CN108961974A - 一种行星齿轮丝杆螺母渐变伸缩曲柄 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种机械铰链四杆机构教具的伸缩曲柄，其本体包括杆芯、杆套和行星齿轮丝杆螺母渐变伸缩机构，行星齿轮渐变伸缩机构主要由健、固定轴、一对锥齿轮、紧定螺钉、螺母、螺杆组成，其杆芯与杆套为间隙配合，可以在杆套内左右滑动，锥齿轮1通过键和固定轴固结，锥齿轮2通过紧定螺钉和螺杆固结，螺杆和杆套通过轴承相对转动，螺杆的一端有螺纹，螺母和杆芯固结。该发明可连续改变曲柄长度，从而改变铰链四杆机构实验平台中的四杆杆长和条件和实现双曲柄、曲柄摇杆、双曲柄滑块（两套曲柄滑块）和双摇杆几种状态之间的动感自由切换，该机构结构新颖，精致。

Description

一种行星齿轮丝杆螺母渐变伸缩曲柄

技术领域

本发明属于一种机械铰链四杆机构教具的曲柄，特别涉及一种可使双曲柄、曲柄摇杆、曲柄滑块、双摇杆和双曲柄滑块几种状态自由切换的行星齿轮丝杆螺母渐变伸缩曲柄。

背景技术

百年大计，教育为本。随着人们对教育的日益重视，教育教学质量成为人们越发关注的问题，铰链四杆机构是机械原理的一个重点，也是一个难点，如何把枯燥乏味、晦涩难懂的这部分原理让学生轻松的掌握，是每位教师面临的一个难题，而目前的实验教具形式老套单一、缺乏动感，铰链四杆机构原理不能形象活泼的演示给学生，这和当代大学生生动活泼的天性完全不符。

为了激发学生的兴趣，调动学生积极性，挖掘学生的潜能，增强学生的创造力，激活学生的创新思维，将书本上晦涩难懂的枯燥的知识点具体化、生动化、形象化，并将学生学习的知识碎片整理融合为一体从而更好的应用于现实生活中，设计出能够使课堂教学更加丰富、更具吸引力的机械实验平台——铰链四杆机构实验平台。该平台可将曲柄摇杆、双曲柄、双摇杆四杆机构和双曲柄滑块机构（两套曲柄滑块机构）完美动感的融合在一起，通过丝杆螺母渐变伸缩机构改变四杆机构中杆的长度、螺旋卡环离合机构实现曲柄连杆两杆合一和单向滑块机构保证机构单向滑动，进而实现双曲柄、曲柄摇杆、双摇杆和双曲柄滑块之间的自由梦幻动感变换，整个平台在双曲柄滑块状态时在光杆上可随意的向上奔腾。

发明内容

本发明的目的：为改变铰链四杆机构实验平台中的四杆杆长和条件，进而实现双曲柄、曲柄摇杆、双曲柄滑块（两套曲柄滑块）和双摇杆几种状态之间的动感自由切换，本发明设计了行星齿轮丝杆螺母渐变伸缩曲柄。

本发明的技术方案是：一种行星齿轮丝杆螺母渐变伸缩曲柄，其本体包括杆芯、杆套和行星齿轮丝杆螺母渐变伸缩机构，行星齿轮渐变伸缩机构主要由健、固定轴、一对锥齿轮、紧定螺钉、螺母、螺杆组成。

其特征在于:所述的行星齿轮丝杆螺母渐变伸缩曲柄，其杆芯与杆套为间隙配合，可以在杆套内左右滑动，锥齿轮1通过键和固定轴固结，锥齿轮2通过紧定螺钉和螺杆固结，螺杆和杆套通过轴承相对转动，螺杆的一端有螺纹，螺母和杆芯固结。当整个伸缩曲柄顺时针转动时，螺杆会随杆芯一起转动，锥齿轮2也随螺杆一起转动，锥齿轮1与锥齿轮2相互啮合，锥齿轮1和固定轴固定不动，故锥齿轮2绕锥齿轮1的中心轴线转动的同时，也在绕着自身的中心轴线转动，组成行星齿轮，从而螺杆也绕着自身的中心轴线转动，螺杆与螺母为螺纹配合，杆芯便会在杆套内轴向滑动，伸缩曲柄便会逐渐的伸长或缩短。当螺母轴向移动到螺杆的左端无螺纹端时，螺杆便只能空转，伸缩曲柄长度无变化。

本发明的有益效果是：该发明可连续改变曲柄长度，从而改变铰链四杆机构实验平台中的四杆机构的杆长和条件，实现双曲柄、曲柄摇杆、双曲柄滑块（两套曲柄滑块）和双摇杆几种状态之间的动感自由切换，同时也可激发学生的兴趣，调动学生学习积极性，且该机构结构新颖，精致。

附图说明

图1是铰链四杆机构综合实验平台总三维造型图；

图2是伸缩曲柄二维主视图；

图3是伸缩曲柄三维示意图；

图4是伸缩曲柄三维局部剖视图；

其中，

1.单向滑块A，2. 光滑导杆，3－套筒，4.电动机，5.联轴器，6. 小减速齿轮，7.轴承支座，8.单向滑块B，9.大减速齿轮，10.支撑板，11. 伸缩曲柄， 12.连杆，13.连架杆，14.L支架，15.健，16.固定轴 ，17. 锥齿轮1，18. 锥齿轮2，19. 紧定螺钉，20. 轴承，21. 螺母固定端盖，22. 螺母，23.曲柄杆套，24. 螺杆，25.曲柄杆芯。

具体实施方式

如图1～图4，为了使伸缩曲柄11能自由伸缩，该曲柄11主要由曲柄杆芯25和曲柄杆套23两、健15、固定轴16、锥齿轮17和18、紧定螺钉19、螺母22、螺杆24组成。杆芯25与杆套23为间隙配合，可以在杆套23内左右滑动，锥齿轮17通过键和固定轴16固结，锥齿轮18通过紧定螺钉19和螺杆24固结，螺杆24和杆套23通过轴承20相对转动，螺杆24的一端有螺纹，螺母22和杆芯25固结。当整个伸缩曲柄11顺时针转动时，螺杆24会随杆芯25一起转动，锥齿轮18也随螺杆24一起转动，锥齿轮17与锥齿轮18相互啮合，锥齿轮17和固定轴16固定不动，故锥齿轮18绕锥齿轮17的中心轴线转动的同时，也在绕着自身的中心轴线转动，从而螺杆24也绕着自身的中心轴线转动，螺杆24与螺母22为螺纹配合，杆芯25便会在杆套23内轴向滑动，伸缩曲柄11便会逐渐的伸长或缩短。当螺母22轴向移动到螺杆24的左端无螺纹端时，螺杆24便只能空转，伸缩曲柄11长度无变化。

在实验平台演示过程中，通过逐渐改变伸缩曲柄11的长度，从而改变了四杆机构的杆长和条件，进而实现双曲柄、曲柄摇杆、双曲柄滑块（两套曲柄滑块）和双摇杆机构几种状态之间的动感切换。几种情况分别如下：

（1）第一种状态：当电机4带动伸缩曲柄11转动时，一对锥齿轮相互啮合，螺母22带动伸缩曲柄11伸缩部分渐渐的缩短，当伸缩曲柄11由21cm缩短到18.2cm的过程中一直展示双曲柄机构状态。

（2）第二种状态：当四杆机构处于双曲柄机构的临界点时，伸缩曲柄11的长度为18.2cm，此时，刚好从双曲柄机构向曲柄摇杆机构转化，伸缩曲柄11的长度在电机4的驱动下仍在缩短，当伸缩曲柄11的长度缩短到15.4cm时，螺母22便在螺杆24的无螺纹段空转，伸缩曲柄11不再缩短，这个过程四杆机构一直演示曲柄摇杆机构状态。

（3）第三种状态：当曲柄摇杆11演示一定时间后，连杆12与曲柄11共线（两杆之差）时合并为一根杆，记这根杆为共线固结体，四杆机构变换成了由A、B两单向上、下滑块（1和8）、光滑导杆2和连架杆13组成的双曲柄滑块机构，A、B单向滑块（1和8）只能向上滑，不能向下滑，这时演示的双曲柄滑块机构状态能蠕动的沿滑动所在的光滑导杆2动感上爬。

（4）双摇杆状态：当使A、B两个单向滑块（1和8）在光滑导杆2上滑动后再次锁紧在光滑导杆2上时， A、B两个单向滑块（1和8）在光滑导杆2上的距离发生了变化，由伸缩曲柄11、连杆12、连架杆13和光滑导杆2组成的四杆机构的机架长度也就发生了改变，当四杆机构不再符合曲柄存在的杆长和条件时，该机构便变成了双摇杆机构状态。

Claims (5)

1.一种行星齿轮丝杆螺母渐变伸缩曲柄（11），其特征在于其本体包括杆芯（25）、杆套（23）和行星齿轮丝杆螺母渐变伸缩机构，行星齿轮渐变伸缩机构主要由健（15）、固定轴（16）、一对锥齿轮（17）和（18）、紧定螺钉（19）、螺母（22）、螺杆（24）组成。

2.根据权利要求1所述的杆芯（25）与杆套（23）为间隙配合，杆芯（25）可在杆套（23）内左右滑动。

3.根据权利1所述的锥齿轮（17）通过键和固定轴（16）固结，锥齿轮（18）通过紧定螺钉（19）和螺杆（24）固结，螺杆（24）和杆套（23）通过轴承（20）相对转动。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋卡环离合机构，其特征在于卡环旋钮（29）和螺杆（27）通过螺纹连接组成螺纹副，卡环螺钉（30）下端和卡环旋钮（29）固结，卡环螺钉（30）上端处在伸缩曲柄（11）杆芯（25）的滑槽内，与杆芯（25）的滑槽组成大间隙配合，卡环螺钉（30）可在伸缩曲柄（11）杆芯（25）的滑槽内自由滑动。

5.根据权利要求1所述的螺杆（24）的一端有螺纹，螺母（22）和杆芯（25）固结。