一種機(jī)械儲能式不完全齒輪快速回位往復(fù)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利說明】-種機(jī)械儲能式不完全齒輪快速回位往復(fù)機(jī)構(gòu) (-)技術(shù)領(lǐng)域：
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及機(jī)械機(jī)構(gòu)技術(shù)，特別是一種能快速回位往復(fù)機(jī)構(gòu)，即一種機(jī)械儲 能式不完全齒輪快速回位往復(fù)機(jī)構(gòu)。 (二）【背景技術(shù)】：
[0002] 直線或圓周往復(fù)機(jī)構(gòu)在工業(yè)機(jī)械設(shè)備和生活家電中到處可見，如汽車發(fā)動機(jī)活塞 直線往復(fù)轉(zhuǎn)為曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動、縫幼機(jī)針頭上下穿針引線、空調(diào)導(dǎo)風(fēng)板的擺動送風(fēng)等等，都是 往復(fù)機(jī)構(gòu)在其中工作。在眾多往復(fù)運(yùn)動中，有一種需要快速回位的往復(fù)運(yùn)動，如鍛造、沖壓、 鍵擊、發(fā)射等等，往復(fù)體進(jìn)程速度不要求很快，但回程速度要很快，W取得較大的沖擊能量。
[0003] 傳統(tǒng)的往復(fù)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式一般為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等，該 些機(jī)構(gòu)經(jīng)過特殊的設(shè)計(jì)，可W作到回程速度比較高，但是經(jīng)過運(yùn)動學(xué)分析計(jì)算，由于機(jī)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)尺寸限制，回程速度會被限制在一定的范圍內(nèi)。附圖1是一個(gè)典型的曲柄滑塊往復(fù)機(jī) 構(gòu)示意圖及運(yùn)動學(xué)分析圖，往復(fù)體滑塊的速度V的表達(dá)式為；V=-SinaX?Xr。由此可 見，要提高往復(fù)體滑塊的速度V，只有兩個(gè)途徑；第一，增加曲柄半徑r，但該意味著機(jī)構(gòu)尺 寸加大，受到一定限制；第二，增加曲柄轉(zhuǎn)動角速度《，但該意味著加大動力源的速度和功 率，也受到一定限制；更主要的是，往復(fù)體滑塊的速度V是sina的函數(shù)，當(dāng)a= ± 31/2時(shí)， sina= ±1，也就是往復(fù)體滑塊的速度V最大時(shí)，但該發(fā)生在往復(fù)體滑塊進(jìn)程和回程的中 間，而最需要速度的回程未段，a=0或31時(shí)，sina=0,因而往復(fù)體滑塊的速度v= 0， 該就是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)往復(fù)體滑塊的平均速度不夠高，同時(shí)速度分布不合理的關(guān)鍵因素。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)在需要快速回位的往復(fù)運(yùn)動該個(gè)特殊的領(lǐng)域里面仍然延用傳統(tǒng)的往復(fù) 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，雖然經(jīng)過某些特殊的設(shè)計(jì)，但不能擺脫回程速度不夠快該一先天的問題， 只好不斷地加大結(jié)構(gòu)尺寸，造成設(shè)備的體積、重量和成本大幅提高；不斷地加大動力源的速 度和功率，造成能源的浪費(fèi)、機(jī)構(gòu)的過度損耗、產(chǎn)生振動和噪音等等有害的后果。另一方面， 傳統(tǒng)的往復(fù)機(jī)構(gòu)運(yùn)行中部件間是存在內(nèi)力的，同時(shí)，往復(fù)體在高速回程沖擊作功時(shí)是與整 個(gè)傳動機(jī)構(gòu)較接或直接接觸的，而不是自由的，沖擊作功時(shí)的反作用力會直接傳到傳動機(jī) 構(gòu)上，造成對傳動機(jī)構(gòu)的破壞，該兩方面，使得傳動機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)、選材、維護(hù)等很多方面要采 取額外的措施，大大增加了其直接和間接的成本。 (H)【實(shí)用新型內(nèi)容】：
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種機(jī)械儲能式不完全齒輪快速回位往復(fù)機(jī)構(gòu)，它 能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型完全擺脫了傳統(tǒng)往復(fù)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的模式，從而徹底擺 脫了往復(fù)體回程度受限因素。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案；一種機(jī)械儲能式不完全齒輪快速回位往復(fù)機(jī)構(gòu)，其特征 在于它包括往復(fù)體、不完全齒輪、儲能元件、動力機(jī)構(gòu)；所述往復(fù)體與儲能元件連接，并通過 往復(fù)體的有齒部分與不完全齒輪的有齒部分曬合；所述不完全齒輪與動力機(jī)構(gòu)連接。
[0007] 所述往復(fù)體為直線往復(fù)體或圓周往復(fù)體；所述直線往復(fù)體與齒條連接，齒條與不 完全齒輪的有齒部分曬合；所述圓周往復(fù)體與被動不完全齒輪同軸固連安裝，被動不完全 齒輪的有齒部分與不完全齒輪的有齒部分曬合。
[000引所述儲能元件為預(yù)緊力值連續(xù)可調(diào)的儲能元件，所述往復(fù)體為直線往復(fù)體時(shí)，采 用壓黃儲能元件、拉黃儲能元件、重力儲能元件或壓縮空氣儲能元件；所述往復(fù)體為圓周往 復(fù)體時(shí)，采用拉黃儲能元件或重力儲能元件。
[0009] 所述動力機(jī)構(gòu)采用可調(diào)轉(zhuǎn)速的減速電機(jī)，減速電機(jī)通過不完全齒輪軸與不完全齒 輪連接。
[0010] 所述直線往復(fù)體安裝于導(dǎo)向套內(nèi)，導(dǎo)向套一端為限制直線往復(fù)體的直線往復(fù)初始 端，另一端安裝導(dǎo)向套后蓋；所述儲能元件采用壓黃儲能元件時(shí)，壓黃儲能元件安裝于導(dǎo)向 套內(nèi)置于直線往復(fù)體與導(dǎo)向套后蓋之間；所述儲能元件采用拉黃儲能元件時(shí)，拉黃儲能元 件一端通過拉黃固定銷固定，另一端與直線往復(fù)體連接；所述儲能元件采用重力儲能元件 時(shí)，重力儲能元件通過鋼絲繩與直線往復(fù)體連接；所述儲能元件采用壓縮空氣儲能元件時(shí)， 壓縮空氣儲能元件置于直線往復(fù)體與導(dǎo)向套后蓋之間，且通過密封環(huán)密封。
[0011] 所述圓周往復(fù)體通過圓周往復(fù)軸安裝，并配合安裝有定位銷；所述儲能元件采用 拉黃儲能元件時(shí)，拉黃儲能元件一端通過拉黃固定銷固定，另一端通過鋼絲繩與圓周往復(fù) 體連接；所述儲能元件采用重力儲能元件時(shí)，重力儲能元件通過鋼絲繩與圓周往復(fù)體連接。
[0012] 所述往復(fù)體為直線往復(fù)體、儲能元件采用重力儲能元件時(shí)，鋼絲繩通過轉(zhuǎn)向輪導(dǎo) 向。
[0013] 本實(shí)用新型的工作過程：
[0014] (1)往復(fù)體為直線往復(fù)體時(shí)：
[0015] 直線往復(fù)體位于直線往復(fù)初始端限定的初始位置；
[0016] 不完全齒輪在減速電機(jī)的驅(qū)動下沿一個(gè)方向連續(xù)轉(zhuǎn)動；
[0017] 當(dāng)不完全齒輪轉(zhuǎn)動到有齒部份時(shí)，不完全齒輪與直線往復(fù)體的有齒部分曬合，帶 動直線往復(fù)體作直線進(jìn)程運(yùn)動；
[0018] 在此過程中，直線往復(fù)體對儲能元件作功，儲能元件儲能；
[0019] 當(dāng)不完全齒輪轉(zhuǎn)動到無齒部份時(shí)，不完全齒輪與直線往復(fù)體的有齒部分解除曬 合，直線往復(fù)體在儲能元件作用下反方向作直線回程運(yùn)動，儲能元件釋放儲存的能量；
[0020] 直線往復(fù)體在回位過程末端，被儲能元件驅(qū)使回到直線往復(fù)初始端限定的初始位 置，并靜止在那里，等待不完全齒輪的有齒部份再次轉(zhuǎn)動到與直線往復(fù)體的有齒部分曬合， 重復(fù)下一個(gè)周期的動作，作直線往復(fù)運(yùn)動；
[0021] (2)往復(fù)體為圓周往復(fù)體時(shí)；
[0022] 圓周往復(fù)體位于定位銷限定的初始位置；
[0023] 不完全齒輪在減速電機(jī)的驅(qū)動下沿一個(gè)方向連續(xù)轉(zhuǎn)動；
[0024] 當(dāng)不完全齒輪轉(zhuǎn)動到有齒部份時(shí)，不完全齒輪與圓周往復(fù)體有齒部份曬合，驅(qū)動 圓周往復(fù)體作圓周進(jìn)程運(yùn)動；
[0025] 在此過程中，圓周往復(fù)體對儲能元件作功，儲能元件儲能；
[0026] 當(dāng)不完全齒輪轉(zhuǎn)動到無齒部份時(shí)，不完全齒輪與圓周往復(fù)體解除曬合，圓周往復(fù) 體在儲能元件作用下反方向作圓周回程運(yùn)動，儲能元件釋放儲存的能量；
[0027] 圓周往復(fù)體在回位過程末端，被儲能元件驅(qū)使回到定位銷限定的初始位置，并靜 止在那里，等待與不完全齒輪再次曬合，重復(fù)下一個(gè)周期的動作，作圓周往復(fù)運(yùn)動。
[002引本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于：
[0029] 一.傳動效率高
[0030] 經(jīng)運(yùn)動學(xué)分析，在理想狀態(tài)下，本實(shí)用新型所述的直線往復(fù)機(jī)構(gòu)往復(fù)體彈黃儲能 和重力儲能的速度函數(shù)表達(dá)式：
[0031]
(式中1:往復(fù)行程；k;彈黃彈性系數(shù);m;往復(fù)體質(zhì)量）
[0032]
(式中1:往復(fù)行程；g;重力加速度）
[003引式中可見，與Vjl兩者都擺脫了傳統(tǒng)曲柄滑塊往復(fù)機(jī)構(gòu)往復(fù)體速度函數(shù)中sina對速度值和速度分布的限制，大大提高了機(jī)械傳動效率。式中1為往復(fù)行程，與機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 尺寸有關(guān)，V帛與1成正比，而Vjs與1平方根成正比，可見同樣增加行程，彈黃儲方式對提高 往復(fù)體速度效果更加明顯。
[0034] 二.可靠性高
[0035] 本實(shí)用新型所述的往復(fù)機(jī)構(gòu)在回程中，往復(fù)體是與動力源脫開的，沒有傳動內(nèi)力， 同時(shí)，回程工作產(chǎn)生的沖擊和振動不會直接傳導(dǎo)給動力系統(tǒng)，大大減少了動力系統(tǒng)的負(fù)荷 和損傷，從而使機(jī)構(gòu)整體的壽命、耐用度和穩(wěn)定性大幅度提高。
[0036]S.可操作性強(qiáng)
[0037] 本實(shí)用新型所述的往復(fù)機(jī)構(gòu)通過改變不完全齒輪齒數(shù)可W調(diào)整行程；通過改變儲 能彈黃的預(yù)緊力、改變配重體重量或預(yù)充壓縮氣體壓力可W調(diào)整回程往復(fù)體沖擊能量；通 過改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，可W調(diào)整往復(fù)頻率；W上該些參數(shù)的調(diào)整對于本實(shí)用新型來講可W很輕 易實(shí)現(xiàn)，從而使本實(shí)用新型所述的往復(fù)機(jī)構(gòu)從容面對各種工況的要求，可操作性強(qiáng)。 (四）【附圖說明】：
[003引圖1為曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析示意圖。
[0039] 圖2為本實(shí)用新型所設(shè)一種機(jī)械儲能式不完全齒輪快速回位往復(fù)機(jī)構(gòu)當(dāng)往復(fù)體 為直線往復(fù)體、儲能元件采用壓黃儲能元件時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040] 圖3為本實(shí)用新型所設(shè)一種機(jī)械儲能式不完全齒輪快速回位往復(fù)機(jī)構(gòu)當(dāng)往復(fù)體 為直線往復(fù)體、儲能元件采用拉黃儲能元件時(shí)的