对曲拐传动发展的思考

(内蒙古工业大学，内蒙古 呼和浩特 010051)
摘 要：文章主要论述了曲拐传动在日常生活中的应用及 发展方向；设计曲拐传动时的主要零部件和其设计要点以及笔者在设计时的感受(经验数据) ；设计曲拐传动多轴箱的应用特例。
关键词：曲拐传动；偏心传动；偏心机构
中图分类号：TH13  文献标识码：B  文章编号：1007—6921(2009)17—0086—01

曲拐传动也称偏心传动，它在很早以前就有应用，在手工业、现代工业、交通运输、日常生 活中起着重要的作用。古代的手摇钻孔，井水轱辘提升都是应用曲拐传动原理进行的；现代 火车曲柄连杆机构，现代汽车完成四冲程、二冲程的曲轴，完成气门瞬时闭合、顺序点火的 凸轮轴，都有着无可取代的作用。在纺织工业生产线，各类轻工业流水线，在自动化的一些 关键部位都有偏心机构的出现。在各种自动化玩具和各类机器人的内脏里也有曲拐偏心的存 在；在人类日常生活中的自行车脚蹬链条传动，缝纫机脚蹬皮带传动也是曲拐；各种锁具的 开锁，各种门窗把手的关闭是偏心原理；特别是在现代电子工业密集电路板孔加工的需求和 高效率多轴钻孔的需求，以及高密集小孔距多轴箱钻、镗孔齿轮传动难以实现的情况下，曲 拐传动显示出无比的优越性和不可阻止的发展趋势。现代多轴箱、密集孔一次成形的曲拐、 拐板、支撑销的设计上提供如下思考。以供曲拐传动进一步发展的参考。
1 曲拐

主曲拐和各工作主轴必须相等，力求接近一致，以消除闷车现象的产生，保证 工作平稳，曲拐偏心量的选择要合理，若偏心量越大，则曲拐销受力越小，而拐板作平面运 动时所产生的离心力越大，振动越大，偏心量越小，曲拐销受力越大，所以偏心量过大过小 都不利，它和钻孔直径有一定的关系，钻φ3～φ15孔时，偏心量L应是:
L=(1～2.5)D
D—钻孔直径

括号内的倍数选择应是 ：大直径选小倍数，小直径选大倍数，但也有特殊情况，如转速、材 料的因素也适当考虑进去。偏心量的公差控制在±0.01～±0.02为好(图2)。拐销与拐销 孔的合理间隙为0.05～0.2之间。为了保证偏心量的一致性，可用专用夹具车成形和磨加工 (如图1)，或在四爪卡盘上调好偏心量后再夹一个三爪卡盘进行加工，可达到偏心量一致 的目的。

曲拐的结构形式可做成整体式、装配式和浮动式，根据具体情况确定，用浮动式，偏心量偏 差拐板板孔及箱体孔坐标公差可放宽一些。
2 拐板

拐板厚度和大小应根据被加工零件孔的分布和数量而定，还应注意运动的平衡问题。如各孔 径相同或相似，用同一切削速度基本合理的范围内，采用一块拐板。如拐板过大或切削速度 不能取得一致，则应分成两块或几块拐板，要是还有困难时，还可采用齿轮—曲拐混合传动 (如图3)。此拐板孔坐标位置精度一般在±0.01～±0.02mm范围内，为了使拐板和箱体对应 孔坐标趋于一致，应合成一块加工出。

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3 支承曲拐或支承销

它承受拐板的偏重和支承力，并起平衡作用，减少振动，其设置数量应根据拐板大小，主轴 数量，主轴分布、转速高低和结构特点而定，一般情况下设置三根就够了。主轴分布规则对 称的小拐板可不设支承。

4 主轴间最小中心距的确定

可小到孔直径的1倍左右，但和被加工材料有很大关系，又受刀具卡头外径的限制。卡头外 径与在各种材料上的最大钻孔直径有一定关系(见表1)。

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5 曲拐传动多轴箱体

可采用标准主轴箱，改用特殊后盖。也可设计成特殊形状的，但它的传动比为1∶1，其他和 一般结构没有区别。拐销孔与拐销之间合理间隙计算公式如下：

Δ₁——拐销偏心距极限偏差

Δ₂——拐板与箱体上拐销孔中心极限偏差

为了说明曲拐传动在生产中发挥威力之大，特举应用例子加以说明：

一种为同一转速曲拐传动多轴头。另一种为带两组不同转速的曲拐传动多轴箱，一组转速为 1 800r/min，用于钻φ2孔，另一组转速为1 200r/min，用于扩φ6.3孔，还有美国 《柴格尔》(zagar)公司生产的一种加工印刷电路板的多轴箱外形尺寸为81.3×80.3mm，轴 数达961根，传动功率56kW，像这样大型设备我国也有，如管板半自动钻床的多轴箱，外形 尺寸为φ300mm，轴数为193根，钻孔直径为φ20mm，功率30kW，也采用曲拐传动。

美国《柴格尔》公司研制成功的一套曲拐传动微型多轴头，已装在动力头上，外形尺寸只有 φ38mm，体长为51mm，可钻销最小分布园为φ15～φ21mm，孔间最小中心距离为2.5～5.6mm 的孔。

辽宁省朝县农机厂设计制造的一台加工气缸体复合式组合曲拐传动钻床。

我国的第一汽车制造厂、北京内燃机总厂、江西柴油机厂应用曲拐传动都具有较早的历史。 经过上述论证，曲拐传动在多孔大批量生产中具有无穷的威力，一旦被人们认识，就 会给 社会带来巨大的经济效益。

随着各类产品和加工工艺朝着优质、高产、低成本的发展趋势的需求，曲拐传动一定会充实 、完善、健全，一定会形成独特科技门类。