[實用新型]一種可調(diào)行程且自動平衡慣性力的曲柄滑塊機構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520348888.8
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN204677715U
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈曉紅;李坤;索雙富;王隆珂
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: F16H21/20
• 分類號: F16H21/20
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及機械傳動領(lǐng)域，特別涉及一種可調(diào)行程且自動平衡慣性力的曲柄滑塊機構(gòu)。

背景技術(shù)

曲柄滑塊機構(gòu)因能將圓周運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹芷谛缘耐鶑椭本€運動被廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個領(lǐng)域。對于要求高速、行程可調(diào)的微幅往復運動(如研究往復密封中活塞啟動瞬間密封圈的力學特性)，就無法采用常規(guī)的曲柄滑塊結(jié)構(gòu)。但是，相對于液壓或者氣壓傳動的直線機構(gòu)，曲柄滑塊更加環(huán)保、負載特性穩(wěn)定且驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計更為簡單，特別是高速特性更加準確；相對于直線電機和激振器，曲柄滑塊機構(gòu)造價更為便宜。因此需要對曲柄滑塊機構(gòu)進行重新設(shè)計，以實現(xiàn)更加經(jīng)濟、環(huán)保地實現(xiàn)高速、行程可調(diào)的微幅往復運動。

對于微幅的直線運動，通過將曲柄的轉(zhuǎn)動副擴大來實現(xiàn)，曲柄轉(zhuǎn)動副偏心距的2倍就是滑塊的行程(考慮轉(zhuǎn)動副的間隙，直線行程的測量在滑塊處)，也是理論上最終獲得微幅往復直線運動的振幅；如果再需要對滑塊的行程進行調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)設(shè)計比較復雜。此外，對于高速工況，需要進行機構(gòu)的動平衡整定，以消除慣性力的影響。通常做法是在曲柄的反向延長線上增加平衡質(zhì)量，實現(xiàn)機構(gòu)的一階慣性平衡(更高階慣性力很小，工程中往往忽略)。但是，為了平衡慣性力，若每次曲柄長度的調(diào)節(jié)都得重新設(shè)計平衡質(zhì)量或者采用對稱機構(gòu)，這樣既費時又浪費資源。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種可調(diào)行程且自動平衡慣性力的曲柄滑塊機構(gòu)，通過任意調(diào)節(jié)曲柄長度，實現(xiàn)行程調(diào)節(jié)的同時，機構(gòu)本身都能依靠零件的幾何關(guān)系和質(zhì)量分布自動實現(xiàn)機構(gòu)一階慣性力的平衡。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：

一種可調(diào)行程且自動平衡慣性力的曲柄滑塊機構(gòu)，包括相連接的曲柄機構(gòu)與滑塊機構(gòu)，所述曲柄機構(gòu)中采用偏心花鍵配合代替轉(zhuǎn)動副，實現(xiàn)行程可調(diào)。

所述偏心花鍵配合為內(nèi)花鍵組合4與外花鍵組合3的配合，其中，外花鍵組合3由偏心外花鍵3-1和外花鍵平衡套3-2裝配而成，內(nèi)花鍵組合4由偏心內(nèi)花鍵4-1和兩個內(nèi)花鍵平衡套4-2裝配而成，內(nèi)花鍵組合4與外花鍵組合3之間通過偏心內(nèi)花鍵4-1與偏心外花鍵3-1配合實現(xiàn)連接，并以偏心外花鍵3-1的內(nèi)孔定位通過平鍵2安裝在電機軸1上，軸承5的內(nèi)圈安裝于偏心內(nèi)花鍵4-1上，由此構(gòu)成曲柄機構(gòu)，連桿6安裝于軸承5的外圈上。

所述軸承5與連桿6之間設(shè)置擋片13，實現(xiàn)軸承5的軸向固定。

所述滑塊機構(gòu)包括機架10和位于機架10中的滑塊9，滑塊9通過接頭7和鎖定螺母8與連桿6連接。

所述內(nèi)花鍵組合4與外花鍵組合3的幾何形狀及其質(zhì)量分布，滿足方程m_Iy_I＝e_Ik_Cm_C以及m_O(y_O-e_O)＝e_O(k_Cm_C+m_I)，其中，O點為組合4與外花鍵組合3的花鍵裝配中心，A點電機軸1的轉(zhuǎn)動中心，B為曲柄機構(gòu)和連桿6組成的轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)中心，m_I為內(nèi)花鍵組合4的質(zhì)量，m₀為外花鍵組合3的質(zhì)量，y_I為內(nèi)花鍵組合4的質(zhì)心到花鍵裝配中心O的距離，y_O為外花鍵組合3的質(zhì)心到花鍵裝配中心O的距離，e_I為內(nèi)花鍵組合4的偏心距，即花鍵裝配中心O與曲柄機構(gòu)的轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離，e_O為外花鍵組合3的偏心距，即花鍵裝配中心O與電機軸1的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離，m_B為連桿6在B點的等效質(zhì)量，m_C為滑塊9、連桿6、接頭7和鎖定螺母8在C的等效質(zhì)量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型實現(xiàn)了行程可調(diào)的微幅往復運動，同時能夠使機構(gòu)的慣性力自動得到平衡。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)曲柄長度可調(diào)的設(shè)計原理圖。

圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)自動部分平衡慣性力的設(shè)計原理圖。

圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)的裝配圖。

圖4為圖3的橫向剖視圖(去除部分零件)。

圖5為本實用新型的結(jié)構(gòu)中偏心外花鍵組合的裝配圖。

圖6為圖5的橫向剖視圖。

圖7為本實用新型的結(jié)構(gòu)中偏心內(nèi)花鍵組合的裝配圖。

圖8為圖7的縱向剖視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本實用新型的實施方式。

本實用新型設(shè)計要點如下：