、哒”的响声，驻车制动开始生效；松开手刹汽车行驶，只需要按下____即可。

4. 认识单向离合器。

起动机的单向离合器只传递____到____的转矩，以免发动机起动后飞轮带动起动机电机超速旋转而损坏。

任务拓展

1. 超越离合器

如图1-52所示为自行车后轮飞轮中的内啮合单向驱动齿轮机构。链轮与有内齿的棘轮为同一构件，逆时针蹬动脚踏，链条带动链轮转动时，通过棘爪带动与其固定的轮毂驱动后轮旋转。但当停止蹬踏时，链轮不转，轮毂由于惯性仍按原来的转向飞快地转动，此时棘爪便在棘背上滑动，轮毂与链轮脱开，各自以不同的速度运动。这种从动件超越主动件转动的特性称为超越。利用超越性设计的超越离合器已在汽车上得到广泛的应用，汽车起动机（马达）起动齿的单向离合器就是超越离合器。

2. 棘轮扳手

棘轮扳手（图1-53）是利用棘轮机构原理制造的快速扳手。当螺钉或螺母的尺寸较大或扳手的工作位置很狭窄时，就可使用棘轮扳手。这种扳手摆动的角度很小，能拧紧和松开螺钉或螺母。棘轮扳手具有操作简单、使用方便的优点。

评价与反思

反思

1．在驻车制动装置里有棘轮机构、凸轮机构的具体应用，请结合任务一、任务二的相关内容，思考二者如何配合达到驻车目的？

2．扳手是一种常见的维修工具，生活中你用过哪些扳手？对哪些扳手有所了解？

练习

一、填空题

1. 平面四杆机构是平面机构的基础，可分为_____机构和_____机构两大类。

2. 为了克服死点位置的____，在发动机曲轴上设计了____越过死点位置，使曲轴连续地转动。

3. 棘轮机构按其工作原理，可分为_____机构和_____机构两大类。

4. 铰链四杆机构的3种基本类型为____、____和____。其基本类型是按照连架杆的不同来确定的，其中绕固定铰链能作整周旋转运动的连架杆称为____，绕固定铰链只能来回摇摆一个角度的连架杆称为____。

5.机器是人为的实物组合体，它的各部分之间具有____，并能做有效的____或____，____人类劳动。

6. 盘形凸轮是绕固定轴转动并且具有变化向径的盘形零件，这种凸轮运用很广，因为____较容易。

7. 棘轮机构主要由____、____、____、摆杆和机架组成。

8. 汽车制动系一般至少有两套独立的制动装置。它们是：____，在行车中使用；____主要用于停车后防止汽车滑溜。

9. 在配气机构里，凸轮的形式为____。使用凸轮机构控制进排气门的启闭，能使配气机构具有进气____，排气____，燃烧____的特点。

10. 根据凸轮轴的位置不同，配气机构可分为____、____和____3种形式。

二、选择题

1. 在四杆机构中，若最短杆与最长杆之和大于其余两杆长度之和，必将得到（）机构。

A. 曲柄摇杆机构

B. 双曲柄机构

C. 双摇杆机构

D. 曲柄滑块机构

2. 铰链四杆机构中，不与机架相连的构件称为（）。

A. 曲柄

B. 连杆

C. 连架杆

D. 摇杆

3. 汽车前轮转向机构的类型是（）；汽车雨刮器应用了（）机构；汽车侧门玻璃升降器是（）机构；汽车发动机中活塞连杆机构属于（）机构。

A. 曲柄摇杆机构

B. 双曲柄机构

C. 双摇杆机构

D. 曲柄滑块机构

4. 要将连续的单向转动变化为具有间歇功能的单向转动，可采用的机构是（）。

A. 曲柄摇杆机构

B. 摆动从动件盘形凸轮机构

C. 棘轮机构

D. 双曲柄机构

5. 凸轮机构主要用于（）的转换。

A. 能量

B. 运动形式

C. 动力大小

D. 运动方向

6. 下列装置属于汽车动力部分的是（），传动部分的是（），控制部分的是（），执行部分的是（）。

A. 发动机

B. 电器设备

C. 车轮

D. 转向器

三、分析题

根据尺寸和机架判断图1-54中铰链四杆机构的类型。

四、简答题

1. 简述机构与机器的区别。

2. 拉驻车制动时没有发出“哒、哒、哒”的响声说明什么？

3. 自动货车翻斗机构属于什么机构？

4. 汽车起动机中单向离合器的作用是什么？

5. 汽车前挡风玻璃的电动刮水器传动机构是应用的哪种机构原理？

6. 棘轮机构按啮合部分、驱动方式进行分类，分别有哪些类型？

7. 凸轮机构按从动件形状不同可分为什么类型？

8. 简述棘轮机构的工作原理。 oNw/xop7vO8wl+bftPT6zXZAdWTLba3uOogz3rdcrr4lZhRNjfiwGCd+MMI5Gtmz