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非常的常見，例如絲桿結構、氣缸驅動、電機驅動等，各種結構都有各自的優缺點，其中，氣缸驅動、電機驅動通常使用氣缸、電機對移動裝置進行驅動，而氣缸通常需要電磁閥控制，電機也需要在通電狀態下進行，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，是現代機械中應用最廣的一種機械傳動;②壽命長、工作平穩、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、用于驅動滑板移動的驅動組件、及用于連接基座與驅動組件的傳動組件，傳動組件包括設置在基座上的齒條、與齒條嚙合且與驅動組件連接的齒輪，驅動組件驅動齒輪與齒條嚙合移動，用以驅動滑板移動，然而該實用新型移動裝置需要通過電機對齒輪進行驅動從而實現移動，然而在電網業務中外出作業時，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齒輪齒條移動的機構，方便外出作業[3]。

1? 裝置的設計

為了克服目前氣缸驅動、電機驅動通常使用氣缸、電機對移動裝置進行驅動，而氣缸通常需要電磁閥控制，電機也需要在通電狀態下進行，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;齒輪從外至內包括外輪、轉動輪和軸輪，轉動輪分別與外輪和軸輪轉動連接，轉動輪上設有貫通的限定槽，限定槽從外至內包括滑行槽和定位槽，定位槽內設有固定于軸輪上的磁鐵塊，滑行槽內設有能被磁鐵塊吸引的彈性鎖定機構，外輪的內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，由于齒輪從外至內包括外輪、轉動輪和軸輪，當把手扳動齒輪旋轉時，首先外輪會旋轉，并且外輪與轉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，因此在外輪旋轉時會帶動轉動輪的轉動，此時，轉動輪內的限定槽也會跟著轉動，當定位槽內的磁鐵塊與定位槽的一側抵接后，此時，轉動輪會停止運動，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，把手繼續扳動，外輪繼續轉動，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，但由于外輪與轉動輪之間的摩擦力較大，此時的限定槽會隨著轉動輪的轉動也發生轉動，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動輪鎖定，當外輪被鎖定后，齒輪即不發生旋轉，因此在把手往回扳動時不會出現齒輪回轉的現象，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，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的彈簧和設于滑塊槽內的滑塊，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，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，從而將外輪與轉動輪鎖緊;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域，使得磁鐵塊固定在儲存槽內，此時當齒輪反向轉動時，彈性鎖定機構也不會失去磁鐵塊的吸引，外輪與轉動輪也不會鎖緊，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節手，調節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外輪與轉動輪之間設有摩擦層，摩擦層可以增加外輪與轉動輪之間的摩擦力，使得外輪轉動時更容易帶動轉動輪。

2? 結束語

傳統齒輪齒條移動機構通常使用氣缸、電機對移動裝置進行驅動，而氣缸通常需要電磁閥控制，電機也需要在通電狀態下進行，其在小型的移動機構中或外出作業中使用并不方便。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，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裝置[J].現代制造技術與裝備，2019（06）：176-177.

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