本实用新型涉及动力输出装置技术领域，特别涉及一种直线运动输出装置。
背景技术：
除了直线电机外，目前常用的电机输出的运动形式都是转动，绝大部分电机都是以扭矩的形式作为驱动源存在。因此在需要直线驱动的场合需要增加将旋转运动转化为直线运动的传动机构，目前常用的传动机构有：滚珠丝杠机构、齿轮齿条机构、凸轮连杆机构等。
如图1所示，图1为现有技术中滚珠丝杠机构的结构示意图，滚珠丝杠机构由丝杠100、丝杠螺母101、滚道102以及滚珠103构成，以螺纹曲线的形式将旋转运动转化为直线运动，由于螺纹曲线的螺纹升角小，因此丝杠螺母101的沿丝杠100轴向的移动速度远小于丝杠100转动的角速度在丝杠100边缘的线速度分量，滚珠丝杠机构的速度转化效率较低；而齿轮齿条机构，如图2所示，图2为现有技术中齿轮齿条机构的结构示意图，其中，能够将齿轮200的旋转转化成齿条201的直线运动，齿条201是一种将分度圆改为直线的外齿轮，是齿轮结构的一种，具有传动稳定、效率高、寿命长等优势，在工业届有着广泛的应用。但由于齿形结构受各项参数的制约，使得齿形结构所需的加工精度、成本都较高；另外一种凸轮连杆机构，一个是其输出的直线运动行程较短，且动力源在做匀速旋转运动时，输出端的直线运动为变速运动，只能用于一些特殊场合，适用范围较窄。
因此，如何提供一种直线运动输出装置，使其结构简单，便于制造，且具有较高的传动效率，适用范围广，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型提供了一种直线运动输出装置，以达到使其结构简单，便于制造，且具有较高的传动效率，适用范围广的目的。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案：
一种直线运动输出装置，包括：
可转动地驱动机构，所述驱动机构上设置有多个沿所述驱动机构周向均匀分布的驱动件；
可直线滑动的滑块，所述滑块上沿滑动方向均布有多个挡板；
所述驱动件用于随所述驱动机构的旋转与所述挡板抵触配合并从所述挡板的第一端滑动至所述挡板的第二端，以推动所述滑块沿直线滑动，其中一个所述驱动件离开与之接触的所述挡板的第二端之前，与之相邻的另一个所述驱动件与所述滑块上的另一个所述挡板的第一端抵触配合。
优选地，所述驱动机构为驱动盘，所述驱动件设置在所述驱动盘的一侧表面上，或者，所述驱动件设置于所述驱动盘的周向侧壁上。
优选地，所述驱动件包括安装轴以及驱动滚子，所述安装轴设置于所述驱动机构的一侧表面上且所述安装轴的轴线与所述驱动机构的轴线平行，所述驱动滚子可转动地套装在所述安装轴上。
优选地，所述驱动滚子的外壁上包覆有缓冲垫。
优选地，所述挡板为弧形挡板。
优选地，所述挡板的第一端在所述滑块的前进方向上位于所述挡板的第二端的前方。
优选地，所述挡板的第一端的端面为弧面。
优选地，所述挡板的形状函数公式为：
其中，R为所述安装轴的轴线到所述驱动盘的轴线的距离，ω为所述驱动盘的角速度，t为所述驱动盘的转动时间，X为所述挡板形状曲面上的各点在X轴上的坐标值，Y为所述挡板形状曲面上的各点在Y轴上的坐标值。
从上述技术方案可以看出，本实用新型提供的直线运动输出装置，包括驱动机构以及滑块，其中，驱动机构为可转动结构，且驱动机构上设置有多个沿驱动机构周向均匀分布的驱动件；滑块可沿直线滑动，滑块上沿滑动方向均布有多个挡板；驱动件用于随驱动机构的旋转与挡板抵触配合并从挡板的第一端滑动至挡板的第二端，以推动滑块沿直线滑动，其中一个驱动件离开与之接触的挡板的第二端之前，与之相邻的另一个驱动件与滑块上的另一个挡板的第一端抵触配合；由此可见，上述的直线运动输出装置结构简单，便于制作及安装，生产成本低，且能够持续的输出单方向的直线运动。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中滚珠丝杠机构的结构示意图；
图2为现有技术中齿轮齿条机构的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的直线运动输出装置的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的直线运动输出装置中驱动机构的结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的直线运动输出装置中滑块的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种直线运动输出装置，以达到使其结构简单，便于制造，且具有较高的传动效率，适用范围广的目的。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图3，图3为本实用新型实施例提供的直线运动输出装置的结构示意图。
本实用新型提供的一种直线运动输出装置，包括驱动机构1以及滑块4。
其中，驱动机构1为可转动结构，且驱动机构1上设置有多个沿驱动机构1周向均匀分布的驱动件；滑块4可沿直线滑动，滑块4上沿滑动方向均布有多个挡板5；驱动件用于随驱动机构1的旋转与挡板5抵触配合并从挡板5的第一端滑动至挡板5的第二端，以推动滑块4沿直线滑动，其中一个驱动件离开与之接触的挡板5的第二端之前，与之相邻的另一个驱动件与滑块4上的另一个挡板5的第一端抵触配合。
与现有技术相比，本实用新型提供的直线运动输出装置，在使用时，扭矩输出装置，如电机的输出端与驱动机构1相连，以使驱动机构1带动驱动件旋转，当驱动件旋转至与滑块4上挡板5接触时，则推动滑块4沿直线运动，当驱动件即将从挡板5的第二端脱离挡板5时，与之相邻的另一个驱动件与滑块4上的另一个挡板5的第一端抵触配合以保证运动的连续性，由此可见，上述的直线运动输出装置结构简单，便于制作及安装，生产成本低，且能够持续的输出单方向的直线运动。
驱动机构1的作用在于将驱动件与扭矩输出装置的输出端连接，其可以采用多种结构，比如，驱动机构1可以为支架，支架包括位于中央的连接部以及均匀分布在连接部周向侧壁上的多个支撑杆，除此之外，也可以采用其他的结构，如图3中所示，驱动机构1为驱动盘，驱动件设置在驱动盘的一侧表面上，或者，驱动件设置于驱动盘的周向侧壁上。上述驱动盘的形状可以是圆形、方形或者是其他的多边形均可，再次不做限定。
减少驱动件与挡板5之间的磨损，同时降低噪音，在本实用新型实施例中，请参阅图4，图4为本实用新型实施例提供的直线运动输出装置中驱动机构的结构示意图，驱动件包括安装轴2以及驱动滚子3，安装轴2设置于驱动机构1的一侧表面上且安装轴2的轴线与驱动机构1的轴线平行，驱动滚子3可转动地套装在安装轴2上，通过上述的驱动滚子3，可以避免驱动件与挡板5之间的滑动摩擦，通过滚动摩擦的方式避免驱动滚子3以及挡板5受损，延长两者的使用寿命，同时能够减小噪音。
进一步优化上述技术方案，在本实用新型实施例中，驱动滚子3的外壁上包覆有缓冲垫。上述的缓冲垫在直线运动输出装置的运行过程中可起到缓冲剂降噪的作用，防止驱动滚子3与挡板5之间碰撞受损，同时进一步降低噪音。
驱动件在驱动盘的驱动下做匀速圆周运动，虽然其线速度的数值不会发生变化，但是其角度时刻都在变化，导致在运行过程中，驱动件在X轴及Y轴方向的速度分量也在时刻发生变化，在图3中，滑块4的滑动方向，即其长度方向为Y轴方向，以驱动盘上与Y轴方向垂直的直径方向为X轴方向，因此，为了使上述的直线运动输出装置能够输出匀速直线运动，就必须要调整挡板5的形状，利用其形状将驱动件时刻变化的X轴方向及Y轴方向的速度分量转换成滑块4的直线匀速运动，由于驱动件自身做圆周运动，由此可知，挡板5也应当为弧形挡板，才能够更好的与驱动件配合，在运行过程中，驱动滚子3在y轴方向上的速度分量会推动弧形挡板沿y轴方向移动，而驱动滚子3在x轴方向上的速度分量会被弧形挡板的形状抵消掉。
通过观察图1可知，当驱动滚子3与挡板5接触时，驱动滚子3与驱动盘轴线的连线正好与Y轴垂直，此时，驱动滚子3在Y轴上的速度分量最大，等于驱动滚子3圆周运动的线速度，X轴上的速度分量最小，等于0，随着驱动盘的转动，驱动滚子3在Y轴方向上的速度分量将逐渐减小，在X轴上的速度分量将逐渐增加，因此，根据此特性，调整挡板5设置位置，使挡板5的第一端在滑块4的前进方向上位于挡板5的第二端的前方，也就是说当驱动滚子3在Y轴上的速度分量最大时，挡板5的斜率变化较为平缓，随着驱动滚子3在Y轴上的速度分量的逐渐减小，挡板5的斜率变化也逐渐增大，通过上述结构，才有可能在Y轴上的速度分量不断减小的情况下，抵消驱动滚子3的圆周运动在y轴方向上的速度损失，使滑块4保持匀速直线运动。
进一步优化上述技术方案，挡板5的形状对于滑块4能否实现匀速直线运动非常关键，本实用新型实施例提供了一种挡板5的形状函数公式，公式为：
其中，R为安装轴2的轴线到驱动盘的轴线的距离，ω为驱动盘的角速度，t为驱动盘的转动时间，X为挡板5形状曲面上的各点在X轴上的坐标值，Y为挡板5形状曲面上的各点在Y轴上的坐标值。
公式的推导过程如下：
驱动盘以角速度ω匀速转动，在相邻的两个驱动滚子3中心各取一点A/B，请参阅图4，A/B到驱动盘轴线的距离为R，则A点在X轴方向的位移XA＝R-Rcosωt，在Y轴方向的位移YA＝Rsinωt；B点在X轴方向的位移XB＝Rsinωt，在Y轴方向的位移YB＝-Rcosωt。将位移函数对时间t求导可得A/B点的速度分量：A点在X轴方向上的速度分量VAX＝Rωsinωt，在Y轴方向上的速度分量VAY＝Rωcosωt；B点在X轴方向上的速度分量VBX＝Rωcosωt，在Y轴方向上的速度分量VBY＝Rωsinωt。因为圆弧形挡板的形状设计是基于抵消驱动滚子3的圆周运动在y轴方向上的速度损失，那么，滑块4的速度为Rω。在滑块4相邻两个圆弧形挡板上各取一个与驱动滚子3接触的点，设为A’/B’，请参阅图5，图5为本实用新型实施例提供的直线运动输出装置中滑块的结构示意图，那么A’/B’的运动轨迹就是圆弧形挡板的形状。以B’点为例，在传动过程中，B’在X轴方向上的速度分量就是B点在X轴方向上的运动分量VB’X＝Rωcosωt，在Y轴方向上的速度分量VB’Y＝Rωsinωt-Rω，针对B’的速度函数对时间t求积分可得B’的位移函数XB’＝Rsinωt，YB’＝-Rcosωt-Rωt。即得到圆弧形挡板的形状函数。
进一步优化上述技术方案，为了避免驱动滚子3与挡板5接触配合的过程中发生碰撞，导致驱动滚子3或挡板5受损，在本实用新型实施例中，挡板5的第一端的端面为弧面。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。