1、 设计计算 文章编号 :100320794 (2002) 1120005202一种齿轮齿条自锁机构的设计 3王成军(安徽理工大学 , 安徽 淮南 232001)摘 要 : 介绍了一种齿轮齿条自锁机构的工作原理和设计方法。对其主要功能、结构、特点和应用进行了分析。关键词 : 齿轮齿条 ; 自锁机构 ; 设计中图号 : TH112 文献标识码 : A1 引言齿轮齿条机构是一种常见的机械传动机构 ,绝大多数用于水平方向运动 ,由于不具有自锁功能 ,极少用于垂直方向运动的场合 ,更不用说垂直方向重负载的场合了。为拓宽齿轮齿条机构的应用范围 ,作者为齿轮齿条机构设计了一种特殊的自锁装置 ,该装置不仅可以
2、使齿轮齿条机构应用于垂直方向运动场合 ,还能满足一定程度重负载的要求 ,而且在上下 2 个方向均可以实现自锁。本文以一种手摇式齿轮齿条机构的自锁装置设计为例。2 齿轮齿条自锁机构的工作原理如图 1 所示是一种手动式齿轮齿条自锁机构的运动简图 。下面以手动式齿轮齿条自锁机构为例说明其工作原理。机构工作时 ,若用手摇动手柄 1 ,沿着棘爪 2 的滑槽作顺时针方向转动 ,人字形拨叉的左拨叉便给棘爪 3 施加一个力 F ,棘爪在这个力的作用下绕固定在摩擦盘 5 上的销轴 6 作顺时针方向转动 ,当人字形拨叉转过一定角度时 ,手柄便撑开棘爪 2 ,使之与棘轮 4 脱开 ,此时在左拨叉的作用下 ,棘爪 3
3、 也与棘轮同时脱开 ,与此同时两棘爪外侧 也与摩擦盘的内侧挤在一起 , 弹簧 7 也被撑开 , 产生拉力。此时 ,若再继续转动手柄便可以利用棘爪外侧与摩擦盘内侧之间产生的摩擦力带动齿轮 8 转动 ,再带动与之相啮合的齿轮 9 转动 , 进而驱动齿条 10 作垂直向下方向的运动。反之 , 手柄作逆时针方向转动时 , 便同样可以驱动齿条作垂直向上方向的运动。而当松开手柄时 , 左右棘爪便在弹簧的拉力作用下将棘轮卡死 (抱住 ) 。此时 , 即使在重负载的作用下 , 齿条亦静止不动 , 实现自锁。对于水平方向安装的齿轮齿条机构 , 也同样能够实现自锁。3 设计及应用3 安徽理工大学青年科学基金资助项
4、目 (2001096)根据实际需要 ,动力源也可以采用机械传动式(如电动式等 ) 。当采用电动式时 ,人字形拨叉应采用能与动力源相连接的结构。人字形拨叉可以按顺、逆时针 2 个方向转动 ,从而最终使齿条连同负载能在上下 (或左右 ) 2 个方向上移动。为了保证齿轮齿条机构在任意位置实现自锁 ,棘轮采用完全齿轮。设计中将齿形设计成花键齿 ,充分利用花键齿压力角大和齿高较小的特点来保证机构自锁的容易度和强度要求。图 1 手动式齿轮齿条自锁机构的运动简图Fig. 1 The movement diagram of hand self-lock gearand rack mechanism11 手柄
5、2、 31 棘爪 41 棘轮 51 摩擦盘 61 销轴 71 弹簧 8、 91齿轮 101 齿条两对称棘爪导槽内侧滑道曲面形状和人字形拨叉最大相对转角都是严格按照人字形拨叉实际运动轨迹与保证两棘爪同步 (开、合 )的要求设计、制造出来的。整个机构各不同部位所用零件材质不同 ,主动齿轮为空套齿轮 ,强度要求较高 ,应采用经过调质等处理的碳钢 (如 40Cr) ,摩擦盘及棘爪都选用耐磨材料 ,其他零部件应根据实际情况需求选用相应的材料。本机构的结构强度与具体材料选择应根据实际应用场合及负载情况确定。对于垂直运动方向重负载的场合 , 必要时可以考虑增加辅助缓冲元件。5 2002 年第 11 期 煤
6、矿 机 械 文章编号 :100320794 (2002) 1120006203电动机电磁设计软件的开发及装配图的参数化设计孙月华 1 , 刘春生 1 , 刘贵新 2(11 黑龙江科技学院 , 黑龙江 鸡西 158105 ; 21 鸡西煤机厂 , 黑龙江 鸡西 158100)摘 要 : 应用 Visual Basic 及 VBA for AutoCAD2000 两种语言通过跨平台链接编制的一套电磁设计及其参数化的计算机软件 ,使用计算机辅助系统统一支持设计及绘制装配图中的各个环节。其中大量的图表主要应用 Microsoft Access 作成数据表的形式 ,然后实现程序调用 ,而线图是用Math
7、ematica 数学软件包进行曲线拟合得出数学公式 ,应用到程序中的。关键词 : 电磁 ; 设计 ; 软件 ; 参数化中图号 : TP311 文献标识码 : A1 引言随着工业及经济的发展 ,电能的应用日益广泛。许多机械产品都离不开电机的驱动。利用电机的驱动可以简化生产机械的结构 ,提高生产率和产品质量 ,能实现自动控制 ,减轻繁重的体力劳动。在电机设计中电磁计算是其中的一个重要的组成部分 ,应鸡西电机厂的要求开发了电磁计算软件及 CAD 的参数化设计软件。2 设计思想依据电机电磁的传统的设计方法 ,本软件包括两部分 :电磁计算部分及参数化部分。电磁计算部分 ,是利用 Visual Basic
8、 语言强大的数据处理及管理功能编制的。在设计过程中要求输入简单的已知参数得到的其他的电磁计算的结果 ,要达到便于操作 ,结果准确的目的。因此 ,要有一个可视化的操作面 ,便于参数的输出和最后计算结果的显示 ,而使用户能在现有的 Windows 环境下完成软件的操作。CAD 参数化部分 ,是在电磁设计过程中有关参数的调用 ,并且依据这些参数通过程序自完成装配图的绘制。参数化部分同样也应具有友好的人机交互界面。即将装载电磁计算部分相关参数及安装尺寸进行分配。当依据电磁计算部分确定下来的电机型号、定转子尺寸全部装载正确后 ,选择图幅、绘图比例 ,按下确定按钮 ,则软件将自动完成各参数之间的相互配合及
9、计算过程 ,将一张完整的异步电机装配图绘制在 AutoCAD 模型空间中。它是应用 CAD系统强大的二次开发特性 ,利用 VBA 语言编制的。在设计的过程中 ,涉及到一些工程数据及线图的处理。本软件对此的处理方法是 :将工程数据做成数据库 ,然后在程序运行过程中调用数据库中的相关数据。线图是利用 Mathematica 将其进行曲线拟合 ,从而在程序中进行应用。当然也可以采用其他的方法 ,比如插值 ,绘出曲线图利用坐标取值等方法。3 设计方法机械设计是一个构思和创造产品的活动过程 ,在这个过程中 , 要进行大量的数据和信息的智能分由于本设计解决了齿轮齿条在 2 个相反方向的自锁问题 ,所以它将
10、为齿轮齿条机构在转向、升降等各种传动场合的广泛应用创造了条件。参考文献 :1 孙桓 ,陈作模 1 机械原理 (第 5 版 ) M1 北京 :高等教育出版社 ,199612 吴宗泽 1 机械设计实用手册 M1 北京 :化学工业出版社 ,199913 张春林 ,曲继方 ,张美麟 1 机械创新设计 M1 北京 :机械工业出版社 ,20011作者简介 : 王成军 (1978 - ) ,江苏淮安人 ,助教 ,毕业于中国矿业大学机械工程及其自动化专业 ,主要从事机电一体化设计、创造学的教学与科研工作。收稿日期 :2002207219The design of self-lock mechanism in
11、gear and rackWANG Cheng-jun(Anhui University of Science and Technology ,Huainan 232001 ,China)Abstract :In this paper ,the working principle and design method of self-lock device of gear and rack are introduced. Itsmain function ,structural characteristic and application are analyzed too.Key words :gear and rack ; self-lock mechanism ; design6 煤 矿 机 械 2002 年第 11 期
