曲柄導桿機構在遙控車位鎖傳動系統中的應用

潘衛彬 吳新佳 蘇會林

摘 要：在對傳統蝸輪蝸桿機構型和附加凸輪機構的齒輪機構型遙控車位鎖傳動系統分析的基礎上，提出采用曲柄擺動導桿機構的新型傳動系統，并給出遙控車位鎖的結構設計方案。經理論分析和實際測試，完全滿足其功能要求。

關鍵詞：遙控車位鎖；曲柄搖桿機構；傳動系統

遙控車位鎖是一種用遙控器控制的可升降的自動化機械裝置，使用便利而且符合有車人士的使用習慣。目前市售車位鎖多為手動機械式，汽車進出停車位時需要下車手動把車位鎖的撐桿撐起或放下，手動開鎖、上鎖，使用不便。遙控車位鎖作為車位鎖的升級換代產品，有著良好的市場前景。目前市場上遙控車位鎖主傳動系統多采用蝸輪蝸桿傳動或齒輪傳動，二者作為高副機構，應用中存在著一定問題，我們在遙控車位鎖主傳動系統設計中采用低副接觸的曲柄擺動導桿機構，實際測試證明具有明顯優勢。

1 傳統蝸桿蝸輪機構型傳動系統分析

目前市場上遙控車位鎖傳動系統多為蝸桿傳動，圖1為典型結構，包括底座、擋臂、轉軸、傳動軸、電機、蝸桿機構，擋臂到位后的定位通過蝸桿機構的反向自鎖功能實現。該傳動方案存在以下問題：

1）由于轉臂要求轉速低，蝸桿機構應有較大傳動比，電機輸出轉速高，在開式傳動中潤滑困難，對蝸輪蝸桿副材料要求高，加工成本高。

2）蝸桿傳動齒面間相對滑動速度大，效率低，電池壽命短。

3）蝸桿傳動的反向自鎖特性使得車位鎖在使用時，一旦轉臂遇阻或受壓，反向力矩會傳遞至強度較低之蝸桿，易使蝸桿受損。

2 附加凸輪機構的齒輪機構型主傳動系統分析

圖2為某附加凸輪機構的齒輪機構型遙控車位鎖產品傳動系統。由于齒輪機構不能反向自鎖，轉臂處于水平和垂直位置時由附加的凸輪機構的形鎖合實現定位。經分析該傳動方案存在以下問題：

1）轉臂遇阻或受壓時，反向力矩由凸輪機構從動件承受，由于凸輪機構尺寸限制，從動件承載能力有限，過大的反向力矩可能使凸輪機構結構失效。

2）受凸輪機構從動件上凹槽與轉臂軸上套筒凸緣的較大配合間隙影響，轉臂在垂直和水平位置時的定位精度較低。

3）結構復雜，調整困難，可靠性低。

3 曲柄擺動導桿機構型傳動系統的分析

遙控車位鎖傳動系統采用曲柄擺動導桿機構，傳動系統機構示意圖如圖3所示。

在該曲柄擺動導桿機構中，曲柄經一級齒輪傳動驅動，亦可由電機直接驅動，曲柄為主動件，與轉軸相連的導桿為從動件，在轉臂位于水平和垂直位置時，導桿恰位于兩極限位置，此時曲柄與導桿垂直，曲柄的兩極限位置之間夾角為90°。

經理論分析和樣機測試，該傳動機構存在以下優點，完全滿足了車位鎖對傳動系統的要求。

1）當導桿主動時，曲柄導桿機構的傳動角，壓力角。轉臂遇阻或受壓時，反向力矩作用于曲柄，無論反向力矩多大，都不會使曲柄反轉，從而有效保護了電機和整個傳動系統。

2）由于轉臂位于水平和垂直位置時，導桿恰位于兩極限位置，此時曲柄與導桿垂直，使轉臂在水平和垂直兩靜止位置時準確定位，轉臂穩定性高。

3）曲柄導桿機構屬于低副傳動機構，工作壓強小，傳動能力強，耐磨損，壽命長，加工精度要求低，潤滑保養要求低。

4 新型遙控車位鎖機械結構設計

由電機、主從動齒輪、傳動軸、曲柄擺動導桿機構、套筒、扭簧、轉軸、轉臂等組成。曲柄與傳動軸固聯，從動輪與傳動軸間裝有安全離合器，導桿與空套在轉軸上的套筒固聯，套筒與轉軸間裝有扭轉彈簧。

5 結語

經理論分析和實際測試，曲柄擺動導桿機構反向死點自鎖可靠，無論反向力矩多大，都不會使曲柄反轉，轉臂在水平和垂直兩靜止位置時準確定位，轉臂穩定性高。低副機構精度要求低，潤滑保養方便，完全滿足了遙控車位鎖對傳動系統的要求。

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作者簡介：

潘衛彬（1965-），男，漢族，河南尉氏人，本科，副教授，研究方向：機械設計、制造及數控加工技術。