WO2011022947A1 - 一种连杆机构 - Google Patents

Description

一种连杆机构

技术领域

本发明涉及一种连杆机构， 特别是一种具有行程放大功能的连杆机构。 背景技术

连杆机构根据构件之间的相对运动，可分为平面连杆机构和空间连杆机构。平面连 杆机构是由若干构件用低副 （转动副、 移动副、 球面副、 球销副、 圆柱副及螺旋副等） 联结而成， 故又称低副机构。 由于低副是面接触， 耐磨损， 加上转动副和移动副的接触 表面是圆柱面和平面， 制造简便， 易于获得较高的制造精度， 因此， 平面连杆机构在各 种机械和仪器中获得广泛应用。

连杆机构的构件运动形式多样， 组合灵活， 可实现转动、 摆动、 移动和平面或空间 复杂运动， 常用于刚体导引、 实现已知运动规律或已知轨迹， 还可以实现行程和角度放 大， 因此被用作各类执行机构和功能部件。 如专利号为 ZL200620045880.5 的中国实用 新型 《手术台角度放大机构》就涉及一种连杆结构， 包括固定在手术台背板上、 下两端 的两组转动副； 一组固定在手术台腿板上的转动副； 一组连接手术台背板和腿板的转动 副； 一组转动副连接两组平行布置的连杆和液压缸活塞杆； 两组连杆， 其一端连接上述 液压缸活塞杆相连的转动副， 另一端分别与上述手术台的背板上的转动副、腿板上的转 动副相连。 上述专利利用活塞运动和连杆的配合构成一四边形机构， 使得手术台面的运 动角度放大， 实现了行程倍率可变的放大功能， 调节更为灵活， 但是， 上述专利的连杆 机构在安装时需要固定多个运动副， 而且机构内因为设置有液压缸， 活塞杆运动需要一 定的行程， 使得机构整体的体积较大， 无法适用于安装空间较小的设备。

另有， 如专利号为 ZL200320108236.4的中国实用新型专利 《连杆传动机构的发动 机节气门电子控制用执行机构》包括步进电机、 节气门， 步进电机与节气门的位置相对 固定， 其特征在于： 在步进电机与节气门之间加入一由主动杆、 传动杆、 从动杆组成的 传动结构， 其中主动杆的一端固定于步进电机上， 主动杆的另一端与传动杆的之间为活 动连接， 从动杆一端固定于节气门上， 从动杆与传动杆的之间为活动连接。 该专利通过 连杆机构将电机的旋转运动转换为节气门的开闭运动，虽然体积小、结构简单且成本低， 但是该专利采用的是由四根连杆首尾相连而成的铰接平面连杆结构， 该连杆结构只能实 现两者运动状态的同步性， 却无法实现行程或角度的放大功能， 更无法做到行程或角度 的不恒定倍率的放大， 调节不够灵活。 一 1 一

确认本 发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种具有非恒定倍率 行程放大功能的连杆机构， 该连杆机构结构简单、 调节灵活且体积小， 适用于安装空间 有限或狭小的机械结构或产品中。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该连杆机构，包括有位于同一平面 内的第一摆动杆、 第二摆动杆、 第一连接杆和第二连接杆， 其特征在于： 所述第一摆动 杆的一端通过第一销轴与所述第二摆动杆的一端相铰接为第一铰接点，所述第一连接杆 的一端铰接在所述第一摆动杆的中部上，所述第二连接杆的一端铰接在所述第二摆动杆 的中部上，而所述第一连接杆的另一端通过第二销轴与所述第二连接杆的另一端相铰接 为第二铰接点。

为了让本发明的四连杆机构能够实现行程自动回复的功能，还可以包括一弹性复位 装置， 该弹性复位装置由弹簧座、 支架和弹簧组成， 其中弹簧座的主体呈倒 u形， 在该 弹簧座主体的两侧壁中部纵向开有导向长孔，两侧壁的端部分别开设有相互对齐的第一 铰接孔， 所述的第一铰接点和第二铰接点同时位于该弹簧座主体的两侧壁之间， 且第一 销轴的两端分别支承在对应侧的第一铰接孔中，所述第二销轴两端分别穿设在对应侧的 导向长孔中且可沿该导向长孔纵向滑移； 所述的支架位于弹簧座主体之上， 且通过所述 的第二销轴与所述的第一连接杆、 第二连接杆相联动， 所述的弹簧则限位在所述的支架 与弹簧座主体之间， 以使所述的支架始终具有背离所述弹簧座的趋势。 于是， 在第一摆 动杆的另一端和第二摆动杆的另一端上施加外力，第二铰接点可以在导向长孔内来回滑 移， 当第二铰接点逐渐靠近第一铰接点时， 所述弹簧处于压缩状态， 此时， 撤去外力， 在该弹簧的弹性力回复力作用下，所述支架背离弹簧座而使得第二铰接点沿导向长孔滑 移到远离第一铰接点的一端。

为了更好的固定弹簧，便于弹簧的安装和定位，所述的弹簧座主体的顶部还设有供 弹簧套设的定位套， 该定位套内插设有一可相对于该定位套滑移的导向柱， 所述导向柱 的上部和所述支架固定相连。

作为优选， 所述的支架可以设计成倒 u形， 该支架的两侧壁端部也开设相互对齐 的第二铰接孔， 所述的第二销轴的两端支承在对应侧的该第二铰接孔中； 所述导向柱的 上部设置有外螺纹，所述支架的顶部开设有一通孔，所述导向柱上部穿出所述通孔之外， 并且， 所述导向柱在位于所述通孔之上的部位螺紋连接有第一螺母， 该导向柱在位于所 述通孔之下的部位螺紋连接有第二螺母，所述第一螺母和第二螺母将所述导向柱的上部 定位于所述支架的通孔之中。 由于支架设计呈倒 U型，支架的两侧壁分别通过第二销轴 连接在弹簧座上， 受力更加均匀， 而定位套上端固定连接在支架顶部， 使得整个支架和 弹簧座之间为刚性连接， 能够避免支架晃动。

考虑到连杆运动时的干涉， 所述的第一连接杆和第二连接杆分别设计成圆弧形结 构。 圆弧形连杆能够避免运动过程中的干涉， 也能够进一步地减小四连杆机构的体积， 节省安装空间。

与现有技术相比，本发明的优点在于： 由两根摆动杆和两根连接杆组成一双人字形 平面连杆机构， 该双人字形平面连杆机构由于没有固定点， 第一铰接点和第二铰接点都 是可以活动的， 通过第一铰接点和第二铰接点之间相对较小的位移量， 可获得第一摆动 杆的另一端与第二摆动杆的另一端之间较大的位移量，这两个位移量之间的比率是非恒 定的； 而且， 该平面连杆机构只有四根杆通过铰接连接而成， 结构紧凑、 体积小， 更加 适用于安装空间狭小的机械结构或产品中。 附图说明

图 1为本发明实施例的平面连杆结构示意图。

图 2为在图 1基础上安装有弹性复位装置的平面连杆结构示意图。

图 3为图 2所示连杆机构的立体分解图。

图 4为图 2所示平面连杆的使用状态图之一 （弹簧处于最大压缩量）。

图 5为图 2所示平面连杆的使用状态图之二 （弹簧处于最大松弛量）。

图 6为本发明的实施例在链条提升装置中的使用状态示意图。 具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图 1所示，为本发明实施例的平面连杆机构的示意图，该连杆机构为一平面四连 杆机构， 包括有位于同一平面内的第一摆动杆 1、 第二摆动杆 2、 第一连接杆 3和第二 连接杆 4， 为了避免连杆机构在运动中引起的干涉， 第一摆动杆 1和第二摆动杆 2为直 杆， 第一连接杆 3和第二连接杆 4则分别设计成圆弧形结构；

其中， 第一摆动杆 1的一端通过第一销轴 81与第二摆动杆 2的一端相铰接而成为 第一铰接点 a， 第一连接杆 3的一端铰接在第一摆动杆 1的中部上， 第二连接杆 4的一 端铰接在第二摆动杆 2的中部上， 第一连接杆 3的另一端通过第二销轴 82与第二连接 杆 4的另一端相铰接而成为第二铰接点 b。

如图 2、 图 3所示， 为一具有行程自动回复的功能的四连杆机构， 该四连杆机构是 在图 1的基础上增设了一弹性复位装置；

该弹性复位装置由弹簧座 5、 支架 6和螺旋状压缩弹簧 7组成， 其中， 弹簧座 5的 主体呈倒 U形， 弹簧座 5主体的顶部设有供弹簧 7套设的定位套 53， 该定位套 53内插 设有一可相对于定位套 53做轴向滑移的导向柱 54， 以改变支架 6和弹簧座 5主体顶部 之间的距离， 导向柱 54的上部设置有外螺纹并且和支架 6固定相连； 在弹簧座 5主体的两侧壁中部纵向开有导向长孔 52， 两侧壁的端部分别开设有相 互对齐的第一铰接孔 51 ,第一铰接点 a和第二铰接点 b同时位于该弹簧座 5主体的两侧 壁之间， 且第一销轴 81的两端分别支承在对应侧的第一铰接孔 51中， 第二销轴 82两 端分别穿设在对应侧的导向长孔 52中且可沿该导向长孔 52纵向滑移；

支架 6位于弹簧座 5主体之上并设计成倒 U形， 支架 6的两侧壁端部也开设相互 对齐的第二铰接孔 61， 支架 6通过第二销轴 82与第一连接杆 3、 第二连接杆 4相联动， 弹簧 7限位在支架 6与弹簧座 5主体之间，而使得支架 6具有始终背离弹簧座 5的趋势， 并且， 支架 6的顶部开设置有一通孔 62, 导向柱 64的上部穿出通孔 62之外， 并且， 导 向柱 54在位于通孔 62之上的部位螺纹连接有第一螺母 63， 该导向柱 54在位于通孔 62 之下的部位螺纹连接有第二螺母 64， 第一螺母 63和第二螺母 64将导向柱 54的上部定 位于支架 6的通孔 62之中。

于是， 当第一摆动杆 1的另一端 11和第二摆动杆 2的另一端 21相互靠近时，第二 铰接点 b可以在导向长孔 52滑移并靠近第一铰接点 a,当第二铰接点 b滑移至导向长孔 52的最底部时， 此时， 弹簧 7处于最大压缩量状态， 如图 4所示； 撤去外力后， 在弹簧 7的弹性力回复力作用下，支架 6背离弹簧座 5运动而使得第二铰接点 b沿导向长孔 52 滑移到远离第一铰接点 a的一端， 如图 5所示。

如图 6所示， 为本实施例的连杆机构在链条提升装置中的使用状态示意图，该提升 装置包括有能沿竖直导轨 Γ上下运动的箱体 2'、 固定在箱体 2'中部的电机 3'以及设置在 箱体 Γ内的传动链轮组， 传动链轮组采用现有技术的布置方式， 包括绕设有链条 7'的牵 引轮 4'、 张紧轮 5'和驱动轮 6'， 链条采用 N型缠绕方式；

于是， 连杆机构位于传动链轮组的两个张紧轮 5'之间， 第一摆动杆 1 的另一端 11 和第二摆动杆 2的另一端 21分别通过由摇杆、 拉杆、 联动曲柄和提升轮组成的驱动系 统可改变链条 7'松边在链轮上的包角， 进而减小链条的松弛量。

本实施例的连杆机构为双人字型机构， 体积小， 伸缩灵活， 连杆机构上的所有铰接 点都是可自由活动的， 弹簧用于平衡链条的牵引力， 可实现非恒定倍率的行程放大。

Claims

权 利 要 求

1、 一种连杆机构， 包括有位于同一平面内的第一摆动杆 (1)、 第二摆动杆 (2)、 第一 连接杆 (3)和第二连接杆 (4)， 其特征在于： 所述第一摆动杆 (1)的一端通过第一销轴 (81) 与所述第二摆动杆 (2)的一端相铰接为第一铰接点 (a)， 所述第一连接杆 (3)的一端铰接在 所述第一摆动杆 (1)的中部上， 所述第二连接杆 (4)的一端铰接在所述第二摆动杆 (2)的中 部上，而所述第一连接杆 (3)的另一端通过第二销轴 (82)与所述第二连接杆 (4)的另一端相 铰接为第二铰接点 (b)。

2、 根据权利要求 1所述的连杆机构， 其特征在于： 还包括一弹性复位装置， 该弹 性复位装置由弹簧座 (5)、 支架 (6)和弹簧 (7)组成， 其中弹簧座 (5)的主体呈倒 U形， 在该 弹簧座 (5)主体的两侧壁中部纵向开有导向长孔 (52)， 两侧壁的端部分别开设有相互对齐 的第一铰接孔 (51)，所述的第一铰接点 (a)和第二铰接点 (b)同时位于该弹簧座 (5)主体的两 侧壁之间， 且第一销轴 (81)的两端分别支承在对应侧的第一铰接孔 (51)中， 所述第二销 轴 (82)两端分别穿设在对应侧的导向长孔 (52)中且可沿该导向长孔 (52)纵向滑移；

所述的支架 (6)位于弹簧座 (5)主体之上，且通过所述的第二销轴 (82)与所述的第一连 接杆 (3)、 第二连接杆 (4)相联动， 所述的弹簧 (7)则限位在所述的支架 (6)与弹簧座 (5)主体 之间， 以使所述的支架 (6)始终具有背离所述弹簧座 (5)的趋势。

3、 根据权利要求 2所述的连杆机构， 其特征在于： 所述的弹簧座 (5)主体的顶部还 设有供弹簧 (7)套设的定位套 (53)，该定位套 (53)内插设有一可相对于该定位套 (53)滑移的 导向柱 (54)， 所述导向柱 (54)的上部和所述支架 (6)固定相连。

4、 根据权利要求 3所述的连杆机构， 其特征在于： 所述的支架 (6)设计成倒 U形， 该支架 (6)的两侧壁端部也开设相互对齐的第二铰接孔 (61)， 所述的第二销轴 (82)的两端 支承在对应侧的该第二铰接孔 (61)中；所述导向柱 (54)的上部设置有外螺纹，所述支架 (6) 的顶部开设有一通孔 (62)， 所述导向柱 (54)上部穿出所述通孔 (62)之外， 并且， 所述导向 柱 (54)在位于所述通孔 (62)之上的部位螺纹连接有第一螺母 (63)， 该导向柱 (54)在位于所 述通孔 (62)之下的部位螺纹连接有第二螺母 (64)， 所述第一螺母 (63)和第二螺母 (64)将所 述导向柱 (54)的上部定位于所述支架 (6)的通孔 (62)之中。

5、 根据权利要求 1或 2或 3或 4所述的连杆机构， 其特征在于： 所述的第一连接 杆 (3)和第二连接杆 (4)分别设计成圆弧形结构。