直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】

[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】

[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用單曲柄連桿機(jī)構(gòu)和雙連桿機(jī)構(gòu)，單連桿曲柄機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的直線運(yùn)動(dòng)行程較??；而雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)雖然能產(chǎn)生較大的直線運(yùn)動(dòng)行程，但運(yùn)動(dòng)的連桿曲柄位置難確定，且兩個(gè)連桿曲柄同步性較差，滑塊行程不確定，傳動(dòng)精度差；還有上述兩種曲柄連桿機(jī)構(gòu)均有死點(diǎn)位置，須通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)慣性沖過死點(diǎn)位置。

 

【發(fā)明內(nèi)容】

 

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，旨在解決現(xiàn)有單曲柄連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的直線運(yùn)動(dòng)行程較小、雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)的滑塊行程不確定與傳動(dòng)精度差及兩者均存在死點(diǎn)位置慣性沖擊的技術(shù)問題。

[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括支撐件、樞接在所述支撐件上的第一偏心齒輪、與所述第一偏心齒輪嗤合傳動(dòng)的第二偏心齒輪、相對(duì)兩端分別樞接在所述第一偏心齒輪的圓心與所述第二偏心齒輪的圓心上的連桿及樞接在所述第二偏心齒輪的偏心上且作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑塊，所述滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡位于該滑塊與所述第二偏心齒輪之間的樞接軸線在該第二偏心齒輪的偏心處形成的法平面上。

[0005]進(jìn)一步地，所述第一偏心齒輪的偏心及所述第二偏心齒輪的偏心之間的連線與所述滑塊的移動(dòng)軌跡共線。

[0006]進(jìn)一步地，所述第一偏心齒輪的偏心距與所述第二偏心齒輪的偏心距相等。

[0007]進(jìn)一步地，所述直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括樞接在所述支撐件上的主動(dòng)齒輪及樞接在所述支撐件上且與所述第一偏心齒輪固定連接的從動(dòng)齒輪，所述從動(dòng)齒輪的圓心與所述第一偏心齒輪的偏心重合。

[0008]進(jìn)一步地，所述直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括樞接在所述支撐件上且用于安裝所述從動(dòng)齒輪與所述第一偏心齒輪的第一樞接軸、用于安裝所述第二偏心齒輪的第二樞接軸及樞接在所述支撐件上且用于安裝所述主動(dòng)齒輪的第三樞接軸。

[0009]進(jìn)一步地，所述第一偏心齒輪的齒數(shù)與所述第二偏心齒輪的齒數(shù)相等。

[0010]進(jìn)一步地，所述直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括樞接在所述支撐件上且用于安裝所述第一偏心齒輪的第一樞接軸及用于安裝所述第二偏心齒輪的第二樞接軸。

[0011]進(jìn)一步地，所述第一偏心齒輪的數(shù)量與所述第二偏心齒輪的數(shù)量均為兩段，兩個(gè)所述第一偏心齒輪沿軸向相間隔，兩個(gè)所述第二偏心齒輪沿軸向相間隔，兩個(gè)所述第一偏心齒輪與兩個(gè)所述第二偏心齒輪一一對(duì)應(yīng)相嚙合，所述直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括固定連接在兩個(gè)所述第一偏心齒輪的圓心之間的第一連接軸及固定連接在兩個(gè)所述第二偏心齒輪的圓心之間的第二連接軸，所述連桿的其中一端樞接在所述第一連接軸上而該連桿的另外一端樞接在所述第二連接軸上。

[0012]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)效果是:連桿的相對(duì)兩端分別樞接在第一偏心齒輪與第二偏心齒輪兩者圓心上，使第一偏心齒輪與第二偏心齒輪保持恒定的中心距。讓第一偏心齒輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，第一偏心齒輪與第二偏心齒輪嚙合傳動(dòng)，樞接在第二偏心齒輪偏心上的滑塊輸出直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)偏心齒輪相嚙合與連桿的組合能取得大行程直線運(yùn)動(dòng)效果。兩個(gè)偏心齒輪相嚙合，不會(huì)存在死點(diǎn)位置，避免慣性沖擊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，滑塊行程確定，傳動(dòng)精度高。

【附圖說明】

[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體裝配圖。

[0014]圖2是圖1的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的正視圖。

[0015]圖3是圖2的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的透視圖。

[0016]圖4是圖1的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的沿M-M線的剖視圖。

[0017]圖5是圖1的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體分解圖。

[0018]圖6是圖1的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中應(yīng)用的第一偏心齒輪的運(yùn)動(dòng)示意圖。

[0019]圖7是圖1的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中應(yīng)用的第一偏心齒輪與第二偏心齒輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不意圖，狀態(tài)I為連桿運(yùn)動(dòng)至第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心的下方，狀態(tài)2為第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心處于最大距離，狀態(tài)3為連桿運(yùn)動(dòng)至第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心的上方，狀態(tài)4為第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心處于最小距離。

【具體實(shí)施方式】

[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

[0021]請(qǐng)參閱圖1至圖3，第一偏心齒輪10的圓心為O1，第一偏心齒輪10的偏心為Pp第二偏心齒輪20的圓心為O2，第二偏心齒輪20的偏心為P2。第一偏心齒輪10和第二偏心齒輪20的模數(shù)相同。以偏心P1與偏心P 2作直線定義為X軸，Y軸定義為與X軸相垂直的軸線，第一偏心齒輪10的軸線與第二偏心齒輪20的軸線均垂直于由X軸與Y軸形成的平面內(nèi)。

[0022]請(qǐng)同時(shí)參閱圖4、圖5，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括支撐件(圖未示)、樞接在支撐件上的第一偏心齒輪10、與第一偏心齒輪10嚙合傳動(dòng)的第二偏心齒輪20、相對(duì)兩端分別樞接在第一偏心齒輪10的圓心(^與第二偏心齒輪20的圓心O2上的連桿30及樞接在第二偏心齒輪20的偏心P2上且作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑塊40，滑塊40的運(yùn)動(dòng)軌跡位于該滑塊40與第二偏心齒輪20之間的樞接軸線在該第二偏心齒輪20的偏心P2處形成的法平面上。

[0023]連桿30的相對(duì)兩端分別樞接在第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20兩者圓心上，使第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20保持恒定的中心距。讓第一偏心齒輪10勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20嚙合傳動(dòng)，樞接在第二偏心齒輪20偏心上的滑塊40輸出直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)偏心齒輪相嚙合與連桿30的組合能取得大行程直線運(yùn)動(dòng)效果。兩個(gè)偏心齒輪相嚙合，不會(huì)存在死點(diǎn)位置，避免慣性沖擊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，滑塊40行程確定，傳動(dòng)精度高。

[0024]支撐件作為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的支撐基礎(chǔ)，用于支承第一偏心齒輪10?；瑝K40可以滑動(dòng)安裝在支撐件的滑槽中或其他物件的滑槽中，該滑槽的長度方向即滑塊40的移動(dòng)軌跡方向，滑塊40移動(dòng)軌跡在第二偏心齒輪20的樞接軸線于該第二偏心齒輪20的偏心處形成的法平面內(nèi)。連桿30為第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20的恒定中心距的定位板，使第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20保持恒定的中心距A。具體地，第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20均為圓柱齒輪，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，傳動(dòng)精度高，兩個(gè)偏心齒輪嚙合不會(huì)存在死點(diǎn)位置，避免慣性沖擊。可以理解地，以滑塊40的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)作為運(yùn)動(dòng)輸入件而以第一偏心齒輪10作為運(yùn)動(dòng)輸出件也屬于該直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的保護(hù)范圍。

[0025]第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20的初始位置:第一偏心齒輪10的偏心？1在圓心O1的左側(cè)，而第二偏心齒輪20的偏心P2在圓心O2的右側(cè)；或者，第一偏心齒輪10的偏心P1在圓心O i的右側(cè)，而第二偏心齒輪20的偏心P 2在圓心02的左側(cè)。

[0026]進(jìn)一步地，第一偏心齒輪10的偏心第二偏心齒輪20的偏心P 2之間的連線與滑塊40的移動(dòng)軌跡共線。該結(jié)構(gòu)讓滑塊40的位移量與第二偏心齒輪20的X軸位移分量相等，從而讓滑塊40獲得最大的位移量?？梢岳斫獾?，第一偏心齒輪10的偏心P1及第二偏心齒輪20的偏心P2之間的連線與滑塊40的移動(dòng)軌跡還可以錯(cuò)開一定角度。此時(shí)，滑塊40的位移量與第二偏心齒輪20的X軸位移分量相等。

[0027]進(jìn)一步地，第一偏心齒輪10的偏心距與第二偏心齒輪20的偏心距相等?？梢岳斫獾兀谝黄凝X輪10偏心距與第二偏心齒輪20偏心距還可以不相等。

[0028]進(jìn)一步地，直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括樞接在支撐件上的主動(dòng)齒輪50及樞接在支撐件上且與第一偏心齒輪10固定連接的從動(dòng)齒輪60，從動(dòng)齒輪60的圓心與第一偏心齒輪10的偏心P1重合。增加主動(dòng)齒輪50與從動(dòng)齒輪60，適應(yīng)于需要改變輸入軸的位置或轉(zhuǎn)動(dòng)方向或需要改變其他傳動(dòng)要求的場合。

[0029]進(jìn)一步地，主動(dòng)齒輪50的齒數(shù)、從動(dòng)齒輪60的齒數(shù)、第一偏心齒輪10的齒數(shù)與第二偏心齒輪20的齒數(shù)相等。該配置相對(duì)于不同齒數(shù)的其他配合，在結(jié)構(gòu)上更緊湊。

[0030]進(jìn)一步地，直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括樞接在支撐件上且用于安裝從動(dòng)齒輪60與第一偏心齒輪10的第一樞接軸71、用于安裝第二偏心齒輪20的第二樞接軸72及樞接在支撐件上且用 于安裝主動(dòng)齒輪50的第三樞接軸73。設(shè)置樞接軸，便于各個(gè)齒輪的安裝。第一樞接軸71、從動(dòng)齒輪60及第一偏心齒輪10可以為一體成型結(jié)構(gòu)，或者采用組裝結(jié)構(gòu)，第二偏心齒輪20與主動(dòng)齒輪50是類似的，不再贅述。圖4是示意圖，并不說明第一樞接軸71、從動(dòng)齒輪60及第一偏心齒輪10為一體成型結(jié)構(gòu)，并不說明第二樞接軸72與第二偏心齒輪20為一體成型結(jié)構(gòu)。

[0031]進(jìn)一步地，主動(dòng)齒輪50的圓心與從動(dòng)齒輪60的圓心之間的連線及第一偏心齒輪10的偏心與第二偏心齒輪20的偏心之間的連線相垂直。該配置相對(duì)于將主動(dòng)輪放置于其他位置的方案，在結(jié)構(gòu)上更緊湊。

[0032]進(jìn)一步地，第一偏心齒輪10的齒數(shù)與第二偏心齒輪20的齒數(shù)相等。該配置相對(duì)于不同齒數(shù)的其他配合，在結(jié)構(gòu)上更緊湊。而且，兩個(gè)偏心齒輪嚙合與連桿30的組合能取得雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)中兩倍的兩個(gè)曲柄長度之和的大行程直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)效果。

[0033]進(jìn)一步地，直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括樞接在支撐件上且用于安裝第一偏心齒輪10的第一樞接軸71及用于安裝第二偏心齒輪20的第二樞接軸72。設(shè)置樞接軸，便于各個(gè)齒輪的安裝。第一樞接軸71與第一偏心齒輪10可以為一體成型結(jié)構(gòu)，或者采用組裝結(jié)構(gòu)，第二偏心齒輪20是類似的，不再贅述。

[0034]進(jìn)一步地，第一偏心齒輪10的數(shù)量與第二偏心齒輪20的數(shù)量均為兩段，兩個(gè)第一偏心齒輪10沿軸向相間隔，兩個(gè)第二偏心齒輪20沿軸向相間隔，兩個(gè)第一偏心齒輪10與兩個(gè)第二偏心齒輪20 —一對(duì)應(yīng)相嚙合，直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括固定連接在兩個(gè)第一偏心齒輪10的圓心之間的第一連接軸11及固定連接在兩個(gè)第二偏心齒輪20的圓心之間的第二連接軸21，連桿30的其中一端樞接在第一連接軸11上而該連桿30的另外一端樞接在第二連接軸21上。采用兩組偏心齒輪相互嚙合傳動(dòng)，而連桿30的相對(duì)兩端分別樞接在第一連接軸11與第二連接軸21上，該結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠。第一連接軸11及兩個(gè)第一偏心齒輪10可以為一體成型結(jié)構(gòu)，或者采用組裝結(jié)構(gòu)，第二偏心齒輪20是類似的，不再贅述。圖4是示意圖，并不說明第一連接軸11及兩個(gè)第一偏心齒輪10為一體成型結(jié)構(gòu)，并不說明第二連接軸21及兩個(gè)第二偏心齒輪20為一體成型結(jié)構(gòu)。

[0035]優(yōu)選地，第一偏心齒輪10的偏心距與第二偏心齒輪20的偏心距相等，均為d。第一偏心齒輪10的模數(shù)與第二偏心齒輪20的模數(shù)相等，且第一偏心齒輪10的齒數(shù)與第二偏心齒輪20的齒數(shù)相等，相當(dāng)于第一偏心齒輪10的齒輪半徑與第二偏心齒輪20的齒輪半徑相等。第一偏心齒輪10的偏心？1與第二偏心齒輪20的偏心P 2之間的連線及滑塊40的移動(dòng)軌跡共線。滿足上述條件，本發(fā)明的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)行程是偏心齒輪偏心距的4倍，行程大。

[0036]請(qǐng)同時(shí)參閱圖6，空心圓代表偏心，實(shí)心圓代表圓心。第一偏心齒輪10繞其圓心O1以角速度ω均速旋轉(zhuǎn)，以第一偏心齒輪10的偏心P1為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，第一偏心齒輪10圓心(^在t時(shí)刻的X方向位移函數(shù)為:

[0037]X1 (t) =d*Cos(co*t)

[0038]連桿30使第一偏心齒輪10與第二偏心齒輪20保持恒定的中心距A，滑塊40只在第一偏心齒輪10的偏心？1與第二偏心齒輪20的偏心P 2之間連線方向及(即X軸)上運(yùn)動(dòng)，而在Y軸方向上無運(yùn)動(dòng)，在X軸方向的運(yùn)動(dòng)與第二偏心齒輪20的偏心P2同步?；瑝K在t時(shí)刻X軸位移函數(shù)為:

[0039]X2 (t) = 2*Xi (t) = 2*d*Cos (ω *t)

[0040]對(duì)滑塊的X軸位移函數(shù)求導(dǎo)可得到滑塊的X軸速度函數(shù)為:

[0041]Vx = X2，(t) = _2*d*Sin(to*t)*to

[0042]即滑塊的速度曲線為正弦曲線。

[0043]請(qǐng)同時(shí)參閱圖7，空心圓代表偏心，實(shí)心圓代表圓心，實(shí)線代表其中一個(gè)偏心齒輪的偏心與圓心之間的連線，左側(cè)點(diǎn)劃線圓為第一偏心齒輪的圓心運(yùn)動(dòng)軌跡，右側(cè)點(diǎn)劃線圓為第二偏心齒輪的圓心運(yùn)動(dòng)軌跡。四個(gè)狀態(tài)(^與O 2的距離保持為A，狀態(tài)I至狀態(tài)4依次循環(huán)往復(fù)。狀態(tài)I為連桿運(yùn)動(dòng)至第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心的下方，P1O1連線指向-Y軸，P2O2連線指向-Y軸；狀態(tài)2為第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心處于最大距離，P1O1連線指向+X軸，P 202連線指向-X軸，最大距離D max= A+2d ;狀態(tài)3為連桿運(yùn)動(dòng)至第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心的上方，P1O1連線指向+Y軸，P2O2連線指向+Y軸；狀態(tài)4為第一偏心齒輪的偏心與第二偏心齒輪的偏心處于最小距離，P1O1連線指向-X軸，P2O2連線指向+X軸，最小距離D min= A-2d?

[0044]在本發(fā)明的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，滑塊水平移動(dòng)的距離為:

[0045]D = Dmax-Dmin= 4*d

[0046]該直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能得到較大平動(dòng)行程，滑塊40行程確定，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，傳動(dòng)精度高，兩個(gè)偏心齒輪嚙合不會(huì)存在死點(diǎn)位置，避免慣性沖擊。

[0047]以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。