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一種往復旋轉運動變單向旋轉運動的傳動裝置.pdf

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一種 往復 旋轉 運動 單向 傳動 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201210213090.3

申請日:

2012.06.26

公開號:

CN102720807B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16H 3/10申請日:20120626|||公開
IPC分類號: F16H3/10 主分類號: F16H3/10
申請人: 西北工業大學
發明人: 田文龍; 毛昭勇; 楊莼; 成鵬飛; 寧騰飛; 胡斌; 張國振
地址: 710072 陜西省西安市友誼西路127號
優先權:
專利代理機構: 西北工業大學專利中心 61204 代理人: 慕安榮
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210213090.3

授權公告號:

102720807B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2012.12.05|||2012.10.10

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種往復旋轉運動變單向旋轉運動的傳動裝置,采用多級齒輪傳動,并通過兩個單向聯軸器將輸入軸上的往復旋轉運動通過多級齒輪傳動,并帶動單向聯軸器的爪輪順時針或逆時針旋轉,使兩個單向聯軸器產生順時針的旋轉或逆時針的旋轉,使輸入軸無論逆時針旋轉還是順時針旋轉,輸出軸式中保持順時針旋轉,實現輸出軸的單向轉動輸出,具有往復旋轉驅動、單向旋轉輸出的特點,應用廣泛,特別適用于海浪發電裝置的換向裝置。本發明中齒輪傳動級數小,效率高,輸入軸與輸出軸保持較高的同軸度,具有結構緊湊、可靠性好的特點。與現有技術相比,本發明構造簡單、傳動效率高、可靠性高,并且易于更換。

權利要求書

權利要求書
1.  一種往復旋轉運動變單向旋轉運動的傳動裝置,其特征在于,包括機架、輸入軸、輸
出軸、傳動軸、單向聯軸器和齒輪;其中:
a.所述的傳動裝置為多級齒輪傳動,包括2個大齒輪和3個小齒輪,2個大齒輪分別是第一大齒輪和第二大齒輪;3個小齒輪分別是第一小齒輪、第二小齒輪和第三小齒輪;所述的傳動軸包括第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸;所述的單向聯軸器包括第一單向聯軸器和第二單向聯軸器;輸入軸位于機架內,一端安裝在機架一側的框板上;輸入軸的另一端安裝在位于機架內的支撐架上,并與第一單向聯軸器一端的連接軸固定連接;第一小齒輪位于機架內并固定安裝在所述輸入軸上;第三傳動軸位于機架內,一端安裝在所述機架一側的框板上,另一端安裝在所述機架內的支撐架上;第三小齒輪位于機架內并固定安裝在所述第三傳動軸上;第二傳動軸位于機架內,一端安裝在所述機架一側的框板上,另一端安裝在所述機架內的支撐架上,并與第二單向聯軸器一端的連接軸固定連接;第二小齒輪位于機架內并固定安裝在所述第二傳動軸上;所述第一小齒輪、第二小齒輪和第三小齒輪三者的模數相同,并且第一小齒輪、第二小齒輪和第三小齒輪之間相互嚙合;
b.第一單向聯軸器和第二單向聯軸器均位于機架內;第一單向聯軸器一端的連接軸與輸入軸連接,第一單向聯軸器另一端的連接軸與通過軸承安裝在機架另一側的框板上的輸出軸的一端連接;輸出軸的另一端位于機架外;第一大齒輪位于機架內并固定安裝在輸出軸上;第二單向聯軸器一端的連接軸與第二傳動軸連接,第二單向聯軸器另一端的連接軸與第一傳動軸的一端連接;第一傳動軸的另一端安裝在所述機架3另一側的框板上;第二大齒輪位于機架內并固定安裝在所述第一傳動軸上;所述第一大齒輪的模數與第二大齒輪的模數相同,并且第一大齒輪的模數與第二大齒輪外嚙合;
c.所述的輸入軸、第一傳動軸、第二傳動軸、第三傳動軸和輸出軸四者之間的軸線相互平行;
d.所述的第一單向聯軸器與第二單向聯軸器均由外殼、爪輪、滾珠、彈簧頂桿和外殼端蓋組成;所述單向聯軸器的爪輪為回轉體,該爪輪的外徑小于外殼的內徑,使該爪輪裝入外殼內后,兩者之間間隙配合;該爪輪一端端面的中心有連接軸,用于將該爪輪所處的單向聯軸器與輸入軸或第二傳動軸連接;在爪輪的外圓表面加工有四個貫通爪輪的軸向長度方向的滾珠安裝槽;并且構成所述各滾珠安裝槽是由一個短邊和一個長邊構成的直角槽;滾珠各滾珠安裝槽的短邊形成的平面延伸后經過轉輪的軸線;該滾珠安裝槽的長邊形成的平面與所述滾珠安裝槽短邊形成的平面相互垂直,使各滾珠安裝槽對稱的分布在該爪輪的四個象限內;所述各滾珠安裝槽短邊的長度等于滾珠的直徑與外殼和爪輪之間的配合間隙之和;所述各滾珠安裝槽長邊所形成的平面為滾珠的滾動面;在所述各滾珠安裝槽的短邊的平面上均有一個盲孔,用于放置彈簧;4個彈簧分別置于一個盲孔內;4個彈簧頂桿分別安裝在一個盲孔中,并且各彈簧頂桿的一個端面均與置于盲孔內的彈簧接觸;各彈簧頂桿與各盲孔之間均為間隙配合;4個滾珠分別位于一個滾珠安裝槽的滾動面上,并且該滾珠的外圓表面均與各彈簧頂桿的另一個端面接觸。

2.  如權利要求1所述往復旋轉運動變單向旋轉運動的傳動裝置,其特征在于,所述單向聯軸器的外殼為一端封閉的中空回轉體;在外殼的封閉端的端蓋中心有連接軸,用于將該外殼所處的單向聯軸器與輸出軸或第一傳動軸連接;外殼的另一端為敞口端,在該敞口端的端面上有外殼端蓋的安裝孔;外殼端蓋的中心有爪輪端面中心連接軸的過孔;外殼端
蓋通過緊固螺栓固定在外殼的端面,將爪輪、彈簧頂桿及滾珠封閉在外殼內。

3.  如權利要求1所述往復旋轉運動變單向旋轉運動的傳動裝置,其特征在于,所述的第一單向聯軸器內部爪輪的滾珠安裝槽與第二單向聯軸器內部爪輪的滾珠安裝槽開口方向相反,根據上述對單向聯軸器的傳動原理說明可知,第一單向聯軸器和第二單向聯軸器的驅動方向相反。

說明書

說明書一種往復旋轉運動變單向旋轉運動的傳動裝置
技術領域
[0001]本發明屬于機械傳動領域,具體地說,涉及一種往復旋轉運動變單向旋轉運動的傳動裝置。
背景技術
[0002]目前,由往復力驅動的裝置大多只是利用了驅動力的單程做功,而另一個單程不做功,僅是完成機械復位,限制了效率和傳動的連續性。現有的雙向驅動、單向輸出的技術及裝置存在結構復雜、制造成本高、可靠性低等特點。
[0003]專利申請號為200610041414.4的發明提供了一種雙向驅動器,該驅動器有一個內齒圈,其內齒同時與兩個行星齒輪嚙合,其中一個行星齒輪直接與活齒單向齒輪嚙合,另一個行星齒輪與一個行星齒輪嚙合,再與活齒單向齒輪嚙合,外力作用在內齒圈上,帶動輸出軸輸出做工,該發明雖然可實現往復力驅動,單向輸出,但是其所采用的活齒單向齒輪非標準件,成本高、制造復雜,而且在大扭矩、長時間的工作條件下活齒單向齒輪的活齒軸容易失效。
[0004]專利號為97121657.6的發明提供了一種雙程單向齒輪驅動裝置,該裝置包括一個搖擺或推拉控制的齒條、兩個單向超越離合裝置、一個惰輪和一個從動齒輪,該發明利用了7個齒輪完成雙向驅動,單向傳動鏈較長,降低了傳動效率,而且由于齒輪較多,裝置的可靠性較低。
發明內容
[0005]為克服現有技術中存在的或者結構復雜、可靠性低,或者傳動效率低的不足,本發明提出了一種往復旋轉運動變單向旋轉運動的傳動裝置。
[0006]本發明包括機架、輸入軸、輸出軸、傳動軸、單向聯軸器和齒輪;其中:
[0007]所述的傳動裝置為多級齒輪傳動,包括2個大齒輪和3個小齒輪,2個大齒輪分別是第一大齒輪和第二大齒輪;3個小齒輪分別是第一小齒輪、第二小齒輪和第三小齒輪;所述的傳動軸包括第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸;所述的單向聯軸器包括第一單向聯軸器和第二單向聯軸器;輸入軸位于機架內,一端安裝在機架一側的框板上;輸入軸的另一端安裝在位于機架內的支撐架上,并與第一單向聯軸器一端的連接軸固定連接;第一小齒輪位于機架內并固定安裝在所述輸入軸上;第三傳動軸位于機架內,一端安裝在所述機架一側的框板上,另一端安裝在所述機架內的支撐架上;第三小齒輪位于機架內并固定安裝在所述第三傳動軸上;第二傳動軸位于機架內,一端安裝在所述機架一側的框板上,另一端安裝在所述機架內的支撐架上,并與第二單向聯軸器一端的連接軸固定連接;第二小齒輪位于機架內并固定安裝在所述第二傳動軸上;所述第一小齒輪、第二小齒輪和第三小齒輪三者的模數相同,并且第一小齒輪、第二小齒輪和第三小齒輪之間相互嚙合;
[0008]第一單向聯軸器和第二單向聯軸器均位于機架內;第一單向聯軸器一端的連接軸與輸入軸連接,第一單向聯軸器另一端的連接軸與通過軸承安裝在機架另一側的框板上的
輸出軸的一端連接;輸出軸的另一端位于機架外;第一大齒輪位于機架內并固定安裝在輸出軸上;第二單向聯軸器一端的連接軸與第二傳動軸連接,第二單向聯軸器另一端的連接軸與第一傳動軸的一端連接;第一傳動軸的另一端安裝在所述機架3另一側的框板上;第二大齒輪位于機架內并固定安裝在所述第一傳動軸上;所述第一大齒輪的模數與第二大齒輪的模數相同,并且第一大齒輪的模數與第二大齒輪外嚙合;
[0009]所述的輸入軸、第一傳動軸、第二傳動軸、第三傳動軸和輸出軸四者之間的軸線相互平行;
[0010]所述的第一單向聯軸器與第二單向聯軸器均由外殼、爪輪、滾珠、彈簧頂桿和外殼端蓋組成;所述單向聯軸器的爪輪為回轉體,該爪輪的外徑小于外殼的內徑,使該爪輪裝入外殼內后,兩者之間間隙配合;該爪輪一端端面的中心有連接軸,用于將該爪輪所處的單向聯軸器與輸入軸或第二傳動軸連接;在爪輪的外圓表面加工有四個貫通爪輪的軸向長度方向的滾珠安裝槽;并且構成所述各滾珠安裝槽是由一個短邊和一個長邊構成的直角槽;滾珠各滾珠安裝槽的短邊形成的平面延伸后經過轉輪的軸線;該滾珠安裝槽的長邊形成的平面與所述滾珠安裝槽短邊形成的平面相互垂直,使各滾珠安裝槽對稱的分布在該爪輪的四個象限內;所述各滾珠安裝槽短邊的長度等于滾珠的直徑與外殼和爪輪之間的配合間隙之和;所述各滾珠安裝槽長邊所形成的平面為滾珠的滾動面;在所述各滾珠安裝槽的短邊的平面上均有一個盲孔,用于放置彈簧;4個彈簧分別置于一個盲孔內;4個彈簧頂桿分別安裝在一個盲孔中,并且各彈簧頂桿的一個端面均與置于盲孔內的彈簧接觸;各彈簧頂桿與各盲孔之間均為間隙配合;4個滾珠分別位于一個滾珠安裝槽的滾動面上,并且該滾珠的外圓表面均與各彈簧頂桿的另一個端面接觸。
[0011]所述單向聯軸器的外殼為一端封閉的中空回轉體;在外殼的封閉端的端蓋中心有連接軸,用于將該外殼所處的單向聯軸器與輸出軸或第一傳動軸連接;外殼的另一端為敞口端,在該敞口端的端面上有外殼端蓋的安裝孔;外殼端蓋的中心有爪輪端面中心連接軸的過孔;外殼端蓋通過緊固螺栓固定在外殼的端面,將爪輪、彈簧頂桿及滾珠封閉在外殼內。
[0012]所述的第一單向聯軸器內部爪輪的滾珠安裝槽與第二單向聯軸器內部爪輪的滾珠安裝槽開口方向相反,根據上述對單向聯軸器的傳動原理說明可知,第一單向聯軸器和第二單向聯軸器的驅動方向相反。
[0013]由于本發明采取的上述技術措施,當在輸入軸上施加往復式的驅動力矩時,輸出軸始終單向轉動輸出,具有往復旋轉驅動、單向旋轉輸出的特點,應用廣泛,特別適用于海浪發電裝置的換向裝置。本發明中齒輪傳動級數小,效率高,輸入軸與輸出軸保持較高的同軸度,具有結構緊湊、可靠性好的特點。與現有技術相比,本發明構造簡單、傳動效率高、可靠性高,并且易于更換。
附圖說明
[0014]圖1是本發明的結構示意圖;[0015]圖2是單向聯軸器的示意圖;[0016]圖3是圖2的B向剖視圖;
[0017]圖4是單向聯軸器外圈的示意圖,其中圖4a是側視圖,圖4b是主視圖;
[0018]圖5是單向聯軸器爪輪的結構示意圖,其中圖5a是側視圖,圖5b是主視圖。
[0019]附圖中:
[0020] 1.輸入軸 2.第一小齒輪 3.機架 4.支撐架 5.第一單向聯軸器[0021] 6.第一大齒輪 7.輸出軸 8.短邊 9.第一傳動軸 10.第二大齒輪[0022] 11.第二單向聯軸器 12.第二傳動軸 13.第二小齒輪 14.第三小齒輪[0023] 15.第三傳動軸 16.單向聯軸器外圈17.爪輪 18.滾珠
[0024]19.彈簧頂桿20.緊固螺栓21.外殼端蓋22.長邊
具體實施方式
[0025]本實施例是一種往復旋轉運動變單向旋轉運動的傳動裝置,包括機架3、輸入軸
1、輸出軸7、傳動軸、單向聯軸器和齒輪。所述的傳動裝置為多級齒輪傳動。所述的傳動軸包括第一傳動軸9、第二傳動軸12和第三傳動軸15。所述的單向聯軸器包括第一單向聯軸器5和第二單向聯軸器11。所述的多級齒輪包括2個大齒輪和3個小齒輪,2個大齒輪分別是第一大齒輪6和第二大齒輪10;3個小齒輪分別是第一小齒輪2、第二小齒輪13和第三小齒輪14。
[0026]輸入軸1位于矩形的機架3內,一端通過軸承安裝在機架3一側的框板上,并且該端在機架外與需要變速的軸連接,通過該需要變速的軸將往復力驅動扭矩傳遞給所述的輸入軸;輸入軸1的另一端通過軸承安裝在位于機架3內的支撐架4上,并與第一單向聯軸器
5一端的連接軸固定連接;第一小齒輪2位于機架3內并固定安裝在所述輸入軸1上。第三傳動軸15位于機架3內,一端通過軸承安裝在所述機架3一側的框板上,另一端通過軸承安裝在所述機架3內的支撐架4上;第三小齒輪14位于機架3內并固定安裝在所述第三傳動軸15上。第二傳動軸12位于機架3內,一端通過軸承安裝在所述機架3一側的框板上,另一端通過軸承安裝在所述機架3內的支撐架4上,并與第二單向聯軸器11一端的連接軸固定連接;第二小齒輪13位于機架3內并固定安裝在所述第二傳動軸12上。所述第一小齒輪2、第二小齒輪13和第三小齒輪14三者的模數相同,并且第一小齒輪2、第二小齒輪13和第三小齒輪14之間相互嚙合。
[0027]第一單向聯軸器5和第二單向聯軸器11均位于機架3內。第一單向聯軸器5一端的連接軸與輸入軸1連接,第一單向聯軸器5另一端的連接軸與通過軸承安裝在機架3另一側的框板上的輸出軸7的一端連接;輸出軸7的另一端位于機架3外,該端為傳動裝置將往復旋轉運動變成單向旋轉運動的輸出端;第一大齒輪6位于機架3內并固定安裝在輸出軸7上。第二單向聯軸器11一端的連接軸與第二傳動軸12連接,第二單向聯軸器11另一端的連接軸與第一傳動軸9的一端連接;第一傳動軸9的另一端通過軸承安裝在所述機架3另一側的框板上;第二大齒輪10位于機架3內并固定安裝在所述第一傳動軸9上。所述第一大齒輪6的模數與第二大齒輪10的模數相同,并且第一大齒輪6的模數與第二大齒輪10外嚙合。
[0028]所述的輸入軸1、第一傳動軸9、第二傳動軸12、第三傳動軸15和輸出軸7四者之間的軸線相互平行。
[0029]如圖2所示,所述的第一單向聯軸器5與第二單向聯軸器11,均由外殼16、爪輪
17、滾珠18、彈簧頂桿19、緊固螺栓20和外殼端蓋21組成。
[0030]所述單向聯軸器的爪輪17為回轉體,該爪輪17的外徑小于外殼16的內徑,使該爪輪17裝入外殼16內后,兩者之間間隙配合。該爪輪17一端端面的中心有連接軸,用于將該爪輪所處的單向聯軸器與輸入軸1或第二傳動軸12連接。在爪輪17的外圓表面加工有四個貫通爪輪17的軸向長度方向的滾珠安裝槽。并且構成所述各滾珠安裝槽是由一個短邊8和一個長邊22構成的直角槽。滾珠各滾珠安裝槽的短邊8形成的平面延伸后經過轉輪17的軸線;該滾珠安裝槽的長邊22形成的平面與所述滾珠安裝槽短邊形成的平面相互垂直,使各滾珠安裝槽對稱的分布在該爪輪17的四個象限內。所述各滾珠安裝槽短邊8的長度等于滾珠18的直徑與外殼16和爪輪17之間的配合間隙之和。所述各滾珠安裝槽長邊22所形成的平面為滾珠18的滾動面。
[0031]在所述各滾珠安裝槽的短邊的平面上均有一個盲孔,用于放置彈簧。4個彈簧分別置于一個盲孔內。4個彈簧頂桿19分別安裝在一個盲孔中,并且各彈簧頂桿19的一個端面均與置于盲孔內的彈簧接觸;各彈簧頂桿19與各盲孔之間均為間隙配合。4個滾珠18分別位于一個滾珠安裝槽的滾動面上,并且該滾珠的外圓表面均與各彈簧頂桿19的另一個端面接觸。
[0032]所述單向聯軸器的外殼16為一端封閉的中空回轉體;在外殼16的封閉端的端蓋中心有連接軸,用于將該外殼所處的單向聯軸器與輸出軸7或第一傳動軸9連接。外殼16的另一端為敞口端,在該敞口端的端面上有外殼端蓋21的安裝孔。外殼端蓋21的中心有爪輪17端面中心連接軸的過孔。外殼端蓋21通過緊固螺栓20固定在外殼16的端面,將爪輪17、彈簧頂桿19及滾珠18封閉在外殼內。
[0033]所述單向聯軸器與普通聯軸器的不同之處在于,單向聯軸器能夠單方向傳遞力矩,其傳動原理可通過圖3的B-B視圖進行說明,當爪輪17順時針轉動時,滾珠18將被摩擦力轉動而滾向滾珠安裝槽的收縮部分,并楔緊在外殼16和爪輪17間,使得外殼16一同回轉,單向聯軸器進入結合狀態;當爪輪17逆時針轉時,滾珠18滾到滾珠安裝槽的寬敞部分,爪輪17空轉,不能帶動外殼16回轉。
[0034]所述的第一單向聯軸器5內部爪輪的滾珠安裝槽與第二單向聯軸器11內部爪輪的滾珠安裝槽開口方向相反,根據上述對單向聯軸器的傳動原理說明可知,第一單向聯軸器5和第二單向聯軸器11的驅動方向相反。
[0035]下面結合圖1,闡述本發明的具體工作過程。
[0036]在本實施例中,當爪輪17順時針旋轉時,通過滾珠18帶動第一單向聯軸器的外圈順時針轉動。
[0037] 所述第二單向聯軸器外圈的轉動方向與第一單向聯軸器的外圈的轉動方向相反。當第二單向聯軸器內的爪輪逆時針旋轉時,通過滾珠帶動該第二單向聯軸器的外圈逆時針轉動。
[0038]本實施例的傳動過程是:當輸入軸1順時針旋轉時,通過第一小齒輪2→傳動齒輪三14→第二小齒輪13的傳動鏈,帶動第二單向聯軸器11的爪輪順時針空轉;同時直接帶動第一單向聯軸器5的外圈順時針旋轉,第一單向聯軸器5進入結合狀態,帶動輸出軸7順時針旋轉輸出。
[0039]當輸入軸1逆時針旋轉時,直接帶動第一單向聯軸器5的爪輪逆時針空轉;同時通過第一小齒輪2→傳動齒輪三14→第二小齒輪13的傳動鏈,帶動第二單向聯軸器11的爪
輪逆時針旋轉,第二單向聯軸器11進入結合狀態,帶動傳動軸一9逆時針旋轉,通過第二大齒輪10→第一大齒輪6的傳動,最終帶動輸出軸7順時針旋轉輸出。
[0040] 本實施例中,無論輸入軸1逆時針旋轉還是順時針旋轉,輸出軸7總保持順時針旋轉,與第一單向聯軸器5的驅動方向一致。

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