CN102720807A - 一种往复旋转运动变单向旋转运动的传动装置 - Google Patents
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Abstract
一种往复旋转运动变单向旋转运动的传动装置，采用多级齿轮传动，并通过两个单向联轴器将输入轴上的往复旋转运动通过多级齿轮传动，并带动单向联轴器的爪轮顺时针或逆时针旋转，使两个单向联轴器产生顺时针的旋转或逆时针的旋转，使输入轴无论逆时针旋转还是顺时针旋转，输出轴式中保持顺时针旋转，实现输出轴的单向转动输出，具有往复旋转驱动、单向旋转输出的特点，应用广泛，特别适用于海浪发电装置的换向装置。本发明中齿轮传动级数小，效率高，输入轴与输出轴保持较高的同轴度，具有结构紧凑、可靠性好的特点。与现有技术相比，本发明构造简单、传动效率高、可靠性高，并且易于更换。
Description
技术领域
本发明属于机械传动领域，具体地说，涉及一种往复旋转运动变单向旋转运动的传动装置。
背景技术
目前，由往复力驱动的装置大多只是利用了驱动力的单程做功，而另一个单程不做功，仅是完成机械复位，限制了效率和传动的连续性。现有的双向驱动、单向输出的技术及装置存在结构复杂、制造成本高、可靠性低等特点。
专利申请号为200610041414.4的发明提供了一种双向驱动器，该驱动器有一个内齿圈，其内齿同时与两个行星齿轮啮合，其中一个行星齿轮直接与活齿单向齿轮啮合，另一个行星齿轮与一个行星齿轮啮合，再与活齿单向齿轮啮合，外力作用在内齿圈上，带动输出轴输出做工，该发明虽然可实现往复力驱动，单向输出，但是其所采用的活齿单向齿轮非标准件，成本高、制造复杂，而且在大扭矩、长时间的工作条件下活齿单向齿轮的活齿轴容易失效。
专利号为97121657.6的发明提供了一种双程单向齿轮驱动装置，该装置包括一个摇摆或推拉控制的齿条、两个单向超越离合装置、一个惰轮和一个从动齿轮，该发明利用了7个齿轮完成双向驱动，单向传动链较长，降低了传动效率，而且由于齿轮较多，装置的可靠性较低。
发明内容
为克服现有技术中存在的或者结构复杂、可靠性低，或者传动效率低的不足，本发明提出了一种往复旋转运动变单向旋转运动的传动装置。
本发明包括机架、输入轴、输出轴、传动轴、单向联轴器和齿轮；其中：
所述的传动装置为多级齿轮传动，包括2个大齿轮和3个小齿轮，2个大齿轮分别是第一大齿轮和第二大齿轮；3个小齿轮分别是第一小齿轮、第二小齿轮和第三小齿轮；所述的传动轴包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴；所述的单向联轴器包括第一单向联轴器和第二单向联轴器；输入轴位于机架内，一端安装在机架一侧的框板上；输入轴的另一端安装在位于机架内的支撑架上，并与第一单向联轴器一端的连接轴固定连接；第一小齿轮位于机架内并固定安装在所述输入轴上；第三传动轴位于机架内，一端安装在所述机架一侧的框板上，另一端安装在所述机架内的支撑架上；第三小齿轮位于机架内并固定安装在所述第三传动轴上；第二传动轴位于机架内，一端安装在所述机架一侧的框板上，另一端安装在所述机架内的支撑架上，并与第二单向联轴器一端的连接轴固定连接；第二小齿轮位于机架内并固定安装在所述第二传动轴上；所述第一小齿轮、第二小齿轮和第三小齿轮三者的模数相同，并且第一小齿轮、第二小齿轮和第三小齿轮之间相互啮合；
第一单向联轴器和第二单向联轴器均位于机架内；第一单向联轴器一端的连接轴与输入轴连接，第一单向联轴器另一端的连接轴与通过轴承安装在机架另一侧的框板上的输出轴的一端连接；输出轴的另一端位于机架外；第一大齿轮位于机架内并固定安装在输出轴上；第二单向联轴器一端的连接轴与第二传动轴连接，第二单向联轴器另一端的连接轴与第一传动轴的一端连接；第一传动轴的另一端安装在所述机架3另一侧的框板上；第二大齿轮位于机架内并固定安装在所述第一传动轴上；所述第一大齿轮的模数与第二大齿轮的模数相同，并且第一大齿轮的模数与第二大齿轮外啮合；
所述的输入轴、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴和输出轴四者之间的轴线相互平行；
所述的第一单向联轴器与第二单向联轴器均由外壳、爪轮、滚珠、弹簧顶杆和外壳端盖组成；所述单向联轴器的爪轮为回转体，该爪轮的外径小于外壳的内径，使该爪轮装入外壳内后，两者之间间隙配合；该爪轮一端端面的中心有连接轴，用于将该爪轮所处的单向联轴器与输入轴或第二传动轴连接；在爪轮的外圆表面加工有四个贯通爪轮的轴向长度方向的滚珠安装槽；并且构成所述各滚珠安装槽是由一个短边和一个长边构成的直角槽；滚珠各滚珠安装槽的短边形成的平面延伸后经过转轮的轴线；该滚珠安装槽的长边形成的平面与所述滚珠安装槽短边形成的平面相互垂直，使各滚珠安装槽对称的分布在该爪轮的四个象限内；所述各滚珠安装槽短边的长度等于滚珠的直径与外壳和爪轮之间的配合间隙之和；所述各滚珠安装槽长边所形成的平面为滚珠的滚动面；在所述各滚珠安装槽的短边的平面上均有一个盲孔，用于放置弹簧；4个弹簧分别置于一个盲孔内；4个弹簧顶杆分别安装在一个盲孔中，并且各弹簧顶杆的一个端面均与置于盲孔内的弹簧接触；各弹簧顶杆与各盲孔之间均为间隙配合；4个滚珠分别位于一个滚珠安装槽的滚动面上，并且该滚珠的外圆表面均与各弹簧顶杆的另一个端面接触。
所述单向联轴器的外壳为一端封闭的中空回转体；在外壳的封闭端的端盖中心有连接轴，用于将该外壳所处的单向联轴器与输出轴或第一传动轴连接；外壳的另一端为敞口端，在该敞口端的端面上有外壳端盖的安装孔；外壳端盖的中心有爪轮端面中心连接轴的过孔；外壳端盖通过紧固螺栓固定在外壳的端面，将爪轮、弹簧顶杆及滚珠封闭在外壳内。
所述的第一单向联轴器内部爪轮的滚珠安装槽与第二单向联轴器内部爪轮的滚珠安装槽开口方向相反，根据上述对单向联轴器的传动原理说明可知，第一单向联轴器和第二单向联轴器的驱动方向相反。
由于本发明采取的上述技术措施，当在输入轴上施加往复式的驱动力矩时，输出轴始终单向转动输出，具有往复旋转驱动、单向旋转输出的特点，应用广泛，特别适用于海浪发电装置的换向装置。本发明中齿轮传动级数小，效率高，输入轴与输出轴保持较高的同轴度，具有结构紧凑、可靠性好的特点。与现有技术相比，本发明构造简单、传动效率高、可靠性高，并且易于更换。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是单向联轴器的示意图；
图3是图2的B向剖视图；
图4是单向联轴器外圈的示意图，其中图4a是侧视图，图4b是主视图；
图5是单向联轴器爪轮的结构示意图，其中图5a是侧视图，图5b是主视图。
附图中：
1.输入轴 2.第一小齿轮 3.机架 4.支撑架 5.第一单向联轴器
6.第一大齿轮 7.输出轴 8.短边 9.第一传动轴 10.第二大齿轮
11.第二单向联轴器 12.第二传动轴 13.第二小齿轮 14.第三小齿轮
15.第三传动轴 16.单向联轴器外圈 17.爪轮 18.滚珠
19.弹簧顶杆 20.紧固螺栓 21.外壳端盖 22.长边
具体实施方式
本实施例是一种往复旋转运动变单向旋转运动的传动装置，包括机架3、输入轴1、输出轴7、传动轴、单向联轴器和齿轮。所述的传动装置为多级齿轮传动。所述的传动轴包括第一传动轴9、第二传动轴12和第三传动轴15。所述的单向联轴器包括第一单向联轴器5和第二单向联轴器11。所述的多级齿轮包括2个大齿轮和3个小齿轮，2个大齿轮分别是第一大齿轮6和第二大齿轮10；3个小齿轮分别是第一小齿轮2、第二小齿轮13和第三小齿轮14。
输入轴1位于矩形的机架3内，一端通过轴承安装在机架3一侧的框板上，并且该端在机架外与需要变速的轴连接，通过该需要变速的轴将往复力驱动扭矩传递给所述的输入轴；输入轴1的另一端通过轴承安装在位于机架3内的支撑架4上，并与第一单向联轴器5一端的连接轴固定连接；第一小齿轮2位于机架3内并固定安装在所述输入轴1上。第三传动轴15位于机架3内，一端通过轴承安装在所述机架3一侧的框板上，另一端通过轴承安装在所述机架3内的支撑架4上；第三小齿轮14位于机架3内并固定安装在所述第三传动轴15上。第二传动轴12位于机架3内，一端通过轴承安装在所述机架3一侧的框板上，另一端通过轴承安装在所述机架3内的支撑架4上，并与第二单向联轴器11一端的连接轴固定连接；第二小齿轮13位于机架3内并固定安装在所述第二传动轴12上。所述第一小齿轮2、第二小齿轮13和第三小齿轮14三者的模数相同，并且第一小齿轮2、第二小齿轮13和第三小齿轮14之间相互啮合。
第一单向联轴器5和第二单向联轴器11均位于机架3内。第一单向联轴器5一端的连接轴与输入轴1连接，第一单向联轴器5另一端的连接轴与通过轴承安装在机架3另一侧的框板上的输出轴7的一端连接；输出轴7的另一端位于机架3外，该端为传动装置将往复旋转运动变成单向旋转运动的输出端；第一大齿轮6位于机架3内并固定安装在输出轴7上。第二单向联轴器11一端的连接轴与第二传动轴12连接，第二单向联轴器11另一端的连接轴与第一传动轴9的一端连接；第一传动轴9的另一端通过轴承安装在所述机架3另一侧的框板上；第二大齿轮10位于机架3内并固定安装在所述第一传动轴9上。所述第一大齿轮6的模数与第二大齿轮10的模数相同，并且第一大齿轮6的模数与第二大齿轮10外啮合。
所述的输入轴1、第一传动轴9、第二传动轴12、第三传动轴15和输出轴7四者之间的轴线相互平行。
如图2所示，所述的第一单向联轴器5与第二单向联轴器11，均由外壳16、爪轮17、滚珠18、弹簧顶杆19、紧固螺栓20和外壳端盖21组成。
所述单向联轴器的爪轮17为回转体，该爪轮17的外径小于外壳16的内径，使该爪轮17装入外壳16内后，两者之间间隙配合。该爪轮17一端端面的中心有连接轴，用于将该爪轮所处的单向联轴器与输入轴1或第二传动轴12连接。在爪轮17的外圆表面加工有四个贯通爪轮17的轴向长度方向的滚珠安装槽。并且构成所述各滚珠安装槽是由一个短边8和一个长边22构成的直角槽。滚珠各滚珠安装槽的短边8形成的平面延伸后经过转轮17的轴线；该滚珠安装槽的长边22形成的平面与所述滚珠安装槽短边形成的平面相互垂直，使各滚珠安装槽对称的分布在该爪轮17的四个象限内。所述各滚珠安装槽短边8的长度等于滚珠18的直径与外壳16和爪轮17之间的配合间隙之和。所述各滚珠安装槽长边22所形成的平面为滚珠18的滚动面。
在所述各滚珠安装槽的短边的平面上均有一个盲孔，用于放置弹簧。4个弹簧分别置于一个盲孔内。4个弹簧顶杆19分别安装在一个盲孔中，并且各弹簧顶杆19的一个端面均与置于盲孔内的弹簧接触；各弹簧顶杆19与各盲孔之间均为间隙配合。4个滚珠18分别位于一个滚珠安装槽的滚动面上，并且该滚珠的外圆表面均与各弹簧顶杆19的另一个端面接触。
所述单向联轴器的外壳16为一端封闭的中空回转体；在外壳16的封闭端的端盖中心有连接轴，用于将该外壳所处的单向联轴器与输出轴7或第一传动轴9连接。外壳16的另一端为敞口端，在该敞口端的端面上有外壳端盖21的安装孔。外壳端盖21的中心有爪轮17端面中心连接轴的过孔。外壳端盖21通过紧固螺栓20固定在外壳16的端面，将爪轮17、弹簧顶杆19及滚珠18封闭在外壳内。
所述单向联轴器与普通联轴器的不同之处在于，单向联轴器能够单方向传递力矩，其传动原理可通过图3的B-B视图进行说明，当爪轮17顺时针转动时，滚珠18将被摩擦力转动而滚向滚珠安装槽的收缩部分，并楔紧在外壳16和爪轮17间，使得外壳16一同回转，单向联轴器进入结合状态；当爪轮17逆时针转时，滚珠18滚到滚珠安装槽的宽敞部分，爪轮17空转，不能带动外壳16回转。
所述的第一单向联轴器5内部爪轮的滚珠安装槽与第二单向联轴器11内部爪轮的滚珠安装槽开口方向相反，根据上述对单向联轴器的传动原理说明可知，第一单向联轴器5和第二单向联轴器11的驱动方向相反。
下面结合图1，阐述本发明的具体工作过程。
在本实施例中，当爪轮17顺时针旋转时，通过滚珠18带动第一单向联轴器的外圈顺时针转动。
所述第二单向联轴器外圈的转动方向与第一单向联轴器的外圈的转动方向相反。当第二单向联轴器内的爪轮逆时针旋转时，通过滚珠带动该第二单向联轴器的外圈逆时针转动。
本实施例的传动过程是：当输入轴1顺时针旋转时，通过第一小齿轮2→传动齿轮三14→第二小齿轮13的传动链，带动第二单向联轴器11的爪轮顺时针空转；同时直接带动第一单向联轴器5的外圈顺时针旋转，第一单向联轴器5进入结合状态，带动输出轴7顺时针旋转输出。
当输入轴1逆时针旋转时，直接带动第一单向联轴器5的爪轮逆时针空转；同时通过第一小齿轮2→传动齿轮三14→第二小齿轮13的传动链，带动第二单向联轴器11的爪轮逆时针旋转，第二单向联轴器11进入结合状态，带动传动轴一9逆时针旋转，通过第二大齿轮10→第一大齿轮6的传动，最终带动输出轴7顺时针旋转输出。
本实施例中，无论输入轴1逆时针旋转还是顺时针旋转，输出轴7总保持顺时针旋转，与第一单向联轴器5的驱动方向一致。
Claims (3)
1.一种往复旋转运动变单向旋转运动的传动装置，其特征在于，包括机架、输入轴、输出轴、传动轴、单向联轴器和齿轮；其中：
a．所述的传动装置为多级齿轮传动，包括2个大齿轮和3个小齿轮，2个大齿轮分别是第一大齿轮和第二大齿轮；3个小齿轮分别是第一小齿轮、第二小齿轮和第三小齿轮；所述的传动轴包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴；所述的单向联轴器包括第一单向联轴器和第二单向联轴器；输入轴位于机架内，一端安装在机架一侧的框板上；输入轴的另一端安装在位于机架内的支撑架上，并与第一单向联轴器一端的连接轴固定连接；第一小齿轮位于机架内并固定安装在所述输入轴上；第三传动轴位于机架内，一端安装在所述机架一侧的框板上，另一端安装在所述机架内的支撑架上；第三小齿轮位于机架内并固定安装在所述第三传动轴上；第二传动轴位于机架内，一端安装在所述机架一侧的框板上，另一端安装在所述机架内的支撑架上，并与第二单向联轴器一端的连接轴固定连接；第二小齿轮位于机架内并固定安装在所述第二传动轴上；所述第一小齿轮、第二小齿轮和第三小齿轮三者的模数相同，并且第一小齿轮、第二小齿轮和第三小齿轮之间相互啮合；
b．第一单向联轴器和第二单向联轴器均位于机架内；第一单向联轴器一端的连接轴与输入轴连接，第一单向联轴器另一端的连接轴与通过轴承安装在机架另一侧的框板上的输出轴的一端连接；输出轴的另一端位于机架外；第一大齿轮位于机架内并固定安装在输出轴上；第二单向联轴器一端的连接轴与第二传动轴连接，第二单向联轴器另一端的连接轴与第一传动轴的一端连接；第一传动轴的另一端安装在所述机架3另一侧的框板上；第二大齿轮位于机架内并固定安装在所述第一传动轴上；所述第一大齿轮的模数与第二大齿轮的模数相同，并且第一大齿轮的模数与第二大齿轮外啮合；
c．所述的输入轴、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴和输出轴四者之间的轴线相互平行；
d．所述的第一单向联轴器与第二单向联轴器均由外壳、爪轮、滚珠、弹簧顶杆和外壳端盖组成；所述单向联轴器的爪轮为回转体，该爪轮的外径小于外壳的内径，使该爪轮装入外壳内后，两者之间间隙配合；该爪轮一端端面的中心有连接轴，用于将该爪轮所处的单向联轴器与输入轴或第二传动轴连接；在爪轮的外圆表面加工有四个贯通爪轮的轴向长度方向的滚珠安装槽；并且构成所述各滚珠安装槽是由一个短边和一个长边构成的直角槽；滚珠各滚珠安装槽的短边形成的平面延伸后经过转轮的轴线；该滚珠安装槽的长边形成的平面与所述滚珠安装槽短边形成的平面相互垂直，使各滚珠安装槽对称的分布在该爪轮的四个象限内；所述各滚珠安装槽短边的长度等于滚珠的直径与外壳和爪轮之间的配合间隙之和；所述各滚珠安装槽长边所形成的平面为滚珠的滚动面；在所述各滚珠安装槽的短边的平面上均有一个盲孔，用于放置弹簧；4个弹簧分别置于一个盲孔内；4个弹簧顶杆分别安装在一个盲孔中，并且各弹簧顶杆的一个端面均与置于盲孔内的弹簧接触；各弹簧顶杆与各盲孔之间均为间隙配合；4个滚珠分别位于一个滚珠安装槽的滚动面上，并且该滚珠的外圆表面均与各弹簧顶杆的另一个端面接触。
2.如权利要求1所述往复旋转运动变单向旋转运动的传动装置，其特征在于，所述单向联轴器的外壳为一端封闭的中空回转体；在外壳的封闭端的端盖中心有连接轴，用于将该外壳所处的单向联轴器与输出轴或第一传动轴连接；外壳的另一端为敞口端，在该敞口端的端面上有外壳端盖的安装孔；外壳端盖的中心有爪轮端面中心连接轴的过孔；外壳端盖通过紧固螺栓固定在外壳的端面，将爪轮、弹簧顶杆及滚珠封闭在外壳内。
3.如权利要求1所述往复旋转运动变单向旋转运动的传动装置，其特征在于，所述的第一单向联轴器内部爪轮的滚珠安装槽与第二单向联轴器内部爪轮的滚珠安装槽开口方向相反，根据上述对单向联轴器的传动原理说明可知，第一单向联轴器和第二单向联轴器的驱动方向相反。
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