CN110259908A - 摆动时输出扭矩的机械装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械传动机构技术领域，具体是一种摆动时输出扭矩的机械装置，旨在解决现有缺乏摆动中输出扭矩的机械装置的技术问题。采用如下技术方案：包括机架、矩形的摆动框，摆动框的一组相对面分别垂直穿插有第一转轴、第二转轴，第一转轴和第二转轴同轴布置且皆转动安装在摆动框上，第一转轴和第二转轴皆转动支撑在机架上且分别通过第一棘轮机构和第二棘轮机构限定单向旋转，第一棘轮机构和第二棘轮机构的允许旋转方向相反，第一转轴和第二转轴分别过盈套装有第一锥齿轮和第二锥齿轮；摆动框的另一组相对面的其中一个面上垂直穿插有第三转轴，第三转轴转动支撑在摆动框且过盈套装有第三锥齿轮，第三锥齿轮与第一锥齿轮、第二锥齿轮同时啮合。

Description

摆动时输出扭矩的机械装置
技术领域
本发明涉及机械传动机构技术领域，具体是一种摆动时输出扭矩的机械装置。
背景技术
在某些产品上，如儿童玩具等，需要在摆动过程中输出扭矩。现有机械领域中，缺乏相关的机械装置。
发明内容
本发明旨在解决现有缺乏摆动中输出扭矩的机械装置的技术问题。为此，本发明提出一种摆动时输出扭矩的机械装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
摆动时输出扭矩的机械装置，包括机架、矩形的摆动框，所述摆动框的一组相对面分别垂直穿插有第一转轴、第二转轴，所述第一转轴和第二转轴同轴布置且皆转动安装在摆动框上，第一转轴的框外端部和第二转轴的框外端部皆转动支撑在机架上且分别通过第一棘轮机构和第二棘轮机构限定单向旋转，所述第一棘轮机构和第二棘轮机构的允许旋转方向相反，第一转轴的框内端部和第二转轴的框内端部分别过盈套装有第一锥齿轮和第二锥齿轮；所述摆动框的另一组相对面的其中一个面上垂直穿插有第三转轴，所述第三转轴转动支撑在摆动框上且中部过盈套装有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮与第一锥齿轮、第二锥齿轮同时啮合。
整个装置的输入是摆动框的摆动，这里的摆动可以是人力或机构，输出是第三转轴的旋转。整个装置的作用就是在上下双向摆动时产生一个单向的旋转扭矩。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种摆动时输出扭矩的机械装置，包括啮合的三个锥齿轮，其中两个平行设置的锥齿轮通过棘轮机构限定单向旋转且允许旋转方向相反，当摆动框摆动时，中间的锥齿轮会绕着不能旋转的锥齿轮转动且同时带动另一个能旋转的锥齿轮转动，由于两个棘轮机构的反向设置及锥齿轮的对称结构布置，可实现中间锥齿轮的连续同向旋转，整个结构设计巧妙，结构较为简单，传动可靠，制作成本低，加工容易，适合于儿童玩具等需要在摆动时输出扭矩的产品上。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明的摆动时输出扭矩的机械装置，包括机架1、矩形的摆动框2，所述摆动框2的一组相对面分别垂直穿插有第一转轴3、第二转轴4，所述第一转轴3和第二转轴4同轴布置且皆转动安装在摆动框2上，第一转轴3的框外端部和第二转轴4的框外端部皆转动支撑在机架1上且分别通过第一棘轮机构5和第二棘轮机构6限定单向旋转，所述第一棘轮机构5和第二棘轮机构6的允许旋转方向相反，第一转轴3的框内端部和第二转轴4的框内端部分别过盈套装有第一锥齿轮7和第二锥齿轮8；所述摆动框2的另一组相对面的其中一个面上垂直穿插有第三转轴9，所述第三转轴9转动支撑在摆动框2上且中部过盈套装有第三锥齿轮10，所述第三锥齿轮10与第一锥齿轮7、第二锥齿轮8同时啮合。
下面具体给出两个棘轮机构的允许旋转方向，以更加清楚的对本装置的动作机理进行说明解释。给出第一棘轮机构5的允许旋转方向为图1所示俯视角度下向右旋转，第二棘轮机构6的允许旋转方向为图1所示俯视角度下向左旋转。下述的用以描述旋转方向的“左”“右”“上”“下”“里”“外”，都是以图1俯视角度状态下进行描述。具体如下：
当摆动框2带动第三转轴9向里摆动时，第三锥齿轮10会对第一锥齿轮7和第二锥齿轮8都产生向左旋转的趋势，但是第一锥齿轮7在第一棘轮机构5的作用下不能向左转动，所以这个时候第三锥齿轮10只能沿着第一锥齿轮7的齿按图1所示俯视角度向下旋转，现在来分析第二锥齿轮8的运动状态：第三锥齿轮10是在向下自转的同时又向里公转，第三锥齿轮10的自转使第二锥齿轮8具有左转的趋势，第三锥齿轮10的公转也使第二锥齿轮8具有左转的趋势，所以第二锥齿轮8的转动方向是固定的，即向左旋转，而正好第二锥齿轮8在第二棘轮机构6的作用下只能左转，因此决定了整个装置运动的唯一性和可行性，即第三转轴9向里摆动时，第三锥齿轮10向下旋转。
当摆动框2带动第三转轴9向外摆动时，第三锥齿轮10会对第一锥齿轮7和第二锥齿轮8都产生向右旋转的趋势，但是第二锥齿轮8在第二棘轮机构6的作用下不能向右转动，所以这个时候第三锥齿轮10只能沿着第二锥齿轮8的齿按图1所示俯视角度向下旋转，现在来分析第一锥齿轮7的运动状态：第三锥齿轮10是在向下自转的同时又向外公转，第三锥齿轮10的自转使第一锥齿轮7具有右转的趋势，第三锥齿轮10的公转也使第一锥齿轮7具有右转的趋势，所以第一锥齿轮7的转动方向是固定的，即向右旋转，而正好第一锥齿轮7在第一棘轮机构5的作用下只能右转，因此决定了整个装置运动的唯一性和可行性，即第三转轴9向外摆动时，第三锥齿轮10向下旋转。
综上述两种摆动状态所述，无论第三转轴9向里还是向外摆动，第三锥齿轮10的旋转方向皆是向下旋转，这样便将摆动转化为了单一方向的旋转，完成了在摆动中输出扭矩的目的。
进一步的，所述第一棘轮机构5和第二棘轮机构6皆包括固定在机架1上的棘轮、铰接在第一转轴3或第二转轴4上的棘爪，所述棘爪与棘轮啮合。具体使用时，可将现成的棘轮扳手直接焊接在机架1上，然后将第一转后或第二转轴4穿在扳手中间即可。
进一步的，所述第三转轴9的框内端部还过盈套装有直径小于第三锥齿轮10的第四锥齿轮11；所述第一转轴3或第二转轴4为空心轴，所述空心轴内间隙穿插有第四转轴12，所述第四转轴12的两端外伸于所述空心轴，第四转轴12的框内端部过盈套装有与第四锥齿轮11啮合的第五锥齿轮13，第四转轴12的框外端部转动支撑在机架1上。这里，以第四转轴12为输出轴，输出固定轴的单向转动。具体结构机理的分析如下：
仍以上述棘轮的允许方向为例，第三锥齿轮10在整个摆动框2的摆动过程中，都是向下旋转，从而带动第四锥齿轮11始终向下旋转。第五锥齿轮13与第四锥齿轮11是啮合的，且第五锥齿轮13是通过第四转轴12转动支撑在机架1上的，即是自由的，第五锥齿轮13向哪个方向旋转完全是由第四锥齿轮11的运动决定的。由于第四锥齿轮11在摆动时始终向下运动，所以，与第四锥齿轮11啮合的第五锥齿轮13在摆动过程中，始终向左转动，即输出固定轴式的单向的转动。这样在原装置的基础上进一步改进的结构，便可用于需要固定轴扭矩的情况下使用，扩大了其使用范围。
进一步的，所述空心轴的框内端部固定有轴承座14，所述轴承座14内安装有用以支撑第四转轴12的轴承，这样可减小第四转轴12的轴摆，提高其传动的稳定性。
进一步的，所述第一转轴3、第二转轴4及第三转轴9皆通过轴承安装在摆动框2上，所述第一转轴3、第二转轴4及第四转轴12的框外端部皆通过轴承支撑在机架1上。
为便于连接动力输入结构，所述摆动框2设置有用以输入动力的输入杆15。这里，输入的动力可以是人力或机械式的摆动。
以上具体结构和尺寸数据是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.摆动时输出扭矩的机械装置，其特征在于：包括机架（1）、矩形的摆动框（2），所述摆动框（2）的一组相对面分别垂直穿插有第一转轴（3）、第二转轴（4），所述第一转轴（3）和第二转轴（4）同轴布置且皆转动安装在摆动框（2）上，第一转轴（3）的框外端部和第二转轴（4）的框外端部皆转动支撑在机架（1）上且分别通过第一棘轮机构（5）和第二棘轮机构（6）限定单向旋转，所述第一棘轮机构（5）和第二棘轮机构（6）的允许旋转方向相反，第一转轴（3）的框内端部和第二转轴（4）的框内端部分别过盈套装有第一锥齿轮（7）和第二锥齿轮（8）；所述摆动框（2）的另一组相对面的其中一个面上垂直穿插有第三转轴（9），所述第三转轴（9）转动支撑在摆动框（2）上且过盈套装有第三锥齿轮（10），所述第三锥齿轮（10）与第一锥齿轮（7）、第二锥齿轮（8）同时啮合。
2.根据权利要求1所述的摆动时输出扭矩的机械装置，其特征在于：所述第一棘轮机构（5）和第二棘轮机构（6）皆包括固定在机架（1）上的棘轮、铰接在第一转轴（3）或第二转轴（4）上的棘爪，所述棘爪与棘轮啮合。
3.根据权利要求1所述的摆动时输出扭矩的机械装置，其特征在于：所述第三转轴（9）的框内端部还过盈套装有直径小于第三锥齿轮（10）的第四锥齿轮（11）；所述第一转轴（3）或第二转轴（4）为空心轴，所述空心轴内间隙穿插有第四转轴（12），所述第四转轴（12）的两端外伸于所述空心轴，第四转轴（12）的框内端部过盈套装有与第四锥齿轮（11）啮合的第五锥齿轮（13），第四转轴（12）的框外端部转动支撑在机架（1）上。
4.根据权利要求3所述的摆动时输出扭矩的机械装置，其特征在于：所述空心轴的框内端部固定有轴承座（14），所述轴承座（14）内安装有用以支撑第四转轴（12）的轴承。
5.根据权利要求4所述的摆动时输出扭矩的机械装置，其特征在于：所述第一转轴（3）、第二转轴（4）及第三转轴（9）皆通过轴承安装在摆动框（2）上，所述第一转轴（3）、第二转轴（4）及第四转轴（12）的框外端部皆通过轴承支撑在机架（1）上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的摆动时输出扭矩的机械装置，其特征在于：所述摆动框（2）设置有用以输入动力的输入杆（15）。
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