[發(fā)明專利]能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動構(gòu)件有限角度轉(zhuǎn)動的直線驅(qū)動機構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210248704.1
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102748441A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧志輝;葛靜;孫志楊;游廣飛;薄悅;張磊樂;喬永強;張偉偉;陳超
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州機械研究所
• 主分類號: F16H25/22
• 分類號: F16H25/22
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種主要用于大中直徑轉(zhuǎn)動構(gòu)件的轉(zhuǎn)動驅(qū)動，其適宜的轉(zhuǎn)動范圍小于90度。

背景技術(shù)

轉(zhuǎn)動構(gòu)件有限角度轉(zhuǎn)動的直線驅(qū)動機構(gòu)適用于大中直徑轉(zhuǎn)動構(gòu)件的轉(zhuǎn)動驅(qū)動。

現(xiàn)有技術(shù)中的大中直徑構(gòu)件的有限角度的轉(zhuǎn)動一般采用蝸輪蝸桿驅(qū)動方式，渦輪可以呈整體形態(tài)，也可以制成略大于轉(zhuǎn)動角度的扇形齒圈，通過渦輪幅驅(qū)動構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。也可以用齒輪齒條機構(gòu)或銷齒傳動代替渦輪傳動。其缺點是大中直徑高精度渦輪幅或齒輪造價昂貴，如果采用扇形齒圈由于不是完整的輪體，容易產(chǎn)生變形。齒輪齒條機構(gòu)或銷齒傳動應(yīng)用較少，其造價相對于渦輪副會有所降低。

本發(fā)明造價預(yù)計比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)降低1--2個數(shù)量級，同時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、性能穩(wěn)定的能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動構(gòu)件有限角度轉(zhuǎn)動的直線驅(qū)動機構(gòu)。

本發(fā)明的主題設(shè)計思路是采用直線運動幅沿轉(zhuǎn)動構(gòu)件準切線方向運動，通過連桿與構(gòu)件連接，連桿一端的方位將由直線運動位置確定，另一端位置則和構(gòu)件轉(zhuǎn)動位置共同確定，屬于一種基于幾何邊界約束條件協(xié)調(diào)運動。

本發(fā)明中的構(gòu)件是機構(gòu)驅(qū)動的目標(biāo)，只有一維旋轉(zhuǎn)運動自由度。它可以由中心軸系約束，也可以由環(huán)狀導(dǎo)軌約束。

具體講，本發(fā)明的能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動構(gòu)件有限角度轉(zhuǎn)動的直線驅(qū)動機構(gòu)包括由絲杠、安裝在絲杠上的絲母、以及設(shè)置在絲杠兩端的支撐件組成的直線運動幅，由直線運動幅驅(qū)動的一端與直線運動幅上的絲母連接、另一端與轉(zhuǎn)動構(gòu)件結(jié)合的連桿。

本發(fā)明中所述的組成直線運動副中的絲杠一般采用滾珠絲杠，由于連桿的約束，絲母無法轉(zhuǎn)動，在絲杠轉(zhuǎn)動時，絲母只能沿絲杠做直線運動。如果考慮到機構(gòu)的剛性，絲母也可以固定在直線導(dǎo)軌的滑塊上。絲母的位置與轉(zhuǎn)動構(gòu)件的轉(zhuǎn)角是一一對應(yīng)的，但是轉(zhuǎn)角與位移量的關(guān)系是非線性的，由于沿準切向布置，其關(guān)系應(yīng)該是近似線性的。

連桿一端與絲母連接，另一端與轉(zhuǎn)動構(gòu)件結(jié)合，連桿表面上呈多自由度狀態(tài)。連桿與絲母連接的一端位置由絲母位移所決定，可以繞該點轉(zhuǎn)動；另一端與轉(zhuǎn)動構(gòu)件結(jié)合，所以該點的位置必為連桿端點與轉(zhuǎn)動構(gòu)件上連接點的半徑的交點。其轉(zhuǎn)動角度也就由此決定，也就是說，是由機構(gòu)的幾何邊界條件決定了轉(zhuǎn)角位移。

當(dāng)直線運動幅上的絲母帶動連桿一端至某一規(guī)定位置，另一端點的位置必為連桿端點與轉(zhuǎn)動構(gòu)件上連接點的半徑的交點，該端點將移動至構(gòu)件圓周運動的軌跡上對應(yīng)的點，即通過直線幅的直線運動實現(xiàn)了轉(zhuǎn)動構(gòu)件的一定角度的轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明的工作原理以及有益效果如下：

由于連桿一端與絲母連接，另一端與轉(zhuǎn)動構(gòu)件結(jié)合，連桿表面上呈多自由度狀態(tài)。連桿與絲母鉸接的一端位置由絲母位移所決定，可以繞該點轉(zhuǎn)動；另一端與轉(zhuǎn)動構(gòu)件結(jié)合，所以該點的位置必為連桿端點與轉(zhuǎn)動構(gòu)件上連接點的半徑的交點。其轉(zhuǎn)動角度也就由此決定，是由機構(gòu)的幾何邊界條件決定了轉(zhuǎn)角位移。也就是說，通過直線幅的直線運動實現(xiàn)了轉(zhuǎn)動構(gòu)件的一定角度的轉(zhuǎn)動。

其有益效果表現(xiàn)在代替現(xiàn)有技術(shù)中扇形蝸輪蝸桿驅(qū)動方式、齒輪齒條傳動或銷齒傳動方式。大中直徑高精度渦輪幅、齒輪和銷齒傳動造價昂貴，同時由于扇形齒圈不是完整的輪體，容易產(chǎn)生變形。而本發(fā)明造價預(yù)計比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)顯著降低，同時結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖的主視圖。

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖的側(cè)視圖。

具體實施方式

本發(fā)明以下將結(jié)合實例（附圖）作進一步描述。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明的能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動構(gòu)件有限角度轉(zhuǎn)動的直線驅(qū)動機構(gòu)包括通過直線運動幅1、一端與直線運動幅1上的絲母4連接、另一端與轉(zhuǎn)動構(gòu)件3結(jié)合的連桿2；轉(zhuǎn)動構(gòu)件3作為驅(qū)動目標(biāo)，在約束條件下，只有一維轉(zhuǎn)動自由度。這樣直線運動幅上的絲母驅(qū)動連桿一端至某一規(guī)定位置，另一端點的位置必為連桿端點與轉(zhuǎn)動構(gòu)件上連接點的半徑的交點，該端點將移動至構(gòu)件圓周運動的軌跡上對應(yīng)的點。結(jié)合圖例，即直線運動幅位于A1點時，轉(zhuǎn)動構(gòu)件某點位于B1點；直線運動幅位于A2點時，轉(zhuǎn)動構(gòu)件某點位于B2點；直線運動幅位于A3點時，轉(zhuǎn)動構(gòu)件某點位于B3點，即通過直線幅的直線運動實現(xiàn)了轉(zhuǎn)動構(gòu)件的從B1點到B3點一定角度的轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明的機構(gòu)的直線運動副1是由安裝在滾珠絲杠上的絲母組成，絲母只能做直線運動，考慮到機構(gòu)的剛性，絲母也可以固定在直線導(dǎo)軌的滑塊5上。