CN111173910B - 一种扭力放大机构及驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扭力放大机构，包括机架、曲柄摇杆机构和单向传动机构；曲柄摇杆机构包括曲柄、摇杆以及第一连杆；摇杆的杆身与机架相铰接；单向传动机构包括摆转齿轮、第二连杆、第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮、第四从动齿轮和输出转轴；第二连杆分别与摆转齿轮、摇杆相铰接；第一从动齿轮通过第一单向转动件装设在输出转轴上并可绕输出转轴单向转动；第一从动齿轮与摆转齿轮相啮合；第二从动齿轮通过第二单向转动件装设在输出转轴上并可绕输出转轴单向转动，第二从动齿轮的转动方向与第一从动齿轮的转动方向相反。本扭力放大机构应用了杠杆原理来对输入的扭力进行放大并输出，对减速传动技术的发展带来新生机和可能性。

Description

一种扭力放大机构及驱动机构

技术领域

本发明属于传动技术领域，具体涉及一种扭力放大机构及驱动机构。

背景技术

电机是常用的驱动装置，用来驱动各类机械进行工作。一般情况下，由于电机的转速较快而力矩较小，其对接机械设备通常会采用减速器来进行传动连接，以降低转速增大输出扭力。

现有的减速器大多采用齿轮啮合传动，通过多级齿轮的传动来降低减速器输出轴的转速并输出较大的扭力。这类减速器技术已经较为成熟，需要使用减速器的情况下都会采用这类减速器，在减速器领域中处于“垄断”地位，这也导致了减速器技术的发展较为单调，这样长久下去，不利于减速传动技术的全面发展。

因此，需要一种新的扭力放大机构给传动技术带来生机。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种扭力放大机构及驱动机构，其应用了杠杆原理来对输入的扭力进行有效放大并输出，是一种新的传动结构，对减速传动技术的发展带来新生机和可能性。

本发明采用了以下技术方案：

一种扭力放大机构，包括机架、曲柄摇杆机构和单向传动机构；

所述曲柄摇杆机构包括曲柄、摇杆以及两端分别与曲柄和摇杆相铰接的第一连杆；曲柄与机架枢轴连接，用以连接旋转驱动装置；所述摇杆的杆身与所述机架相铰接；

所述单向传动机构包括摆转齿轮、第二连杆、第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮、第四从动齿轮和输出转轴；

所述摆转齿轮与所述机架转动连接，所述第二连杆的两端分别与摆转齿轮、摇杆远离第一连杆的一端相铰接；所述摇杆与第一连杆的铰接点到摇杆与所述机架的铰接点的距离为A；所述摇杆与第二连杆的铰接点到摇杆与所述机架的铰接点的距离为B；有A>B；

所述输出转轴与机架转动连接，所述第一从动齿轮通过第一单向转动件装设在所述输出转轴上，所述第一从动齿轮可绕输出转轴单向转动；所述第一从动齿轮与所述摆转齿轮相啮合；

所述第二从动齿轮通过第二单向转动件装设在所述输出转轴上，所述第二从动齿轮可绕输出转轴单向转动，所述第二从动齿轮的转动方向与第一从动齿轮的转动方向相反；

所述第三从动齿轮与所述机架转动连接，所述第四从动齿轮与所述第三从动齿轮同轴固定连接；所述第三从动齿轮与所述摆转齿轮相啮合；所述第四从动齿轮与所述第二从动齿轮相啮合。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述第一单向转动件/第二单向转动件为单向轴承或内棘轮。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述摆转齿轮上设有径向伸出的摆臂，所述摆臂与所述第二连杆相铰接。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述第一从动齿轮和第二从动齿轮尺寸相等。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述输出转轴上还设输出齿轮，所述输出齿轮与输出转轴同轴固定连接。

作为本发明技术方案的进一步改进，还包括与所述输出齿轮相啮合的第五齿轮，所述第五齿轮与所述机架枢轴连接，所述第五齿轮中转轴上还固定有输出转轮。

本发明还公开了一种驱动机构，包括上述的扭力放大机构，还包括用于驱动所述曲柄转动的旋转驱动装置。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述曲柄为从动转轮，所述第一连杆的一端与所述转轮的一侧相铰接。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述旋转驱动装置设有驱动转轮，所述驱动转轮与所述从动转轮通过皮带传动连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.本发明中，能先通过曲柄摇杆机构将旋转驱动装置的旋转运动转换为摇杆的往复摆动，由于摇杆上A>B，形成了一个省力杠杆，其能够放大输入的扭力，并带动摆动齿轮进行摆动，而摆动齿轮往一个方向摆动时能通过第一从动齿轮带动输出转轴转动，摆动齿轮往另一个方向摆动时能通过第二从动齿轮带动输出转轴继续保持转动，即两者配合将摆动齿轮的摆动运动转换为输出转轴的转动，因此，输出转轴最终能够以较大的扭力进行转动输出，实现了小扭力转动到大扭力转动的变化；

2.本发明提供的一种扭力放大机构是一种新的传动结构，对减速传动技术的发展带来新生机和可能性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明安装在固定框架上的示意图；

图3是本发明安装在减震器的组件的示意图；

图4是本发明的杠杆的结构简图。

附图标记：

1-机架；

2-曲柄摇杆机构；21-曲柄；22-摇杆；23-第一连杆；

3-单向传动机构；31-摆转齿轮；311-摆臂；32-第二连杆；33-第一从动齿轮；34-第二从动齿轮；35-第三从动齿轮；36-第四从动齿轮；37-输出转轴；371-输出齿轮；38-第一单向转动件；39-第二单向转动件；310-第五齿轮；

4-驱动机构；41-旋转驱动装置；42-驱动转轮；43-皮带；

5-固定框架；

6-减震器；61-套筒；62-压杆；621-限位盘；63-减震弹簧。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

参照图1至图3，一种扭力放大机构，其包括机架1(未完全示出)、曲柄摇杆机构2和单向传动机构3。

其中，所述曲柄摇杆机构2包括曲柄21、摇杆22以及两端分别与曲柄21和摇杆22相铰接的第一连杆23；曲柄21与机架1枢轴连接，用以连接旋转驱动装置41；所述摇杆22的杆身与所述机架1相铰接。通过曲柄摇杆机构2能够将旋转驱动装置41的圆周运动转换为往复的摆动运动。

其中，所述单向传动机构3包括摆转齿轮31、第二连杆32、第一从动齿轮33、第二从动齿轮34、第三从动齿轮35、第四从动齿轮36和输出转轴37。

具体地，所述摆转齿轮31与所述机架1转动连接，所述第二连杆32的两端分别与摆转齿轮31、摇杆22远离第一连杆23的一端相铰接；所述摇杆22与第一连杆23的铰接点到摇杆22与所述机架1的铰接点的距离为A；所述摇杆22与第二连杆32的铰接点到摇杆22与所述机架1的铰接点的距离为B；有A>B，即摇杆22实际上为一个省力杠杆，可放大输入的作用力并进行输出，将较小作用力的摆动转换为较大作用力的摆动并传递至摆转齿轮31。

所述输出转轴37与机架1转动连接，所述第一从动齿轮33通过第一单向转动件38装设在所述输出转轴37上，所述第一从动齿轮33可绕输出转轴37单向转动；所述第一从动齿轮33与所述摆转齿轮31相啮合。即当摆转齿轮31往某一方向摆动时(假设为顺时针)，第一从动齿轮33与输出转轴37同步转动相对静止。当摆转齿轮31反向摆动时(逆时针)，第一从动齿轮33随摆转齿轮31摆动而反向转动，但输出转轴37保持原运动状态。

所述第二从动齿轮34通过第二单向转动件39装设在所述输出转轴37上，所述第二从动齿轮34可绕输出转轴37单向转动，所述第二从动齿轮34的转动方向与第一从动齿轮33的转动方向相反。所述第三从动齿轮35与所述机架1转动连接，所述第四从动齿轮36与所述第三从动齿轮35同轴固定连接；所述第三从动齿轮35与所述摆转齿轮31相啮合；所述第四从动齿轮36与所述第二从动齿轮34相啮合。

即当摆转齿轮31往某一方向摆动时(逆时针)，第三从动齿轮35随之转动并带动第四从动齿轮36同步转动，第四从动齿轮36再带动第二从动齿轮34转动，第二从动齿轮34与输出转轴37同步转动相对静止。当摆转齿轮31反向摆动时(顺时针)，第二从动齿轮34随摆转齿轮31摆动而反向转动，但输出转轴37保持原运动状态。

需要说明的是，第一从动齿轮33和第三从动齿轮35是分离的，不相啮合。

基于上述的结构，本扭力放大机构能先通过曲柄摇杆机构2将旋转驱动装置41的旋转运动转换为摇杆22的往复摆动，由于摇杆22上A>B，形成了一个省力杠杆，其能够放大输入的扭力，并带动摆动齿轮进行摆动，而摆动齿轮往一个方向摆动时能通过第一从动齿轮33带动输出转轴37转动(此时第二从动齿轮34与输出转轴37是可转动的)，摆动齿轮往另一个方向摆动时能通过第二从动齿轮34带动输出转轴37继续保持转动(此时第一从动齿轮33与输出转轴37是可转动的)，即两者配合将摆动齿轮的摆动运动转换为输出转轴37的转动，因此，输出转轴37最终能够以较大的扭力进行转动输出，实现了小扭力转动到大扭力转动的变化。

由上可知，本扭力放大机构是一种新的传动结构，对减速传动技术的发展带来新生机和可能性。

具体地，所述第一单向转动件38/第二单向转动件39为单向轴承或内棘轮，单向轴承或内棘轮都能够实现单向地转动传动。以第一从动齿轮33为例，当采用内棘轮时，内棘轮的棘齿设在第一从动齿轮33内，棘爪设在输出转轴37上，转轴上还设有弹簧用于将棘爪进行复位。作为本发明优选的实施方式，所述第一单向转动件38和第二单向转动件39都采用单向轴承。

具体地，所述摆转齿轮31上设有径向伸出的摆臂311，所述摆臂311与所述第二连杆32相铰接，摆臂311的设置，进一步加长了摆转齿轮31与第二连杆32之间的力臂，能够进一步在摆转齿轮31出进行扭力放大，提高扭力放大的效果。在整个扭力力矩的放大的过程中，经过了两次杠杆的放大作用，一次是摇杆22的放大，一次是摆臂311的放大，通过杠杆来放大力矩，可称为杠力变矩，通过两次杠杆进行放大，本扭力放大机构也可称为二重杠力变矩器。通过将二个杠杆连在一起，为二重杆力，前一个杠杆的力很大，再用一个杠杆去撬动前面杠杆的着力点，它的最后面的用力点会更轻，前面产生的力就更很大，其结构简图如图4。

优选地，所述第一从动齿轮33和第二从动齿轮34尺寸相等，两者尺寸相等，能够保证第一从动齿轮33和第二从动齿轮34对输出转轴37的带动转动时保持输出转轴37的运动的稳定性，使其转动的速度不变，输出扭力更加稳定。此外，该输出转轴上还可以设置飞轮，以增大输出转轴的转动惯量。

本发明的扭力放大机构中，所述输出转轴37上还设输出齿轮371，所述输出齿轮371与输出转轴37同轴固定连接，可通过该输出齿轮371与外界配合的齿轮进行动力输出，例如通过一齿轮与该输出齿轮371啮合传动，而该齿轮则带动一皮带43轮进行动力的输出。

本发明的扭力放大机构中，还包括与所述输出齿轮371相啮合的第五齿轮310，所述第五齿轮310与所述机架1枢轴连接，所述第五齿轮310中转轴上还固定有输出转轮。如上述，可以利用该输出转轮带动皮带43进行动力的输出。

需要说明的是，本扭力放大机构的机架1可以直接固定在地面等基体上，也可以通过减震器安装在另外的固定框架上，如图2中，5所指的大方框表示固定框架，1所指的小方框表示扭力放大机构的机架，6所指的线段表示减震器，即固定框架6和机架1通过8个减震器6进行连接。其中，如图3，减震器6包括套筒61、安装在套筒61中的压杆62和套设在压杆62上的减震弹簧63；其中压杆62的上端为限位盘621，下端穿过套筒61与扭力放大机构的机架1固定连接，对应地，压杆62的下端设有与机架1连接的固定孔，同样，套筒6也设有与固定框架5连接的固定孔。减震弹簧63被夹压与该限位盘621和套筒61端面之间。通过固定框架5和减震器6，可以减轻扭力放大机构运行时的动静。

本发明还公开了一种驱动机构4，包括上述的扭力放大机构，还包括用于驱动所述曲柄21转动的旋转驱动装置41，其中，所述旋转驱动装置41设有驱动转轮42，所述曲柄21为从动转轮，所述第一连杆23的一端与所述转轮的一侧相铰接；所述驱动转轮42与所述从动转轮通过皮带43传动连接。旋转驱动装置41设有采用电机，驱动转轮42、从动转轮、皮带43形成一皮带43轮机构，该电机通过该皮带43轮机构带动该扭力放大机构进行运转，并最终将扭力进行放大输出。此外，旋转驱动装置41与该驱动转轮42之间还可设置减速器先进行一次扭力的放大，再通过本扭力放大机构进行进一步的扭力放大，以达到输出更大扭力的目的。

本发明所述的扭力放大机构的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种扭力放大机构，其特征在于，包括机架、曲柄摇杆机构和单向传动机构；

所述曲柄摇杆机构包括曲柄、摇杆以及两端分别与曲柄和摇杆相铰接的第一连杆；曲柄与机架枢轴连接，用以连接旋转驱动装置；所述摇杆的杆身与所述机架相铰接；

所述单向传动机构包括摆转齿轮、第二连杆、第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮、第四从动齿轮和输出转轴；

所述摆转齿轮与所述机架转动连接，所述第二连杆的两端分别与摆转齿轮、摇杆远离第一连杆的一端相铰接；所述摇杆与第一连杆的铰接点到摇杆与所述机架的铰接点的距离为A；所述摇杆与第二连杆的铰接点到摇杆与所述机架的铰接点的距离为B；有A>B；

所述输出转轴与机架转动连接，所述第一从动齿轮通过第一单向转动件装设在所述输出转轴上，所述第一从动齿轮可绕输出转轴单向转动；所述第一从动齿轮与所述摆转齿轮相啮合；

所述第二从动齿轮通过第二单向转动件装设在所述输出转轴上，所述第二从动齿轮可绕输出转轴单向转动，所述第二从动齿轮的转动方向与第一从动齿轮的转动方向相反；

所述第三从动齿轮与所述机架转动连接，所述第四从动齿轮与所述第三从动齿轮同轴固定连接；所述第三从动齿轮与所述摆转齿轮相啮合；所述第四从动齿轮与所述第二从动齿轮相啮合；

所述第一单向转动件/第二单向转动件为单向轴承或内棘轮；

所述摆转齿轮上设有径向伸出的摆臂，所述摆臂与所述第二连杆相铰接。

2.根据权利要求1所述的扭力放大机构，其特征在于：所述第一从动齿轮和第二从动齿轮尺寸相等。

3.根据权利要求1所述的扭力放大机构，其特征在于：所述输出转轴上还设输出齿轮，所述输出齿轮与输出转轴同轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的扭力放大机构，其特征在于：还包括与所述输出齿轮相啮合的第五齿轮，所述第五齿轮与所述机架枢轴连接，所述第五齿轮中转轴上还固定有输出转轮。

5.一种驱动机构，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的扭力放大机构，还包括用于驱动所述曲柄转动的旋转驱动装置。

6.根据权利要求5所述的驱动机构，其特征在于：所述曲柄为从动转轮，所述第一连杆的一端与所述转轮的一侧相铰接。

7.根据权利要求6所述的驱动机构，其特征在于：所述旋转驱动装置设有驱动转轮，所述驱动转轮与所述从动转轮通过皮带传动连接。