CN112594348B - 一种杠杆齿轮驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种杠杆齿轮驱动装置，该装置包括两套杠杆、齿轮组、第二支撑轴、第一支撑轴；所述杠杆包括动力臂、阻力臂、内齿弧和外齿弧；所述齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮；所述第三齿轮与内齿弧啮合，第一齿轮与外齿弧啮合，所述第二齿轮和第三齿轮固定连接，并与第二支撑轴转动连接；所述第一齿轮与第二齿轮啮合，并与第一支撑轴转动连接；一侧杠杆驱动时，其内齿弧和外齿弧同时提供驱动力，各齿弧、齿轮半径合理配比下，确保第二齿轮和第三齿轮旋转角度相同，使得第二齿轮和第三齿轮同步同向旋转。本发明利用杠杆进行驱动、齿轮传动，动力臂长，动力损耗少，力效高，精度高，且可以保证合理的转速。

Description

一种杠杆齿轮驱动装置
技术领域
本发明涉及机械驱动领域，尤其涉及一种杠杆齿轮驱动装置。
背景技术
目前常用的传动方式主要包括带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动。其中带传动中心距变化范围大，传动平稳，噪音小，结构简单，成本低，然而传动精度低、效率低、寿命短。链传动中心距变化范围大，在高温、油、酸等恶劣条件下能可靠工作，但有冲击、振动和噪音，寿命较低。齿轮传动外廓尺寸小，效率高，传动比恒定，圆周速度及功率范围广，应用最广，制造和安装精度要求较高，不能缓冲，有噪音。蜗杆传动结构紧凑，外廓尺寸小，传动比恒定，传动平稳，传递功率不宜过大，制造精度要求高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中驱动装置的传动方式动力臂较短，驱动力损耗较多，力效不高等问题，提供一种具有较长的动力臂，利用杠杆、齿轮组合减少动力损耗，提高力效，保证合理转速的杠杆齿轮驱动装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种杠杆齿轮驱动装置，包括两套杠杆、齿轮组、第二支撑轴、第一支撑轴；所述杠杆包括一动力臂、两个阻力臂、内齿弧和外齿弧，两个阻力臂在支点处与动力臂相连，所述支点、第二支撑轴和第一支撑轴相对静止；
所述阻力臂远端分别连接内齿弧的两端，外齿弧的两端连接在阻力臂上，内齿弧和外齿弧的圆心均与支点重合；
所述齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮；所述第三齿轮与内齿弧啮合，第一齿轮与外齿弧啮合，所述第二齿轮和第三齿轮固定连接，并与第二支撑轴转动连接；所述第一齿轮与第二齿轮啮合，并与第一支撑轴转动连接；第三齿轮与内齿弧的啮合点、第一齿轮与外齿弧啮合点、第一齿轮与第二齿轮啮合点、第二支撑轴轴心、第一支撑轴轴心和支点位于同一平面上；
一侧杠杆驱动时，其内齿弧和外齿弧同时提供驱动力，通过各齿弧、齿轮半径合理匹配，确保第二齿轮和第三齿轮旋转角度相同，使得第二齿轮和第三齿轮同步同向旋转。
进一步地，所述第二支撑轴上转动连接有转轮，所述转轮与两侧的第三齿轮之间通过超越式棘轮连接。
进一步地，所述转轮的中空内部安装有回转齿轮结构，实现左右两端的第三齿轮同步反向回转。
本发明的有益效果在于：本发明利用杠杆进行驱动、齿轮传动，动力臂长，动力损耗少，力效高，精度高，且可以保证合理的转速。
附图说明
图1为杠杆齿轮驱动装置整体示意图；
图2为杠杆、齿轮示意图；
图3为齿轮组示意图；
图中，支点O、杠杆1、动力臂11、阻力臂12、内齿弧13、外齿弧14、齿轮组2，第一齿轮21、第二齿轮22、第三齿轮23、第二支撑轴3、第一支撑轴4、转轮5。
具体实施方式
以下结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
本发明提供的一种杠杆齿轮驱动装置，包括两套杠杆1、齿轮组2、第二支撑轴3、第一支撑轴4，一个转轮5。两套齿轮组2的第二齿轮22、第三齿轮23安置于转轮5两侧的第二支撑轴3上，两套杠杆1的内齿弧13与齿轮3啮合、外齿弧14与齿轮1啮合，第一齿轮21与第二齿轮22啮合，并与第一支撑轴4转动连接，第二齿轮22和第三齿轮23固定连接，并与第二支撑轴3转动连接。
如图1-3所示，所述杠杆1包括一动力臂11、两个阻力臂12、一内齿弧13和外齿弧14，两个阻力臂12在支点O处与动力臂11相连，动力臂11和阻力臂12以支点O为中心同步转动，所述支点O与第二支撑轴3、第一支撑轴4保持相对静止。阻力臂12远端分别连接内齿弧13的两端，外齿弧14的两端连接在阻力臂上，内齿弧13、外齿弧14的圆心与支点O重合；所述内齿弧13与第三齿轮23啮合，外齿弧14与第一齿轮21啮合，第一齿轮21与第二齿轮22啮合，并与第一支撑轴4转动连接，第二齿轮22和第三齿轮23固定连接，并与第二支撑轴3转动连接。转轮5与第三齿轮23之间通过超越式棘轮连接。转轮5的中空内部安装有回转齿轮，实现左右两端的第三齿轮同步反向回转。
本发明所述超越式棘轮、转轮5中空内的回转齿轮为本领域的公知常识，利用回转齿轮的传递实现左右两侧的同步反向回转。
在具体实施方式中，通常通过支架对支点O和第二支撑轴3、第一支撑轴4进行固定，使得所述支点O与第三齿轮23与内齿弧13的啮合点、第一齿轮21与外齿弧14啮合点、第一齿轮21与第二齿轮22啮合点、第二支撑轴3轴心、第一支撑轴4轴心位于同一轴向平面。
对左侧杠杆1的动力臂11施加向下作用力，使得左侧的内齿弧13、外齿弧14以支点O为中心运动，内齿弧13驱动第三齿轮，外齿弧14驱动第一齿轮21，第一齿轮21驱动第二齿轮22，在内齿弧13、外齿弧14、第一齿轮21、第二齿轮22和第三齿轮23齿轮合理匹配下，确保第二齿轮22和第三齿轮23旋转角度相同，使得第二齿轮22和第三齿轮23同时受力同步同向旋转，通过超越式棘轮共同驱动转轮5向前转动，转轮5的中空内部安装有回转齿轮，实现左右两端的第三齿轮23同步反向回转。
左右两个杠杆1交替输出驱动力，驱动转轮5向着一个方向滚动。
下面将本发明的杠杆齿轮驱动装置用于自行车的后轮驱动，具体如下：
设内齿弧13与第三齿轮23啮合点的移动弧长L为25cm，内齿弧13的半径为20cm；设第三齿轮23直径为5cm；第二齿轮22直径为3cm，根据以上设定，计算出第一齿轮21的直径为4cm。以上均为分度圆的半径及直径。
计算方法是：
内齿弧13的移动角度n1：
L＝25＝n1×2πr1/360，n1＝71.66°，r1为内齿弧13的半径；
第三齿轮23转过的角度n2：
25＝n2×2πr2/360，n2＝573.25°，r2为第三齿轮23的半径；
第二齿轮22转过的弧长：
2πr3/360×573.25＝15cm，r3为第二齿轮22的半径；
外齿弧14的半径：
15＝71.66×2πr4/360，r4＝12cm，r4为外齿弧14的半径；
第一齿轮21的直径：
20(内齿弧半径)-12(外齿弧半径)-2.5(齿轮3半径)-1.5(齿轮2半径)＝4cm。
将转轮5作为后轮花鼓，第二支撑轴3、第一支撑轴4和杠杆支点O均固定在车架上。
设动力臂长40cm，在动力臂末端安装一踏板。下踩一侧踏板，内齿弧、外齿弧驱动齿轮组，齿轮通过超越式棘轮驱动花鼓，使自行车前行，同时通过花鼓内的回转齿轮使另一侧踏板同步上升，用于下一次的踩踏。交替驱动，自行车平稳前行。
由于采用了杠杆、齿轮的驱动，增大驱动力的同时，降低了能量损耗，提高了力效，节省了体力。
上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种杠杆齿轮驱动装置，其特征在于，包括两套杠杆(1)、齿轮组(2)、第二支撑轴(3)、第一支撑轴(4)；所述杠杆(1)包括一动力臂(11)、两个阻力臂(12)、内齿弧(13)和外齿弧(14)，两个阻力臂(12)在支点处与动力臂(11)相连，所述支点、第二支撑轴(3)和第一支撑轴(4)相对静止；
所述阻力臂(12)远端分别连接内齿弧(13)的两端，外齿弧(14)的两端连接在阻力臂(12)上，内齿弧(13)和外齿弧(14)的圆心均与支点重合；
所述齿轮组(2)包括第一齿轮(21)、第二齿轮(22)和第三齿轮(23)；所述第三齿轮(23)与内齿弧(13)啮合，第一齿轮(21)与外齿弧(14)啮合，所述第二齿轮(22)和第三齿轮(23)固定连接，并与第二支撑轴(3)转动连接；所述第一齿轮(21)与第二齿轮(22)啮合，并与第一支撑轴(4)转动连接；第三齿轮(23)与内齿弧(13)的啮合点、第一齿轮(21)与外齿弧(14)啮合点、第一齿轮(21)与第二齿轮(22)啮合点、第二支撑轴(3)轴心、第一支撑轴(4)轴心和支点在轴向方向位于同一平面上；
一侧杠杆(1)驱动时，其内齿弧(13)和外齿弧(14)同时提供驱动力，各齿弧、齿轮半径合理配比下，确保第二齿轮(22)和第三齿轮(23)旋转角度相同，使得第二齿轮(22)和第三齿轮(23)同步同向旋转。
2.根据权利要求1所述的一种杠杆齿轮驱动装置，其特征在于，所述第二支撑轴(3)上转动连接有转轮(5)，所述转轮(5)与两侧的第三齿轮(23)之间通过超越式棘轮连接。
3.根据权利要求2所述的一种杠杆齿轮驱动装置，其特征在于，所述转轮(5)中空内部安装有回转齿轮结构，实现左右两侧的第三齿轮(23)同步反向回转。
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