一种手动齿轮齿条移动装置研制

吴林地 吴铭 叶荣

摘要：目前的各种机械架构设备中，能够进行平行移动的机构已经非常的常见，例如丝杆结构、气缸驱动、电机驱动等，各种结构都有各自的优缺点，其中，气缸驱动、电机驱动通常使用气缸、电机对移动装置进行驱动，而气缸通常需要电磁阀控制，电机也需要在通电状态下进行，其在小型的移动机构中使用并不方便。本文提出了一种手动齿轮齿条移动装置，通过手动扳动把手实现单向移动，并通过限定条的设置，使移动机构能够回复到起始的位置，且结构简单，操作方便，适用于小型机械装置。

关键词：手动式;齿轮齿条;移动机构

0  引言

齿轮是能相互啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用非常广泛。齿轮齿条传动与带传动相比主要有以下优点：①传递动力大、效齿轮传动的特点;齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达105kW，齿轮直径可从不到1mm到150m以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动;②寿命长、工作平稳、可靠性高;③能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动[1]。

在文献[2]提出一种新型移动装置，该新型移动装置包括基座、设置在基座上且用以移动的滑板、用于驱动滑板移动的驱动组件、及用于连接基座与驱动组件的传动组件，传动组件包括设置在基座上的齿条、与齿条啮合且与驱动组件连接的齿轮，驱动组件驱动齿轮与齿条啮合移动，用以驱动滑板移动，然而该实用新型移动装置需要通过电机对齿轮进行驱动从而实现移动，然而在电网业务中外出作业时，无从接电，导致无法启动机构，因此装置不够灵活方便，需研制一种可通过手动来实现齿轮齿条移动的机构，方便外出作业[3]。

1  装置的设计

为了克服目前气缸驱动、电机驱动通常使用气缸、电机对移动装置进行驱动，而气缸通常需要电磁阀控制，电机也需要在通电状态下进行，其在小型的移动机构中使用并不方便等问题，本文研制了一种手动齿轮齿条移动机构，该机构主要包括齿条、移动槽、齿轮和把手，齿条设于移动槽内;齿轮从外至内包括外轮、转动轮和轴轮，转动轮分别与外轮和轴轮转动连接，转动轮上设有贯通的限定槽，限定槽从外至内包括滑行槽和定位槽，定位槽内设有固定于轴轮上的磁铁块，滑行槽内设有能被磁铁块吸引的弹性锁定机构，外轮的内圆设有与弹性锁定机构相配合的锁定槽，齿轮与齿条啮合并通过轴轮与移动槽连接;把手与移动槽旋转连接，且把手上设有拨动块，拨动块端部与齿轮抵接，如图1所示。

本机构使用时，扳动把手，由于把手上设有拨动块，且拨动块端部与齿轮抵接，因此在正向扳动把手的同时齿轮也会被带动旋转，由于齿轮从外至内包括外轮、转动轮和轴轮，当把手扳动齿轮旋转时，首先外轮会旋转，并且外轮与转动轮之间的摩擦力较大，并由于弹性锁定机构与锁定槽之间锁定，因此在外轮旋转时会带动转动轮的转动，此时，转动轮内的限定槽也会跟着转动，当定位槽内的磁铁块与定位槽的一侧抵接后，此时，转动轮会停止运动，并且磁铁块会吸引弹性锁定机构，使得弹性锁定机构脱离锁定槽，此时，把手继续扳动，外轮继续转动，由于齿轮与齿条啮合并通过轴轮与移动槽连接，因此移动槽会沿着齿条的平行移动，当扳手扳到底部，需要往回扳动时，此时齿轮也会被带动往回旋转，但由于外轮与转动轮之间的摩擦力较大，此时的限定槽会随着转动轮的转动也发生转动，同时，磁铁块会慢慢脱离吸引位置，与定位槽的另一侧抵接，由于弹性锁定机构失去吸引力后，得弹性锁定机构又会与锁定槽配合将外轮与转动轮锁定，当外轮被锁定后，齿轮即不发生旋转，因此在把手往回扳动时不会出现齿轮回转的现象，因此移动槽也不会往回移动，当把手往回扳到底，再朝正向扳动时，移动槽又可以往前移动，如此反复，实现了移动槽在齿条上的单向移动。

本装置设计中加入了以下特征：①定位槽包括储存槽和与滑行槽连接的连接槽，磁铁块设于储存槽内，且宽度小于储存槽的宽度，定位槽包括储存槽和连接槽，连接槽设置在储存槽一侧的顶端，用于连接储存槽和滑行槽，在把手正向扳动时，磁铁块会与储存槽设有连接槽的一侧抵接，此时磁铁块与连接槽和滑行槽处于同一直线，因此可以吸引弹性锁定机构，由于磁铁块的宽度小于储存槽的宽度，此时当把手反向扳动时，磁铁块会与储存槽远离连接槽的一侧抵接，此时磁铁块远离了连接槽和滑行槽，从而使得弹性锁定机构失去了吸引;②滑行槽包括弹簧槽和滑块槽，滑块槽的宽度大于弹簧槽的宽度，弹性锁定机构包括设于弹簧槽内的弹簧和设于滑块槽内的滑块，在弹性锁定机构被吸引时，滑块会由于吸引力向下移动，并与锁定槽脱开，此时的弹簧处于压缩状态，当弹性锁定机构失去吸引之后，弹簧又向上回弹，将滑块顶入锁定槽内，从而将外轮与转动轮锁紧;③为了进一步解决移动机构在单向移动之后，无法回复到起始位置的问题，在储存槽内增设了限定条，且限定条另一端贯穿移动槽并延伸于移动槽外，当齿轮正向转动时，磁铁块会将弹性锁定机构吸引，此时通过在移动槽外拨动限定条，限定条会插入磁铁块区域，使得磁铁块固定在储存槽内，此时当齿轮反向转动时，弹性锁定机构也不会失去磁铁块的吸引，外轮与转动轮也不會锁紧，从而可以将移动槽回复到起始的位置;④限定条位于移动槽外的端部设有调节手，调节手方便拨动限定条的插入与拔出;拨动块的端部设有缺口，当把手正向扳动时，拨动块的端部能够抵住轮齿使其正向扳动，当把手反向扳动时，由于齿轮不动，拨动块也会通过扭簧的回弹力与齿轮的不同轮齿牢牢抵接;⑤外轮与转动轮之间设有摩擦层，摩擦层可以增加外轮与转动轮之间的摩擦力，使得外轮转动时更容易带动转动轮。

2  结束语

传统齿轮齿条移动机构通常使用气缸、电机对移动装置进行驱动，而气缸通常需要电磁阀控制，电机也需要在通电状态下进行，其在小型的移动机构中或外出作业中使用并不方便。针对这些情况，本文提出了一种手动齿轮齿条移动装置，通过手动扳动把手实现单向移动，并通过限定条的设置，使移动机构能够回复到起始的位置，且结构简单，操作方便，适用于小型机械装置和外出作业，给基层工作带来了极大的便利。

参考文献：

[1]苏桥，陈浩，夏恩平，张文龙.齿轮齿条式转向器齿条力测试方法研究[J].汽车实用技术，2019（02）：85-88.

[2]李健.齿轮——齿条传动机械设备行走位置的检测计数装置[J].现代制造技术与装备，2019（06）：176-177.

[3]刘向丽.齿轮齿条转向器CAD与CAE仿真分析[J].智能城市，2019，5（17）：194-196.