[發明專利]一種行程和斜率均可調節的直線運動機構及其控制方法

在審

• 申請號: 201810280784.6
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108331894A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 柳青松;柳絮
• 申請（專利權）人: 揚州工業職業技術學院
• 主分類號: F16H37/12
• 分類號: F16H37/12
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 沈志海

一種行程和斜率均可調節的直線運動機構及其控制方法，屬于運動機構技術領域，由直線運動機構和調節機構共同組成；直線運動機構由運動輸出連桿、運動曲柄、運動曲軸、運動外齒輪、內齒輪外蝸輪、運動滑塊、運動連桿和直線運動電機構成；調節機構由運動行程調節蝸桿、內齒輪外蝸輪、運動外齒輪、行程調節手輪、蝸桿左法蘭、蝸桿右法蘭和行程調整電機構成；本發明結構新穎，控制方法清晰可行，形成往復直線運動的初始位置可以根據實際需要進行調整，該機構運行過程中無側向分力，這樣使得滑塊在平面副中無側向摩擦阻力運動，提高了運動副的壽命與穩定性；制造成本雖有所增加，但適用范圍廣泛了，增強了功能性價比。

技術領域

本發明屬于運動機構技術領域，涉及一種直線運動機構及其控制方法，具體的說是涉及一種行程和斜率均可調節的直線運動機構及其控制方法。

背景技術

機構是由構件組成的系統，具有確定的機械運動，它可以用來傳遞和轉換運動。直線運動機構是使構件上某點作準確或近似直線運動的機構，因此可分為精確直線運動機構和近似直線運動機構兩類；精確直線機構可以代替導槽和滑桿，由于在運動過程中唯一的損耗來源是鉸結處的轉動摩擦，而且摩擦的長度很短，所以相比導槽和滑桿，摩擦損耗要小很多。經典的精確直線運動機構有波塞利耶-利普金直線運動機構和薩魯斯直線運動機構。近似直線運動機構雖可以替代滑桿和導槽，但在應用中，需要有一段是直線，另一段是曲線。經典的近似直線運動機構有瓦特近似直線運動機構和霍肯直線運動機構。

直線運動機構具有如下特點：(1)結構簡單，制造容易，工作可靠，傳動距離較遠，傳遞載荷較大，可實現急回運動規律，但不易獲得勻速運動或其他任意運動規律，傳動效率較低，傳動不平穩，沖擊與振動較大；(2)可實現轉動與直線移動，傳動平穩無噪聲，互換；滑動螺旋可做成自鎖螺旋機構；工作速度一般很低，只適用于小功率傳動；(3)制造和安裝精度要求較高，精度低時傳動噪聲較大，無過載保護作用；斜齒圓柱齒輪機構運動平穩，承載能力強，但在傳動中會產生軸向力，在使用時必須安裝推力軸承或角接觸軸承；(4)軸間距離較大，工作平穩無噪聲，能緩沖吸振，摩擦式帶傳動有過載保護作用；結構簡單，安裝要求不高，外廓尺寸較大；摩擦式帶傳動有彈性滑動，不能用于分度系統；摩擦易起電，不宜用于易燃易爆的場合；軸和軸承受力較大，傳動帶壽命較短；(5)軸向距離較大，平均傳動比為常數，鏈條元件間形成的油膜有吸振能力，對惡劣環境有較強的適應能力，工作可靠，軸上載荷較小；瞬時運轉速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩；鏈條工作時因磨損伸長后容易引起共振，一般需增設張緊和減振裝置。

實際的機器當中，回轉運動與直線運動之間相互轉換的常見機構分別是曲柄滑塊機構、凸輪機構、齒輪齒條機構和滾珠絲杠機構。

在普通四桿機構中，四個構件之間都是通過轉動副連接，實現曲線與曲線運動之間的轉換，而曲柄滑塊機構是保留曲柄桿、中間桿和固定桿(機架)，將另一根桿退化為滑塊，使滑塊與中間連桿用轉動副連接，滑塊與固定桿用移動副連接，這樣就實現了曲柄端的回轉運動與滑塊端的直線運動相互轉化。曲柄滑塊機構在機械中的應用很廣泛，例如，內燃機通過活塞往復運動將內能轉換為曲柄轉動的機械能；壓力機結構中通過曲柄的連續轉動，經連桿帶動滑塊實現加壓作用；牛頭刨床主運動機構中，導桿繞一點擺動，帶動滑枕做往復運動，實現刨削；抽水機結構中，搖動手柄時，在連桿的支承下，活塞桿在筒(固定滑塊)內做上下運動，以達到抽水目的。另外，工程中的搓絲機、自動送料裝置及自卸翻斗裝置等機械中都用到曲柄滑塊機構。曲柄滑塊機構的優點為低副連接，運動副單位面積受力小，便于潤滑，磨損小；對于長距離的控制也可以實現；構件之間的運動靠幾何封閉來維系，比力封閉的可靠。但曲柄滑塊機構結構設計較復雜，且對制造安裝的敏感性大；高速時將引起很大的振動和動載荷。