曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)在遙控車(chē)位鎖傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

潘衛(wèi)彬 吳新佳 蘇會(huì)林

摘 要：在對(duì)傳統(tǒng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)型和附加凸輪機(jī)構(gòu)的齒輪機(jī)構(gòu)型遙控車(chē)位鎖傳動(dòng)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，提出采用曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的新型傳動(dòng)系統(tǒng)，并給出遙控車(chē)位鎖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。經(jīng)理論分析和實(shí)際測(cè)試，完全滿足其功能要求。

關(guān)鍵詞：遙控車(chē)位鎖；曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)系統(tǒng)

遙控車(chē)位鎖是一種用遙控器控制的可升降的自動(dòng)化機(jī)械裝置，使用便利而且符合有車(chē)人士的使用習(xí)慣。目前市售車(chē)位鎖多為手動(dòng)機(jī)械式，汽車(chē)進(jìn)出停車(chē)位時(shí)需要下車(chē)手動(dòng)把車(chē)位鎖的撐桿撐起或放下，手動(dòng)開(kāi)鎖、上鎖，使用不便。遙控車(chē)位鎖作為車(chē)位鎖的升級(jí)換代產(chǎn)品，有著良好的市場(chǎng)前景。目前市場(chǎng)上遙控車(chē)位鎖主傳動(dòng)系統(tǒng)多采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)，二者作為高副機(jī)構(gòu)，應(yīng)用中存在著一定問(wèn)題，我們?cè)谶b控車(chē)位鎖主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用低副接觸的曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，實(shí)際測(cè)試證明具有明顯優(yōu)勢(shì)。

1 傳統(tǒng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)型傳動(dòng)系統(tǒng)分析

目前市場(chǎng)上遙控車(chē)位鎖傳動(dòng)系統(tǒng)多為蝸桿傳動(dòng)，圖1為典型結(jié)構(gòu)，包括底座、擋臂、轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)軸、電機(jī)、蝸桿機(jī)構(gòu)，擋臂到位后的定位通過(guò)蝸桿機(jī)構(gòu)的反向自鎖功能實(shí)現(xiàn)。該傳動(dòng)方案存在以下問(wèn)題：

1）由于轉(zhuǎn)臂要求轉(zhuǎn)速低，蝸桿機(jī)構(gòu)應(yīng)有較大傳動(dòng)比，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速高，在開(kāi)式傳動(dòng)中潤(rùn)滑困難，對(duì)蝸輪蝸桿副材料要求高，加工成本高。

2）蝸桿傳動(dòng)齒面間相對(duì)滑動(dòng)速度大，效率低，電池壽命短。

3）蝸桿傳動(dòng)的反向自鎖特性使得車(chē)位鎖在使用時(shí)，一旦轉(zhuǎn)臂遇阻或受壓，反向力矩會(huì)傳遞至強(qiáng)度較低之蝸桿，易使蝸桿受損。

2 附加凸輪機(jī)構(gòu)的齒輪機(jī)構(gòu)型主傳動(dòng)系統(tǒng)分析

圖2為某附加凸輪機(jī)構(gòu)的齒輪機(jī)構(gòu)型遙控車(chē)位鎖產(chǎn)品傳動(dòng)系統(tǒng)。由于齒輪機(jī)構(gòu)不能反向自鎖，轉(zhuǎn)臂處于水平和垂直位置時(shí)由附加的凸輪機(jī)構(gòu)的形鎖合實(shí)現(xiàn)定位。經(jīng)分析該傳動(dòng)方案存在以下問(wèn)題：

1）轉(zhuǎn)臂遇阻或受壓時(shí)，反向力矩由凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件承受，由于凸輪機(jī)構(gòu)尺寸限制，從動(dòng)件承載能力有限，過(guò)大的反向力矩可能使凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)失效。

2）受凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件上凹槽與轉(zhuǎn)臂軸上套筒凸緣的較大配合間隙影響，轉(zhuǎn)臂在垂直和水平位置時(shí)的定位精度較低。

3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整困難，可靠性低。

3 曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)型傳動(dòng)系統(tǒng)的分析

遙控車(chē)位鎖傳動(dòng)系統(tǒng)采用曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)示意圖如圖3所示。

在該曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，曲柄經(jīng)一級(jí)齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)，亦可由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，曲柄為主動(dòng)件，與轉(zhuǎn)軸相連的導(dǎo)桿為從動(dòng)件，在轉(zhuǎn)臂位于水平和垂直位置時(shí)，導(dǎo)桿恰位于兩極限位置，此時(shí)曲柄與導(dǎo)桿垂直，曲柄的兩極限位置之間夾角為90°。

經(jīng)理論分析和樣機(jī)測(cè)試，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在以下優(yōu)點(diǎn)，完全滿足了車(chē)位鎖對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。

1）當(dāng)導(dǎo)桿主動(dòng)時(shí)，曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角，壓力角。轉(zhuǎn)臂遇阻或受壓時(shí)，反向力矩作用于曲柄，無(wú)論反向力矩多大，都不會(huì)使曲柄反轉(zhuǎn)，從而有效保護(hù)了電機(jī)和整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)。

2）由于轉(zhuǎn)臂位于水平和垂直位置時(shí)，導(dǎo)桿恰位于兩極限位置，此時(shí)曲柄與導(dǎo)桿垂直，使轉(zhuǎn)臂在水平和垂直兩靜止位置時(shí)準(zhǔn)確定位，轉(zhuǎn)臂穩(wěn)定性高。

3）曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)屬于低副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，工作壓強(qiáng)小，傳動(dòng)能力強(qiáng)，耐磨損，壽命長(zhǎng)，加工精度要求低，潤(rùn)滑保養(yǎng)要求低。

4 新型遙控車(chē)位鎖機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由電機(jī)、主從動(dòng)齒輪、傳動(dòng)軸、曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、套筒、扭簧、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)臂等組成。曲柄與傳動(dòng)軸固聯(lián)，從動(dòng)輪與傳動(dòng)軸間裝有安全離合器，導(dǎo)桿與空套在轉(zhuǎn)軸上的套筒固聯(lián)，套筒與轉(zhuǎn)軸間裝有扭轉(zhuǎn)彈簧。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)理論分析和實(shí)際測(cè)試，曲柄擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)反向死點(diǎn)自鎖可靠，無(wú)論反向力矩多大，都不會(huì)使曲柄反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)臂在水平和垂直兩靜止位置時(shí)準(zhǔn)確定位，轉(zhuǎn)臂穩(wěn)定性高。低副機(jī)構(gòu)精度要求低，潤(rùn)滑保養(yǎng)方便，完全滿足了遙控車(chē)位鎖對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。

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作者簡(jiǎn)介：

潘衛(wèi)彬（1965-），男，漢族，河南尉氏人，本科，副教授，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控加工技術(shù)。