CN1291688A - 直线与圆周运动互相转换的新型机构 - Google Patents
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Abstract
直线与圆周运动互相转换机构是属于机械传动技术领域的技术发明,它是由机座、大、小外齿轮、内齿轮通过键连接,并有定位销、轴承、曲柄、曲拐、连杆等相互连接组合为一体,实现无导轨和滑块的新型机械传动机构,这能使机械运动的主轴在任何角度上作直线或圆周运动,并可任意调整圆周直径大小,其结构简单,加工空间小,保证精度,减少磨损,延长使用寿命。本发明广泛应用于机械传动设备,是实现机械行业中的新的技术进步。
Description
直线与圆周运动互相转换的新型机构是属于机械传动技术领域的新型技术结构，它是由机座、内齿轮、大外齿轮、小外齿轮通过键连接，并有曲柄、轴承、曲拐、连杆等各部件构成的组合式结构关系，采用轴承、定位销相互连接为一体形成完整的机械传动转换机构。
现有机械传动技术领域尚未发现直线与圆周运动的互相转换机构，根据检索国际德温特世界专利索引(World Patents Index)的Module wiperdevice等6篇专利文献和日本特许公报的3篇专利文献均未发现相同专利技术。长期以来，机械直线与圆周运动转换普遍采用单纯曲柄滑块机构，其直线运动的机械结构都是依靠导轨与滑块的滑动来实现的，这种直线与圆周运动机构由于滑块和导轨所占体积较大，设备的占有体积自然也就较大，而且，由于滑块的连续滑动，容易磨损，尤其在曲柄上有多个曲拐的机械设备中，一个曲拐只能带动一个执行件，这样曲柄的轴向尺寸必然较长，由于曲柄在运行过程中的连续不断摆动，将使滑块易于磨偏，缩短使用寿命，很难保证工件精度。
针对现有机构存在的明显缺陷和诸多问题，本发明的目的在于设计一种能把直线与圆周运动直接进行转换的一种新型机构，其特征在于本机构去掉了曲柄滑块机构的导轨和滑块，实现无导轨而作直线运动，这样，可以使机械运动的主轴在任何角度上作直线运动或圆周运动，也可以任意调整角度或调整圆周运动直径的大小。从而可以缩小体积，减少磨损，增强机械性能。进而实现了曲柄的曲拐作直线运动，可以直接连接执行件，使曲柄上的一个曲拐可以连接两个执行件，提高运动效率一倍以上，而且可以使曲柄的轴向长度大大缩短(曲拐的个数减少一半)。
本发明内齿轮与其啮合的小外齿轮的齿数比为2∶1，这就保证曲柄上的曲拐走直线。同时也保证了曲柄中心线到内齿轮的中心线距离和曲柄中心线到曲柄上的曲拐的中心线的距离相等。
本发明的明显优点是运动加工的空间小，结构简单，保证加工精度，减少磨损，延长使用寿命，并在工作运行中可在任意角度上作直线运动，也可以随意调整角度或调整圆周运动直径大小。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是运动转换的内摆线图
图3是内摆线变换示意图
附图中标记说明：图1中1为机座，2为小外齿轮，3为键，4为曲柄，5为内齿轮，6为定位销，7为大外齿轮，8为螺母，9为活塞，10为缸体，11为曲拐，12为轴承，13为连杆，14为轴承，15为轴承。
图2中x、y为坐标，a是大圆半径，b是小圆半径，t是角度，M是运动点，o、o′是大、小圆的圆心，c是内摆线。
图3中x、y为坐标，a是大圆半径，b是小圆半径，t是角度，M是运动点，o、o′是大、小圆的圆心，c是内摆线，C、M的轨迹是直线。
结合附图，对其所设想的基本运行原理作进一步说明。
结合图1首先说明其结构及各部件相互连接关系。机座(1)内装有内齿轮(5)，并有定位销(6)和机座(1)固定在一起，内齿轮(5)是固定不动的，小外齿轮(2)与内齿轮(5)相啮合，并与曲柄(4)通过键(3)连接在一起，大外齿轮(7)通过轴承(15)与机座(1)定位连接，并通过轴承(14)与曲柄(4)连接，曲拐(11)通过轴承(12)与连杆(13)连接，活塞(9)通过螺母(8)和连杆(13)紧固在一起，活塞(9)在缸体(10)内进行往复运动。
结合图1说明其运行原理，当启动大外齿轮(7)转动运行时，则带动曲柄(4)公转，由于小外齿轮(2)和曲柄(4)通过键(3)连接在一起，那么，小外齿轮(2)也必然随其公转，由于小外齿轮(2)与内齿轮(5)相啮合，而内齿轮(5)又与机座(1)固定在一起，因此在小外齿轮(2)公转的同时本身也必然自转，同时曲柄(4)也随着自转，这时曲柄(4)上的曲拐(11)就将产生直线运动，并带动连杆(13)实现往复运动的新型转换形式，也就带动活塞(9)作往复运动，这样就实现了圆周运动转换成直线运动。
当连杆(13)作往复运动时，曲柄(4)上的曲拐(11)也同时作往复运动，并带动曲柄(4)自转，小外齿轮(2)也随着自转，由于小外齿轮(2)与内齿轮(5)的啮合作用，小外齿轮(2)在自转的同时并围绕着内齿轮(5)的中心公转，同时，曲柄(4)也围绕着内齿轮(5)的中心公转，又带动大外齿轮(7)随其运转，由此连锁转动作用，便实现了直线运动转换成圆周运动。
结合图2运动转换内摆线图说明其运动转换形式，x、y为坐标，当大圆之圆心o至小圆圆心o＇为一条直线和大圆之圆心o至M点的另一条直线，两直线相交于大圆圆心o形成角度t。当小圆在大圆的上半周转动，M点将从右端(轨迹走直线)移动到左端，继续按同一方向移动，当转动至下半周时，M点又将从左端移到右端，这样周而复始的转动下去，形成了圆周运动与直线运动直接互相转换。
在o至o′及o至M点，这两条直线之交点o形成角度t，当小圆半径b在大圆半径a的内侧作纯滚动时，M点的运动轨迹将是内摆线C，其内摆线方程为；
结合图3内摆线变换示意图所示，x、y为坐标，o为大圆之圆心，o＇为小圆之圆心，当大、小圆的直径成2∶1的情况下作圆周运动，则小圆圆周上的M点之轨迹成一条直线，这条直线的产生展示了圆周运动与直线运动之间的新型转换形式。
图3是由图2演变而来，当大圆半径a是小圆半径b的二倍(a=2b)时，小圆在大圆内侧作纯滚动，M点的运动轨迹将是通过大圆直径的一条直线，这条直线正和x轴线重合，o至o′与x轴形成角度t，其方程为：
然而有这条直线方程，就充分证明了在运行原理中形成的这种直线与圆周运动互相转换的新型结构是成立的。
综上所述，这种运动转换新概念，即在直径成一定比例的大、小圆在特定的情况下作圆周运动，并任其一点的运动轨迹为一条直线，这条直线的产生展示了圆周运动与直线运动之间的一种新型转换形式，它把圆周运动和直线运动直接进行互相转换，改善机械运动性能，这在许多机械运行结构中应用将充分显示它的突出优越性，这项发明将是机械传动技术领域的一种新突破。
本发明可以广泛应用于机械传动技术领域，在机床行业可设计成无导轨铣床等，应用于诸如机床、空气压缩机、内燃机等各种机械传动设备中，都将是实现机械行业中的一次新的技术革命和技术进步。
Claims (3)
1、直线与圆周运动互相转换的新型机构是属于机械传动技术领域的一种新发明，其特征在于设计有机座(1)、小外齿轮(2)、内齿轮(5)和大外齿轮(7)通过键(3)连接，并有定位销(6)、轴承(12)、(14)、(15)和曲柄(4)、曲拐(11)、连杆(13)相互连接以及螺母(8)、活塞(9)和缸体(10)等各部件经组合为一体，构成相互连锁运转的机械传动技术之新的结构关系。
2、根据权利要求1所述的直线与圆周运动互相转换的新型机构，其特征是在本发明的机械运行结构中，由于小外齿轮(2)与内齿轮(5)相啮合，并与曲柄(4)通过键(3)连接，去掉了曲柄(4)滑块机构的导轨和滑块，实现无导轨运转。
3、根据权利要求1或2所述的直线与圆周运动互相转换的新型机构，其特征为使内齿轮(5)与其啮合的小外齿轮(2)的齿数比为2∶1，形成曲柄(4)的中心线到内齿轮(5)的中心线距离和曲柄(4)中心线到曲柄(4)上的曲拐(11)的中心线的距离相等。
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1999
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