直線往復運動機構的制作方法

【技術領域】

[0001]本發(fā)明屬于機械結構領域，尤其涉及一種直線往復運動機構。

【背景技術】

[0002]現(xiàn)有技術中的旋轉運動轉直線往復運動機構多采用單曲柄連桿機構和雙連桿機構，單連桿曲柄機構產生的直線運動行程較小；而雙曲柄連桿機構雖然能產生較大的直線運動行程，但運動的連桿曲柄位置難確定，且兩個連桿曲柄同步性較差，滑塊行程不確定，傳動精度差；還有上述兩種曲柄連桿機構均有死點位置，須通過旋轉運動慣性沖過死點位置。

 

【發(fā)明內容】

 

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種直線往復運動機構，旨在解決現(xiàn)有單曲柄連桿機構產生的直線運動行程較小、雙曲柄連桿機構的滑塊行程不確定與傳動精度差及兩者均存在死點位置慣性沖擊的技術問題。

[0004]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種直線往復運動機構，包括支撐件、樞接在所述支撐件上的第一偏心齒輪、與所述第一偏心齒輪嗤合傳動的第二偏心齒輪、相對兩端分別樞接在所述第一偏心齒輪的圓心與所述第二偏心齒輪的圓心上的連桿及樞接在所述第二偏心齒輪的偏心上且作直線往復運動的滑塊，所述滑塊的運動軌跡位于該滑塊與所述第二偏心齒輪之間的樞接軸線在該第二偏心齒輪的偏心處形成的法平面上。

[0005]進一步地，所述第一偏心齒輪的偏心及所述第二偏心齒輪的偏心之間的連線與所述滑塊的移動軌跡共線。

[0006]進一步地，所述第一偏心齒輪的偏心距與所述第二偏心齒輪的偏心距相等。

[0007]進一步地，所述直線往復運動機構還包括樞接在所述支撐件上的主動齒輪及樞接在所述支撐件上且與所述第一偏心齒輪固定連接的從動齒輪，所述從動齒輪的圓心與所述第一偏心齒輪的偏心重合。

[0008]進一步地，所述直線往復運動機構還包括樞接在所述支撐件上且用于安裝所述從動齒輪與所述第一偏心齒輪的第一樞接軸、用于安裝所述第二偏心齒輪的第二樞接軸及樞接在所述支撐件上且用于安裝所述主動齒輪的第三樞接軸。

[0009]進一步地，所述第一偏心齒輪的齒數與所述第二偏心齒輪的齒數相等。

[0010]進一步地，所述直線往復運動機構還包括樞接在所述支撐件上且用于安裝所述第一偏心齒輪的第一樞接軸及用于安裝所述第二偏心齒輪的第二樞接軸。

[0011]進一步地，所述第一偏心齒輪的數量與所述第二偏心齒輪的數量均為兩段，兩個所述第一偏心齒輪沿軸向相間隔，兩個所述第二偏心齒輪沿軸向相間隔，兩個所述第一偏心齒輪與兩個所述第二偏心齒輪一一對應相嚙合，所述直線往復運動機構還包括固定連接在兩個所述第一偏心齒輪的圓心之間的第一連接軸及固定連接在兩個所述第二偏心齒輪的圓心之間的第二連接軸，所述連桿的其中一端樞接在所述第一連接軸上而該連桿的另外一端樞接在所述第二連接軸上。

[0012]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術的技術效果是:連桿的相對兩端分別樞接在第一偏心齒輪與第二偏心齒輪兩者圓心上，使第一偏心齒輪與第二偏心齒輪保持恒定的中心距。讓第一偏心齒輪勻速轉動，第一偏心齒輪與第二偏心齒輪嚙合傳動，樞接在第二偏心齒輪偏心上的滑塊輸出直線往復運動。兩個偏心齒輪相嚙合與連桿的組合能取得大行程直線運動效果。兩個偏心齒輪相嚙合，不會存在死點位置，避免慣性沖擊，運轉平穩(wěn)，工作可靠，滑塊行程確定，傳動精度高。

【附圖說明】

[0013]圖1是本發(fā)明實施例提供的直線往復運動機構的立體裝配圖。

[0014]圖2是圖1的直線往復運動機構的正視圖。

[0015]圖3是圖2的直線往復運動機構的透視圖。

[0016]圖4是圖1的直線往復運動機構的沿M-M線的剖視圖。

[0017]圖5是圖1的直線往復運動機構的立體分解圖。

[0018]圖6是圖1的直線往復運動機構中應用的第一偏心齒輪的運動示意圖。

[0019]圖7是圖1的直線往復運動機構中應用的第一偏心齒輪與第二偏心齒輪的運動狀態(tài)不意圖，狀態(tài)I為連桿運動至第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心的下方，狀態(tài)2為第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心處于最大距離，狀態(tài)3為連桿運動至第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心的上方，狀態(tài)4為第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心處于最小距離。

【具體實施方式】

[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

[0021]請參閱圖1至圖3，第一偏心齒輪10的圓心為O1，第一偏心齒輪10的偏心為Pp第二偏心齒輪20的圓心為O2，第二偏心齒輪20的偏心為P2。第一偏心齒輪10和第二偏心齒輪20的模數相同。以偏心P1與偏心P 2作直線定義為X軸，Y軸定義為與X軸相垂直的軸線，第一偏心齒輪10的軸線與第二偏心齒輪20的軸線均垂直于由X軸與Y軸形成的平面內。

[0022]請同時參閱圖4、圖5，本發(fā)明實施例提供的一種直線往復運動機構，包括支撐件(圖未示)、樞接在支撐件上的第一偏心齒輪10、與第一偏心齒輪10嚙合傳動的第二偏心齒輪20、相對兩端分別樞接在第一偏心齒輪10的圓心(^與第二偏心齒輪20的圓心O2上的連桿30及樞接在第二偏心齒輪20的偏心P2上且作直線往復運動的滑塊40，滑塊40的運動軌跡位于該滑塊40與第二偏心齒輪20之間的樞接軸線在該第二偏心齒輪20的偏心P2處形成的法平面上。

[0023]連桿30的相對兩端分別樞接在第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20兩者圓心上，使第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20保持恒定的中心距。讓第一偏心齒輪10勻速轉動，第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20嚙合傳動，樞接在第二偏心齒輪20偏心上的滑塊40輸出直線往復運動。兩個偏心齒輪相嚙合與連桿30的組合能取得大行程直線運動效果。兩個偏心齒輪相嚙合，不會存在死點位置，避免慣性沖擊，運轉平穩(wěn)，工作可靠，滑塊40行程確定，傳動精度高。

[0024]支撐件作為直線往復運動機構的支撐基礎，用于支承第一偏心齒輪10?；瑝K40可以滑動安裝在支撐件的滑槽中或其他物件的滑槽中，該滑槽的長度方向即滑塊40的移動軌跡方向，滑塊40移動軌跡在第二偏心齒輪20的樞接軸線于該第二偏心齒輪20的偏心處形成的法平面內。連桿30為第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20的恒定中心距的定位板，使第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20保持恒定的中心距A。具體地，第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20均為圓柱齒輪，運轉平穩(wěn)，工作可靠，傳動精度高，兩個偏心齒輪嚙合不會存在死點位置，避免慣性沖擊?？梢岳斫獾兀曰瑝K40的直線往復運動作為運動輸入件而以第一偏心齒輪10作為運動輸出件也屬于該直線往復運動機構的保護范圍。

[0025]第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20的初始位置:第一偏心齒輪10的偏心？1在圓心O1的左側，而第二偏心齒輪20的偏心P2在圓心O2的右側；或者，第一偏心齒輪10的偏心P1在圓心O i的右側，而第二偏心齒輪20的偏心P 2在圓心02的左側。

[0026]進一步地，第一偏心齒輪10的偏心第二偏心齒輪20的偏心P 2之間的連線與滑塊40的移動軌跡共線。該結構讓滑塊40的位移量與第二偏心齒輪20的X軸位移分量相等，從而讓滑塊40獲得最大的位移量。可以理解地，第一偏心齒輪10的偏心P1及第二偏心齒輪20的偏心P2之間的連線與滑塊40的移動軌跡還可以錯開一定角度。此時，滑塊40的位移量與第二偏心齒輪20的X軸位移分量相等。

[0027]進一步地，第一偏心齒輪10的偏心距與第二偏心齒輪20的偏心距相等?？梢岳斫獾?，第一偏心齒輪10偏心距與第二偏心齒輪20偏心距還可以不相等。

[0028]進一步地，直線往復運動機構還包括樞接在支撐件上的主動齒輪50及樞接在支撐件上且與第一偏心齒輪10固定連接的從動齒輪60，從動齒輪60的圓心與第一偏心齒輪10的偏心P1重合。增加主動齒輪50與從動齒輪60，適應于需要改變輸入軸的位置或轉動方向或需要改變其他傳動要求的場合。

[0029]進一步地，主動齒輪50的齒數、從動齒輪60的齒數、第一偏心齒輪10的齒數與第二偏心齒輪20的齒數相等。該配置相對于不同齒數的其他配合，在結構上更緊湊。

[0030]進一步地，直線往復運動機構還包括樞接在支撐件上且用于安裝從動齒輪60與第一偏心齒輪10的第一樞接軸71、用于安裝第二偏心齒輪20的第二樞接軸72及樞接在支撐件上且用 于安裝主動齒輪50的第三樞接軸73。設置樞接軸，便于各個齒輪的安裝。第一樞接軸71、從動齒輪60及第一偏心齒輪10可以為一體成型結構，或者采用組裝結構，第二偏心齒輪20與主動齒輪50是類似的，不再贅述。圖4是示意圖，并不說明第一樞接軸71、從動齒輪60及第一偏心齒輪10為一體成型結構，并不說明第二樞接軸72與第二偏心齒輪20為一體成型結構。

[0031]進一步地，主動齒輪50的圓心與從動齒輪60的圓心之間的連線及第一偏心齒輪10的偏心與第二偏心齒輪20的偏心之間的連線相垂直。該配置相對于將主動輪放置于其他位置的方案，在結構上更緊湊。

[0032]進一步地，第一偏心齒輪10的齒數與第二偏心齒輪20的齒數相等。該配置相對于不同齒數的其他配合，在結構上更緊湊。而且，兩個偏心齒輪嚙合與連桿30的組合能取得雙曲柄連桿機構中兩倍的兩個曲柄長度之和的大行程直線往復運動效果。

[0033]進一步地，直線往復運動機構還包括樞接在支撐件上且用于安裝第一偏心齒輪10的第一樞接軸71及用于安裝第二偏心齒輪20的第二樞接軸72。設置樞接軸，便于各個齒輪的安裝。第一樞接軸71與第一偏心齒輪10可以為一體成型結構，或者采用組裝結構，第二偏心齒輪20是類似的，不再贅述。

[0034]進一步地，第一偏心齒輪10的數量與第二偏心齒輪20的數量均為兩段，兩個第一偏心齒輪10沿軸向相間隔，兩個第二偏心齒輪20沿軸向相間隔，兩個第一偏心齒輪10與兩個第二偏心齒輪20 —一對應相嚙合，直線往復運動機構還包括固定連接在兩個第一偏心齒輪10的圓心之間的第一連接軸11及固定連接在兩個第二偏心齒輪20的圓心之間的第二連接軸21，連桿30的其中一端樞接在第一連接軸11上而該連桿30的另外一端樞接在第二連接軸21上。采用兩組偏心齒輪相互嚙合傳動，而連桿30的相對兩端分別樞接在第一連接軸11與第二連接軸21上，該結構緊湊，運轉平穩(wěn)，工作可靠。第一連接軸11及兩個第一偏心齒輪10可以為一體成型結構，或者采用組裝結構，第二偏心齒輪20是類似的，不再贅述。圖4是示意圖，并不說明第一連接軸11及兩個第一偏心齒輪10為一體成型結構，并不說明第二連接軸21及兩個第二偏心齒輪20為一體成型結構。

[0035]優(yōu)選地，第一偏心齒輪10的偏心距與第二偏心齒輪20的偏心距相等，均為d。第一偏心齒輪10的模數與第二偏心齒輪20的模數相等，且第一偏心齒輪10的齒數與第二偏心齒輪20的齒數相等，相當于第一偏心齒輪10的齒輪半徑與第二偏心齒輪20的齒輪半徑相等。第一偏心齒輪10的偏心？1與第二偏心齒輪20的偏心P 2之間的連線及滑塊40的移動軌跡共線。滿足上述條件，本發(fā)明的直線往復運動機構的直線運動行程是偏心齒輪偏心距的4倍，行程大。

[0036]請同時參閱圖6，空心圓代表偏心，實心圓代表圓心。第一偏心齒輪10繞其圓心O1以角速度ω均速旋轉，以第一偏心齒輪10的偏心P1為原點建立坐標系，第一偏心齒輪10圓心(^在t時刻的X方向位移函數為:

[0037]X1 (t) =d*Cos(co*t)

[0038]連桿30使第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20保持恒定的中心距A，滑塊40只在第一偏心齒輪10的偏心？1與第二偏心齒輪20的偏心P 2之間連線方向及(即X軸)上運動，而在Y軸方向上無運動，在X軸方向的運動與第二偏心齒輪20的偏心P2同步?；瑝K在t時刻X軸位移函數為:

[0039]X2 (t) = 2*Xi (t) = 2*d*Cos (ω *t)

[0040]對滑塊的X軸位移函數求導可得到滑塊的X軸速度函數為:

[0041]Vx = X2，(t) = _2*d*Sin(to*t)*to

[0042]即滑塊的速度曲線為正弦曲線。

[0043]請同時參閱圖7，空心圓代表偏心，實心圓代表圓心，實線代表其中一個偏心齒輪的偏心與圓心之間的連線，左側點劃線圓為第一偏心齒輪的圓心運動軌跡，右側點劃線圓為第二偏心齒輪的圓心運動軌跡。四個狀態(tài)(^與O 2的距離保持為A，狀態(tài)I至狀態(tài)4依次循環(huán)往復。狀態(tài)I為連桿運動至第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心的下方，P1O1連線指向-Y軸，P2O2連線指向-Y軸；狀態(tài)2為第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心處于最大距離，P1O1連線指向+X軸，P 202連線指向-X軸，最大距離D max= A+2d ;狀態(tài)3為連桿運動至第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心的上方，P1O1連線指向+Y軸，P2O2連線指向+Y軸；狀態(tài)4為第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心處于最小距離，P1O1連線指向-X軸，P2O2連線指向+X軸，最小距離D min= A-2d?

[0044]在本發(fā)明的直線往復運動機構中，滑塊水平移動的距離為:

[0045]D = Dmax-Dmin= 4*d

[0046]該直線往復運動機構能得到較大平動行程，滑塊40行程確定，運轉平穩(wěn)，工作可靠，傳動精度高，兩個偏心齒輪嚙合不會存在死點位置，避免慣性沖擊。

[0047]以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。