CN206329692U - 一种实现往复直线运动向连续圆周运动转换的机械机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械装置，特别公开了一种实现往复直线运动向连续圆周运动转换的机械机构。该机械机构，包括箱体，其特征在于：箱体底部对称两侧均安装有横向滑轨，横向滑轨上架设有两对称的纵向滑轨，两纵向滑轨上安装有齿条环，齿条环的两齿条两侧均设置有换向开关；箱体底部设置有安装超越离合齿轮的齿轮轴，超越离合齿轮与齿条环的两齿条交替啮合，齿轮轴顶端安装有锥形齿轮组，锥形齿轮组的上端齿轮安装在输出轴上。本实用新型结构紧凑，使用灵活，运行平稳，不产生振动，不存在死点，效率高，利用机械开关进行换向设计，减少延迟，控制精确，运动幅度提前设定，有效减少噪声，降低能量损耗。

Description

一种实现往复直线运动向连续圆周运动转换的机械机构

（一）技术领域

本实用新型涉及一种机械装置，特别涉及一种实现往复直线运动向连续圆周运动转换的机械机构。

（二）背景技术

生产生活中经常需要将往复直线运动转换为连续圆周运动，如对直线振荡电动机进行效率测试的方法之一就是将直线振荡电动机的往复直线运动转换为旋转运动，再使用旋转电动机效率检测相关装置检测转换后的效率，最后减去传动转换装置的损耗，得出直线振荡电动机自身的效率。

实现往复直线运动向连续圆周运动转换的装置或机构较多，但大多存在缺陷，实用性较差，尤其是在高频短距往复直线运行的场合，往往存在着结构复杂、效率不高或是输出不易控制等问题。目前市场上常见的实现往复直线运动向连续圆周运动转换的机构有曲柄连杆机构、曲柄滑块机构、滚珠丝杠机构等。曲柄连杆机构由于“活塞”、连杆等往复质量而产生的惯性力无法完全平衡掉，不可避免的产生振动；曲柄滑块机构多有死点，不同角度位置加在曲柄上的力大小相差较大；滚珠丝杠珠套带动丝杠时能量损失大，且容易打滑。

（三）发明内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、运行稳定的实现往复直线运动向连续圆周运动转换的机械机构。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种实现往复直线运动向连续圆周运动转换的机械机构，包括箱体，其特征在于：箱体底部对称两侧均安装有横向滑轨，横向滑轨上架设有两对称的纵向滑轨，两纵向滑轨上安装有齿条环且齿条环的两个对称齿条位于纵向滑轨内，齿条环的两齿条两侧均设置有换向开关；箱体底部设置有安装超越离合齿轮的齿轮轴，超越离合齿轮与齿条环的两齿条交替啮合，齿轮轴顶端安装有相互啮合的、两中心线垂直的锥形齿轮组，锥形齿轮组的上端齿轮安装在输出轴上。

本实用新型由输入部分、换向部分和输出部分组成，输入部分包括输入轴和齿条环，换向部分由换向开关、横向滑轨和纵向滑轨组成，输出部分包括超越离合齿轮、齿轮轴、锥形齿轮组和输出轴。输入轴2在外部作用下进行往复运动，由于纵向上输入轴2和齿条环5为固定连接，不能产生相对位移，故齿条环5也进行同样运动。

本实用新型的更优技术方案为：

所述换向开关包括安装在齿条侧平面中间位置的触发机构，箱体上固定有位于齿条两端的支架，支架上旋转设置有拨刀；两齿条同一侧的两个换向开关的状态保持一致。换向开关共4个，由三部分组成：触发机构共2个，拨刀和支架各4个。换向开关的作用是依靠运动中机械触碰引发旋转、推动等动作实现齿条环的位置移动。

所述超越离合齿轮包括安装在齿轮轴上的从动件，从动件外部单一方向结合有主动件，主动件为齿轮结构。超越离合齿轮在结构上分为内外两部分，外部主动件为轮齿结构，与齿条啮合，内部从动件则与齿轮轴连接，超越离合齿轮主动件只能在单一方向上与从动件结合，在另一方向上在分离，其作用是防止起动阶段的齿条环对已经高速旋转的输出部分产生阻力；锥形齿轮组负责将从齿轮轴7传来的水平旋转运动转化为垂直旋转运动，并通过输出轴向外输出。

所述输出轴上安装有飞轮，飞轮的作用是保持系统平稳运行，转速均匀。

本实用新型的技术指标为：

（1）输出转速与输入频率比：45r/(min·Hz)；

（2）额定工作频率：34Hz；

（3）额定输出扭矩：1.0Nm。

本实用新型解决了传统转换装置运行不稳定、易产生振动的问题，解决了往复直线运动向连续圆周运动转换效率不高、不易控制的问题，解决了传动转化装置在高频短距往返运行中易卡死的问题，利用换向装置及超越离合器实现了往复直线运动向圆周运动的连续转换。

本实用新型结构紧凑，使用灵活，运行平稳，不产生振动，不存在死点，效率高，利用机械开关进行换向设计，减少延迟，控制精确，运动幅度提前设定，有效减少噪声，降低能量损耗。

（四）附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的外观示意图；

图2位本实用新型的内部结构示意图。

图中，1箱体，2输入轴，3输出轴，4换向开关，4a触发机构，4b拨刀，4c支架，5齿条环，6超越离合齿轮，6a主动件，6b从动件，7齿轮轴，8锥形齿轮组，9飞轮，10横向滑轨，11纵向滑轨。

（五）具体实施方式

附图为本实用新型的一种具体实施例。该实施例包括箱体1，箱体1底部对称两侧均安装有横向滑轨10，横向滑轨10上架设有两对称的纵向滑轨11，两纵向滑轨11上安装有齿条环5且齿条环5的两个对称齿条位于纵向滑轨11内，齿条环5的两齿条两侧均设置有换向开关4；箱体1底部设置有安装超越离合齿轮6的齿轮轴7，超越离合齿轮6与齿条环5的两齿条交替啮合，齿轮轴7顶端安装有相互啮合的、两中心线垂直的锥形齿轮组8，锥形齿轮组8的上端齿轮安装在输出轴3上。

如图1、图2所示，输入轴2在齿条环5的非齿条部分与后者滑动连接，齿条环5两齿条部分安装在两条纵向滑轨11上，两条纵向滑轨11又分别安装在两条横向滑轨10上。方向i上的往复直线运动通过输入轴2的外端输入，齿条环5则在输入轴2的带动下沿纵向滑轨11轨道进行往复直线运动。

齿条环5两齿条部分每侧设有两个换向开关4，同一侧两换向开关状态保持一致；换向开关4由触发机构4a、拨刀4b和支架4c三部分组成，触发机构4a固定在齿条侧平面中间位置上，并跟随齿条运动，拨刀4b通过支架4c镶嵌在箱体1上并可调节镶嵌位置进而匹配往复运动行程。

齿条环5两齿条与超越离合齿轮6交替啮合且总有一边齿条与超越离合齿轮啮合，交替啮合由换向开关4拨动齿条环5实现：当触发机构4a随齿条做往复运动至行程尽头即与拨刀4b相遇（根据行程提前调整拨刀位置），触发机构4a将带动拨刀4b围绕支架4c做旋转运动，拨刀的另一端将推动齿条环5和纵向滑轨11在垂直于轴2的方向上（j方向）沿横向滑轨10轨道向另一侧运动，拨刀推动的齿条即与超越离合齿轮6啮合，另一侧齿条则与超越离合齿轮6脱离。如此交替啮合则保证了齿条环5对超越离合齿轮6的驱动是在同一圆周方向上，保证了圆周运动的单向连续输出。

示例如下：假设输入轴2和齿条环5沿图2中i所示单箭头方向运动且远端齿条与超越离合齿轮6啮合，此时超越离合齿轮6处于结合状态，主动件6a带动从动件6b做如图示k方向运动。当触发机构4a随齿条环5从中间位置运动到行程尽头时触碰提前调节至此的拨刀4b一端，拨刀4b绕其支架4c旋转，拨刀另一端则拨动齿条环5使其近端齿条与超越离合齿轮6相啮合，远端齿条则与超越离合齿轮6分离。纵向滑轨11则在齿条环5的带动下沿j所示双箭头方向在滑轨10上运动。接着，往复直线运动改变运动方向，即输入轴2和齿条环5变为沿i所示双箭头方向运动，此时近端齿条推动超越离合齿轮6做k方向旋转；当远端齿条上的触发机构触碰到较远处拨刀时，发生类似于上述齿条分离与啮合现象，方向相反：远端齿条与超越离合齿轮6啮合，近端齿条与之分离，从而继续推动超越离合齿轮6做图示k方向旋转运动。

由于输入轴2和齿条环5是滑动连接，一定距离内齿条环5在方向运动不会影响输入轴2。齿条环5两齿条齿顶间距略大于超越离合齿轮6齿顶圆直径以保证两侧齿条不会同时与超越离合齿轮6啮合。超越离合齿轮6通过轴7将连续旋转运动传递至锥形齿轮组8，进而传递至飞轮9和输出轴3，输出连续旋转运动。

Claims (4)

1.一种实现往复直线运动向连续圆周运动转换的机械机构，包括箱体（1），其特征在于：箱体（1）底部对称两侧均安装有横向滑轨（10），横向滑轨（10）上架设有两对称的纵向滑轨（11），两纵向滑轨（11）上安装有齿条环（5）且齿条环（5）的两个对称齿条位于纵向滑轨（11）内，齿条环（5）的两齿条两侧均设置有换向开关（4）；箱体（1）底部设置有安装超越离合齿轮（6）的齿轮轴（7），超越离合齿轮（6）与齿条环（5）的两齿条交替啮合，齿轮轴（7）顶端安装有相互啮合的、两中心线垂直的锥形齿轮组（8），锥形齿轮组（8）的上端齿轮安装在输出轴（3）上。

2.根据权利要求1所述的实现往复直线运动向连续圆周运动转换的机械机构，其特征在于：所述换向开关（4）包括安装在齿条侧平面中间位置的触发机构（4a），箱体（1）上固定有位于齿条两端的支架（4c），支架（4c）上旋转设置有拨刀（4b）；两齿条同一侧的两个换向开关（4）的状态保持一致。

3.根据权利要求1所述的实现往复直线运动向连续圆周运动转换的机械机构，其特征在于：所述超越离合齿轮（6）包括安装在齿轮轴（7）上的从动件（6b），从动件（6b）外部单一方向结合有主动件（6a），主动件（6a）为齿轮结构。

4.根据权利要求1所述的实现往复直线运动向连续圆周运动转换的机械机构，其特征在于：所述输出轴（3）上安装有飞轮（9）。