一种圆周运动与直线往复运动转换装置的制作方法

本发明属于机械传动领域，更具体的说，涉及一种圆周运动与直线往复运动转换装置。

技术背景

圆周运动转直线运动在工业生产中应用广泛，内燃机、光驱、机器人、冲压机等工业机械皆有运用，随着现代工业的发展特别是自动化技术的革新，对圆周运动与直线运动的转化需求日渐提高；目前圆周运动与直线运动的转换装置多采用曲轴、曲柄连杆等结构，但直线运动行程基本都受某一部件的旋转直径限制，且转化过程中速度均匀性不佳限制了其应用范围。

技术实现要素：

1发明要解决的技术问题

本发明的目的在于解决现有技术传动转化过程中直线运动行程受某个部件旋转直径的限制及转化过程中速度线性变化不能够满足对匀速运动的需求。

2技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种圆周运动与直线往复运动转换装置包括齿轮、齿轮轴、传动装置和位置约束装置；所述位置约束装置包括限位基板和限位杆，限位基板上有可使齿轮轴穿过的轴孔，所述限位杆为位于限位杆一侧的圆柱结构，位置约束装置作为整个装置的固定部对装置起支撑作用；所述齿轮通过固定连接的齿轮轴穿过轴孔安装于与限位杆同侧位置；所述传动装置主体为椭圆环形结构且沿内环面分布有连续的齿轨，沿传动装置侧壁有由凹槽构成的与限位杆运动轨迹相适应的轨道；所述齿轮安装于传动装置环形内侧，且始终有与齿轨耦合的部分；齿轮转动带动传动装置时，相应限位杆位于轨道内并可根据齿轮传动状态沿轨道滑动，从而对齿轮与齿轨进行位置约束使之不至脱离。

更进一步地，所述轨道为封闭式道；限位杆根据传动状态在轨道内做循环运动。

更进一步地，所述轨道为开放式轨道；限位杆可沿轨道滑动；当上一个限位杆位于其轨道内出口附近位置时下一个限位杆位于其轨道内入口位置；当下一个限位杆完全进入与之相应的轨道时上一个限位杆从其轨道内脱离，脱离后的限位杆位于环内；限位杆交替滑入相应的轨道内。

更进一步地，所述限位杆有两个，位于轴孔轴心上下两侧设置，且限位杆与轴孔轴心最小间距大于齿轮半径；相应的，所述轨道有两个，位置分别于对应的限位杆运动轨迹相适应。

更进一步地，所述限位杆有四个，分别位于轴孔上、下、左、右四侧设置，且限位杆与轴孔轴心最小间距大于齿轮半径；相应的，所述轨道有四个，位置分别于对应的限位杆运动轨迹相适应。

更进一步地，所述传动装置主体为由上、下侧两个相互平行的长方体和左、右侧两个对称的半圆环组成的椭圆环形结构；所述齿轮直径小于左右两侧半圆直径。

更进一步地，所述限位装置有两个分别位于传动装置两侧，传动装置两侧相应位置均有相应导轨。

更进一步地，所述限位基板纵长大于椭圆上下两侧最大边距，使运动过程中传动装置上下两侧始终受限位基板位置限定。

更进一步地，所述限位杆顶端安装有轴承，所述轨道宽度与轴承直径相适应并可使轴承沿轨道滑动。

更进一步地，所述限位杆与轨道位置可互换。

3有益效果

采用发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种圆周运动与直线往复运动转换装置，通过齿轮与椭圆形齿轨的相互运动使得转化后的直线运动行程取决于椭圆形的长度，从而代替现有技术中直线运动行程受某一部件旋转直径的限制，使其在使用时节省对传动部所占空间的需求，体积较小，更适用于精细化设备应用。

(2)本发明的一种圆周运动与直线往复运动转换装置，通过将椭圆齿轨的长边设置为直线形从而获得更加稳定的线性输出。

(3)本发明的一种圆周运动与直线往复运动转换装置，通过椭圆齿轨上的半圆形齿轨段使其在与齿轮咬合的过程中通过齿轮与齿轨的半径优化缩短非线性输出的时间，进一步增加输出稳定性。

(4)本发明的一种圆周运动与直线往复运动转换装置，通过约束装置和轨道的设置，使齿轮在运动过程中能够始终保持咬合状态，防止故障发生。

附图说明

图1为实施例1中的一种圆周运动与直线往复运动转换装置组装结构示意图；

图2为实施例1中的一种传动装置结构示意图；

图3为实施例1中的一种位置约束装置结构示意图；

图4为实施例2中的一种传动装置结构示意图；

图5为实施例6中的一种传动装置结构示意图。

图6为实施例2中的一种位置约束装置结构示意图。

示意图中的标号说明

1、传动装置；101、轨道；102、齿轨；103、传动连接部；2、位置约束装置；201、限位杆；202、轴孔；203、限位基板；3、齿轮；4、齿轮轴。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

如图1-3所示，本实施例的一种圆周运动与直线往复运动转换装置包括齿轮(3)、齿轮轴(4)、传动装置(1)和位置约束装置(2)；所述位置约束装置(2)包括限位基板(203)和限位杆(201)，所述限位基板(203)上有可使齿轮轴(4)穿过的轴孔(202)，所述限位杆(201)为位于限位基板(203)一侧的圆柱结构；位置约束装置(2)对齿轮与齿轨进行位置约束防止脱轨，同时作为整个转换装置的固定部对转换装置起支撑作用；所述限位杆(201)根据齿轮(3)与齿轨(102)相互运动状态做与之相适应的椭圆形轨迹运动，所述限位杆(201)有一个或多个，且限位杆与轴孔(202)中心最小间距大于齿轮(3)直径；所述齿轮(2)固定连接有齿轮轴(4)，所述齿轮轴(4)穿过轴孔(203)与位置约束装置(2)固定连接；所述齿轮(3)、传动装置(1)与限位杆(201)位于限位基板(203)同侧设置；同时所述齿轮(3)位于传动装置(1)环形内侧，且始终有与齿轨(102)耦合的部分；所述传动装置(1)主体为椭圆环形结构且沿内环面分布有连续的齿轨(102)，沿装置侧壁有位置与对应的限位杆(201)运动轨迹相适应由凹槽构成封闭式轨道轨道(101)，齿轮(3)转动带动传动装置(1)时，限位杆(201)位于相应轨道(101)内并可根据齿轮传动状态沿轨道(101)循环运动，从而对齿轮(3)与齿轨(101)进行位置约束使之不至脱离；所述传动装置(2)上固定连接有传动连接部(103)以便于传动装置(1)连接外部设备。

实施例2

如图4所示，本实施例的一种圆周运动与直线往复运动转换装置与实施例1基本相同，其不同之处在于：所属轨道为开放式轨道；所述限位杆(201)有两个，位于轴孔(203)轴心上下两侧设置，且限位杆(201)与轴孔(203)轴心最小间距大于齿轮(3)半径；齿轮(3)转动带动传动装置(1)时，齿轮(102)与齿轨(102)耦合部相邻的限位杆(201)位于轨道(101)内并可根据齿轮传动状态沿轨道(101)滑动；当上一个限位杆位于其轨道内出口附近位置时下一个限位杆位于其轨道内入口位置；且当下一个限位杆(201)完全进入与之相应的轨道(101)时上一个限位杆(201)从其轨道(101)内脱离；限位杆(201)交替滑入相应的轨道(101)内从而对齿轮(3)与齿轨(101)进行位置约束使之不至脱离；

所述限位基板(203)纵长大于椭圆上下两侧最大边距，使运动过程中传动装置(1)上下两侧始终受限位基板(203)位置限定；

实施例3

如图5-6所示，本实施例的一种圆周运动与直线往复运动转换装置与实施例2基本相同，其不同之处在于：所述限位杆(201)有四个，分别位于轴孔上、下、左、右四侧设置，且限位杆(201)与轴孔(203)轴心最小间距大于齿轮(3)半径；相应的，所述轨道(101)有四个，位置分别于对应的限位杆(201)运动轨迹相适应。

实施例4

本实施例的一种圆周运动与直线往复运动转换装置与实施例1或2主体基本相同，其不同之处在于：所述传动装置(1)主体为由上、下侧两个相互平行的长方体和左、右侧两个对称的半圆环组成的椭圆环形结构；所述齿轮(3)直径小于左右两侧半圆直径。

实施例5

本实施例的一种圆周运动与直线往复运动转换装置与实施例1基本相同，其不同之处在于：所述限位基板(203)纵长大于椭圆上下两侧最大边距，使运动过程中传动装置(1)上下两侧始终受限位基板(203)位置约束。

实施例6

本实施例的一种圆周运动与直线往复运动转换装置与实施例1-3任一种装置主体结构基本相同，其不同之处在于：所述限位装置(2)有两个分别位于传动装置(1)两侧，相应地，在传动装置(1)两侧均设有导轨(101)；齿轮及传动装置安装于两个限位装置之间。

实施例7

本实施例的一种圆周运动与直线往复运动转换装置与实施例1-4任一种装置主体结构基本相同，其不同之处在于：还包括轴承；所述轴承安装于限位杆(201)顶端，所述轨道(101)宽度与轴承直径相适应并可使轴承沿轨道(101)滑动。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在充分理解本发明的基础上，可根据需求对限位杆的数量和位置以及轨道形态和数量进行重新组合或调整，同时限位杆与轨道可进行位置互换，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。