CN2132036Y

CN2132036Y - 行星往复机构

Info

Publication number: CN2132036Y
Application number: CN 91219789
Authority: CN
Inventors: 马力行
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-08-12
Filing date: 1991-08-12
Publication date: 1993-05-05
Anticipated expiration: 2001-08-12

Abstract

行星往复机构是一种动力主机主动往复的机构。安装在机架导轨上的装有电动机和变速装置的滑板上固定的太阳轴上装有行星架，由于行星轴上的滚轮置放在固定在机架内的与齿圈同轴的靠模内，因此与行星架转动联接的行星轴上固定联接的行星齿轮与机架内固定的齿圈保持啮合，实现输出动力的主机往复运动，适用于中、长行程大功率往复运动的场合。

Description

本实用新型为一种主动往复运动机构。

现在应用的各种类型的往复运动机构，均为从动往复机构。本实用新型的目的在于研制一种主动件自身动力主动往复运动的机构，实现输出动力的主机往复运动。适用于低速中、长行程的大功率往复运动的场合。

为达到上述目的，本实用新型提供一种行星往复机构，它包括一个机架及安装在机架上的导轨，导轨上装有滑板，滑板上安装着电动机和变速装置，其特殊之处是固定在滑板上的太阳轴与变速装置的输出轴处在同轴位置上，行星架与太阳轴转动联接，安装在行星架上的可以自由转动的行星轴上，其在行星架以上部分，与变速装置的输出轴通过机械传动，将扭矩和转速传递给行星轴，其在行星架以下部分装有固定联接的行星齿轮和转动联接的滚轮，在机架内装有固定的齿圈和与齿圈同轴的靠模，将行星轴上的滚轮置放在靠模内，使行星齿轮与齿圈保持啮合，由于靠模对滚轮的约束，行星齿轮沿着齿圈作行星转动，通过行星架带动滑板作往复运动。

滑板往复运动的速度规律取决于固定在机架内的齿圈的形状，靠模为齿圈的相似形。当滑板为中、长行程的直线往复运动时，采用由两条等长直线段部分和两等径半圆部分联接而成的长圆形齿圈和靠模。

行星往复机构的行星架的长度，即是安装太阳轴和行星轴的两孔的中心距L，它与齿圈的两端半圆齿部分的节圆半径r₂及行星齿轮的节圆半径r之间的关系为：当是内啮合时，L＞r₂－r，当是外啮合时L＞r₂＋r，L的长短决定行星架与齿圈长轴中心线间的夹角∮₀的大小，∮₀角的大小影响滚轮对靠模及滑板对导轨的侧压力的大小。

行星往复机构是一种动力主机主动往复运动的机构，它可以满足多种运动形式和速度规律的往复运动。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1中、长行程销齿传动行星往复机构结构示意图。

图2中、长行程销齿传动行星往复机构行程分析图。

图3、4、5中、长行程销齿传动行星往复机构运动及动力分析图。

图1所示实施例，是一种应用销齿传动采用长圆形齿圈的行星往复机构。图中1、行星齿轮 2、长圆形内销轮 3、滚轮 4、皮带传动 5、行星架 6、靠模 7、导轨 8、滑板。

1、固定在机架上的长圆形内销轮（2）是由两段长等于0₁0₂的销齿条与节圆半径为r₂的圆心分别为0₁、0₂的半圆内销齿轮组成。

2、长圆形靠模（6）与长圆形内销轮同轴固定在机架上。

3、行星架（5）的太阳轴A与滑板（8）上的变速箱输出轴同轴，固定的在置于机架导轨（7）上可以往复直线运动的滑板（8）上，机架上的导轨（7）平行于长圆形内销轮（2）的中心线0₁0₂。行星架太阳轴A的轴线与0₁0₂正交，且与长圆形内销轮所在的平面垂直。

4、行星架的行星轴B上固定联接的行星齿轮（1）与长圆形内销轮啮合。行星轴B下端转动联接的滚轮（3）置于靠模（6）内。行星轴B上端装有固定联接的皮带轮。

电动机通过皮带传动经变速箱由输出轴将扭矩M、转速n再通过皮带传动传递给行星轴B上的行星齿轮（1），在靠模（6）对滚轮（3）的约束下，行星齿轮（1）沿长圆形内销轮（2）作行星啮合转动。通过行星架带动太阳轴A使机架导轨上的滑板（8）做往复直线运动。行星齿轮沿长圆形内销轮行星转动一周，则滑板做一次往复直线运动。其工作行程为行星齿轮沿长圆形内销轮的销齿条作啮合滚动时，滑板作向上（向下）的匀速直线运动；其换向行程为行星齿轮绕0₁（0₂）与内销轮啮合作0－180°（180°－360°）的行星转动时，则滑板为由上而下（由下而上）的换向运动。行星齿轮周而复始的行星转动，则滑板不间断地作往复直线运动。

图2中、长行程销齿传动行星往复机构行程分析图，行星齿轮（1）与长圆形内销轮（2）啮合一周，通过行星架（5）带动太阳轴A使机架导轨（7）上的滑板（8）做往复直线运动的行程分析。如图2所示，其上终端换向行程为：

S₁＝r₃－〔L－（L COS∮₀）〕

下终端换向行程为：

S₂＝r₃＋〔L－（L COS∮₀）〕

工作行程：S₁₂＝0₁0₂

行程：S＝0₁0₂＋2r₃

L：行星架太阳轴与行星轴的轴心距。

r₃：行星轴轴线行星转动轨迹圆半径。

∮₀：行星架（5）与轴线0₁0₂间的夹角。

因此，行星往复机构的工作行程的大小，决定于销齿条段的长短。而换向行程的大小，决定于两半圆内销轮和行星齿轮的节圆半径的大小。

结合图3、4、5对行星往复机构的运动及动力学性能加以说明。

图3为中、长行程销齿传动行星往复机构运动及动力分析图，行星齿轮（1）与长圆形内销轮（2）的销齿条啮合的情况分析。

图3所示，由于靠模（6）对滚轮（3）的约束，迫使行星齿轮沿销齿条作向上的啮合滚动，并带动行星架（5）向上平移。

若加在太阳轴A上的工作阻力为F_A（双向），那么F_A沿行星架AB的中心线传递到行星轴B上的切向作用力：F_B＝F_A

作用在行星齿轮上的驱动力矩M，等于作用在行星轴上的主动力P_B对啮合节点的距。那么：

P_B＝ (M)/(r) ≥F_B

在主动力P_B带动下，行星架（5）作向上的匀速直线运动，太阳轴A的速度等于行星轴B的速度：V_A＝V_B＝ (PZn)/(1000×60)

P：行星齿轮的齿距。

z：行星齿轮的齿数。

n：行星齿轮的转速。

由P_B及F_A引起的法向力，将使滚轮压紧靠模，并沿靠模向上滚动。

图4为中长行程销齿传动行星往复机构运动及动力分析图，行星齿轮（1）与长圆形内销轮（2）的0₁半圆内销轮的啮合情况分析。

图4所示，在靠模（6）对滚轮（3）的约束下，迫使行星齿轮进入绕0₁与内销轮啮合作0－180°的行星传动，并带动行星架（5）向上（向下）位移的同时绕太阳轴A转动，其受力状况为：P_Bcosα＋F_Bsin²α≥F_B——（1）

P_Br₃≥F_Br₃cosα——（2）

由公式（1）可以看出，靠模对滚轮的约束反力所产生的对行星轴B的支持力F_Bsin²α，随行星转角在0＜α≤90°之间增大而增大到F_B（随行星转角在90°（α≤180°之间增大而减小到零）。

由公式（2）可以看出，动力矩P_Br₃为一常数，而阻力矩F_Br₃COSα随行星转角在0＜α≤90°之间的增大而减小到零（随行星转角在90°（α≤180°之间的增大到F_R）

由上述分析看出，行星往复机构具有换向卸荷的性能。行星架太阳轴A换向行程的速度为：

V_A＝ (Pzn)/(1000×60) × (r₃)/(r₂) ×（cosα－sinαtg∮₀）

行星转角在0＜α≤90°之间增大时，太阳轴A为向上的减速直线运动。当α＝90°时，V_A＝0

行星转角在90°＜α≤180°之间增大时，太阳轴A为向下的增速直线运动，当α＝180°太阳轴A开始向下匀速直线运动。V_A＝ (Pzn)/(1000×60)

图5为中、长行程销齿传动行星往复机构运动及动力分析图，行星齿轮（1）与长圆形内销轮（2）的O₂半圆内销轮的啮合情况分析。

图5所示，行星齿轮绕O₂与内销轮啮合作180°－360°的行星转动，并带动行星架（5）向下（向上）运动的同时绕太阳轴A转动，其受力状况为：P_Bcosα＋F_Bsin²α≥F_B

P_Br₃≥F_B.r_3。cosα

其速度状况为：

V_A＝ (Pzn)/(1000×60) × (r₃)/(r₂) （cosα＋sinα.tg∮。）

行星转角在180°＜α＜270°之间增大时，太阳轴A为向下的减速直线运动。当α＝270°时，V_A＝0。

行星转角270°＜α≤360°，太阳轴A又开始向上匀速直线运动：V_A＝ (Pzn)/(1000×60) 。

太阳轴A的往复直线运动的速度规律，即滑板（8）的往复直线运动的速度规律。

行星往复机构的特征及优点为：

1、本机构为动力主机自身主动往复，与现行的从动往复机构比较是该机构的本质特征。

2、该机构由于是主动往复，因此无止点，无自锁现象。

3、该机构易于实现大功率，中、长行程的往复直线运动的动力输出。

4、该机构自身决定的往复直线运动的速度规律，符合往复运动的要求。

5、该机构具有换向卸荷的性能，因此换向平稳，且工作行程以匀速度往复，无加速度带来的影响，因此传动平稳。

Claims

1、行星往复机构是一种动力主机主动往复的机构，包括一个机架及安装在机架上的导轨，导轨上装有滑板，滑板上安装着电动机和变速装置，其特征在于固定在滑板上的太阳轴与变速装置的输出轴处在同轴位置上，行星架与太阳轴转动联接，安装在行星架上的可以自由转动的行星轴上，其在行星架以上部分，与变速装置的输出轴通过机械传动，将扭矩和转速传递给行星轴，其在行星架以下部分，装有固定联接的行星齿轮和转动联接的滚轮，在机架内装有固定的齿圈和与齿圈同轴的靠模，将行星轴上的滚轮置放在靠模内，使行星齿轮与齿圈保持啮合，由于靠模对滚轮的约束，行星齿轮与齿圈啮合作行星转动，通过行星架带动与太阳轴固定联接的滑板作往复运动。

2、如权利要求1所述的行星往复机构，其特征在于其中所说的与齿圈同轴的靠模为齿圈的相似形，等于行星齿轮与齿圈啮合作行星转动时行星轴的中心线运动轨迹的形状的大小。

3、如权利要求1所述的行星往复机构，其特征在于固定在滑板上的太阳轴的中心线与齿圈的长轴中心线正交，且垂直于齿圈所在的平面。

4、如权利要求1所述的行星往复机构，其特征在于安装在太阳轴上的行星架，其太阳轴和行星轴间中心距L与齿圈的两端半圆齿部分的节圆半径r₂及行星齿轮的节圆半径r间的关系为，当是内啮合时L＞r₂－r，当是外啮合时L＞r₂＋r。

5、如权利要求1所述的行星往复机构，其特征在于滑板的往复运动的速度规律取决于固定在机架内的齿圈的形状，当滑板为中、长行程的直线往复运动的情况下，其齿圈是由两条等长齿条部分的两端联接两等径半圆齿部分而成的长圆形齿圈。