CN209146253U - 一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，包括有基座、转轴座、转轴、轴心、摇盘、推杆连接轴、推杆，飞轮、过渡连接轴、轴承密封盖、连接轴承。该机构可通过在其正多边形或圆形排列的推杆上施加规律的往复直线运动力带动位于中心的转轴做连续旋转运动，机构整体可实现无死点逆向运行，实现一机多用途的效能，大大增加设备利用率，结构简单、易加工，制造成本低，设备零部件互换性强，特别适用于多缸环形布置的发动机，能将发动机活塞输出的动力直接转变为扭矩，且传动效率高于曲轴和齿轮等机构。

Description

一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构

技术领域

本实用新型涉及机械传动技术领域，具体涉及一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构。

背景技术

一般将往复直线运动转变为连续旋转运动的机构最常见有齿轮齿条机构、螺旋传动机构和曲轴连杆机构。其中，齿轮齿条机构对自身结构冲击较大，对零部件容易造成疲劳损伤，使零部件的使用寿命大大降低，且不能用于高速变载荷的运动结构上；螺旋传动机构能将螺杆的直线运动转变为螺母的旋转运动，也可将螺母的直线运动转变为螺杆的旋转运动，但需要较大的螺旋升角才能保证不自锁，这种机构传动效率低，长时间运转容易磨损，而且较大的螺旋升角不容易加工；曲轴连杆机构常用于活塞式动力装置将往复直线运动转变为连续旋转运动的动力传动机构，这种机构对曲轴、曲柄、连杆等零部件的加工精度和热处理技术有严格的要求，提供动力的活塞式动力装置一般排列在一条直线上，装配也有严格的装配精度限制，如多缸发动机缸体直列方式，当需求动力较大活塞式缸体数越多，一定程度上造成了安装空间不能合理使用等问题。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，该机构可通过在其正多边形或圆形排列的推杆上施加规律的往复直线运动力带动位于中心的转轴做连续旋转运动，以解决采用传统齿轮齿条机构带来的零部件易损、寿命低，不能用于高速变载荷的运动；采用螺旋传动机构带来的机构易自锁、传动效率低、易磨损、不易加工；采用曲轴连杆机构带来的零部件加工工艺要求高、装配精度高、成本高、驱动装置安装空间一定程度上不能合理使用等问题。

为实现本实用新型的目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，包括有基座1、转轴座2、转轴3、轴芯4、摇盘5、推杆连接轴6、推杆7，飞轮8、过渡连接轴9、轴承密封盖10、连接轴承11。所述的基座1与转轴座2连接，所述的转轴3下端位于转轴座2中心并与转轴座2通过轴承装配连接，所述的转轴3的上端安装有起到储能和发动机停机后惰转效果的飞轮8，所述的转轴3的顶端安装有用于输出动力的过渡连接轴9，所述的轴芯4安装在转轴3上，使得轴芯4的几何中心轴线与转轴3的几何中心轴线形成一个夹角α，所述的轴芯4与摇盘5通过连接轴承11装配，所述的连接轴承11顶部和底部安装有连接轴承11轴向定位和密封连接轴承11的轴承密封盖10，所述的摇盘5为圆盘结构，所述的推杆连接轴6有4-16组，均匀分布在摇盘5的圆周上，其轴芯延长线相交于摇盘5的圆心，所述的每组推杆连接轴6通过关节轴承连接一组推杆7。

进一步的，所述的轴芯4与转轴3的装配方式采用花键连接、普通键连接、梅花齿连接、过盈配合连接中的一种。

进一步的，所述的轴芯4的几何中心轴线与转轴3的几何中心轴线的夹角α的角度范围为1≤α≤60度。

进一步的，所述的转轴3和轴芯4采用普通碳钢或结构钢淬火处理，处理后硬度在HRC40-60之间，当发动机功率和输出扭矩较小，且负载较轻时，转轴3和轴芯4的材料调制处理即可，硬度在HB180-320之间。

进一步的，所述的推杆连接轴6的材料可依据发动机输出推力的大小适当调制处理，处理硬度在HB180-320之间。

进一步的，所述的连接轴承11采用深沟球轴承、圆柱滚子轴承，圆锥滚子轴承，角接触轴承中的一种。

使用时：

第一步：将基座1固定在机构安装的基准面上，每组推杆7一端安装一个提供往复直线运动的驱动机构，驱动机构根据推杆7的位置环形分布，使得每组推杆7获得延轴芯且垂直于安装基准面行程相同的往复直线运动力；

第二步：转轴3施加能使其旋转的瞬时启动力；

第三步：通过驱动装置向各组推杆7依次施加往复直线运动力，使得推杆7与推杆连接轴6的连接点的运动轨迹依次、均匀构成动态的正弦或余弦曲线；

第四步；各组推杆7之间周期性联合往复直线运动通过推杆连接轴6带动摇盘5做周期性连续均匀的摇动，结合转轴3上启动力的惯性以及轴芯4与转轴3几何夹角α的作用下使得转轴3获得连续旋转运动的切向力；

第五步：转轴3带动飞轮8过渡连接轴9做连续旋转运动。

本实用新型与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

传动机构简单，非标零部件数量少，简单易加工，对于装配精度要求低，综合制造成本低，多采用标准件以达到设备零部件互换性强的优势，机构组装和拆卸不需要特别的工装夹具，操作极其简单，且效率高。此机构特别适用于多缸环形布置的发动机，能将发动机活塞输出的动力直接转变为扭矩，传动效率高于曲轴和齿轮机构。机构整体可实现无死点逆向运行，即，将连续的旋转运动转变为往复直线运动，实现一机多用途的效能，大大增加设备利用率。在机构的输出端安装飞轮以便于储能，使得发动机停机后由于飞轮的转动惯量保证发动机惰转时间长，同时飞轮也能保证运转平稳。

附图说明

图1是机构传动简图剖视图；

图2是轴芯装配简图；

图中，基座-1、转轴座-2、转轴-3、轴芯-4、摇盘-5、推杆连接轴-6、推杆7、飞轮-8、过渡连接轴-9、轴承密封盖-10、连接轴承-11。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图；对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；

实施例1

本实用新型具体结构及使用方式请参阅图1至2，一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，包括有基座1、转轴座2、转轴3、轴芯4、摇盘5、推杆连接轴6、推杆7，飞轮8、过渡连接轴9、轴承密封盖10、连接轴承11。基座1上安装转轴座2，转轴3下端位于转轴座2中心并与转轴座2通过轴承装配连接，转轴3的上端安装有起到储能和发动机停机后惰转效果的飞轮8，转轴3的顶端安装有用于输出动力的过渡连接轴9，过渡连接轴9与负载的轴连接，轴芯4与转轴3采用花键连接，使得轴芯4的几何中心轴线与转轴3的几何中心轴线形成一个夹角α，α=1度，转轴3和轴芯4采用普通碳钢或结构钢淬火处理，处理后硬度为HRC40，当发动机功率和输出扭矩较小，且负载较轻时，转轴3和轴芯4的材料调制处理即可，硬度为HB180。轴芯4与摇盘5通过连接轴承11装配，连接轴承11采用深沟球轴承，连接轴承11顶部和底部安装有连接轴承11轴向定位和密封连接轴承11的轴承密封盖10，轴承密封盖10上设计有导油槽和油嘴，通过油嘴打油后可以对轴承润滑，摇盘5为圆盘结构，推杆连接轴6有4组，均匀分布在摇盘5的圆周上，其轴芯延长线相交于摇盘5的圆心，每组推杆连接轴6通过关节轴承连接一组推杆7，推杆连接轴6的材料可依据发动机输出推力的大小适当调制处理，处理硬度为HB180。

本机构的使用方法：

将基座1安装在发动机基体上，每组推杆7一端安装一个提供往复直线运动的活塞式发动机缸体，发动机缸体根据推杆7的位置环形分布，使得每组推杆7获得延轴芯且垂直于安装基准面行程相同的往复直线运动力；转轴3施加能使其旋转的瞬时启动力；通过驱动装置向各组推杆7依次施加往复直线运动力，使得推杆7与推杆连接轴6的连接点的运动轨迹依次、均匀构成动态的正弦或余弦曲线；各组推杆7之间周期性联合往复直线运动通过推杆连接轴6带动摇盘5做周期性连续均匀的摇动，结合转轴3上启动力的惯性以及轴芯4与转轴3几何夹角α的作用下使得转轴3获得连续旋转运动的切向力；转轴3带动飞轮8过渡连接轴9做连续旋转运动，过渡连接轴9带动风机工作。

实施例2

本实用新型具体结构及使用方式请参阅图1至2，一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，包括有基座1、转轴座2、转轴3、轴芯4、摇盘5、推杆7，推杆连接轴6、飞轮8、过渡连接轴9、轴承密封盖10、连接轴承11。基座1上安装在转轴座2，转轴3下端位于转轴座2中心并与转轴座2通过轴承装配连接，转轴3的上端安装有起到储能和发动机停机后惰转效果的飞轮8，转轴3的顶端安装有用于输出动力的过渡连接轴9，过渡连接轴9与负载的轴连接，轴芯4与转轴3采用普通键连接，使得轴芯4的几何中心轴线与转轴3的几何中心轴线形成一个夹角α，α=10度，转轴3和轴芯4采用普通碳钢或结构钢淬火处理，处理后硬度为HRC45，当发动机功率和输出扭矩较小，且负载较轻时，转轴3和轴芯4的材料调制处理即可，硬度为HB220。轴芯4与摇盘5通过连接轴承11装配，连接轴承11采用圆锥滚子轴承，连接轴承11顶部和底部安装有连接轴承11轴向定位和密封连接轴承11的轴承密封盖10，轴承密封盖10上设计有导油槽和油嘴，通过油嘴打油后可以对轴承润滑，摇盘5为圆盘结构，推杆连接轴6有6组，均匀分布在摇盘5的圆周上，其轴芯延长线相交于摇盘5的圆心，每组推杆连接轴6通过关节轴承连接一组推杆7，推杆连接轴6的材料可依据发动机输出推力的大小适当调制处理，处理硬度为HB220。

本机构的使用方法：

将基座1安装在发动机基体上，每组推杆7一端安装一个提供往复直线运动的动力装置，动力装置根据推杆7的位置环形分布，使得每组推杆7获得延轴芯且垂直于安装基准面行程相同的往复直线运动力；给转轴3施加能使其旋转的瞬时启动力；通过驱动装置向各组推杆7依次施加往复直线运动力，使得推杆7与推杆连接轴6的连接点的运动轨迹依次、均匀构成动态的正弦或余弦曲线；各组推杆7之间周期性联合往复直线运动通过推杆连接轴6带动摇盘5做周期性连续均匀的摇动，结合转轴3上启动力的惯性以及轴芯4与转轴3几何夹角α的作用下使得转轴3获得连续旋转运动的切向力；转轴3带动飞轮8过渡连接轴9做连续旋转运动，过渡连接轴9带动泵工作。

实施例3

本实用新型具体结构及使用方式请参阅图1至2，一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，包括有基座1、转轴座2、转轴3、轴芯4、摇盘5、推杆连接轴6、推杆7、飞轮8、过渡连接轴9、轴承密封盖10、连接轴承11。基座1上安装转轴座2，转轴3下端位于转轴座2中心并与转轴座2通过轴承装配连接，转轴3的上端安装有起到储能和发动机停机后惰转效果的飞轮8，转轴3的顶端安装有用于输出动力的过渡连接轴9，过渡连接轴9与负载的轴连接，轴芯4与转轴3采用梅花齿连接，使得轴芯4的几何中心轴线与转轴3的几何中心轴线形成一个夹角α，α=45度，转轴3和轴芯4采用普通碳钢或结构钢淬火处理，处理后硬度为HRC50，当发动机功率和输出扭矩较小，且负载较轻时，转轴3和轴芯4的材料调制处理即可，硬度为HB260。轴芯4与摇盘5通过连接轴承11装配，连接轴承11采用圆柱滚子轴承，连接轴承11顶部和底部安装有连接轴承11轴向定位和密封连接轴承11的轴承密封盖10，轴承密封盖10上设计有导油槽和油嘴，通过油嘴打油后可以对轴承润滑，摇盘5为圆盘结构，推杆连接轴6有10组，均匀分布在摇盘5的圆周上，其轴芯延长线相交于摇盘5的圆心，每组推杆连接轴6通过关节轴承连接一组推杆7，推杆连接轴6的材料可依据发动机输出推力的大小适当调制处理，处理硬度为HB260。

使用时将基座1安装在发动机基体上，每组推杆7一端安装一个提供往复直线运动的动力传动机构，使得每组推杆7获得延轴芯且垂直于安装基准面行程相同的往复直线运动力；给转轴3施加能使其旋转的瞬时启动力；通过驱动装置向各组推杆7依次施加往复直线运动力，使得推杆7与推杆连接轴6的连接点的运动轨迹依次、均匀构成动态的正弦或余弦曲线；各组推杆7之间周期性联合往复直线运动通过推杆连接轴6带动摇盘5周期性连续均匀的摇动，结合转轴3上启动力的惯性以及轴芯4与转轴3几何夹角α的作用下使得转轴3获得连续旋转运动的切向力；转轴3带动飞轮8过渡连接轴9做连续旋转运动，过渡连接轴9带动风机工作。

实施例4

本实用新型具体结构及使用方式请参阅图1至2，一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，包括有基座1、转轴座2、转轴3、轴芯4、摇盘5、推杆连接轴6、推杆7、飞轮8、过渡连接轴9、轴承密封盖10、连接轴承11。基座1上安装转轴座2，转轴3下端位于转轴座2中心并与转轴座2通过轴承装配连接，转轴3的上端安装有起到储能和发动机停机后惰转效果的飞轮8，转轴3的顶端安装有用于输出动力的过渡连接轴9，过渡连接轴9与负载的轴连接，轴芯4与转轴3采用过盈配合连接，使得轴芯4的几何中心轴线与转轴3的几何中心轴线形成一个夹角α，α=60度，转轴3和轴芯4采用普通碳钢或结构钢淬火处理，处理后硬度为HRC60，当发动机功率和输出扭矩较小，且负载较轻时，转轴3和轴芯4的材料调制处理即可，硬度为HB320。轴芯4与摇盘5通过连接轴承11装配，连接轴承11采用角接触轴承，连接轴承11顶部和底部安装有连接轴承11轴向定位和密封连接轴承11的轴承密封盖10，通过油嘴打油后可以对轴承润滑，摇盘5为圆盘结构，推杆连接轴6有16组，均匀分布在摇盘5的圆周上，其轴芯延长线相交于摇盘5的圆心，每组推杆连接轴6通过关节轴承连接一组推杆7，推杆连接轴6的材料可依据发动机输出推力的大小适当调制处理，处理硬度为HB320。

使用时将基座1安装在发动机基体上，每组推杆7一端安装一个提供往复直线运动的活塞式发动机缸体，发动机缸体根据推杆7的位置环形分布，使得每组推杆7获得延轴芯且垂直于安装基准面行程相同的往复直线运动力；给转轴3施加能使其旋转的瞬时启动力；通过驱动装置向各组推杆7依次施加往复直线运动力，使得推杆7与推杆连接轴6的连接点的运动轨迹依次、均匀构成动态的正弦或余弦曲线；各组推杆7之间周期性联合往复直线运动通过推杆连接轴6带动摇盘5周期性连续均匀的摇动，结合转轴3上启动力的惯性以及轴芯4与转轴3几何夹角α的作用下使得转轴3获得连续旋转运动的切向力；转轴3带动飞轮8过渡连接轴9做连续旋转运动，过渡连接轴9带动风机工作。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，其特征在于：包括有基座（1）、转轴座（2）、转轴（3）、轴芯（4）、摇盘（5）、推杆连接轴（6）、飞轮（8）、过渡连接轴（9）、轴承密封盖（10）、连接轴承（11），所述的基座（1）上安装转轴座（2），所述的转轴（3）下端位于转轴座（2）中心并与转轴座（2）通过轴承装配连接，所述的转轴（3）的上端安装有起到储能和发动机停机后惰转效果的飞轮（8），所述的转轴（3）的顶端安装有用于输出动力的过渡连接轴（9），所述的轴芯（4）安装在转轴（3）上，使得轴芯（4）的几何中心轴线与转轴（3）的几何中心轴线形成一个夹角α，所述的轴芯（4）与摇盘（5）通过连接轴承（11）装配，所述的连接轴承（11）顶部和底部安装有连接轴承（11）轴向定位和密封连接轴承（11）的轴承密封盖（10），所述的摇盘（5）为圆盘结构，所述的推杆连接轴（6）有4-16组，均匀分布在摇盘（5）的圆周上，其轴芯延长线相交于摇盘（5）的圆心，所述的每组推杆连接轴（6）通过关节轴承连接一组推杆（7）。

2.根据权利要求1所述的一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，其特征在于：所述的轴芯（4）与转轴（3）的装配方式采用花键连接、普通键连接、梅花齿连接、过盈配合连接中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，其特征在于：所述的轴芯（4）的几何中心轴线与转轴（3）的几何中心轴线的夹角α的角度范围为1度≤α≤60度。

4.根据权利要求1所述的一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，其特征在于：所述的转轴（3）和轴芯（4）根据负载要求采用硬度在HRC40-60之间或硬度在HB180-320之间的材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，其特征在于：所述的推杆连接轴（6）的材料可依据发动机输出推力的大小采用硬度在HB180-320之间的材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种将往复直线运动转变为连续旋转运动的摇盘机构，其特征在于：所述的连接轴承（11）采用深沟球轴承、圆柱滚子轴承，圆锥滚子轴承，角接触轴承中的一种。