一種手動齒輪齒條移動裝置研制

吳林地 吳銘 葉榮

摘要：目前的各種機械架構設備中，能夠進行平行移動的機構已經(jīng)非常的常見，例如絲桿結構、氣缸驅(qū)動、電機驅(qū)動等，各種結構都有各自的優(yōu)缺點，其中，氣缸驅(qū)動、電機驅(qū)動通常使用氣缸、電機對移動裝置進行驅(qū)動，而氣缸通常需要電磁閥控制，電機也需要在通電狀態(tài)下進行，其在小型的移動機構中使用并不方便。本文提出了一種手動齒輪齒條移動裝置，通過手動扳動把手實現(xiàn)單向移動，并通過限定條的設置，使移動機構能夠回復到起始的位置，且結構簡單，操作方便，適用于小型機械裝置。

關鍵詞：手動式;齒輪齒條;移動機構

0? 引言

齒輪是能相互嚙合的有齒的機械零件，它在機械傳動及整個機械領域中的應用非常廣泛。齒輪齒條傳動與帶傳動相比主要有以下優(yōu)點：①傳遞動力大、效齒輪傳動的特點;齒輪傳動用來傳遞任意兩軸間的運動和動力，其圓周速度可達到300m/s，傳遞功率可達105kW，齒輪直徑可從不到1mm到150m以上，是現(xiàn)代機械中應用最廣的一種機械傳動;②壽命長、工作平穩(wěn)、可靠性高;③能保證恒定的傳動比，能傳遞任意夾角兩軸間的運動[1]。

在文獻[2]提出一種新型移動裝置，該新型移動裝置包括基座、設置在基座上且用以移動的滑板、用于驅(qū)動滑板移動的驅(qū)動組件、及用于連接基座與驅(qū)動組件的傳動組件，傳動組件包括設置在基座上的齒條、與齒條嚙合且與驅(qū)動組件連接的齒輪，驅(qū)動組件驅(qū)動齒輪與齒條嚙合移動，用以驅(qū)動滑板移動，然而該實用新型移動裝置需要通過電機對齒輪進行驅(qū)動從而實現(xiàn)移動，然而在電網(wǎng)業(yè)務中外出作業(yè)時，無從接電，導致無法啟動機構，因此裝置不夠靈活方便，需研制一種可通過手動來實現(xiàn)齒輪齒條移動的機構，方便外出作業(yè)[3]。

1? 裝置的設計

為了克服目前氣缸驅(qū)動、電機驅(qū)動通常使用氣缸、電機對移動裝置進行驅(qū)動，而氣缸通常需要電磁閥控制，電機也需要在通電狀態(tài)下進行，其在小型的移動機構中使用并不方便等問題，本文研制了一種手動齒輪齒條移動機構，該機構主要包括齒條、移動槽、齒輪和把手，齒條設于移動槽內(nèi);齒輪從外至內(nèi)包括外輪、轉(zhuǎn)動輪和軸輪，轉(zhuǎn)動輪分別與外輪和軸輪轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)動輪上設有貫通的限定槽，限定槽從外至內(nèi)包括滑行槽和定位槽，定位槽內(nèi)設有固定于軸輪上的磁鐵塊，滑行槽內(nèi)設有能被磁鐵塊吸引的彈性鎖定機構，外輪的內(nèi)圓設有與彈性鎖定機構相配合的鎖定槽，齒輪與齒條嚙合并通過軸輪與移動槽連接;把手與移動槽旋轉(zhuǎn)連接，且把手上設有撥動塊，撥動塊端部與齒輪抵接，如圖1所示。

本機構使用時，扳動把手，由于把手上設有撥動塊，且撥動塊端部與齒輪抵接，因此在正向扳動把手的同時齒輪也會被帶動旋轉(zhuǎn)，由于齒輪從外至內(nèi)包括外輪、轉(zhuǎn)動輪和軸輪，當把手扳動齒輪旋轉(zhuǎn)時，首先外輪會旋轉(zhuǎn)，并且外輪與轉(zhuǎn)動輪之間的摩擦力較大，并由于彈性鎖定機構與鎖定槽之間鎖定，因此在外輪旋轉(zhuǎn)時會帶動轉(zhuǎn)動輪的轉(zhuǎn)動，此時，轉(zhuǎn)動輪內(nèi)的限定槽也會跟著轉(zhuǎn)動，當定位槽內(nèi)的磁鐵塊與定位槽的一側抵接后，此時，轉(zhuǎn)動輪會停止運動，并且磁鐵塊會吸引彈性鎖定機構，使得彈性鎖定機構脫離鎖定槽，此時，把手繼續(xù)扳動，外輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，由于齒輪與齒條嚙合并通過軸輪與移動槽連接，因此移動槽會沿著齒條的平行移動，當扳手扳到底部，需要往回扳動時，此時齒輪也會被帶動往回旋轉(zhuǎn)，但由于外輪與轉(zhuǎn)動輪之間的摩擦力較大，此時的限定槽會隨著轉(zhuǎn)動輪的轉(zhuǎn)動也發(fā)生轉(zhuǎn)動，同時，磁鐵塊會慢慢脫離吸引位置，與定位槽的另一側抵接，由于彈性鎖定機構失去吸引力后，得彈性鎖定機構又會與鎖定槽配合將外輪與轉(zhuǎn)動輪鎖定，當外輪被鎖定后，齒輪即不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因此在把手往回扳動時不會出現(xiàn)齒輪回轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，因此移動槽也不會往回移動，當把手往回扳到底，再朝正向扳動時，移動槽又可以往前移動，如此反復，實現(xiàn)了移動槽在齒條上的單向移動。

本裝置設計中加入了以下特征：①定位槽包括儲存槽和與滑行槽連接的連接槽，磁鐵塊設于儲存槽內(nèi)，且寬度小于儲存槽的寬度，定位槽包括儲存槽和連接槽，連接槽設置在儲存槽一側的頂端，用于連接儲存槽和滑行槽，在把手正向扳動時，磁鐵塊會與儲存槽設有連接槽的一側抵接，此時磁鐵塊與連接槽和滑行槽處于同一直線，因此可以吸引彈性鎖定機構，由于磁鐵塊的寬度小于儲存槽的寬度，此時當把手反向扳動時，磁鐵塊會與儲存槽遠離連接槽的一側抵接，此時磁鐵塊遠離了連接槽和滑行槽，從而使得彈性鎖定機構失去了吸引;②滑行槽包括彈簧槽和滑塊槽，滑塊槽的寬度大于彈簧槽的寬度，彈性鎖定機構包括設于彈簧槽內(nèi)的彈簧和設于滑塊槽內(nèi)的滑塊，在彈性鎖定機構被吸引時，滑塊會由于吸引力向下移動，并與鎖定槽脫開，此時的彈簧處于壓縮狀態(tài)，當彈性鎖定機構失去吸引之后，彈簧又向上回彈，將滑塊頂入鎖定槽內(nèi)，從而將外輪與轉(zhuǎn)動輪鎖緊;③為了進一步解決移動機構在單向移動之后，無法回復到起始位置的問題，在儲存槽內(nèi)增設了限定條，且限定條另一端貫穿移動槽并延伸于移動槽外，當齒輪正向轉(zhuǎn)動時，磁鐵塊會將彈性鎖定機構吸引，此時通過在移動槽外撥動限定條，限定條會插入磁鐵塊區(qū)域，使得磁鐵塊固定在儲存槽內(nèi)，此時當齒輪反向轉(zhuǎn)動時，彈性鎖定機構也不會失去磁鐵塊的吸引，外輪與轉(zhuǎn)動輪也不會鎖緊，從而可以將移動槽回復到起始的位置;④限定條位于移動槽外的端部設有調(diào)節(jié)手，調(diào)節(jié)手方便撥動限定條的插入與拔出;撥動塊的端部設有缺口，當把手正向扳動時，撥動塊的端部能夠抵住輪齒使其正向扳動，當把手反向扳動時，由于齒輪不動，撥動塊也會通過扭簧的回彈力與齒輪的不同輪齒牢牢抵接;⑤外輪與轉(zhuǎn)動輪之間設有摩擦層，摩擦層可以增加外輪與轉(zhuǎn)動輪之間的摩擦力，使得外輪轉(zhuǎn)動時更容易帶動轉(zhuǎn)動輪。

2? 結束語

傳統(tǒng)齒輪齒條移動機構通常使用氣缸、電機對移動裝置進行驅(qū)動，而氣缸通常需要電磁閥控制，電機也需要在通電狀態(tài)下進行，其在小型的移動機構中或外出作業(yè)中使用并不方便。針對這些情況，本文提出了一種手動齒輪齒條移動裝置，通過手動扳動把手實現(xiàn)單向移動，并通過限定條的設置，使移動機構能夠回復到起始的位置，且結構簡單，操作方便，適用于小型機械裝置和外出作業(yè)，給基層工作帶來了極大的便利。

參考文獻：

[1]蘇橋，陳浩，夏恩平，張文龍.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒條力測試方法研究[J].汽車實用技術，2019（02）：85-88.

[2]李健.齒輪——齒條傳動機械設備行走位置的檢測計數(shù)裝置[J].現(xiàn)代制造技術與裝備，2019（06）：176-177.

[3]劉向麗.齒輪齒條轉(zhuǎn)向器CAD與CAE仿真分析[J].智能城市，2019，5（17）：194-196.