CN106151443A - 一种变速双作用往复运动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变速双作用往复运动机构，包括：箱体，所述箱体用于固定各零件；轴承；输入轴，所述输入轴为往复机构提供动力；输入轴支撑座，所述输入轴支撑座为输入轴提供中间支撑；偏心齿轮，所述偏心齿轮随输入轴转动，作为主动轮；非圆齿轮，所述非圆齿轮与所述偏心齿轮啮合，作为从动轮；曲柄，所述曲柄随所述非圆齿轮旋转；曲柄支座，所述曲柄支座用以支撑所述曲柄；活塞机构，所述活塞机构与所述曲柄相连，做往复运动。本机构利用一个偏心齿轮与两个非圆齿轮啮合传动，实现了机构双作用往复运动目标，并在运动过程中改变输出扭矩和运动速度，具有结构紧凑、效率高、能耗低、运行平稳特点，因此，本机构具有广泛的应用范围和推广价值。

Description

一种变速双作用往复运动机构
技术领域
本发明属于机械运动机构技术领域，尤其是涉及一种变速双作用往复运动机构。
背景技术
目前，传动机械广泛的应用于机械领域，传动机械的主要运动方式为往复运动，如柱塞泵等机器，然而在现有的往复运动机构中主要为单向往复运动，并且在往复运动过程中不能根据往复冲程做功大小自动调节运动速度和扭矩大小，而只能依靠改变输入轴的转速来改变往复冲程的速度和扭矩，这种传统往复机构具有体积大，能耗大，不易控制并且效率低下等诸多缺点。
发明内容
本发明的目的在于为了克服上述存在的缺点，提供一种可自行改变速度和扭矩，结构紧凑，效率较高，能耗较小的双作用往复运动机构。为此，本发明的目的在于提出一种可自行变速的双作用往复运动机构。
本发明的一种变速双作用往复运动机构，其零部件包括：箱体，所述箱体分别由上箱体和下箱体组成，所述上下箱体为整体铸造结构，所述箱体内部加工有尺寸不同的孔用以固定安装各个零部件。轴承，所述轴承安装固定在所述上箱体和下箱体之间，用以支撑和固定输入轴；输入轴，所述输入轴安装在所述轴承上，所述输入轴上加工有键槽，输入轴转动为往复机构提供动力；输入轴支撑座，所述输入轴支撑座安装在所述下箱体上，为所述输入轴提供中间支撑；偏心齿轮，所述偏心齿轮通过键与所述输入轴安装连接，作为往复运动机构的主动轮；非圆齿轮，所述非圆齿轮通过键安装连接在曲柄一侧的曲轴上，其轮齿与所述偏心齿轮的轮齿啮合，作为从动轮；曲柄，所述曲柄两端曲轴固定在曲柄支座上，中间曲轴与活塞连杆连接；曲轴，所述曲轴在随所述非圆齿轮的驱动下做旋转运动，从而带动活塞往复运动；曲柄支座，所述曲柄支座底部安装固定在所述下箱体上，其上部加工有通孔与所述曲柄两端曲柄轴相配合，用以支撑和固定曲柄；活塞机构，所述活塞机构安装固定在所述上箱体和下箱体之间，另一端通过活塞连杆与所述曲柄中间曲轴相连接，从而带动活塞冲头做往复运动。
具体地，所述活塞机构包括：活塞缸，所述活塞缸固定在所述上箱体与下箱体之间，作为活塞头往复运动的通道；活塞头，所述活塞头与所述活塞缸内壁相配合，另一端通过销轴与活塞连杆连接；销轴，所述销轴将所述活塞与所述活塞连杆一端相连；活塞连杆，所述活塞连杆一端与所述活塞冲头连接，另一端与所述曲柄上的中间曲柄轴连接，起到动力传递的作用。
具体地，在所述一种变速双作用往复运动机构中，安装有三组(注：在这里安装三组，是为了说明方便；在实际应用中，不限制于三组，可以根据需要设计成一组、或两组、或多组)往复运动传动机构，每组往复运动传动机构均由一个所述非圆齿轮与两侧两个(在实际应用中，不限制于两侧两个，可以根据需要设计成一侧一个)所述偏心齿轮啮合驱动，从而驱动两侧(在实际应用中，可以根据需要设计成一侧)所述活塞头做往复运动，相邻往复运动机构中所述曲柄在空间排列上呈120度(或均匀)分布。
本发明的有益效果是：本发明一种变速双作用往复运动机构通过利用一个偏心齿轮与两个非圆齿轮的啮合传动，实现了机构的双作用往复运动的目标，并且在往复运动过程中可自行改变输出扭矩大小和往复运动速度的大小，具有结构紧凑、可自行改变输出扭矩和往复速度的大小、效率高、能耗低的特点，而且，偏心齿轮两侧的曲柄在空间上呈120度分布，增加了机构运行的平稳性。因此，此机构具有广泛的应用范围和推广价值。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明的一种变速双作用往复运动机构的结构示意图；
图2是根据本发明的活塞机构的结构示意图；
图3是根据本发明的单组往复运动机构的结构示意图；
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。
下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的一种机械运动机构技术领域，尤其是涉及一种变速双作用往复运动机构。
根据本发明实施例的一种变速双作用往复运动机构，包括：箱体1、轴承2、输入轴3、输入轴支撑座4、偏心齿轮5、非圆齿轮6、曲柄7、曲柄支座8和活塞机构9。
如图1所示，箱体1由两部分组成分别为下箱体1(1)和上箱体1(2)，所述上箱体1(2)和下箱体1(1)边缘加工有通孔，通过螺栓将他们连接固定；箱体1左右两侧安装有轴承2，用以支撑和固定输入轴3；所述输入轴3上加工有多个键槽，输入轴3转动为往复机构提供动力；输入轴支撑座4底部固定在下箱体1(1)上并与轴承2配合为输入轴3提供中间支撑；所述输入轴3上分别安装有3个大小相同的偏心齿轮5作为主动轮随轴旋转；所述非圆齿轮6成对分布在偏心齿轮5左右两侧，并通过键安装固定在曲柄7一端的曲轴上，其轮齿与偏心齿轮5啮合，作为从动轮随偏心齿轮5转动；所述曲柄7通过两侧曲柄轴安装固定在曲柄支座8上，曲柄7中间曲柄轴与活塞机构9相连，左右两侧的两个非圆齿轮6在偏心齿轮5的驱动下同向旋转进而带动两侧曲柄7旋转，最终将旋转运动通过活塞机构9转化为两侧的直线往复运动。
如图2所示活塞机构9分为连杆9(1)、活塞冲头9(2)、活塞缸9(3)和轴销9(4)组成，连杆9(1)一端与曲柄7的中间曲柄轴连接，另一端通过轴销9(4)与活塞冲头9(2)连接，驱动活塞冲头9(2)在活塞缸9(3)内往复运动。
如图3所示，在往复运动过程中，偏心齿轮5随输入轴3一起转动，偏心齿轮5作为主动轮驱动两侧非圆齿轮6-1和6-2同向旋转，通过曲柄7带动两侧活塞机构9做同向往复运动，从而保证了当一侧活塞机构9-1正向做功时，另一侧活塞机构9-2反向做功；当活塞机构9-2正向做功时，偏心齿轮5的近端与非圆齿轮6-2的长端啮合，在输入轴3扭矩不变的情况下，偏心齿轮5传递给非圆齿轮6-2的力增加，进而增加非圆齿轮6-2的输出转矩驱动活塞机构9-2对外做功；与此同时，活塞机构9-1反向做功时，偏心齿轮5长端与非圆齿轮6-1短端啮合，增加了力臂的长度，提高了非圆齿轮6-1的旋转速度从而缩短了不做功的时间。
简言之，根据本发明实施例的一种变速双作用往复运动机构，通过利用一个偏心齿轮与两个非圆齿轮的啮合传动，实现了机构的双作用往复运动的目标，并且在往复运动过程中通过改变力臂的长短，可自行改变两侧非圆齿轮输出扭矩大小和活塞机构往复运动速度的大小，具有结构紧凑、可自行改变输出扭矩和往复速度的大小、效率高、能耗低的特点，而且，偏心齿轮两侧的曲柄在空间上呈120度分布，增加了机构运行的平稳性。因此，此机构具有广泛的应用范围和推广价值。

Claims (5)

1.一种变速双作用往复运动机构，其特征在于，包括：箱体，所述箱体用于安装固定各个零部件；轴承，所述轴承用以支撑和固定输入轴；输入轴，所述输入轴转动为往复机构提供动力；输入轴支撑座，所述输入轴支撑座为输入轴提供中间支撑；偏心齿轮，所述偏心齿轮随输入轴转动，作为往复机构的主动轮；非圆齿轮，所述非圆齿轮与所述偏心齿轮啮合，作为从动轮；曲柄，所述曲柄随所述非圆齿轮旋转；曲柄支座，所述曲柄支座用以支撑和固定所述曲柄；活塞机构，所述活塞机构与所述曲柄相连，做往复运动。
2.根据权利要求1所述的一种变速双作用往复运动机构，其特征在于，所述箱体内分别安装有三组(注：在这里安装三组，是为了说明方便；在实际应用中，不限制于三组，可以根据需要设计成一组、或两组、或多组)往复运动机构，每组往复运动机构均由一个所述偏心齿轮与两侧两个(在实际应用中，不限制于两侧两个，可以根据需要设计成一侧一个)所述非圆齿轮啮合，从而驱动两侧(在实际应用中，可以根据需要设计成一侧)所述活塞机构做往复运动；并且，所述偏心齿轮转动时，两侧活塞的运动方向相同。
3.根据权利要求1所述的一种变速双作用往复运动机构，其特征在于，在其中任意一组变速双作用往复机构中，两侧所述活塞机构做功方向相反，当一侧所述活塞机构正向做功时所述偏心齿轮的近端与所述非圆齿轮的远端啮合，在所述输入轴扭矩不变的情况下，所述偏心齿轮输出力增大，所述非圆齿轮力臂增加，从而使所述非圆齿轮输出扭矩增大，驱动所述活塞机构正向做功，使往复机构具有自行改变力和输出扭矩大小的功能。
4.根据权利要求3所述的任意一组变速双作用往复运动机构中，其特征在于，当其中一侧所述活塞机构正向做功时，另一侧所述活塞机构则反向做功，所述偏心齿轮长端与所述非圆齿轮短端啮合，使非圆齿轮旋转速度加快，缩短了反向做功时间，使往复机构具有自行改变速度的功能，极大的提高了机构的工作效率。
5.根据权利要求1所述的一种变速双作用往复运动机构，其特征在于，三组双作用往复运动机构中每一侧三个曲柄在空间排列上呈120度(或均匀)分布，抵消了相互间的作用力，降低了振动的产生，增加了机构运行的平稳性。
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