CN211903938U - 一种整体式雪花开合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种整体式雪花开合装置，涉及烟花燃放机械结构技术领域；包括驱动系统、固定盘、开合杆、从动连杆、驱动连杆、曲轴、固定架、支撑杆和回转架，所述驱动系统与所述曲轴相连，以驱动整个开合装置；所述固定架与所述曲轴相连，所述固定盘通过支架固定在所述曲轴上，所述回转架固定在所述曲轴远离所述固定架的一端；所述开合杆均匀分布在所述固定盘上，所述开合杆的一端与所述固定盘连接；所述支撑杆的一端连接在所述开合杆上，所述支撑杆的另一端连接在所述曲轴上；所述从动连杆连接在所述开合杆之间。该装置由一套驱动集中驱动，结构简单，可以带动三维动态烟花实现：外圈雪花绕内圆线整体开合，内圈滑雪人图案绕圆心回转。

Description

一种整体式雪花开合装置

技术领域

本实用新型涉及烟花燃放机械结构技术领域，尤其涉及一种整体式雪花开合装置。

背景技术

烟花又称花炮、烟火和焰火，常用于盛大的典礼或表演中，烟花和爆竹的结构类似，其结构都包含黑火药和药引。随着表演要求的提高，越来越多的三维动态烟花燃放装置被搬上大型庆典的表演项目中，因此设计一款动态烟花表演开合装置具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种整体式雪花开合装置，该装置可以实现内圈回转，达到最佳的烟花表演效果。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种整体式雪花开合装置，包括驱动系统、固定盘、开合杆、从动连杆、驱动连杆、曲轴、固定架、支撑杆和回转架，所述驱动系统与所述曲轴相连，以驱动整个开合装置；

所述固定架与所述曲轴相连，所述固定盘通过支架固定在所述曲轴上，所述回转架固定在所述曲轴远离所述固定架的一端；

所述开合杆均匀分布在所述固定盘上，所述开合杆的一端与所述固定盘连接；所述支撑杆的一端连接在所述开合杆上，所述支撑杆的另一端连接在所述曲轴上；

所述从动连杆连接在所述开合杆之间。

优选地，所述曲轴上设置有曲轴回转座，所述曲轴回转座通过轴承与所述曲轴铰接相连。

优选地，所述开合装置还包括驱动连杆，所述开合杆包括驱动开合杆和从动开合杆，所述驱动连杆的一端与所述驱动开合杆通过双向铰接头相连，另一端与所述曲轴回转座单向铰接。

优选地，所述驱动系统包括驱动电机、链条和链轮，所述链轮固定连接在所述曲轴的一端，所述驱动电机用于驱动链条带动所述链轮。

优选地，所述从动连杆包括从动上连杆、连接法兰和从动下连杆，所述从动上连杆和所述从动下连杆通过所述连接法兰相连。

优选地，所述从动连杆的数量是所述开合杆数量的两倍，所述从动连杆连接在所述开合杆之间具体为：

两个从动连杆的从动上连杆单向铰接，且两个从动连杆的从动下连杆分别铰接在相邻的开合杆上。

优选地，所述支撑杆和曲轴之间通过滑动铰座相连，所述滑动铰座包括钢座和直线轴承，所述钢座安装在所述直线轴承上，所述直线轴承套在所述曲轴上使得所述直线轴承能够在所述曲轴上滑动或转动，所述钢座上设置有用于铰接所述支撑杆的通孔。

优选地，所述驱动开合杆的数量为1，所述从动开合杆的数量为11，所述从动连杆的数量为24，所述驱动连杆的数量为1。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型实施例提供的带一种内圈回转的带随动连杆的整体式雪花开合机构可以带动三维动态烟花实现：

1.外圈雪花绕内圆线整体开合；

2.内圈滑雪人图案绕圆心回转；

3.两个分体动作由一套驱动集中驱动，结构简单，动作安全可靠。

附图说明

图1是实施例1中的整体式雪花开合装置主视图；

图2是实施例1中的整体式雪花开合装置侧视图；

图3是实施例1中的整体式雪花开合装置从动连杆结构主视图；

图4是实施例1中的整体式雪花开合装置从动连杆结构侧视图

图5是实施例1中的整体式雪花开合装置从动连杆回转铰结构图；

图6是实施例1中的整体式雪花开合装置的滑动铰座结构主视图；

图7是实施例1中的整体式雪花开合装置的滑动铰座结构侧视图；

图8是实施例1中的整体式雪花开合装置的曲轴回转座装配结构图；

图9是实施例1中的整体式雪花开合装置的驱动开合杆、驱动连杆及支撑杆间的装配关系图；

图10是实施例1中的整体式雪花开合装置的驱动开合杆的运动原理图。

图中，各符号的含义如下：

1驱动系统；2链条；3固定盘；4钢架；5驱动开合杆；6从动开合杆；7从动连杆；8链轮；9驱动连杆；10支撑杆；11曲轴；12回转架；13滑动铰座；14曲轴回转座；7.1从动上连杆；7.2连接法兰；7.3从动下连杆；13.1铰座；13.2直线轴承。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

如图1-2所示，本实施例提供了一种整体式雪花开合装置，包括：驱动系统、链条、固定盘、钢架、驱动开合杆、从动开合杆、从动连杆、链轮、驱动连杆、支撑杆、曲轴、回转架、滑动铰座、14曲轴回转座。

所述的固定盘刚性的固定在钢架上，一个驱动开合杆和11个从动开合杆通过带座轴承均布铰接在固定盘上(该铰接位置即雪花开合的内圆开合位置)，均可绕各自的铰接点自由旋转；所述驱动系统与所述曲轴相连，以驱动整个开合装置；所述固定架与所述曲轴相连，如图6所示滑动铰座由钢座和直线轴承组成，两者用轴用弹簧挡圈固定连接，滑动铰座既可以在曲轴11上自由水平移动，也可以相对转动；12件支撑杆一端单向铰接在驱动开合杆5或者从动开合杆上，另一端单向铰接在滑动铰座上；如图8所示，曲轴回转座安装在曲轴上，中间轴承相连，可自由绕曲轴回转；驱动连杆一端通过销轴单向铰接在曲轴回转座，另一端通过双向铰接头安装在驱动开合杆上；曲轴由轴承固定安装在钢架的钢套上，链轮刚性的固定在曲轴的一端，回转架刚性的固定在曲轴的另一端；24个从动连杆一端单向铰接在驱动开合杆或者从动开合杆上，另一端与另一个从动连杆单向铰接，这样首位相接，一个驱动开合杆、11个从动开合杆上和24个从动连杆便组成了一个整体开合的机构；如图3和图5所示，从动连杆由从动上连杆、连接法兰和从动下连杆三个部分组成，从动上连杆的端头带轴头和螺纹，连接法兰用螺母固定在从动上连杆，从动下连杆与连接法兰用螺栓刚性固定。

上述结构的工作原理为：

驱动系统通过链条带动链轮8旋转，从而带动与链轮刚性连接的曲轴相对于固定的钢架旋转；

内圈回转的实现：回转架刚性的固定在曲轴上，曲轴回转带动回转架绕回转中心转动；

驱动开合杆开合动作的实现：为了详细说明驱动开合杆开合动作的运动原理，如图10所示，以曲轴回转轴线为x轴，以固定盘的垂直和水平轴线为y轴和z轴，建立笛卡尔坐标系。曲轴回转座和曲轴中间为轴承连接，形成单向铰接模式，驱动连杆和曲轴回转座之间通过销轴也形成单向铰接，两个铰接方向垂直布置，使得曲轴和驱动连杆的连接形式变成双向铰接，驱动连杆的另一端与驱动开合杆的连接也是双向铰接。曲轴的回转带动曲轴回转座绕曲轴回转中心做回转的匀速圆周运动，回转座圆周运动的y轴分量通过驱动连杆带动驱动开合杆绕自身的铰接点摆动，实现单杆的开合。以回转座处于z轴正向为起始相位，从x轴正视逆时针方向旋转，则有回转座14沿y轴的位移：

y＝esinωt

其中e为曲轴11的偏心距离，ω为曲轴11转动角速度，t为转动的时间。由此可见回转座14沿y轴的位移为简谐运动。根据简谐运动的特性，驱动开合杆5的摆动不会出现冲击或者卡顿等速度急速变化的情况，运动过程平滑流畅。

雪花整体开合的实现：

如图3和图5所示，从动连杆7由从动上连杆7.1、连接法兰7.2和从动下连杆7.3三个部分组成，从动上连杆7.1的端头带轴头和螺纹，连接法兰7.2用螺母固定在从动上连杆7.1，从动下连杆7.3与连接法兰7.2用螺栓刚性固定，这种结构的目的是可以实现从动连杆7的上下铰接之间相对从动连杆7轴线转动，最终的目的是为了放开两个铰接点间的绕从动连杆7转动的自由度，让两个相互连接的从动连杆7见的相对角位移得到释放，防止卡死。

如图6所示滑动铰座由钢座13.1和直线轴承13.2组成，两者用轴用弹簧挡圈固定连接，滑动铰座13既可以在曲轴11上自由水平移动，也可以相对转动；12件支撑杆10一端单向铰接在驱动开合杆5或者从动开合杆6上，另一端单向铰接在滑动铰座13上，这两个铰接的方向相同且和与其相连的驱动开合杆5或者从动开合杆6与固定盘3间的铰接方向相同，以限制其他方向的转动自由度，使得滑动铰座13仅可沿着曲轴11方向水平移动；驱动开合杆5的摆动动作通过其上单向铰接的支撑杆10推动滑动铰座13沿曲轴11水平移动，滑动铰座13的水平移动通过其他11个支撑杆10进而推动11个从动开合杆6实现摆动动作，由于其铰接方式相同，通过控制支撑杆10与11个从动开合杆的铰接位置就可以实现12个开合杆同步同速的进行开合运动。

24个从动连杆一端单向铰接在驱动开合杆或者从动开合杆上，另一端与另一个从动连杆7单向铰接，这样首位相接，一个驱动开合杆5、11个从动开合杆11上和24个从动连杆7便组成了一个整体开合的机构，开合杆5、11的开合运动带动从动连杆7形成整体进行开合。但在整体开合时，两个相互连接的从动连杆7由相应的开合杆(5或7)带动开合时，两个从动连杆7之间的运动。

本实例中雪花开合杆5、6的长度L由两个因素决定：1.雪花打开后的整体直径D；2.工艺决定的内圈线的大小d。一般d/D选择1/3～1/2之间，开合杆5、6的长度L＝(D-d)/2，如果开合杆5、6的长度过长，雪花的开合就会很不合比例而缺乏观赏性，如果过短，一方面会和回转架形成视觉冲突，影响观赏效果，另一方面在机械装置的实现难度也会大幅度增高。

本实例中雪花开合的行程选择：雪花开合的位置一般用开合杆5、6与曲轴11轴线间的夹角来衡量和表示，雪花开合的行程一般选择30°～90°，这样会具有最佳的观赏效果。

本实例中曲轴11的偏心距e取值大约为100mm左右，如果过大便会影响整个曲轴的刚度和强度。

本实例中驱动连杆9两端的连接均为双向铰接，目的是放开摆动方向的自由度，防止机构卡死。

本实例中从动连杆7的两端均为单向铰接，其开合方向的转动自由度不能放开，目的是将开合杆5、6的摆动动力传递给从动连杆7，实现整体开合；从动连杆7上下段可绕连杆中心相互转动，目的是释放开合杆5、6摆动传递给从动连杆7的多余角位移，防止整个机构卡死。

本实例中整个机构处于打开状态是，支撑杆10与曲轴的夹角不能过大，一般在55°～65°之间，如果过大的话，支撑杆10就有可能处于滑动铰座13与曲轴11的摩擦角之内，可能会造成整个机构受力过大甚至卡死；如果过小则会需要加长曲轴11尺寸的尺寸，来满足开合机构的开合行程。

本实用新型实施例提供的带一种内圈回转的带随动连杆的整体式雪花开合机构可以带动三维动态烟花实现：

1.外圈雪花绕内圆线整体开合；

2.内圈滑雪人图案绕圆心回转；

3.两个分体动作由一套驱动集中驱动，结构简单，动作安全可靠。

本实用新型实例除了可应用于三维动态烟花之外，还可配合灯光、LED屏等实现3D的动态开合效果，姿态优美，动作流畅，极具推广价值。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种整体式雪花开合装置，其特征在于，包括驱动系统、固定盘、开合杆、从动连杆、驱动连杆、曲轴、固定架、支撑杆和回转架，所述驱动系统与所述曲轴相连，以驱动整个开合装置；

所述固定架与所述曲轴相连，所述固定盘通过支架固定在所述曲轴上，所述回转架固定在所述曲轴远离所述固定架的一端；

所述开合杆均匀分布在所述固定盘上，所述开合杆的一端与所述固定盘连接；所述支撑杆的一端连接在所述开合杆上，所述支撑杆的另一端连接在所述曲轴上；

所述从动连杆连接在所述开合杆之间。

2.根据权利要求1所述的整体式雪花开合装置，其特征在于，所述曲轴上设置有曲轴回转座，所述曲轴回转座通过轴承与所述曲轴铰接相连。

3.根据权利要求2所述的整体式雪花开合装置，其特征在于，所述开合装置还包括驱动连杆，所述开合杆包括驱动开合杆和从动开合杆，所述驱动连杆的一端与所述驱动开合杆通过双向铰接头相连，另一端与所述曲轴回转座单向铰接。

4.根据权利要求1所述的整体式雪花开合装置，其特征在于，所述驱动系统包括驱动电机、链条和链轮，所述链轮固定连接在所述曲轴的一端，所述驱动电机用于驱动链条带动所述链轮。

5.根据权利要求1所述的整体式雪花开合装置，其特征在于，所述从动连杆包括从动上连杆、连接法兰和从动下连杆，所述从动上连杆和所述从动下连杆通过所述连接法兰相连。

6.根据权利要求5所述的整体式雪花开合装置，其特征在于，所述从动连杆的数量是所述开合杆数量的两倍，所述从动连杆连接在所述开合杆之间具体为：

两个从动连杆的从动上连杆单向铰接，且两个从动连杆的从动下连杆分别铰接在相邻的开合杆上。

7.根据权利要求1所述的整体式雪花开合装置，其特征在于，所述支撑杆和曲轴之间通过滑动铰座相连，所述滑动铰座包括钢座和直线轴承，所述钢座安装在所述直线轴承上，所述直线轴承套在所述曲轴上使得所述直线轴承能够在所述曲轴上滑动或转动，所述钢座上设置有用于铰接所述支撑杆的通孔。

8.根据权利要求3所述的整体式雪花开合装置，其特征在于，所述驱动开合杆的数量为1，所述从动开合杆的数量为11，所述从动连杆的数量为24，所述驱动连杆的数量为1。

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