CN106369123A - 一种带凸轮廓面槽的半转机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带凸轮廓面槽的半转机构，属于仿生机械技术领域。该半转机构包括主轴、曲柄、动轴、半转杆、轴套、纵向滑槽、滑块、副轴和机架，主轴与副轴安装在机架上，曲柄的一端与主轴固定连接，另一端固定连接动轴，动轴安装在轴套内，能够与轴套相对转动，轴套固定连接在半转杆的中部，半转杆上有沿杆轴线方向的纵向滑槽，滑块与副轴固定联接，滑块能够在纵向滑槽内滑动。本发明机构改变了已有半转机构中半转杆运动不平稳、存在滑块接触力大和承载能力小的不足，可以大大提高基于半转机构的各种机械的性能。

Description

一种带凸轮廓面槽的半转机构

技术领域

本发明属于仿生机械技术领域，具体涉及一种带凸轮廓面槽的半转机构。

背景技术

半转机构是一种可以产生不对称转动，用于动物运动仿生的机构。已用于构成中国专利CN100534858的双叶片推进器、CN104192307A一种仿鸟扑翼机构、CN200510040830.8转动步行轮以及CN200910263070双直杆腿步行轮的步行机构等。在这些项目使用的半转机构中，输出构件的不对称转动是通过置于转臂内部的行星齿轮传动或链传动来实现的。传动系统零件较多，结构比较复杂，因而重量较大，工作效率也不高。公知的CN 102837751 A带槽动轴式半转机构改变了较复杂的转臂内部设置轮系传动的方案，提出零件最少、构成最简的半转机构方案，但机构的运动稳定性和承载能力较差。公知的CN 105240474A带单向轴承的曲柄摇块式半转机构通过限制摇块和半转杆的单向转动解决了机构的运动稳定性和承载能力较差的问题，但增加了机构的运动部件，机构的重量较大，同时输入轴的转向受到限制，只能单向工作，机构的适用性有所限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带凸轮廓面槽的半转机构，解决现有半转机构中存在的不足，获得一种结构简单、重量轻、运动稳定和承载能力较大，适用性好的半转机构。

本发明所提供的带凸轮廓面槽的半转机构包括主轴1、曲柄2、动轴3、半转杆4、轴套5、副轴6、滑块7、纵向滑槽8、机架11；所述主轴1与副轴6安装在机架11上，所述副轴6和主轴1的轴线平行，相互之间的距离与所述曲柄2的长度相等；所述曲柄2的一端与主轴1固定连接，曲柄2的另一端固定连接动轴3，所述动轴3安装在轴套5内，所述动轴3与轴套5轴线重合且能够相对转动，所述轴套5固定连接在半转杆4的中部，所述半转杆4沿杆轴线方向设有纵向滑槽8，所述纵向滑槽8长度大于曲柄2长度的4倍；所述轴套5的一端设有与纵向滑槽8贯通连接的缺口；所述滑块7是A型平键形断面，与副轴6固定连接，滑块断面的对称中心通过副轴的中心，滑块7能够在纵向滑槽8内滑动；所述动轴3的端部设有凸轮廓面槽，该槽的侧面是由4段平面凸轮廓线组成的直纹曲面且与曲柄2的轴线对称；所述滑块7的长度等于凸轮廓面槽的长度加上滑块的厚度。

所述4段平面凸轮廓线分别是滑块转动速度等于曲柄转速1/2时滑块前端圆弧和后端圆弧所生成的凸轮啮合廓线，廓线ab是滑块7前端圆弧生成的外凸轮啮合廓线，廓线bc是滑块7后端圆弧生成的外凸轮啮合廓线，廓线ef是滑块7前端圆弧生成的内凸轮啮合廓线和廓线fg是滑块7后端圆弧生成的内凸轮啮合廓线。廓线ab和bc与曲柄2的轴线oo₂对称，廓线ef和fg也与曲柄2的轴线oo₂对称。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、运动平稳，适用性强。半转杆的转速能始终保持曲柄转速的一半，不会因滑块通过动轴滑槽时而发生转速突变而影响半转机构的运动性能；曲柄的转向不受限制可正反向转动。

2、滑块与滑槽的接触力较小，可提高机构的承载能力。

3、结构简单，工作效率高。与现有半转机构中半转杆与固定机架之间有复杂的传动系统相比，本发明的半转机构构件数最少，可以大大简化基于半转机构的各种机械的结构，减轻它们的重量，提高它们的工作效率。

附图说明

图1是本发明带凸轮廓面槽的半转机构的正视结构示意图。

图2是本发明带凸轮廓面槽的半转机构的俯视结构示意图。

图3是本发明的凸轮廓面槽生成示意图。

图中：1：主轴、2：曲柄、3：动轴、4：半转杆、5：轴套、6：副轴、7：滑块、8：纵向滑槽、9：螺栓、10：挡板、11：机架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的描述。

由图1可知，曲柄2的一端与主轴1固定连接，另一端固定连接动轴3，动轴3上的凸轮廓面槽与曲柄2的轴线对称。滑块7与副轴6固定连接，副轴6到主轴1的距离与曲柄2的长度相等，滑块7的长度等于凸轮廓面槽长+滑块7的厚度。在半转杆4的中部固定连接着轴套5，半转杆4上有沿杆轴线方向的纵向滑槽8，纵向滑槽8的长度必须大于曲柄2的长度的4倍，纵向滑槽8穿过轴套5，在轴套5的一端形成相应的缺口。半转杆4一方面通过轴套5与动轴3的间隙配合，可以绕动轴3转动；另一方面通过纵向滑槽8与滑块7间隙配合，可以沿滑块7滑动。发动机驱动主轴1转动，主轴1带动曲柄2以转速Ω转动，固连在曲柄2端部的动轴3通过轴套5带动半转杆4运动，同时半转杆4的运动还受到置于纵向滑槽8内的滑块7的约束，因而产生半转杆4既绕副轴中心的转动又相对于该中心的移动，转动的角速度为Ω/2。

从图2可知，主轴1和副轴6轴线平行，分别安装在机架11中，可相对于机架转动。半转杆4和轴套5通过焊接方式或过盈配合进行固定连接，动轴3与轴套5的轴线重合，动轴3的圆柱面和轴套5的内表面间隙配合能实现相对转动，动轴3的端部与挡板10接触并用螺栓9固定以防止轴套5轴向窜动。

由图3可知，4段平面凸轮廓线ab、bc、ef和fg分别是滑块转动速度等于曲柄转速1/2时滑块前端圆弧和后端圆弧所生成的凸轮啮合廓线。廓线ab和bc对称于曲柄轴线OO₂,廓线ef和fg也对称于曲柄轴线OO₂。

以下结合具体实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不局限于下述实施例。

当动轴3接近副轴6的位置时，动轴3上的凸轮廓面槽入口与纵向滑槽6连通，滑块7的前端圆柱面沿凸轮廓面ab滑动，越过曲柄轴线后改沿凸轮廓面fe滑动；由于滑块前端的接触力能平衡后端的接触力，可提高动轴3接近副轴6时的机构承载能力。当动轴3轴线与副轴6的位置重合时，滑块7的前、后端圆柱面同时与凸轮廓面ef和gf接触，同时也与动轴3两侧的纵向滑槽接触，从而避免了动轴3与副轴6重合的瞬时半转杆4转动的不确定性。当动轴3随曲柄2转动从副轴6的位置离开时，动轴3上的凸轮廓面槽出口与纵向滑槽6连通，滑块7的前端进入纵向滑槽，滑块7的后端离开纵向滑槽；滑块7的后端圆柱面沿凸轮廓面fg滑动，越过曲柄轴线后改沿凸轮廓面bc滑动.由于滑块后端的接触力能平衡前端的接触力，可提高动轴3离开副轴6时的机构承载能力。

Claims (2)

1.一种带凸轮廓面槽的半转机构，其特征在于：所述半转机构包括主轴(1)、曲柄(2)、动轴(3)、半转杆(4)、轴套(5)、副轴(6)、滑块(7)、纵向滑槽(8)、机架(11)；所述主轴(1)与副轴(6)安装在机架(11)上，所述副轴(6)和主轴(1)的轴线平行，相互之间的距离与所述曲柄(2)的长度相等；所述曲柄(2)的一端与主轴(1)固定连接，曲柄(2)的另一端固定连接动轴(3)，所述动轴(3)安装在轴套(5)内，所述动轴(3)与轴套(5)轴线重合且能够相对转动，所述轴套(5)固定连接在半转杆(4)的中部，所述半转杆(4)沿杆轴线方向设有纵向滑槽(8)，所述纵向滑槽(8)长度大于曲柄(2)长度的4倍；所述轴套(5)的一端设有与纵向滑槽(8)贯通连接的缺口；所述滑块(7)是A型平键形断面，与副轴(6)固定连接，滑块断面的对称中心通过副轴(6)的中心，滑块(7)能够在纵向滑槽(8)内滑动；所述动轴(3)的端部设有凸轮廓面槽，该槽的侧面是由4段平面凸轮廓线组成的直纹曲面；所述滑块(7)的长度等于凸轮廓面槽的长度加上滑块的厚度。

2.如权利要求1所述的一种带凸轮廓面槽的半转机构，其特征在于，所述4段平面凸轮廓线分别是滑块转动速度等于曲柄转速1/2时滑块前端圆弧和后端圆弧所生成的凸轮啮合廓线，其中：廓线ab是滑块(7)前端圆弧生成的外凸轮啮合廓线，廓线bc是滑块(7)后端圆弧生成的外凸轮啮合廓线，廓线ef是滑块(7)前端圆弧生成的内凸轮啮合廓线，廓线fg是滑块(7)后端圆弧生成的内凸轮啮合廓线；廓线ab和bc与曲柄(2)的轴线oo₂对称，廓线ef和fg也与曲柄(2)的轴线oo₂对称。