CN109026378A - 一种传动角自适应的摇盘机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种传动角自适应的摇盘机构，包括推杆1、直线轴承2、基座3、底板4、支撑板5、挡片6、移动副7、关节臂8、滑动轴承9、推杆连接轴10，摇盘11，转轴12，该机构可将动力输出部件径向自由度限制且环形或多边形分布的柔性活塞式发动机的往复直线运动转变为转轴的连续旋转运动，采用该机构可解决发动机活塞扭曲、偏移后产生的输出动力损耗大的问题，使得柔性活塞式发动机的输出的功率尽可能接近发动机的额定输出功率，传动效率提高，且发动机功率密度有效提升后可以实现不增加制造材料而降低成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及机械传动技术领域，具体涉及一种传动角自适应的摇盘机构。
技术背景
活塞式发动机将往复直线运动转变为连续旋转运动一般采用曲轴连杆机构，采用这种机构时连杆与活塞之间存在实时变化的传动角，当发动机动力输出为柔性活塞时，为了提高发动机功率密度，增加缸体内的压力将会导致柔性活塞扭曲、偏移，从而使动力输出转变为扭矩时有一定的损耗，为了避免发动机柔性活塞扭曲、偏移带来的损耗，若将柔性活塞的径向位移自由度限制，整个机构的活动部件将会过渡约束，所以动力输出端在径向上的位移自由度必须释放，而释放自由度将导致柔性活塞产生偏移，使得缸体内的压力不能持续增加，这跟上述所讲的增加缸体内压力以达到增加发动机功率密度的方法产生矛盾，同时，曲轴连杆机构并不适用于气缸环形或多边形分布的发动机。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种传动角自适应的摇盘机构，该机构可将动力输出部件径向自由度限制且环形或多边形分布的柔性活塞式发动机的往复直线运动转变为转轴的连续旋转运动，可使活塞动力输出部件只沿着轴向移动，在传动过程中，机构中的自适应部分可使由于摇盘动态倾斜角α的存在而引起推杆连接轴之间夹角β在工作面上的投影角度β′的实时变化转变为线位移的实时变化，并将此实时变化的线位移通过具有移动副的标准件抵消，以达到柔性活塞式发动机可持续增加缸体内的压力来提高发动机功率密度的目的，解决了柔性活塞扭曲、偏移后产生的输出动力损耗大的问题，使得整体设备输出的功率尽可能达到发动机的额定输出功率，传动效率提高，发动机功率密度有效提升后可以实现不增加制造材料而降低成本的目的。
为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：
一种传动角自适应的摇盘机构，包括有推杆1、直线轴承2、基座3、底板4、支撑板5、挡片6、移动副7、关节臂8、滑动轴承9、推杆连接轴10、摇盘11、转轴12。所述的推杆1与直线轴承2配合安装，所述的直线轴承2安装在基座3上，使得推杆1的径向自由度被限制，推杆1只能做往复直线运动，所述的推杆1上端与底板4配合连接，所述底板4两端安装两个支撑板5，所述的支撑板5中心有移动副7安装孔，所述移动副7安装在支撑板5的安装孔中，所述的关节臂8的两端与移动副7配合安装，所述关节臂8的两端安装有挡片6，所述的挡片6压住移动副7的固定端，起到固定和轴向定位移动副7的作用，所述的关节臂8中间开孔安装滑动轴承9，所述的滑动轴承9与推杆连接轴10配合安装，所述的推杆连接轴10有4-20组，均匀分布在摇盘11的四周上，其轴心延长线相交于摇盘11的中心，所述的转轴12通过轴承安装在摇盘11中心。
进一步的，所述的底板4上安装两块支撑板5，两块支撑板5的轴承孔中心高度偏差小于0.05mm。
进一步的，所述推杆1上端与底板4螺纹连接处背有底板4与推杆1连接防松的紧固螺母。
进一步的，所述的关节臂8两端为圆柱形轴，轴上设计有轴向定位轴承7的轴肩。
进一步的，所述的关节臂8的两端采用过渡配合或过盈配合的方式与移动副7装配。
进一步的，所述的推杆连接轴10等β角度安装到摇盘11上，安装个数与环形或多边形布置的发动机缸体数相等。
进一步的，所述摇盘11与转轴12安装时成α夹角,29度<α<90度。
进一步的，所述的一种传动角自适应的摇盘机构工作过程如下：
将推杆1与发动机柔性活塞安装连接，发动机柔性活塞输出的动力传递到推杆1上，推杆1上端与底板4紧固连接，并将发动机动力依次传递到底板4，底板4上安装的支撑板5再将动力传递到移动副7，移动副7带动关节臂8运动，关节臂8再将动力传递给推杆连接轴10，推杆连接轴10等角度β阵列安装到摇盘11四周上，推杆连接轴10的个数与环形或多边形布置的发动机缸体数相等，将发动机柔性活塞输出的动力通过推杆1依次传递到摇盘11上，摇盘11周期性连续均匀的摇动，使得转轴12获得连续旋转运动的切向力进行转动，此时推杆连接轴10之间的角度β在工作面上的投影角度β′实时发生变化，通过移动副7将此变化转化为线位移通过关节臂8的轴向运动抵消，实现机构传动角的自适应。
本发明与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.柔性活塞动力输出部件的径向自由度被限制后，只保留轴向自由度，轴向自由度与柔性活塞的运动方向一致，可使发动机缸体内压力持续增加，达到提高功率密度的目的，同时输出动力转变为扭矩的损失很小，使得整体设备输出的功率尽可能达到发动机的额定输出功率，传动效率非常高。
2.发动机功率密度有效提升后可以实现不增加制造材料而降低成本的目的。
3.非标零部件数量少、简单易加工、装配精度要求低、综合制造成本低，多采用标准件达到零部件互换性强的优势。
附图说明
图1是一种传动角自适应的摇盘机构的结构示意图；
图2是一种传动角自适应的摇盘机构中自适应部分的结构示意图；
图中，推杆-1、直线轴承-2、基座-3、底板-4、支撑板-5、挡片-6、移动副-7、关节臂-8、滑动轴承-9、推杆连接轴-10、摇盘-11、转轴-12。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；
实施例1
本发明具体结构及使用方式请参阅图1至2，一种传动角自适应的摇盘机构，包括有推杆1、直线轴承2、基座3、底板4、支撑板5、挡片6、移动副7、关节臂8、滑动轴承9、推杆连接轴10、摇盘11、转轴12。推杆1与直线轴承2配合安装，直线轴承2安装在基座3上，使得推杆1的径向自由度被限制，推杆1只能做往复直线运动，推杆1上端与底板4配合连接，底板4两端安装两个支撑板5，支撑板5中心有移动副7安装孔，移动副7安装在支撑板5的安装孔中，所述的关节臂8的两端与移动副7配合安装，移动副7采用直线轴承，关节臂8的两端安装有挡片6，挡片6压住移动副7的固定端，起到固定和轴向定位移动副7的作用，所述的关节臂8中间开孔安装滑动轴承9，滑动轴承9与推杆连接轴10配合安装，所述的推杆连接轴10有10组，均匀分布在摇盘11的四周上，其轴心延长线相交于摇盘11的中心，转轴12通过轴承安装在摇盘11中心。底板4上安装两块支撑板5，两块支撑板5的轴承孔中心高度偏差为0mm。推杆1上端与底板4紧固连接，紧固方式采用焊接。关节臂8两端为圆柱形轴，轴上设计有轴向定位轴承7的轴肩。关节臂8的两端与移动副7装配。推杆连接轴10等β角度安装到摇盘11上，安装的个数与环形或多边形布置的发动机缸体数相等。摇盘11与转轴12安装时成α夹角, α等于30度。
一种传动角自适应的摇盘机构工作过程如下：
将推杆1与发动机柔性活塞安装连接，发动机柔性活塞输出的动力传递到推杆1上，推杆1上端与底板4紧固连接，并将发动机动力依次传递到底板4，底板4上安装的支撑板5再将动力传递到移动副7，移动副7带动关节臂8运动，关节臂8再将动力传递给推杆连接轴10，推杆连接轴10等角度β阵列安装到摇盘11四周上，推杆连接轴10的个数与环形或多边形布置的发动机缸体数相等，将发动机柔性活塞输出的动力通过推杆1依次传递到摇盘11上，摇盘11周期性连续均匀的摇动，使得转轴12获得连续旋转运动的切向力进行转动，此时推杆连接轴10之间的角度β在工作面上的投影角度β′实时发生变化，通过移动副7将此变化转化为线位移通过关节臂8的轴向运动抵消，实现机构传动角的自适应。
实施例2
本发明具体结构及使用方式请参阅图1至2，一种传动角自适应的摇盘机构，包括有推杆1、直线轴承2、基座3、底板4、支撑板5、挡片6、移动副7、关节臂8、滑动轴承9、推杆连接轴10、摇盘11、转轴12。推杆1与直线轴承2配合安装，直线轴承2安装在基座3上，使得推杆1的径向自由度被限制，推杆1只能做往复直线运动，推杆1上端与底板4配合连接，底板4两端安装两个支撑板5，支撑板5中心有移动副7安装孔，移动副7安装在支撑板5的安装孔中，所述的关节臂8的两端与移动副7配合安装，移动副7采用圆柱滚子轴承，关节臂8的两端安装有挡片6，挡片6压住移动副7的固定端，起到固定和轴向定位移动副7的作用，所述的关节臂8中间开孔安装滑动轴承9，滑动轴承9与推杆连接轴10配合安装，所述的推杆连接轴10有4组，均匀分布在摇盘11的四周上，其轴心延长线相交于摇盘11的中心，转轴12通过轴承安装在摇盘11中心。底板44上安装两块支撑板5，两块支撑板5的轴承孔中心高度偏差为0.02mm。推杆1上端与底板4紧固连接，紧固方式采用螺纹连接背防松的紧固螺母。关节臂8两端为圆柱形轴，轴上设计有轴向定位轴承7的轴肩。关节臂8的两端与移动副7装配。推杆连接轴10等角度β阵列安装到摇盘11上，阵列个数与环形或多边形布置的发动机缸体数相等。摇盘11与转轴12安装时成α夹角, α等于45度。
一种传动角自适应的摇盘机构工作过程如下：
将推杆1与发动机柔性活塞安装连接，发动机柔性活塞输出的动力传递到推杆1上，推杆1上端与底板4紧固连接，并将发动机动力依次传递到底板4，底板4上安装的支撑板5再将动力传递到移动副7，移动副7带动关节臂8运动，关节臂8再将动力传递给推杆连接轴10，推杆连接轴10等角度β阵列安装到摇盘11四周上，推杆连接轴10的个数与环形或多边形布置的发动机缸体数相等，将发动机柔性活塞输出的动力通过推杆1依次传递到摇盘11上，摇盘11周期性连续均匀的摇动，使得转轴12获得连续旋转运动的切向力进行转动，此时推杆连接轴10之间的角度β在工作面上的投影角度β′实时发生变化，通过移动副7将此变化转化为线位移通过关节臂8的轴向运动抵消，实现机构传动角的自适应。
实施例3
本发明具体结构及使用方式请参阅图1至2，一种传动角自适应的摇盘机构，包括有推杆1、直线轴承2、基座3、底板4、支撑板5、挡片6、移动副7、关节臂8、滑动轴承9、推杆连接轴10、摇盘11、转轴12。推杆1与直线轴承2配合安装，直线轴承3安装在基座3上，使得推杆1的径向自由度被限制，推杆1只能做往复直线运动，推杆1上端与底板4配合连接，底板4两端安装两个支撑板5，支撑板5中心有移动副7安装孔，移动副7安装在支撑板5的安装孔中，所述的关节臂8的两端与移动副7配合安装，移动副7采用液体静压轴承，关节臂8的两端安装有挡片6，挡片6压住移动副7的固定端，起到固定和轴向定位移动副7的作用，所述的关节臂8中间开孔安装滑动轴承9，滑动轴承9与推杆连接轴10配合安装，所述的推杆连接轴10有20组，均匀分布在摇盘11的四周上，其轴心延长线相交于摇盘11的中心，转轴12通过轴承安装在摇盘11中心。底板4上安装两块支撑板5，两块支撑板5的轴承孔中心高度偏差为0.04mm。推杆1上端与底板4可铸造为一体。关节臂8两端为圆柱形轴，轴上设计有轴向定位轴承7的轴肩。关节臂8的两端采用过渡配合或过盈配合的方式与移动副7装配。推杆连接轴10等角度β阵列安装到摇盘11上，阵列个数与环形或多边形布置的发动机缸体数相等。摇盘11与转轴12安装时成α夹角, α等于89度。
一种传动角自适应的摇盘机构工作过程如下：
将推杆1与发动机柔性活塞安装连接，发动机柔性活塞输出的动力传递到推杆1上，推杆1上端与底板4紧固连接，并将发动机动力依次传递到底板4，底板4上安装的支撑板5再将动力传递到移动副7，移动副7带动关节臂8运动，关节臂8再将动力传递给推杆连接轴10，推杆连接轴10等角度β阵列安装到摇盘11四周上，推杆连接轴10的个数与环形或多边形布置的发动机缸体数相等，将发动机柔性活塞输出的动力通过推杆1依次传递到摇盘11上，摇盘11周期性连续均匀的摇动，使得转轴12获得连续旋转运动的切向力进行转动，此时推杆连接轴10之间的角度β在工作面上的投影角度β′实时发生变化，通过移动副7将此变化转化为线位移通过关节臂8的轴向运动抵消，实现机构传动角的自适应。
以上所述仅为本发明具体实施方式之一，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种传动角自适应的摇盘机构，其特征在于：包括有推杆（1）、直线轴承（2）、基座（3）、底板（4）、支撑板（5）、挡片（6）、移动副（7）、关节臂（8）、滑动轴承（9）、推杆连接轴（10）、摇盘（11）、转轴（12），所述的推杆（1）与直线轴承（2）配合安装，所述的直线轴承（2）安装在基座（3）上，使得推杆（1）的径向自由度被限制，所述的推杆（1）上端与底板（4）配合连接，所述的底板（4）两端安装两个支撑板（5），所述的支撑板（5）中心有移动副（7）安装孔，所述移动副（7）安装在支撑板（5）的安装孔中，所述的关节臂（8）的两端与移动副（7）配合安装，所述关节臂（8）的两端安装有挡片（6），所述的挡片（6）压住移动副（7）的固定端，所述的关节臂（8）中间开孔安装滑动轴承（9），所述的滑动轴承（9）与推杆连接轴（10）配合安装，所述的推杆连接轴（10）有4-20组，均匀分布在摇盘（11）的四周上，其轴心延长线相交于摇盘（11）的中心，所述的转轴（12）通过轴承安装在摇盘（11）中心。
2.根据权利要求1所述的一种传动角自适应的摇盘机构，其特征在于：所述的底板（4）上安装两块支撑板（5），两块支撑板（5）的轴承孔中心高度偏差小于0.05mm。
3.根据权利要求1所述的一种传动角自适应的摇盘机构，其特征在于：所述推杆（1）上端与底板（4）螺纹连接处背有底板（4）与推杆（1）连接防松的紧固螺母。
4.根据权利要求1所述的一种传动角自适应的摇盘机构，其特征在于：所述的关节臂（8）两端为圆柱形轴，轴上设计有轴向定位轴承（7）的轴肩。
5.根据权利要求1所述的一种传动角自适应的摇盘机构，其特征在于：所述的关节臂（8）的两端采用过渡配合或过盈配合的方式与移动副（7）装配。
6.根据权利要求1所述的一种传动角自适应的摇盘机构，其特征在于：所述的推杆连接轴（10）等角度安装到摇盘（11）上，安装的个数与环形或多边形布置的发动机缸体数相等。
7.根据权利要求1所述的一种传动角自适应的摇盘机构，其特征在于：所述摇盘（11）与转轴（12）安装时成α夹角，29度<α<90度。
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