CN105065594B - 圆周式杠杆传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及圆周运动技术领域，尤其是涉及一种圆周式杠杆传动装置，包括：转动杆、固定座、第一连接机构以及第二连接机构；转动杆与固定座转动连接；转动杆的一端与第一连接机构连接，第一连接机构用于与外部动力源连接，以使外部动力源带动转动杆两端做圆周运动；转动杆的另一端与第二连接机构连接；第二连接机构用于与外部转动机构连接，以将转动杆的圆周运动转换成外部转动机构的运动形式；转动杆连接第一连接机构的一端到固定座的距离大于转动杆连接第二连接机构的一端到固定座的距离。本发明利用杠杆原理使外部动力源通过本发明带动外部转动机构所消耗的力比外部动力源直接连接外部动力机构所消耗的力小，动力源比较省力。

Description

圆周式杠杆传动装置

技术领域

本发明涉及圆周运动技术领域，尤其是涉及一种圆周式杠杆传动装置。

背景技术

圆周运动，是一种最常见的曲线运动，例如电动机转子、车轮、皮带轮等都作圆周运动。圆周运动分为匀速圆周运动和变速圆周运动(如：竖直平面内绳/杆转动小球、竖直平面内的圆锥摆运动)。在圆周运动中，最常见和最简单的是匀速圆周运动。

而在如何带动机构进行圆周运动方面，例如我们常见的自行车车轮，转动轴设置在转动轮的中心，转动轴与动力源连接，由动力源带动转动轴转动。也即，动力源，即脚部对转动轴产生使其圆周运动的力，带动转动轮转动，从而最终带动车轮转动。在机械领域，在常见的圆周运动中，我们一般将转动轴的一端设置在转动轮的圆心，另一端与动力源(例如电机)的动力输出轴连接，通过动力源带动转动轴圆周运动，从而带动转动轮转动。

但是，在这其中，转动轴连接在转动轮的圆心处，动力源带动转动轴以转动轮的圆心为圆心做圆周转动，这种情形下，转动轴只起到力的直接传递作用，动力源带动转动轮转动比较费力。

发明内容

本发明的目的在于提供圆周式杠杆传动装置，以解决现有技术中存在的动力源带动转动轮转动比较费力的技术问题。

本发明提供的圆周式杠杆传动装置，包括：转动杆、固定座、第一连接机构以及第二连接机构；转动杆与固定座转动连接；转动杆的一端与第一连接机构连接，第一连接机构用于与外部动力源连接，以使外部动力源带动转动杆两端做圆周运动；转动杆的另一端与第二连接机构连接；第二连接机构用于与外部转动机构连接，以将转动杆的圆周运动转换成外部转动机构的运动形式；转动杆连接第一连接机构的一端到固定座的距离大于转动杆连接第二连接机构的一端到固定座的距离。

进一步地，圆周式杠杆传动装置还包括连接杆；第二连接机构为多个；连接杆与转动杆远离第一连接机构的一端转动连接；连接杆的侧壁上，沿连接杆延伸的方向，依次间隔的设置有多个短杆，每个短杆均与一个第二连接机构转动连接。

进一步地，转动杆的一端设置有第一转动球，连接杆上设置有第一通孔，第一通孔的侧壁上设置有与第一转动球相配合的第一凹槽，第一转动球在第一凹槽内转动。

进一步地，第一连接机构包括第一转动轮，第二连接机构包括第二转动轮；转动杆的一端与第一转动轮转动连接，另一端与第二转动轮转动连接，且转动杆的两端分别位于第一转动轮的圆心与第二转动轮的圆心连线的两侧；第二转动轮的圆心用于与外部转动机构连接，第一转动轮的圆心用于与外部动力源的输出轴连接。

进一步地，第一连接机构包括第一曲柄，第二连接机构包括第二曲柄；转动杆的一端与第一曲柄的一端连接，另一端与第二曲柄的一端连接，且第一曲柄与第二曲柄分别位于转动杆的两侧；第二曲柄的另一端与外部转动机构连接；第一曲柄的另一端与外部动力源的输出轴连接。

进一步地，圆周式杠杆传动装置还包括第二转动球；转动杆上设置有第二转动球；固定座上设置有第二通孔；第二通孔的侧壁上设置有与第二转动球相配合的第二凹槽，第二转动球在第二凹槽内转动。

进一步地，圆周式杠杆传动装置还包括第一转动结构；转动杆通过第一转动结构与第一转动轮转动连接。

进一步地，第一转动结构包括第三转动球和第一凸台；第三转动球与转动杆的一端连接，第一凸台设置在第一转动轮上，第一凸台上设置有第一转动孔，第一转动孔的侧壁上设置有与第三转动球相配合的第三凹槽，第三转动球在第三凹槽内转动。

进一步地，还包括第二转动结构；转动杆的一端通过第二转动结构与第二转动轮转动连接。

进一步地，第二转动结构包括第四转动球和第二凸台；第四转动球与转动杆的一端连接，第二凸台设置在第二转动轮上，第二凸台上设置有第二转动孔，第二转动孔的侧壁上设置有与第四转动球相配合的第四凹槽，第四转动球在第四凹槽内转动。

本发明提供的圆周式杠杆传动装置，当需要带动外部转动机构圆周转动时，将外部动力源通过第一连接机构与转动杆连接，外部动力源带动转动杆的两端做圆周运动。转动杆通过第二连接机构与外部转动机构连接，通过第二连接机构将转动杆自身的圆周运动转换为外部转动机构的圆周运动，从而带动外部转动机构做圆周运动。

由于转动杆连接第一连接机构的一端到固定座的距离大于转动杆连接第二连接机构的一端到固定座的距离，其利用了杠杆原理，即要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等，也就是说，力臂越大，所消耗的力越小。本发明中，转动杆连接第一连接机构的一端(即与外部动力源连接的一端)到固定座的距离(力臂)大于转动杆连接第二连接机构的一端(即与外部转动机构连接的一端)到固定座的距离(力臂)，因此，外部动力源通过本发明带动外部转动机构所消耗的力比外部动力源直接连接外部动力机构所消耗的力小，也即，在利用本发明提供的圆周式杠杆传动装置带动外部转动机构圆周运动时，动力源比较省力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的圆周式杠杆传动装置的结构示意图。

附图标记：

1-转动杆； 2-固定座； 3-第一连接机构；

4-第二连接机构； 5-第二转动球； 6-第一转动结构；

31-第一转动轮； 41-第二转动轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的圆周式杠杆传动装置的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的圆周式杠杆传动装置，包括：转动杆1、固定座2、第一连接机构3以及第二连接机构4；转动杆1与固定座2转动连接；转动杆1的一端与第一连接机构3连接，第一连接机构3用于与外部动力源连接，以使外部动力源带动转动杆1两端做圆周运动；转动杆1的另一端与第二连接机构4连接；第二连接机构4用于与外部转动机构连接，以将转动杆1的圆周运动转换成外部转动机构的运动形式；转动杆1连接第一连接机构3的一端到固定座2的距离大于转动杆1连接第二连接机构4的一端到固定座2的距离。

其中，固定座2的形状可以为多种，例如：长方体、三角形或者半圆形等等。较佳地，固定座2的形状为三角形，转动杆1与三角形的顶部转动连接。三角形可保证固定座2稳固性的基础上减少了顶部不必要的结构，使转动杆1在转动时避免与固定座2发生碰触，阻碍转动杆1的转动。

外部动力源可以为电机、柴油机或者汽油机等等，以电机为例，电机的输出轴与第一连接机构3连接，带动第一连接机构3转动。

外部转动机构可以为多种，例如：齿轮、凸轮或者车轮等等。

第一连接机构3与第二连接机构4的结构形式可以为多种，例如：齿轮或者皮带轮等等。当为皮带轮时，转动杆1的一端与第一连接机构3中的从动轮连接，另一端与第二连接机构4中的主动轮连接带动主动轮转动。

转动杆1与固定座2的连接方式可以为多种，例如，在固定座2上设置通孔，通孔内设置弹性体。转动杆1穿设在弹性体上，并在弹性体上相对固定座2转动。其中，弹性体可以为橡胶或者海绵等等。通过弹性体实现转动杆1与固定座2的转动连接，结构简单，减少了不必要的摩擦。

本发明提供的圆周式杠杆传动装置，当需要带动外部转动机构圆周转动时，将外部动力源通过第一连接机构3与转动杆1连接，外部动力源带动转动杆1的两端做圆周运动。转动杆1通过第二连接机构4与外部转动机构连接，通过第二连接机构4将转动杆1自身的圆周运动转换为外部转动机构的圆周运动，从而带动外部转动机构做圆周运动。

由于转动杆1连接第一连接机构3的一端到固定座2的距离大于转动杆1连接第二连接机构4的一端到固定座2的距离，其利用了杠杆原理，即要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等，也就是说，力臂越大，所消耗的力越小。本发明中，转动杆1连接第一连接机构3的一端(即与外部动力源连接的一端)到固定座2的距离(力臂)大于转动杆1连接第二连接机构4的一端(即与外部转动机构连接的一端)到固定座2的距离(力臂)，因此，外部动力源通过本发明带动外部转动机构所消耗的力比外部动力源直接连接外部转动机构所消耗的力小，也即，在利用本发明提供的圆周式杠杆传动装置带动外部转动机构圆周运动时，动力源比较省力。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，圆周式杠杆传动装置还包括连接杆；第二连接机构4为多个；连接杆与转动杆1远离第一连接机构3的一端转动连接；连接杆的侧壁上，沿连接杆延伸的方向，依次间隔的设置有多个短杆，每个短杆均与一个第二连接机构4转动连接。

其中，短杆与连接杆的连接方式可以多种，其可以为固定连接，例如焊接、螺接等。其也可以为转动连接，例如，在连接杆的侧壁上设置通孔，短杆的一端穿设在通孔内，并在通孔内转动。在短杆靠近通孔两端的侧壁上分别设置挡环，挡环的直径大于通孔的直径，从而使短杆在通孔内转动时不会滑出通孔。

短杆的数量可以两个，也可以为三个、四个等等。

本实施例中，连接杆与转动杆1转动连接，在连接杆上设置多个短杆，多个短杆分别与多个第二连接机构4转动连接。当动力源带动转动杆1转动时，转动杆1带动连接杆上的短杆做圆周运动，从而使短杆带动第二连接机构4圆周运动。

本实施例中，通过设置连接杆和短杆，可使转动杆1同时带动多个第二连接机构4转动，进而带动多个外部转动机构转动，提高了圆周运动传动效率。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，转动杆1的一端设置有第一转动球，连接杆上设置有第一通孔，第一通孔的侧壁上设置有与第一转动球相配合的第一凹槽，第一转动球在第一凹槽内转动。

本实施例中，在第一通孔的侧壁上设置第一凹槽，可使第一转动球在第一通孔内转动时不会从第一通孔内滑落，从而使第一转动球转动时保持稳定。另外，本实施例通过设置第一转动球与第一通孔相配合实现连接杆与转动杆1的转动连接，其结构简单，方便使用。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，第一连接机构3包括第一转动轮31，第二连接机构4包括第二转动轮41；转动杆1的一端与第一转动轮31转动连接，另一端与第二转动轮41转动连接，且转动杆1的两端分别位于第一转动轮31的圆心与第二转动轮41的圆心连线的两侧；第二转动轮41的圆心用于与外部转动机构连接，第一转动轮31的圆心用于与外部动力源的输出轴连接。

其中，第二转动轮41可以为一个，也可以为两个以上的多个。当第二转动轮41为两个时，即包括第一子轮和第二子轮；短杆为两个，包括第一短杆和第二短杆；第一子轮与第二子轮水平放置，第一短杆与第一子轮连接，且以第一子轮的圆心为圆心做圆周运动；第二短杆与第二子轮连接，且以第二子轮的圆心为圆心做圆周运动；第一短杆在第一子轮的位置与第二短杆在第二子轮的位置相对应，第一子轮与第二子轮分别连接两个外部转动机构。当动力源带动转动杆1转动时，转动杆1带动第一短杆以第一子轮的圆心为圆心圆周运动，同时带动第二短杆以第二子轮的圆心为圆心做圆周运动，从而可带动两个外部转动机构转动，提高了圆周运动的传动效率。

当外部动力源带动第一转动轮31转动，第一转动轮31带动转动杆1的一端以第一转动轮31的圆心为圆心圆周运动，同时带动转动杆1的另一端以第二转动轮41的圆心为圆心圆周运动，第二转动轮41受到转动杆1施加的力而转动，最终第二转动轮41带动外部转动机构转动。

本实施例中，将第一连接机构3设置为第一转动轮31，第一转动轮31的圆心与外部动力源的输出轴连接，从而使外部动力源输出轴的转动转换为转动杆1的圆周转动。将第二连接机构4设置为第二转动轮41，第二转动轮41的圆心与外部转动机构连接，从而使转动杆1的圆周转动转换为外部转动机构的圆周转动。第一转动轮31与第一转动轮31结构简单，操作快捷。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，第一连接机构3包括第一曲柄，第二连接机构4包括第二曲柄；转动杆1的一端与第一曲柄的一端连接，另一端与第二曲柄的一端连接，且第一曲柄与第二曲柄分别位于转动杆1的两侧；第二曲柄的另一端与外部转动机构连接；第一曲柄的另一端与外部动力源的输出轴连接。

当外部动力源的输出轴与第一曲柄连接，带动第一曲柄圆周转动，第一曲柄带动转动杆1的两端圆周运动，从而带动第二曲柄圆周运动，最终使外部转动机构圆周转动。

本实施例中，通过第一曲柄实现将外部动力源的圆周运动转换为转动杆1的圆周运动，第二曲柄实现将转动杆1的圆周转动转换为外部转动机构的圆周转动，结构简单，加工方便。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，圆周式杠杆传动装置还包括第二转动球5；转动杆1上设置有第二转动球5；固定座2上设置有第二通孔；第二通孔的侧壁上设置有与第二转动球5相配合的第二凹槽，第二转动球5在第二凹槽内转动。

本实施例中，通过第二转动球5将转动杆1与固定座2转动连接，可使转动杆1在固定座2上转动时保持稳定，使转动杆1传动圆周运动时减少损耗。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，还包括第一转动结构6；转动杆1通过第一转动结构6与第一转动轮31转动连接。

其中，第一转动结构6的结构形式可以为多种，例如，第一转动结构6包括固定凸起和转动板。固定凸起的一端固定连接在第一转动轮31上，转动板的一端设置有套设固定凸起的通孔；固定凸起远离第一转动轮31的一端设置环形阻挡部，用于阻挡固定凸起从通孔内滑出；转动板的另一端与转动杆1固定连接。转动杆1在转动时，带动转动板在固定凸起上转动，固定凸起将受到的转动板的力传递给第一转动轮31，从而带动第一转动轮31转动。

本实施例中，通过第一转动结构6实现转动杆1与第一转动轮31的转动连接，操作方便。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，第一转动结构6包括第三转动球和第一凸台；第三转动球与转动杆1的一端连接，第一凸台设置在第一转动轮31上，第一凸台上设置有第一转动孔，第一转动孔的侧壁上设置有与第三转动球相配合的第三凹槽，第三转动球在第三凹槽内转动。

本实施例中，在第一转动轮31上设置第一凸台，在转动杆1的一端设置第三转动球，通过第三转动球在第一凸台内转动实现第一转动轮31与转动杆1转动连接，结构简单。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，圆周式杠杆传动装置还包括第二转动结构；转动杆1的一端通过第二转动结构与第二转动轮41转动连接。

其中，第二转动结构的结构形式可以为多种，例如，在转动轮上设置通孔，在通孔内设置轴承，轴承的外壁与通孔的侧壁固定连接，转动杆1的一端固定在轴承内壁上。在转动杆1转动时，转动杆1在轴承内转动，轴承将其受到的转动杆1的力传递给第二转动轮41，从而带动第二转动轮41转动。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，第二转动结构包括第四转动球和第二凸台；第四转动球与转动杆1的一端连接，第二凸台设置在第二转动轮41上，第二凸台上设置有第二转动孔，第二转动孔的侧壁上设置有与第四转动球相配合的第四凹槽，第四转动球在第四凹槽内转动。

本实施例中，在第二转动轮41上设置第二凸台，在转动杆1的一端设置第四转动球，通过第四转动球在第二凸台内转动实现第二转动轮41与转动杆1转动连接，结构简单。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种圆周式杠杆传动装置，其特征在于，包括：转动杆、连接杆、固定座、第一连接机构以及第二连接机构；

所述转动杆与所述固定座转动连接；所述转动杆的一端与所述第一连接机构连接，所述第一连接机构用于与外部动力源连接，以使所述外部动力源带动所述转动杆两端做圆周运动；所述转动杆的另一端与所述第二连接机构连接；所述第二连接机构用于与外部转动机构连接，以将所述转动杆的圆周运动转换成所述外部转动机构的运动形式；

所述转动杆连接所述第一连接机构的一端到所述固定座的距离大于所述转动杆连接所述第二连接机构的一端到所述固定座的距离；

所述固定座的形状为三角形，所述转动杆与三角形的顶部转动连接；

所述第二连接机构为多个；

所述连接杆与所述转动杆远离所述第一连接机构的一端转动连接；所述连接杆的侧壁上，沿所述连接杆延伸的方向，依次间隔的设置有多个短杆，每个所述短杆均与一个所述第二连接机构转动连接；

所述转动杆的一端设置有第一转动球，所述连接杆上设置有第一通孔，所述第一通孔的侧壁上设置有与所述第一转动球相配合的第一凹槽，所述第一转动球在所述第一凹槽内转动；

还包括第二转动球；

所述转动杆上设置有所述第二转动球；所述固定座上设置有第二通孔；所述第二通孔的侧壁上设置有与所述第二转动球相配合的第二凹槽，所述第二转动球在所述第二凹槽内转动。

2.根据权利要求1所述的圆周式杠杆传动装置，其特征在于，所述第一连接机构包括第一转动轮，所述第二连接机构包括第二转动轮；

所述转动杆的一端与所述第一转动轮转动连接，另一端与所述第二转动轮转动连接，且所述转动杆的两端分别位于所述第一转动轮的圆心与所述第二转动轮的圆心连线的两侧；所述第二转动轮的圆心用于与所述外部转动机构连接，所述第一转动轮的圆心用于与所述外部动力源的输出轴连接。

3.根据权利要求1所述的圆周式杠杆传动装置，其特征在于，所述第一连接机构包括第一曲柄，所述第二连接机构包括第二曲柄；

所述转动杆的一端与所述第一曲柄的一端连接，另一端与所述第二曲柄的一端连接，且所述第一曲柄与所述第二曲柄分别位于所述转动杆的两侧；所述第二曲柄的另一端与所述外部转动机构连接；所述第一曲柄的另一端与所述外部动力源的输出轴连接。

4.根据权利要求1所述的圆周式杠杆传动装置，其特征在于，还包括第一转动结构；

所述转动杆通过所述第一转动结构与所述第一转动轮转动连接。

5.根据权利要求4所述的圆周式杠杆传动装置，其特征在于，所述第一转动结构包括第三转动球和第一凸台；

所述第三转动球与所述转动杆的一端连接，所述第一凸台设置在所述第一转动轮上，所述第一凸台上设置有第一转动孔，所述第一转动孔的侧壁上设置有与所述第三转动球相配合的第三凹槽，所述第三转动球在所述第三凹槽内转动。

6.根据权利要求5所述的圆周式杠杆传动装置，其特征在于，还包括第二转动结构；

所述转动杆的一端通过所述第二转动结构与所述第二转动轮转动连接。

7.根据权利要求1所述的圆周式杠杆传动装置，其特征在于，所述第二转动结构包括第四转动球和第二凸台；

所述第四转动球与所述转动杆的一端连接，所述第二凸台设置在所述第二转动轮上，所述第二凸台上设置有第二转动孔，所述第二转动孔的侧壁上设置有与所述第四转动球相配合的第四凹槽，所述第四转动球在所述第四凹槽内转动。