用机械定时器改制减速齿轮箱

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1、用机械定时器改制减速齿轮箱用机械定时器改制减速齿轮箱（制作方法详见电子创 意制作一书）给我一个支点，我可以撬动地球！ 阿基米 德 用机械定时器改制减速齿 轮箱 旧的机械定时器是一种在家庭中比较容易找到 的东西。普通洗衣机、电风扇等家用电器上就使用了机械定 时器。一般的洗衣机上有 2 只定时器， 1 只是洗涤定时器， 另1 只是脱水定时器。 台式和落地式电风扇内也有 1只定时 开关。吊扇的定时开关则在它的墙上控制盒内（高档全自动 洗衣机和高档电风扇上一般使用电子式的定时器，而不是机 械式的）。判断定时器是机械式的还是电子式的方法很简单：机械 式定时器上有 1 个旋钮，顺时针方向转动旋钮，可以感到

2、较 大阻力，这实际上是你在旋紧定时器内的发条。松手后，可 以看到旋钮缓慢地向相反方向（逆时针方向）转动，这是发 条在逐渐放松，同时你还可以听到清脆的“哒、哒”的机 械响声，这是带阻尼片的“骑马轮”在“擒纵轮”的控制下发出的 撞击声，在它们的配合控制下，可以使巻紧的发条缓慢地均 匀释放，从而使定时的时间与旋钮旋转的角度成正比，同时可以延长整个定时的时间范围电子式的定时器一般是按钮式的，也有少量是旋钮式的 但是在转动旋钮式电子定时器的旋钮时不会感到有较大的 阻力，松手后旋钮也不会往回转动，更没有机械声音。我利用 1 只老式吊扇控制盒内的机械定时器改制成了 1 只减速齿轮箱，配合常见的小型玩具电动机

3、，工作得十分良 好。下面就介绍改制过程。老式的机械定时器内的零件通常是用黄铜制成的，现在 有不少机械定时器是用塑料作零件，不过它们的结构原理与 金属制的并无太大的差异，你可以按照下面的步骤举一反三 地加以改制。这是一只金属材质的机械定时器，在它的外面有一个塑 料外壳， 见下图。 机械定时器 1. 去 除外壳盖 打开外壳盖，可以看到机械定时器是由发条、 互联啮合的一组齿轮、擒纵轮、带阻尼片的骑马轮等一系列 零件组成。借助有轴承孔的上、下 2块夹板，用 3 根立柱和 3 颗螺丝帽将这些零件固定在其间。与发条中心一端联接的齿轮称为头轮（又称大牙） ，随 后的齿轮依照啮合顺序分别称为二轮 （二牙）、三

4、轮（三牙）、 四轮（四牙）、擒纵轮、骑马轮。有的定时时间长的定时器 还增加了一只五轮（五牙） ，它位于四轮与擒纵轮之间。如果你对机械结构不熟悉，建议你在进行下一步之前仔 细地观察它们的结构和组合关系，最好绘一张简图将它们记 录下来，以便万一弄乱了好将它们恢复。2. 分解零件 首先去掉头轮轴上横插的一根销子， 以便使 轴能够不受它的阻挡而退出外壳和轴承孔。然后拆下外壳上的 3 颗螺丝帽，将外壳取走。再卸下固 定上、下夹板的 3 颗螺丝帽，小心翼翼地将上夹板慢慢取下。 注意：在这个过程中千万要注意控制好发条，不能让它突然 弹开，否则它会将齿轮和其他零件弹得满地都是，到那时你 可别怪我事先没提醒你！

5、 销子、上夹板、发条等零件已被取下 3. 零件的 取舍 这一步将发条、擒纵轮、骑马轮等不用的零件去除 如下图。不用的部分零件 我们只需要保留 头轮、二轮、三轮和四轮备用，如图。只保留头轮、二轮、三轮和四轮 为什么不 把擒纵轮也利用上？这是因为擒纵轮的齿不是对称朝向轴 心的，而是沿圆周朝向同一方向，因此用它和电机轴上的齿 轮啮合时，只能向某一方向旋转，向反方向旋转时啮合状态 不好。但是我们需要的是电动机无论正转、反转都能很好地 与齿轮啮合，传递动力，所以只好将擒纵轮这只“鸡肋”弃之 不用。而且经过计算，用头轮、二轮、三轮、四轮这 4 只轮 子配合电动机轴上的齿轮，已经能够将输出轴（头轮的轴） 的

6、速度减到很低，符合降低速度、提高扭矩的要求了。4. 数清齿轮的齿数 头轮的齿片有 53 齿，二轮至四轮均 为组合齿轮，即在同一齿轮轴上，中心有齿数较少的圆柱齿 轮，外围有齿数较多的齿轮片。其中心的圆柱齿轮为 6 齿， 外围的齿片为 40 齿，电动机轴上的齿轮为 8 齿。它们的啮 合规律都是本级齿片与下级圆柱齿轮互相啮合，在图中可以看到它们的啮合关系。5.计算 头轮至二轮：53/6 -8.83二轮至三轮：40/66.67 三轮至四轮： 40/6 - 6.67 四轮至电动机轮： 40/8=58.83 X 6.67 X 6.67 X 5=1964.18，即电动机轴每转动1964.18 转，头轮转动

7、1 转。可见减速比非常大。6. 加工下夹板 在下夹板上靠近四轮的边缘处用什锦锉 （一套有着各种形状的小型锉）加工出一个半圆形缺口，以 便容纳电动机轴承，使电动机轴上的齿轮能够靠近四轮齿片， 以便与它啮合，如图所示。下夹板边缘上的半圆形缺口 你也可以在 下夹板上原来安装擒纵轮的位置处钻一个较大的孔，使电动 机轴上的齿轮穿过去与四轮齿片啮合。不过这样一来，你的 定时器可就彻底报废了。而我用在下夹板边缘处锉一个缺口 的“最小破坏法”改制，基本上对定时器未造成破坏，将来还 可再利用， 将它恢复为定时器。 这样作十分符合“可持续发展” 和“再利用”原则。你应当在用什锦锉加工缺口的过程中，不厌其烦地经常

8、装上四轮，来试验它与电动机轴齿轮的配合情况，以免将缺 口锉得过大。当然，即使缺口太大，以后你还可以用调整电 动机架的装配形状的办法来校正齿轮的啮合关系。但是我们 还是应该力求缺口的大小合适，这样装配起电动机来稳固得 多。 7. 制作电动机固定架 电动机的 2 只固定架用回形 针来弯制。固定架的一端焊在电动机外壳上，另一端设法固 定在上、下夹板上。其中一只利用上夹板的一颗固定螺丝帽 来固定，另一只利用下夹板上原有的一个孔，将孔内攻上螺纹，以便旋入螺丝钉来固定。 由于没有“丝攻”这种专用工具， 我利用螺丝钉来进行强攻，因此损坏了好几只螺丝钉。 用回形针弯制的电动机固定架 另外，你也可以采用另 外一

9、种办法：先把孔径扩大一些，以便螺丝钉可以穿过，再 焊上一只螺丝帽来与螺丝钉配合。 8. 总装 依次在下 夹板上相应的轴承孔内放入带二轮、三轮和四轮的轮轴，再 将上夹板盖上，用手轻轻捏住上下夹板，另一只手拿镊子拨 动各齿轮，使它们的轮轴全部进入各自在上夹板的轴承孔内， 这时上夹板降到正确位置。 用手捏紧上下夹板，拨动各 齿轮，应灵活转动，正转反转均无障碍。确认无误后，先把 2 颗固定螺丝帽拧在立柱上，将上下夹板固定好，留下兼作 固定电机架的那一颗螺丝帽暂时不装。 将电动机架套在 立柱上，拧上螺丝帽，再将另一只电动机架用螺丝钉固定在 下夹板上。需要注意的是这只螺丝钉不能太长，否则会抵住 齿轮，使其

10、无法转动。9. 调整 调整电动机位置， 使其轴上的齿轮与四轮齿片啮 合良好，要求不松也不紧。若啮合过紧，会导致电动机的动 力损耗在不必要的摩擦中，还可能造成齿轮损坏，而且电动 机工作电流也会增大；如果啮合太松，会产生滑脱现象，很 容易打坏齿轮。 电动机轴上的齿轮与四轮齿片啮 合良好因为头轮至四轮是原来就有的，所以不必进行调整。 我们只需要调整电动机轴上的齿轮与四轮齿片的啮合状态。 调整完成后，把固定电动机架的螺丝帽和螺丝钉拧紧，然后 在每个轴承孔内和每个齿轮的啮合部位都滴上一点润滑油， 例如缝纫机油。 调整良好的齿轮箱，无论正转或反转， 其运转噪声音都应当平稳均匀，无忽高忽低现象。用手指去 捏正在运转中的输出轴（头轮轴） ，应感到非常有力，基本 上捏不住它。再用电流表测量电动机的工作电流，约为 300mA ，并且电流没有忽大忽小的现象。否则说明齿轮啮合 不良，有时紧时松的情况，必须再仔细调整。当一切工作就绪后，你就有了一只运转良好的执行机构， 将它应用到自制的各种机器人中，效果真是好极了！