[發明專利]一種輸出滑塊曲軸自轉公轉的動力傳動方法及動力耦合器

在審

• 申請號: 201710825123.2
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107588167A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 瞿金平
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州華新科實業有限公司
• 主分類號: F16H21/18
• 分類號: F16H21/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 謝靜娜

技術領域

本發明涉及機械動力傳動技術領域，特別涉及一種輸出滑塊曲軸自轉公轉的動力傳動方法及動力耦合器。

背景技術

現代機械傳動在機械工程中的應用非常廣泛，主要是指利用機械方式傳遞動力和運動。動力耦合器又稱動力聯軸器，是一種用來將動力源(通常是發動機或電機)與工作機連接起來的傳遞旋轉動力的機械裝置，曾應用于早期的汽車半自動變速器及自動變速器中，后來廣泛用于冶金設備、礦山機械、電力設備、化工及各種工程機械中。目前，大多數動力耦合器都是單輸入單輸出傳動，或者雙輸入單輸出、單輸入雙輸出，亦或者實現動力源轉換、耦合，期望簡化或取消換擋機構的混合動力驅動裝置。但是，在一些特殊的機械工程領域，執行機構要求實現同軸自轉和公轉運動。例如，在石油化工領域，容積式流體輸送機械多采用容積泵結構，利用轉子在定子內腔中的自轉和公轉運動實現容積式流體輸運過程；在高分子材料加工機械領域，一些塑化輸運裝置要求傳動機構單軸輸出自轉與公轉運動。

在傳統機械工程裝置中，轉子往往需要同時實現自轉和公轉運動，但是這種自轉和公轉運動是由于執行機構定子和轉子配合運動產生的，而工程機械裝置的傳動系統僅僅只是由萬向聯軸器被動接受這種轉子軸的復合運動，而不能主動輸出自轉和公轉，僅能依靠轉子與定子的嚙合，被動的實現公轉運動。轉子的軸向力和徑向力同時作用在萬向軸上，且受力面積小，力矩大，長時間使用，萬向軸負載過大，壽命短，易損壞，成本高。而且在輸運過程中產生的軸向載荷大部分需要定子和轉子來承受，傳動系統整體穩定性低，造成轉子運轉不穩定、轉子與定子內腔磨損變形等問題。針對此類裝置存在的問題，張冠宇等人發明了一種用于單螺桿泵上的萬向軸傳動機構，軸向力和徑向力分別由各個零件承受，且受力面積大，但其結構相對復雜，并沒有從根本上解決上述問題。徐華岳等人提出一種曲拐型曲軸傳動單螺桿泵，采用曲軸式連接避免花鍵、傳動軸、轉子在同一旋轉中心線上，但該結構中，只是跟隨傳動軸、轉子作固定的圓周運動，并不能實現同軸輸出自轉與公轉。陳亞軒等人提出的具有十字滑塊連接結構的單螺桿泵，簡化了結構，縮小長度尺寸和重量，可驅動轉子做行星回轉運動，但其公轉方向與自轉方向相同，即等角速度。瞿金平等人提出一種解決方法及其裝置，可實現同軸輸出自轉與公轉，并且可承受軸向載荷，主要有齒輪系串聯動力輸入輸出軸和推力軸承組，但在實際使用過程中，其結構相對復雜，機構承載弱。

在運動形式的變換中，滑塊與曲軸機構是一種常用的機械結構，具有運動副為低副，各元件間為面接觸，構成低副兩元件的幾何形狀比較簡單，加工方便，易于得到較高的制造精度等優點。但在高速重載情況下，各元件間面接觸會因正應力過大而增大摩擦，曲柄滑塊機構在高速下往復運動的動量以及沖壓機整機沖擊和振動的能量難以平衡。袁永林等人公開的用于曲柄滑塊機構的平衡滑塊裝置，只通過增加平衡滑塊平衡沖擊，并沒有實現能量的有效利用。

綜上所述，創新性地開發了一種利用滑塊與曲軸實現輸出軸自轉公轉的動力傳動方法及動力耦合器，能有效增加系統整體剛性和承載能力，提高運動機構的精度和穩定性，具有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種輸出滑塊曲軸自轉公轉的動力傳動方法，該方法可有效增強對應動力傳動系統的整體剛性和承載能力，提高運動機構的精度和穩定性。

本發明的另一目的在于提供一種用于實現上述方法的輸出滑塊曲軸自轉公轉的動力耦合器。

本發明的技術方案為：一種輸出滑塊曲軸自轉公轉的動力傳動方法，輸入滑塊直軸通過十字滑塊帶動輸出滑塊曲軸轉動，輸出滑塊曲軸進行與輸入滑塊直軸等速同向的偏心自轉；同時，輸出滑塊曲軸上帶有反向布置的兩個曲柄，一個曲柄與水平方形滑塊連接，另一個曲柄與豎直方形滑塊連接，輸出滑塊曲軸轉動時，兩個曲柄驅動水平方形滑塊和豎直方形滑塊分別進行直線式往復運動，水平方形滑塊和豎直方形滑塊所產生的反作用力迫使輸出滑塊曲軸繞輸入滑塊直接的中心線進行等速反向的公轉運動。

所述輸出滑塊曲軸的輸出端設有偏心系盤，輸出滑塊曲軸在偏心系盤的約束下進行自轉和公轉，同時迫使偏心系盤做運動。更準確地說，偏心系盤做與輸入滑塊直軸速度相等的反向旋轉。

所述輸出滑塊曲軸轉動時，水平方形滑塊沿水平方向進行直線式往復運動，豎直方形滑塊沿豎直方向進行直線式往復運動。

所述輸出滑塊曲軸進行自轉的偏心量為e時，輸出滑塊曲軸軸線繞輸入滑塊直軸軸線公轉的半徑為e，水平方形滑塊和豎直方形滑塊進行直線式往復運動的運動幅度均為4e。