一种齿轮滑块式直线往复运动机构.pdf

本发明涉及一种齿轮滑块式直线往复运动机构，包括换向架、导杆和一对大小相同且转向相反的齿轮，所述齿轮上镜像对称地各设置有一个柄销，所述导杆的一端与换向架连接，换向架上开设有相互平行的两条导轨；所述柄销上转动套装有滑块并插入两导轨之间，在滑块与导轨之间安置有滚动体，所述齿轮为圆柱齿轮或圆锥齿轮；另外还设置两个离心力型平衡块分别各与其中一个齿轮同步旋转，本发明既能实现机构的直线往复运动又能增加承载力，同时能减少磨损，可用于制造压缩机、真空泵、发动机、阻尼减震器、排线机、往复筛、往复机械手、往复针

1、  一种齿轮滑块式直线往复运动机构，它包括：换向架、导杆和一对大小相同且转向相反的齿轮，所述齿轮上镜像对称地各设置有一个柄销，所述导杆的一端与换向架连接，换向架上开设有相互平行的两条导轨，所述柄销插入两条导轨之间，其特征在于柄销上转动套装有滑块，所述滑块置于换向架的两条导轨之间并与导轨配合，所述齿轮为圆柱齿轮或圆锥齿轮。

2、  根据权利要求1所述的一种齿轮滑块式直线往复运动机构，其特征在于所述滑块与导轨之间设置有滚动体。

3、  根据权利要求1或2所述的一种齿轮滑块式直线往复运动机构，其特征在于设置有两块旋向相反的离心力型平衡块，它们各分别与其中一个齿轮同步旋转。

4、  根据权利要求3所述的一种齿轮滑块式直线往复运动机构，其特征在于所述两块平衡块分别设置在所述两个齿轮上。

5、  根据权利要求3所述的一种齿轮滑块式直线往复运动机构，其特征在于所述的平衡块由若干块小平衡块组成。

6、  根据权利要求3所述的一种齿轮滑块式直线往复运动机构，其特征在于所述导轨为一字型或V型布局。

7、  根据权利要求3所述的一种齿轮滑块式直线往复运动机构，其特征在于所述导杆与换向架为一体结构或紧固连接或铰接连接。

8、  根据权利要求3所述的一种齿轮滑块式直线往复运动机构，其特征在于所述的导杆的一端连接有活塞，导杆与活塞为一体结构或紧固连接或铰接连接。

9、  根据权利要求3所述的一种齿轮滑块式直线往复运动机构，其特征在于所述导杆上套装有导套，导套与导杆滑动配合。

10、  根据权利要求3所述一种齿轮滑块式直线往复运动机构，其特征在于所述导杆上套装有密封件，密封件与导杆密封配合。

11、  根据权利要求3所述一种齿轮滑块式直线往复运动机构，其特征在于所述的导杆有两套。

12、  一种齿轮滑块式直线往复运动机构的用途，可以用于制造压缩机、真空泵、发动机、阻尼减震器、排线机、往复机械手、往复针纺头、往复筛、往复送料和排料装置。

一种齿轮滑块式直线往复运动机构
技术领域
本发明属于机械工程技术领域，涉及一种往复运动机构，特别地涉及一种采用齿轮滑块实现直线往复运动的机构。
背景技术
往复式运动机构广泛应用于压缩机、发动机以及各种流体泵，其最典型的形式为曲柄连杆机构，它主要由曲柄、连杆、活塞等部件组成，其中连杆的一端与曲柄转动配合，连杆的另一端与活塞连接，由此实现曲柄的旋转运动与活塞的往复运动的转换。众所周知，传统曲柄连杆机构的连杆以摆动的运动方式进行工作，因此连杆作用到活塞上的力是一个摆动的力，毋庸置疑它将会造成活塞对气缸产生拍击而导致噪声，并使活塞对气缸产生较大的侧压力而增加摩擦损耗。为了克服传统曲柄连杆机构的上述弊端，人们于是寻求能实现直线往复驱动活塞的机构，其中现有技术中一种直线往复运动机构方案如图1所示，它有一对大小相同的齿轮1、2，齿轮1、2为圆柱齿轮并相互啮合且转向相反，它们的轴线X1、X2相互平行，在齿轮1、2上镜像对称地各设置有柄销11、22，亦即柄销11、22的旋转半径相同且旋转相位正好反相，柄销11、22的轴线X11、X22与齿轮1、2的轴线X1、X2平行，另外还设置有一个往复架3，往复架3上开有长直状的导槽33，导槽33上设置有两条相互平行的导轨A、B，上述柄销11、22同时插入导槽33内并与导轨A、B配合，或者在柄销11、22上套装滚子4后再与导轨A、B配合；此外设置有活塞5，活塞5与缸体7滑动配合并用导杆6与换向架3连接。当齿轮1、2啮合转动时，其上的柄销11、22将直接或间接作用到导槽33的导轨A、B上，并因此驱动往复架3产生运动，不难看出，基于对称的缘故上述往复架3必然作直线往复运动，此时的活塞5亦必然为直线往复运动。然而实践发现，上述直线往复运动机构尚有不足之处：首先，滚子4与导轨A、B的接触为线接触，而且滚子4同时接触到上下两条导轨A、B，致使其滚动不畅，因此不仅机构承载能力有限而且摩损严重；其次，因齿轮1、2仅囚于采用圆柱齿轮，其配合又为外啮合方式，因此布局不够灵活，占用空间较大，机构不够紧凑。
发明内容
本发明提供一种齿轮滑块式直线往复运动机构，主要目的是解决机构承载力小和磨损严重的问题，另外还有一个目的是改进机构的布局使其结构更加紧凑。
本发明的目的是这样实现的：
一种齿轮滑块式直线往复运动机构，它包括：换向架、导杆和一对大小相同且转向相反的齿轮，所述齿轮上镜像对称地各设置有一个柄销，所述导杆的一端与换向架连接，换向架上开设有相互平行的两条导轨，所述柄销插入两条导轨之间，柄销上转动套装有滑块，所述滑块置于换向架的两条导轨之间并与导轨配合，所述齿轮为圆柱齿轮或圆锥齿轮。
上述滑块与导轨之间设置有滚动体。
设置有两块旋向相反的离心力型平衡块，它们各分别与其中一个齿轮同步旋转。
上述两块平衡块分别设置在所述两个齿轮上。
上述的平衡块由若干块小平衡块组成。
上述导轨为一字型或V型布局。
上述导杆与换向架为一体结构或紧固连接或铰接连接。
上述的导杆的一端连接有活塞，导杆与活塞为一体结构或紧固连接或铰接连接。
上述导杆上套装有导套，导套与导杆滑动配合。
上述导杆上套装有密封件，密封件与导杆密封配合。
上述的导杆有两套。
一种齿轮滑块式直线往复运动机构的用途，可以用于制造压缩机、真空泵、发动机、阻尼减震器、排线机、往复机械手、往复针纺头、往复筛、往复送料和排料装置。
本发明采用滑块配合导轨的结构，接触面积大大增加，因而机构的承载力得以提高；采用在滑块与导轨之间布置滚柱、滚针或滚珠的结构，可以有效减少摩擦，磨损也变得更小；采用圆锥齿轮结构，使得原来的平板式布局改进为空间立体式布局，因此机构更加紧凑。
附图说明
图1是现有技术中一种直线往复运动机构的结构示意图；
图2是本发明采用一字型导轨的结构示意图；
图3是本发明中滑块与导轨采用滚动体接触的结构示意图；
图4是本发明采用V型导轨的结构示意图；
图5是图4所示的本发明中滑块与导轨采用滚动体接触的结构示意图；
图6是本发明采用圆锥齿轮方案、滑块与导轨采用摩擦接触的纵剖结构示意图；
图7是图6所示的本发明的横剖结构示意图；
图8是本发明采用圆锥齿轮方案、滑块与导轨采用滚动体接触的纵剖结构示意图；
图9是图8所示的本发明的横剖结构示意图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图2-9：
图2至图9给出了本发明一种齿轮滑块式直线往复运动机构的示意图，图中零件的标号、名称及功能继承图1所示现有直线往复运动机构，其中图2至图5为基于圆柱齿轮的齿轮滑块式直线往复运动机构，图6至图9为基于圆锥齿轮的齿轮滑块式直线往复运动机构。本发明齿轮滑块式直线往复运动机构包括有：一对大小相同且转向相反的齿轮1、2，齿轮1、2可以采用圆柱齿轮也可以采用圆锥齿轮，当采用圆柱齿轮时齿轮1、2为直接啮合，而当采用圆锥齿轮时齿轮1、2同时与一个中间齿轮13啮合，所述齿轮1、2上镜像对称地各设置一个柄销11、22，所谓镜像对称是指两柄销11、22的旋转半径相同且旋转相位正好反相；进一步说无论如何转动，对于齿轮1、2为圆柱齿轮而言它们的齿轮轴线X1、X2与柄销11、22的柄销轴线X11、X22相互平行，且柄销轴线X11、X22构成的一个动平面与齿轮轴线X1、X2构成的定平面始终保持平行(允许存在一定的制造误差和装配误差)；同样无论如何转动，对于齿轮1、2为圆锥齿轮而言它们的齿轮轴线X1、X2处于同轴状态(允许存在一定的制造误差和装配误差)，并与柄销轴线X11、X22相互平行，且柄销轴线X11、X22与齿轮轴线X1、X2距离相等(允许存在一定的制造误差和装配误差)；当采用圆柱齿轮时，两齿轮1、2相互啮合且转向相反，并且两齿轮1、2的工作旋转面或处在同一个平面上或处在两个相互平行的平面上；当采用圆锥齿轮时，两齿轮1、2同时与一个中间齿13啮合，此时齿轮1、2的转向也是相反的，它们的工作面是平行的、面对面的，且相距一定的距离；为了增加承载能力，本发明设置有两个滑块44并分别套装在所述柄销11、22上，滑块44与柄销11、22转动配合并一起置于导轨A、B之间，所述滑块44可以直接与导轨A、B滑动配合也可以在它们之间设置滚动体444，所述滚动体444可以是滚柱、滚针或滚珠，这样不仅可以增加机构运动副的承载接触面(线)，由此提高了机构的承载能力，同时还减少了摩擦，使得磨损更小；需要说明的是，柄销11、22为圆柱状，可以与滑块44上的座孔直接转动配合，另外也可以在其上套装一个轴承后再与滑块44的座孔进行配合；不难发现，在滑块44与导轨A、B之间设置滚动体444后，与导轨A接触的滚动体444的滚动转向和与导轨B接触的滚动体444的滚动转向是相反的；很显然，采用圆锥齿轮后，齿轮1和齿轮2由原来的平板式布局改进为为面对面的空间立体布局，机构的空间占位较小，故结构比较紧凑，另外，两导轨A、B可以采用一字型的结构布局，也可以采用V型的结构布局，因此布局将更加灵活；毫无疑问，由于柄销11、22对称反相运动的缘故，换向架3的运动必为直线往复运动(允许存在一定偏差)，如果将活塞5与导杆6进行连接，则活塞5也将获得直线往复运动，故它们对缸体7将不会产生太大的拍击；导杆6与活塞5的连接可以采用铰接连接、紧固连接甚至为一体制造等多种方式，同样地导杆6与换向架3的连接也可以采用铰接连接、紧固连接甚至为一体制造等多种方式；为了防止导杆6在工作时发生抖动，可以设置一个导套12约束导杆6，导套12套装在导杆6的杆身上并与之滑动配合；导杆6的杆身可以是各种杆柱状如圆柱杆、椭圆柱杆、矩形柱杆或其他异形柱杆，导杆6的形状还可以做成像目前压缩机或发动机所常用的连杆的形状如工字形杆身、板状形杆身等等，另外为了防止润滑油由齿轮室窜到缸体7，可以设置密封件10与导杆6密封配合，此时导杆6的杆身截断面以圆形或者椭圆形为最佳；上述活塞5、导杆6可以是单套也可以是双套，当采用双套活塞5及导杆6时，它们以对置式的布局为最佳，因为这样机构的布局及受力均为最好；需要指出的是，本发明中活塞5是一种泛指，它可以是压缩机或发动机上的各种活塞，也可以是流体泵或阻尼器上的柱塞或活塞，还可以是其它往复机件的功能件如往复杆、往复钩或往复滑块等；为了减少机构因往复运动而产生的往复惯性力，可以设置两块旋向相反的离心力型平衡块111、222，它们各与其中一个齿轮1或齿轮2同步旋转，所述平衡块111、222的大小及相位布置原则是尽量使平衡块111、222所产生的离心惯性力的合力与机构所有参与往复运动的零部件所产生的往复惯性力的合力之矢量和为零，为此平衡块111、222的质量中心应尽量布置在所对应的柄销11、22和齿轮轴线X1、X2之连线的延长线上；平衡块111、222可以直接布置在齿轮1、2上也可以单独设置，例如单独设置在齿轮轴上，每一块平衡块111、222可以是整体一块也可以由多个小块平衡块等效组成。
本发明与现有直线往复运动机构相比，归纳起来具有以下好处：首先，采用滑块44配合导轨A、B的结构方案，并辅以滚动体444，不仅有效增加了机构的承载能力，而且还减少了摩擦和磨损；另外，采用圆锥齿轮作为齿轮1、2，可以使得机构的空间布局更加紧凑，布局更加灵活。
综上所述，本发明既能实现机构的直线往复运动又能减少机构产生噪声的根源，其用途可以用在压缩机、真空泵、发动机、阻尼减震器、排线机、往复机械手、往复筛、往复送料和排料装置、往复针纺头等，当然也可以用于其他各种需要直线往复运动的装置。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状以及原理所做的各种等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。