秦孝康 劉任文 李亞軍 宋廣舒 孫 偉

（鄭州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，河南 鄭州 450001）

0 引言

在當(dāng)今社會，各種從動輪機(jī)構(gòu)遍布我們的生產(chǎn)、生活中，可謂各式各樣、琳瑯滿目。但現(xiàn)今存在的從動輪或者僅從屬于主動輪運(yùn)動如常見的普通車輪等，或者可以限制輪子轉(zhuǎn)動方向?qū)崿F(xiàn)單向轉(zhuǎn)動如棘輪等。但都存在很大不便，如前者無法在需要限制轉(zhuǎn)動方向時實(shí)現(xiàn)單向傳動，而后者只能使機(jī)構(gòu)單向傳動而限制了機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動方向的多樣性和可選擇性。因此，有必要開發(fā)一種既能實(shí)現(xiàn)兩個方向自由轉(zhuǎn)動，又能在需要時實(shí)現(xiàn)單方向限制性轉(zhuǎn)動的從動輪機(jī)構(gòu)。

1 從動輪機(jī)構(gòu)概述

1.1 從動輪介紹

主動輪就是提供動力，輸出扭矩和功率的輪，從動輪就是不提供動力，不輸出功率和扭矩的輪。主動輪對于機(jī)動車輛來說十分重要，但是從動輪同樣也是不可或缺的，特別對于一些特殊用途的車輛來說，從動輪發(fā)揮的作用并不比主動輪差。

1.2 何謂可選向從動輪

可選向從動輪區(qū)別于普通從動輪之處在于：它可以根據(jù)需要選擇從動輪可以實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)向，如①只允許順時針轉(zhuǎn)動、②只允許逆時針轉(zhuǎn)動、③根據(jù)實(shí)際情況臨時允許順時針或逆時針轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)等等。如棘輪就是一種只允許向一個方向轉(zhuǎn)動，而不可以相反方向的機(jī)構(gòu)。

2 可選向行星傳動輪機(jī)構(gòu)的初步設(shè)計

2.1 設(shè)計目的

本文要解決的技術(shù)問題是提供一種既能實(shí)現(xiàn)兩個方向自由轉(zhuǎn)動，又能在需要時實(shí)現(xiàn)單方向限制性轉(zhuǎn)動的從動輪機(jī)構(gòu)。

2.2 技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本文所采取的技術(shù)方案是：一種可選向行星傳動輪機(jī)構(gòu)，其特征在于：包括兩個相對設(shè)置的三腳架、三個輪系機(jī)構(gòu)、鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)；三個輪系機(jī)構(gòu)分別安裝在兩個三腳架的三個支腳上；每個輪系機(jī)構(gòu)都由主鏈輪軸、主鏈輪、空心絲桿、螺母、摩擦片、棘輪和橡膠輪組成；其中，主鏈輪軸通過軸承安裝在兩個三腳架的支腳上；從第一三腳架到第二三腳架之間，空心絲桿、主鏈輪、螺母、摩擦片和棘輪依次套裝在主鏈輪軸上，并且空心絲桿固定在第一三腳架的支腳上，主鏈輪與螺母固定后旋接在空心絲桿上，棘輪與主鏈輪軸固定連接；橡膠輪套在主鏈輪軸上，并且橡膠輪安裝在棘輪上；鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動鏈輪和鏈條；驅(qū)動鏈輪設(shè)在第一三腳架的中心位置上；驅(qū)動鏈輪與三個主鏈輪之間通過鏈條連接；驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括設(shè)在第二三腳架上的減速電機(jī)；所述驅(qū)動鏈輪安裝在減速電機(jī)的軸上。

2.3 方案優(yōu)勢

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本設(shè)計方案的主要功能在于從動于主動輪的運(yùn)動，提供支撐，保持機(jī)構(gòu)運(yùn)行的正常進(jìn)行；同時，該從動輪還可以有效影響主動輪的運(yùn)動，包括在一定的條件和需要下有選擇的實(shí)現(xiàn)減速、制動等功能。本設(shè)計方案很好的解決了同一從動輪機(jī)構(gòu)既能實(shí)現(xiàn)兩個方向自由轉(zhuǎn)動，又能在需要時實(shí)現(xiàn)單方向限制性轉(zhuǎn)動的問題，且該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡單，成本低廉，切實(shí)面向市場需要。

3 附圖說明

圖1是本設(shè)計方案的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本設(shè)計方案的輪系機(jī)構(gòu)的放大圖；

圖3是本設(shè)計方案的空心絲桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本設(shè)計方案的鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本設(shè)計方案的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1-圖5中，1-第一三腳架，2-第二三腳架，3-主鏈輪軸，4-主鏈輪，5-空心絲桿，6-螺母，7-摩擦片，8-棘輪，9-橡膠輪，10-驅(qū)動鏈輪，11-鏈條，12-輔助鏈輪，13-電位器，14-調(diào)緊鏈輪，15-聯(lián)軸器，16-減速電機(jī)，17-電機(jī)固定套。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

4 具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本設(shè)計方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示為本設(shè)計方案的結(jié)構(gòu)示意圖。本設(shè)計方案包括兩個相對設(shè)置的三腳架1、2、三個輪系機(jī)構(gòu)、鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)；三個輪系機(jī)構(gòu)分別安裝在兩個三腳架1、2的三個支腳上；每個輪系機(jī)構(gòu)都由主鏈輪軸3、主鏈輪4、空心絲桿5、螺母6、摩擦片7、棘輪8和橡膠輪9組成；如圖2所示為本設(shè)計方案的輪系機(jī)構(gòu)的放大圖，圖2中，主鏈輪軸3通過軸承安裝在兩個三腳架1、2的支腳上；從第一三腳架1到第二三腳架2之間，空心絲桿5、主鏈輪4、螺母6、摩擦片7和棘輪8依次套裝在主鏈輪軸 3上，并且空心絲桿5固定在第一三腳架1的支腳上，如圖3所示為本設(shè)計方案的空心絲桿5的結(jié)構(gòu)示意圖，空心絲桿5的一端帶有法蘭，空心絲桿5與第一三腳架1之間為法蘭連接；主鏈輪4與螺母6固定后旋接在空心絲桿5上，棘輪8與主鏈輪軸3固定連接；橡膠輪9套在主鏈輪軸3上，并且橡膠輪9安裝在棘輪8上。

螺母6與主鏈輪軸3無直接接觸，這樣，當(dāng)主鏈輪4轉(zhuǎn)動時，由于與其相連的螺母6和與第一三腳架1連接的空心絲桿5之間的螺旋作用，將主鏈輪4的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，使得主鏈輪4與螺母6一同沿軸向遠(yuǎn)離或接近第一三腳架1運(yùn)動；棘輪8與主鏈輪軸3固定連接，橡膠輪9安裝在棘輪8上，當(dāng)棘輪8固定不轉(zhuǎn)動時，橡膠輪9只能按照一個方向轉(zhuǎn)動；螺母6與棘輪8之間安裝有一摩擦片7，由于螺母6的軸向移動，將使其與棘輪8接觸或分離，這樣，當(dāng)螺母6將摩擦片7與棘輪8逐漸壓緊的過程中，摩擦力也逐漸增大，當(dāng)摩擦力足夠大時，棘輪8與主鏈輪軸3將不能再轉(zhuǎn)動，此時，橡膠輪9將只能沿一個方向轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)橡膠輪9從能夠兩個方向自由轉(zhuǎn)動到只能沿一個方向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)變。

如圖4、5所示分別為本設(shè)計方案的鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。鏈輪鏈條機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動鏈輪10、鏈條11、輔助鏈輪12、電位器13和調(diào)緊鏈輪14；驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括設(shè)在第二三腳架2上的減速電機(jī)16，減速電機(jī)16的外部設(shè)有電機(jī)固定套17。驅(qū)動鏈輪10設(shè)在第一三腳架1的中心位置上，并且驅(qū)動鏈輪10安裝在減速電機(jī)16的軸上；輔助鏈輪12設(shè)在第一三腳架1上，且位于兩個主鏈輪4之間；輔助鏈輪12通過聯(lián)軸器15與電位器13連接，電位器13設(shè)在第二三腳架2上；調(diào)緊鏈輪14設(shè)在第一三腳架1上，驅(qū)動鏈輪10、三個主鏈輪4、輔助鏈輪12和調(diào)緊鏈輪14通過鏈條11連接，鏈條11的繞行方向如圖4中所示。

5 小結(jié)

本設(shè)計方案很好的解決了同一從動輪機(jī)構(gòu)既能實(shí)現(xiàn)兩個方向自由轉(zhuǎn)動，又能在需要時實(shí)現(xiàn)單方向限制性轉(zhuǎn)動的問題，且該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)簡單，成本低廉，切實(shí)面向市場需要。

［1］陳璟.齒輪連桿機(jī)構(gòu)的分析與綜合[D].福州大學(xué),2004.

［2］鈕志紅.機(jī)構(gòu)運(yùn)動誤差分析方法及其運(yùn)用[J].現(xiàn)代機(jī)械,1995(01).

［3］張星.差動輪系在自調(diào)勻整系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析[J].西北紡織工學(xué)院學(xué)報,1998(04).

［4］李昌熙,喬石,主編.礦山機(jī)械液壓傳動[M].煤炭工業(yè)出版社,1985.

［5］楊國欣,劉乃慶,孫裕晶.鏈傳動多邊形效應(yīng)分析[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),1996(03).