一种基于齿条下拉的风速仪的制作方法

本发明属于风速仪技术领域，尤其涉及一种基于齿条下拉的风速仪。

背景技术：

风速仪是测量空气流速的仪器，其中最常用的为风杯风速仪是由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分，抛物锥空杯的都顺向一个方向；整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，抛物锥空杯绕轴以正比于风速的转速旋转。对于正常级别或者大级别的风来说，风速仪能够正常地测量风速，且风速仪也不会被风吹坏；但是，当遇到狂风或者特别大级别的风时，抛物锥空杯旋转速度超快，那么长时间超快速度旋转的抛物锥空杯很容易被吹坏，从而影响整个风速仪的使用。为了防止狂风或者特别大级别的风吹坏风速仪上的抛物锥空杯，所以就需要设计一种可保护抛物锥空杯的风速仪。

本发明设计一种基于齿条下拉的风速仪解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于齿条下拉的风速仪，它是采用以下技术方案来实现的。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”、“上”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种基于齿条下拉的风速仪，其特征在于：它包括底座、矩型壳体、限位机构、触发机构、执行机构、测量模块、第三伸缩杆、第二支撑环、第二支撑板、方孔，其中底座上安装有矩型壳体；矩型壳体的四面内壁上分别开有一个方孔；四个限位机构分别安装在矩型壳体的四面壁面上，且四个限位机构分别与四个方孔相配合；四个限位机构靠近矩型壳体远离底座的一端处；触发机构安装在矩型壳体中；执行机构安装在矩型壳体中；第二支撑环通过两个对称的第二支撑板安装在矩型壳体中；第三伸缩杆由伸缩外套和伸缩内杆构成；伸缩外套通过轴承安装在第二支撑环中；测量模块安装在底座的中间位置，且测量模块上具有信号轴；信号轴远离测量模块的一端与伸缩外套相连接；执行机构位于触发机构与第三伸缩杆之间；触发机构与限位机构相配合；触发机构与执行机构相配合；触发机构与第三伸缩杆相配合。

上述限位机构包括滑动板、支板、限位板、第二伸缩杆、第二弹簧、第一滑动槽、第一板簧、斜面、弧形板，其中滑动板通过滑动配合的方式安装在矩型壳体相应的方孔中，且滑动板的两端均穿出方孔；滑动板的一端安装有弧形板，另一端的两侧对称地安装有两个支板；弧形板位于矩型壳体外，支板位于矩型壳体内；滑动板安装有支板的一端的端面上开有第一滑动槽；限位板通过滑动配合的方式安装在第一滑动槽中；第一板簧的一端安装在限位板上，另一端安装在第一滑动槽的槽面上，且第一板簧位于第一滑动槽中；限位板远离第一板簧的一端具有斜面；两个第二伸缩杆的一端分别安装在两个支板上，另一端分别安装在矩型壳体内的相应壁面上；两个第二弹簧分别套在两个第二伸缩杆上，两个第二弹簧的一端分别安装在两个支板上，另一端分别安装在矩型壳体内的相应壁面上。

上述触发机构包括抛物锥空杯、转轴、限位环盘、风扇、拨动键、第一固定板、第一伸缩杆、第一支撑板、固定杆、第一弹簧、圆孔、扇形孔、被拉环套、环槽，其中第一固定板固定安装在矩型壳体内的两侧壁面上；第一固定板的上表面上对称地安装有两个第一伸缩杆；两个第一伸缩杆远离第一固定板的一端安装有第一支撑板；两个第一弹簧分别套在两个第一伸缩杆上，两个第一弹簧的一端分别安装在第一固定板上，另一端分别安装在第一支撑板上；第一支撑板的中间位置开有圆孔；转轴通过轴承安装在第一支撑板的圆孔中，且转轴的一端穿过第一支撑板，另一端穿过第一固定板；位于第一支撑板上侧的转轴的一端外圆面上安装有三个固定杆；三个固定杆沿周向方向分布；每一个固定杆远离转轴的一端安装有抛物锥空杯；风扇和限位环盘均固定安装在转轴上；限位环盘位于第一支撑板与风扇之间；风扇位于抛物锥空杯的下侧；限位环盘的盘面上沿向方向均匀地开有多个扇形孔；位于第一固定板下侧的转轴外圆面上对称地安装有两个拨动键；穿过螺纹环的转轴一端的外圆面上对称地安装有两个拨动键；被拉环套固定安装在转轴的外圆面上，且被拉环套位于拨动键之下；被拉环套的外圆面上开有环槽。

上述执行机构包括飞轮、拉环、拉板、齿条、齿轮、矩型导筒、固定块、第一支撑环、单向离合环、被拨键、锥齿、滑动条、导块、第三弹簧、滑动轨道、导槽，其中第一支撑环通过两个对称的固定块安装在矩型筒壳中；飞轮通过轴承安装在第一支撑环中；飞轮的内圆面上安装有单向离合环；单向离合环的内圆面上沿周向方向均匀地安装有多个被拨键；飞轮下端外圆面上具有锥齿；齿轮通过轴安装在矩型壳体相应的内壁面上；齿轮的一端具有锥齿；飞轮上的锥齿与齿轮上的锥齿相啮合；矩型导筒固定安装在矩型壳体相应的内壁面上，且矩型导筒的位置位于飞轮上侧；矩型导筒中具有滑动轨道；滑动轨道的两侧对称地开有两个导槽；滑动条通过滑动配合的方式安装在滑动轨道中；第三弹簧的一端安装在滑动条上，另一端安装在滑动轨道的底面上；第三弹簧位于滑动轨道中；滑动条的两侧对称地安装有两个导块，且两个导块的位置靠近第三弹簧；两个导块通过滑动配合的方式分别安装在两个导槽中；齿条的一端与滑动条远离第三弹簧的一端相连接，另一端安装有拉板；拉板远离齿条的一端安装有拉环；齿条与齿轮相啮合。

上述第三伸缩杆中伸缩内杆远离伸缩外套的一端与转轴相连接；拉环位于被拉环的环槽中；环槽的轴向宽度大于拉环的轴向宽度。

上述限位环盘与限位机构中的限位板相配合；拨动键与被拨键相配合。

当抛物锥空杯未旋转时，抛物锥空杯位于矩型壳体的上端口的上侧；拨动键位于飞轮的上侧，且拨动键与飞轮的上表面之间存在间距；拉环位于被拉环套的环槽的下槽面上。

作为本技术的进一步改进，三个抛物锥空杯的凹面都顺向一个方向。

作为本技术的进一步改进，上述第一弹簧为压缩弹簧。

作为本技术的进一步改进，上述第一板簧属于压缩型弹簧；当第一板簧未被压缩时，限位板具有斜面的一端伸出第一滑动槽。

作为本技术的进一步改进，上述限位环盘的直径为d1；当第二弹簧未被拉伸时，两个位置相对的限位板之间的距离为d2；d1小于d2。这样的设计要求在于：在限位环盘向下移动时，限位环盘能越过限位板；在限位环盘向上移动复位时，限位环盘不会被限位板所限位。

作为本技术的进一步改进，上述第二弹簧为拉伸弹簧。

作为本技术的进一步改进，上述风扇为轴流型风扇。

对于限位机构：弧形板的设计可以更好地接收外界风能；第二伸缩杆的设计使得滑动板向矩型壳体内滑动时有距离限制。当弧形板受到外界风吹时，弧形板带动滑动板向矩型壳体内滑动，支板、限位板和第一板簧跟随滑动板移动，那么第二伸缩杆被拉伸，第二弹簧被拉伸。无论外界的风力有多大，当第二伸缩杆被拉伸的长度达到最大时，滑动板向矩型壳体内移动的最大距离被限制，进而限位板向矩型壳体内移动的最大距离也被限制。当弧形板不再受到外界风吹时，在第二弹簧的复位作用下，第二伸缩杆经支板带动滑动板移动复位，限位板和第一板簧跟随滑动板移动复位。

限位环盘与限位机构中的限位板相配合的设计在于：第一，当限位环盘的位置位于滑动板的上侧时，限位环盘不会与滑动板中的限位板产生配合关系。第二，被风吹动的限位机构，其限位板向矩型壳体内移动到极限位置时，在限位环盘向下移动的过程中，限位环盘的外圆面正好能与被风吹动的限位机构中的限位板产生挤压配合，限位环盘挤压限位板的斜面，限位板被挤压到第一滑动槽中，第一板簧被压缩；当限位环盘越过限位板后，在第一板簧的复位作用下，限位板移动复位，此时限位板的下表面能限制限位环盘的向上移动复位。第三，当限位机构不再受到外界风力后，且滑动板移动复位后，此状态下的限位板的下表面不再对限位环盘产生限位作用，那么限位环盘可以向上移动复位。

本发明中设计四个限位机构的目的：当外界的风以脉动的方式吹风速仪时，一般情况下，风向的扰动会吹动四个限位机构中的两个来动作，进而会有两个限位机构的中的限位板对限位环盘产生限位关系，保证风在以脉动的方式吹限位机构时，至少有一个限位机构中的限位板对限位环盘产生限位关系，使得限位环盘能持续被相应限位板所限位，进而抛物锥空杯能持续维持在矩型壳体内。

对于触发机构：限位环盘的盘面上沿向方向均匀地开有多个扇形孔的设计，使得风扇旋转时，风扇能在轴向方向上形成良好的气流。转轴通过轴承安装在第一支撑板的圆孔中的设计在于，转轴的旋转不会带动第一支撑板旋转，但是转轴的轴向移动可以通过轴承带动第一支撑板轴向移动。当抛物锥空杯被风吹旋转时，抛物锥空杯经固定杆带动转轴旋转，转轴带动风扇、限位环盘、拨动键和被拉环套旋转。在风扇旋转时，风扇会产生一个向下的风扇力，使得风扇带动转轴向下移动；但是只有风扇快速旋转时，风扇力才能使转轴向下移动一小段距离。

拨动键与被拨键相配合的设计在于：第一，当抛物锥空杯未旋转时，抛物锥空杯位于矩型壳体的上端口的上侧；拨动键位于飞轮的上侧，且拨动键与飞轮的上表面之间存在间距。第二，当抛物锥空杯快速旋转，转轴上的风扇快速旋转，快速旋转的风扇使得转轴向下移动一小段距离，那么转轴上的拨动键正好进入到飞轮中与被拨键产生拨动配合关系。

对于出现拨动键被飞轮中的被拨键上表面挡住而无法下移的特殊情况时，旋转的拨动键可以很快错开与被拨键产生挡住的位置，从而旋转的拨动键继续下移便能与飞轮中的被拨键产生拨动关系。

环槽的轴向宽度大于拉环的轴向宽度的设计在于：当快速旋转的风扇使得转轴向下移动一端距离时，被拉环套跟随转轴向下移动，被拉环套不会拉动拉环动作，从而避免了被拉环套难以拉动拉环而无法使转轴下移的情况，保证触发机构能顺利动作。

对于执行机构：当转轴上的拨动键拨动被拨键旋转时，被拨键带动单向离合环旋转，单向离合环带动飞轮旋转，很快在拨动键的拨动下，飞轮的速度与转轴的速度一样快速。当转轴的旋转速度降低后，飞轮飞轮还具有较大的旋转动能，由于单向离合环的超越作用，飞轮能以超越转轴的速度快速旋转一段时间。在飞轮旋转时，飞轮经齿轮带动齿条向下移动，齿条拉动滑动条向下移动，导块跟随滑动条移动，第三弹簧被拉伸；齿条经拉板带动拉环向下移动，拉环向下一移动一点距离后便能拉动被拉环套向下移动。当齿轮拨动到齿条的末端后，继续旋转的齿轮继续拨动齿条的末端。对于导块的设计，导块能保证滑动条平稳的滑动，另外，导块还能防止滑动条从矩型导筒中脱离。

对于测量模块上的信号轴，当转轴带动第三伸缩杆旋转时，第三伸缩杆带动信号轴旋转，信号轴将旋转信号输入到测量模块中，进而测量膜块能产生对风测量的实时数据。

本发明中的第三弹簧需要满足：在第三弹簧复位时，第三弹簧带动滑动条移动复位，滑动条经齿条、齿轮带动飞轮缓慢旋转；第三弹簧的弹性系数需要大，使得第三弹簧复位时，经过传动能使飞轮缓慢旋转。

本发明的风速仪安装在气象监测站的屋顶上。

当抛物锥空杯未旋转时，抛物锥空杯位于矩型壳体的上端口的上侧；拨动键位于飞轮的上侧，且拨动键与飞轮的上表面之间存在间距；拉环位于被拉环套的环槽的下槽面上。

本发明的风速仪测量风速值的流程：当抛物锥空杯被小于特大级别的风吹时，此时抛物锥空杯的旋转经固定杆带动转轴的旋转，转轴经第三伸缩杆带动信号轴旋转，信号轴将旋转信号输入到测量模块中，进而测量膜块能产生对风测量的实时数据。

当抛物锥空杯被小于特大级别的风吹时，抛物锥空杯的下移量较小，抛物锥空杯依然位于矩型壳体的端口的上侧。

当抛物锥空杯被特大级别的风吹时，为了防止抛物锥空杯被特别大级别的风吹坏，所以就需要在抛物锥空杯被特别大级别的风吹过程中，抛物锥空杯能下移到矩型壳体中，从而避免抛物锥空杯被特别大级别的风持续吹。在矩型壳体被特别大级别的风持续吹时，相应的限位机构动作：弧形板受到外界风吹，弧形板带动滑动板向矩型壳体内滑动，支板、限位板和第一板簧跟随滑动板移动，那么第二伸缩杆被拉伸，第二弹簧被拉伸；由于特别大级别的风力大，所以滑动板会向矩型壳体内移动到最大距离，进而限位板向矩型壳体内也会移动到最大距离。抛物锥空杯下移到矩型壳体中的流程：抛物锥空杯被特大级别的风吹而快速旋转，抛物锥空杯经固定杆带动转轴顺时针快速旋转，转轴带动风扇、限位环盘、第一拨块和第二拨块快速旋转。在风扇快速旋转时，风扇会产生一个向下的风扇力，使得风扇带动转轴向下移动一小段距离；那么转轴上的拨动键正好进入到飞轮中与被拨键产生拨动配合关系。当快速旋转的风扇使得转轴向下移动一端距离时，被拉环套跟随转轴向下移动，被拉环套不会拉动拉环动作。当转轴上的拨动键拨动被拨键旋转时，被拨键带动单向离合环旋转，单向离合环带动飞轮旋转，很快在拨动键的拨动下，飞轮的速度与转轴的速度一样快速。当转轴的旋转速度降低后，飞轮飞轮还具有较大的旋转动能，由于单向离合环的超越作用，飞轮能以超越转轴的速度快速旋转一段时间。在飞轮旋转时，飞轮经齿轮带动齿条向下移动，齿条拉动滑动条向下移动，导块跟随滑动条移动，第三弹簧被拉伸；齿条经拉板带动拉环向下移动，拉环向下一移动一点距离后便能拉动被拉环套向下移动。当齿轮拨动到齿条的末端后，继续旋转的齿轮继续拨动齿条的末端。被拉环套带动转轴继续向下移动，直到齿条不再带动拉环下拉被拉环套为止。此阶段中拨动键向下移动时穿过了飞轮。对于转轴上的抛物锥空杯，抛物锥空杯跟随转轴向下移动，在拨动键与被拨键产生拨动关系的位置时，抛物锥空杯的少部分已经进入到矩型壳体中，抛物锥空杯被风吹的旋转速度有所下降。在拉环拉动被拉环套向下移动，被拉环套带动转轴继续向下移动时，抛物锥空杯才能完全进入到矩型壳体中而不再受到外界特别大级别的风吹。

在转轴带动抛物锥空杯向下移动进入到矩型壳体的过程中，转轴经轴承带动第一支撑板向下移动，第一伸缩杆和第一弹簧被压缩。转轴的向下移动使得第三伸缩杆被压缩。

在抛物锥空杯进入到矩型壳体的过程中，转轴上的限位环盘与限位机构产生限位关系的过程：在转轴带动抛物锥空杯进入到矩型壳体的过程中，转轴也在带动限位环盘向下移动；在限位环盘向下移动的过程中，限位环盘的外圆面正好能与被风吹动的限位机构中的限位板产生挤压配合，限位环盘挤压限位板的斜面，限位板被挤压到第一滑动槽中，第一板簧被压缩；当限位环盘越过限位板后，在第一板簧的复位作用下，限位板移动复位，此时限位板的下表面能限制限位环盘的向上移动复位。这样在飞轮停止旋转后，限位环盘和转轴均无法向上移动；在第三弹簧的复位下，滑动条带动齿条向上移动复位，齿条带动拉板和拉环向上移动复位，直到拉环与被拉环套中环槽的上槽面相接触而停止。

当外界的风力逐渐变小后，弧形板受到的风力也变小，那么在第二弹簧的复位作用下，支板带动滑动板移动复位一段距离，第一板簧和限位板跟随滑动板移动复位一段距离；在限位板移动复位的过程中，限位板会脱离对限位环盘的限位作用，那么转轴可以向上移动。在第三弹簧复位作用下，滑动条带动继续齿条向上移动复位，齿条继续带动拉板和拉环向上移动复位，拉环拉动被拉环套向上移动复位，被拉环套带动转轴向上移动复位。在转轴上的拨动键向上移动穿过飞轮时，拨动键能顺利穿过单向离合环上的被拨键。当出现拨动键无法进入到相邻两个被拨键的空隙的特殊情况时，在被拨键的缓慢反向旋转下，拨动键还是能进入到相邻两个被拨键的空隙中，保证拨动键能顺利穿过飞轮。在第一弹簧的复位作用下，第一支撑板经轴承也能辅助带动转轴继续向上移动复位，抛物锥空杯从矩型壳体中伸出来，抛物锥空杯继续被风吹动来测量风速。

对于被拨键的缓慢反向旋转：由于齿条的复位使得齿轮反转，齿轮带动飞轮缓慢反转，此时在单向离合环的作用下，飞轮经单向离合环带动被拨键缓慢反转。

对于本发明的风速仪，其测量的实时数据需要通过标准风速仪标定后才能正常使用。

对于本发明的风速仪的有益效果：第一，在抛物锥空杯受到风吹的旋转速度越大时，抛物锥空杯伸出矩型壳体的距离越短，进而转轴伸出矩型壳体的距离越短，那么转轴被风吹动时产生的振动幅度也越小；也就是说，在外界的风速越大时，转轴伸出矩型壳体的距离越短，转轴被风吹动时产生的振动幅度也越小，间接地保护了转轴。第二，当抛物锥空杯受到特别大级别的风吹时，抛物锥空杯能完全进入到矩型壳体内，达到了保护抛物锥空杯的目的，避免抛物锥空杯被特别大级别的风长时间吹而吹坏的可能性；另外，在外界的风小时，抛物锥空杯能再次从矩型壳体内移动复位出来继续测量风速。第三，四个限位机构的设计，能保证风在以脉动的方式吹限位机构时，至少有一个限位机构中的限位板对限位环盘产生限位关系，使得限位环盘能持续被相应限位板所限位，进而抛物锥空杯能持续维持在矩型壳体内。

附图说明

图1是风速仪整体示意图。

图2是风速仪整体剖面示意图。

图3是图2的局部放大（一）示意图。

图4是矩型导筒和第一支撑环安装剖面示意图。

图5是图2的局部放大（二）示意图。

图6是限位机构整体示意图。

图7是限位机构安装示意图。

图8是限位板安装剖面示意图。

图9是第二伸缩杆安装示意图。

图10是触发机构整体示意图。

图11是抛物锥空杯安装示意图。

图12是第一支撑板和限位环盘结构示意图。

图13是第三伸缩杆安装示意图。

图14是执行机构整体示意图。

图15是飞轮安装示意图。

图16是飞轮与齿轮相啮合的示意图。

图17是被拉环套与拉环相配合的示意图。

图18是矩型导筒剖面示意图。

图19是第三弹簧安装剖面示意图。

图20是拨动键与被拨键相配合的示意图。

图中标号名称：1、底座；2、矩型壳体；3、限位机构；4、触发机构；5、执行机构；6、测量模块；7、信号轴；8、第三伸缩杆；9、第二支撑环；10、第二支撑板；12、方孔；13、滑动板；14、支板；15、限位板；16、第二伸缩杆；17、第二弹簧；18、第一滑动槽；19、第一板簧；20、斜面；21、弧形板；23、抛物锥空杯；24、转轴；25、限位环盘；26、风扇；27、拨动键；28、第一固定板；29、第一伸缩杆；30、第一支撑板；31、固定杆；32、第一弹簧；33、圆孔；34、扇形孔；35、被拉环套；36、环槽；38、飞轮；39、拉环；40、拉板；41、齿条；42、齿轮；43、矩型导筒；44、固定块；45、第一支撑环；46、单向离合环；47、被拨键；48、锥齿；49、滑动条；50、导块；51、第三弹簧；52、滑动轨道；53、导槽；54、伸缩外套；55、伸缩内杆。

具体实施方式

如图1、2所示，它包括底座1、矩型壳体2、限位机构3、触发机构4、执行机构5、测量模块6、第三伸缩杆8、第二支撑环9、第二支撑板10、方孔12，如图1、2所示，其中底座1上安装有矩型壳体2；如图4所示，矩型壳体2的四面内壁上分别开有一个方孔12；如图2、3所示，四个限位机构3分别安装在矩型壳体2的四面壁面上，且四个限位机构3分别与四个方孔12相配合；四个限位机构3靠近矩型壳体2远离底座1的一端处；如图2所示，触发机构4安装在矩型壳体2中；执行机构5安装在矩型壳体2中；如图5、13所示，第二支撑环9通过两个对称的第二支撑板10安装在矩型壳体2中；如图13所示，第三伸缩杆8由伸缩外套54和伸缩内杆55构成；伸缩外套54通过轴承安装在第二支撑环9中；如图5、13所示，测量模块6安装在底座1的中间位置，且测量模块6上具有信号轴7；信号轴7远离测量模块6的一端与伸缩外套54相连接；如图2所示，执行机构5位于触发机构4与第三伸缩杆8之间；触发机构4与限位机构3相配合；触发机构4与执行机构5相配合；触发机构4与第三伸缩杆8相配合。

如图6、8所示，上述限位机构3包括滑动板13、支板14、限位板15、第二伸缩杆16、第二弹簧17、第一滑动槽18、第一板簧19、斜面20、弧形板21，如3、7所示，其中滑动板13通过滑动配合的方式安装在矩型壳体2相应的方孔12中，且滑动板13的两端均穿出方孔12；如图6、7所示，滑动板13的一端安装有弧形板21，另一端的两侧对称地安装有两个支板14；弧形板21位于矩型壳体2外，支板14位于矩型壳体2内；如图8所示，滑动板13安装有支板14的一端的端面上开有第一滑动槽18；如图8、9所示，限位板15通过滑动配合的方式安装在第一滑动槽18中；第一板簧19的一端安装在限位板15上，另一端安装在第一滑动槽18的槽面上，且第一板簧19位于第一滑动槽18中；限位板15远离第一板簧19的一端具有斜面20；如图7、9所示，两个第二伸缩杆16的一端分别安装在两个支板14上，另一端分别安装在矩型壳体2内的相应壁面上；两个第二弹簧17分别套在两个第二伸缩杆16上，两个第二弹簧17的一端分别安装在两个支板14上，另一端分别安装在矩型壳体2内的相应壁面上。

如图10、11、12所示，上述触发机构4包括抛物锥空杯23、转轴24、限位环盘25、风扇26、拨动键27、第一固定板28、第一伸缩杆29、第一支撑板30、固定杆31、第一弹簧32、圆孔33、扇形孔34、被拉环套35、环槽36，如图3、4所示，其中第一固定板28固定安装在矩型壳体2内的两侧壁面上；如图10、12所示，第一固定板28的上表面上对称地安装有两个第一伸缩杆29；两个第一伸缩杆29远离第一固定板28的一端安装有第一支撑板30；两个第一弹簧32分别套在两个第一伸缩杆29上，两个第一弹簧32的一端分别安装在第一固定板28上，另一端分别安装在第一支撑板30上；第一支撑板30的中间位置开有圆孔33；如图10所示，转轴24通过轴承安装在第一支撑板30的圆孔33中，且转轴24的一端穿过第一支撑板30，另一端穿过第一固定板28；如图10、11所示，位于第一支撑板30上侧的转轴24的一端外圆面上安装有三个固定杆31；三个固定杆31沿周向方向分布；每一个固定杆31远离转轴24的一端安装有抛物锥空杯23；风扇26和限位环盘25均固定安装在转轴24上；限位环盘25位于第一支撑板30与风扇26之间；风扇26位于抛物锥空杯23的下侧；如图12所示，限位环盘25的盘面上沿向方向均匀地开有多个扇形孔34；如图10所示，位于第一固定板28下侧的转轴24外圆面上对称地安装有两个拨动键27；穿过螺纹环的转轴24一端的外圆面上对称地安装有两个拨动键27；被拉环套35固定安装在转轴24的外圆面上，且被拉环套35位于拨动键27之下；被拉环套35的外圆面上开有环槽36。

如图14、15、19所示，上述执行机构5包括飞轮38、拉环39、拉板40、齿条41、齿轮42、矩型导筒43、固定块44、第一支撑环45、单向离合环46、被拨键47、锥齿48、滑动条49、导块50、第三弹簧51、滑动轨道52、导槽53，如图4、5所示，其中第一支撑环45通过两个对称的固定块44安装在矩型筒壳中；如图15所示，飞轮38通过轴承安装在第一支撑环45中；飞轮38的内圆面上安装有单向离合环46；如图15、16所示，单向离合环46的内圆面上沿周向方向均匀地安装有多个被拨键47；如图16所示，飞轮38下端外圆面上具有锥齿48；如图4所示，齿轮42通过轴安装在矩型壳体2相应的内壁面上；如图16所示，齿轮42的一端具有锥齿48；飞轮38上的锥齿48与齿轮42上的锥齿48相啮合；如图4所示，矩型导筒43固定安装在矩型壳体2相应的内壁面上，如图14所示，且矩型导筒43的位置位于飞轮38上侧；如图18所示，矩型导筒43中具有滑动轨道52；滑动轨道52的两侧对称地开有两个导槽53；如图17、19所示，滑动条49通过滑动配合的方式安装在滑动轨道52中；第三弹簧51的一端安装在滑动条49上，另一端安装在滑动轨道52的底面上；第三弹簧51位于滑动轨道52中；滑动条49的两侧对称地安装有两个导块50，且两个导块50的位置靠近第三弹簧51；两个导块50通过滑动配合的方式分别安装在两个导槽53中；齿条41的一端与滑动条49远离第三弹簧51的一端相连接，另一端安装有拉板40；拉板40远离齿条41的一端安装有拉环39；如图14、17所示，齿条41与齿轮42相啮合。

如图5所示，上述第三伸缩杆8中伸缩内杆55远离伸缩外套54的一端与转轴24相连接；如图17所示，拉环39位于被拉环39的环槽36中；环槽36的轴向宽度大于拉环39的轴向宽度。

上述限位环盘25与限位机构3中的限位板15相配合；如图20所示，拨动键27与被拨键47相配合。

如图3所示，当抛物锥空杯23未旋转时，抛物锥空杯23位于矩型壳体2的上端口的上侧；如图5、20所示，拨动键27位于飞轮38的上侧，且拨动键27与飞轮38的上表面之间存在间距；如图17所示，拉环39位于被拉环套35的环槽36的下槽面上。

如图11所示，三个抛物锥空杯23的凹面都顺向一个方向。

上述第一弹簧32为压缩弹簧。

如图8所示，上述第一板簧19属于压缩型弹簧；当第一板簧19未被压缩时，限位板15具有斜面20的一端伸出第一滑动槽18。

上述限位环盘25的直径为d1；当第二弹簧17未被拉伸时，两个位置相对的限位板15之间的距离为d2；d1小于d2。这样的设计要求在于：在限位环盘25向下移动时，限位环盘25能越过限位板15；在限位环盘25向上移动复位时，限位环盘25不会被限位板15所限位。

上述第二弹簧17为拉伸弹簧。

上述风扇26为轴流型风扇26。

对于限位机构3：弧形板21的设计可以更好地接收外界风能；第二伸缩杆16的设计使得滑动板13向矩型壳体2内滑动时有距离限制。当弧形板21受到外界风吹时，弧形板21带动滑动板13向矩型壳体2内滑动，支板14、限位板15和第一板簧19跟随滑动板13移动，那么第二伸缩杆16被拉伸，第二弹簧17被拉伸。无论外界的风力有多大，当第二伸缩杆16被拉伸的长度达到最大时，滑动板13向矩型壳体2内移动的最大距离被限制，进而限位板15向矩型壳体2内移动的最大距离也被限制。当弧形板21不再受到外界风吹时，在第二弹簧17的复位作用下，第二伸缩杆16经支板14带动滑动板13移动复位，限位板15和第一板簧19跟随滑动板13移动复位。

限位环盘25与限位机构3中的限位板15相配合的设计在于：第一，当限位环盘25的位置位于滑动板13的上侧时，限位环盘25不会与滑动板13中的限位板15产生配合关系。第二，被风吹动的限位机构3，其限位板15向矩型壳体2内移动到极限位置时，在限位环盘25向下移动的过程中，限位环盘25的外圆面正好能与被风吹动的限位机构3中的限位板15产生挤压配合，限位环盘25挤压限位板15的斜面20，限位板15被挤压到第一滑动槽18中，第一板簧19被压缩；当限位环盘25越过限位板15后，在第一板簧19的复位作用下，限位板15移动复位，此时限位板15的下表面能限制限位环盘25的向上移动复位。第三，当限位机构3不再受到外界风力后，且滑动板13移动复位后，此状态下的限位板15的下表面不再对限位环盘25产生限位作用，那么限位环盘25可以向上移动复位。

本发明中设计四个限位机构3的目的：当外界的风以脉动的方式吹风速仪时，一般情况下，风向的扰动会吹动四个限位机构3中的两个来动作，进而会有两个限位机构3的中的限位板15对限位环盘25产生限位关系，保证风在以脉动的方式吹限位机构3时，至少有一个限位机构3中的限位板15对限位环盘25产生限位关系，使得限位环盘25能持续被相应限位板15所限位，进而抛物锥空杯23能持续维持在矩型壳体2内。

对于触发机构4：限位环盘25的盘面上沿向方向均匀地开有多个扇形孔34的设计，使得风扇26旋转时，风扇26能在轴向方向上形成良好的气流。转轴24通过轴承安装在第一支撑板30的圆孔33中的设计在于，转轴24的旋转不会带动第一支撑板30旋转，但是转轴24的轴向移动可以通过轴承带动第一支撑板30轴向移动。当抛物锥空杯23被风吹旋转时，抛物锥空杯23经固定杆31带动转轴24旋转，转轴24带动风扇26、限位环盘25、拨动键27和被拉环套35旋转。在风扇26旋转时，风扇26会产生一个向下的风扇26力，使得风扇26带动转轴24向下移动；但是只有风扇26快速旋转时，风扇26力才能使转轴24向下移动一小段距离。

拨动键27与被拨键47相配合的设计在于：第一，当抛物锥空杯23未旋转时，抛物锥空杯23位于矩型壳体2的上端口的上侧；拨动键27位于飞轮38的上侧，且拨动键27与飞轮38的上表面之间存在间距。第二，当抛物锥空杯23快速旋转，转轴24上的风扇26快速旋转，快速旋转的风扇26使得转轴24向下移动一小段距离，那么转轴24上的拨动键27正好进入到飞轮38中与被拨键47产生拨动配合关系。

对于出现拨动键27被飞轮38中的被拨键47上表面挡住而无法下移的特殊情况时，旋转的拨动键27可以很快错开与被拨键47产生挡住的位置，从而旋转的拨动键27继续下移便能与飞轮38中的被拨键47产生拨动关系。

环槽36的轴向宽度大于拉环39的轴向宽度的设计在于：当快速旋转的风扇26使得转轴24向下移动一端距离时，被拉环套35跟随转轴24向下移动，被拉环套35不会拉动拉环39动作，从而避免了被拉环套35难以拉动拉环39而无法使转轴24下移的情况，保证触发机构4能顺利动作。

对于执行机构5：当转轴24上的拨动键27拨动被拨键47旋转时，被拨键47带动单向离合环46旋转，单向离合环46带动飞轮38旋转，很快在拨动键27的拨动下，飞轮38的速度与转轴24的速度一样快速。当转轴24的旋转速度降低后，飞轮38飞轮38还具有较大的旋转动能，由于单向离合环46的超越作用，飞轮38能以超越转轴24的速度快速旋转一段时间。在飞轮38旋转时，飞轮38经齿轮42带动齿条41向下移动，齿条41拉动滑动条49向下移动，导块50跟随滑动条49移动，第三弹簧51被拉伸；齿条41经拉板40带动拉环39向下移动，拉环39向下一移动一点距离后便能拉动被拉环套35向下移动。当齿轮42拨动到齿条41的末端后，继续旋转的齿轮42继续拨动齿条41的末端。对于导块50的设计，导块50能保证滑动条49平稳的滑动，另外，导块50还能防止滑动条49从矩型导筒43中脱离。

对于测量模块6上的信号轴7，当转轴24带动第三伸缩杆8旋转时，第三伸缩杆8带动信号轴7旋转，信号轴7将旋转信号输入到测量模块6中，进而测量膜块能产生对风测量的实时数据。

本发明中的第三弹簧51需要满足：在第三弹簧51复位时，第三弹簧51带动滑动条49移动复位，滑动条49经齿条41、齿轮42带动飞轮38缓慢旋转；第三弹簧51的弹性系数需要大，使得第三弹簧51复位时，经过传动能使飞轮38缓慢旋转。

本发明的风速仪安装在气象监测站的屋顶上。

当抛物锥空杯23未旋转时，抛物锥空杯23位于矩型壳体2的上端口的上侧；拨动键27位于飞轮38的上侧，且拨动键27与飞轮38的上表面之间存在间距；拉环39位于被拉环套35的环槽36的下槽面上。

本发明的风速仪测量风速值的流程：当抛物锥空杯23被小于特大级别的风吹时，此时抛物锥空杯23的旋转经固定杆31带动转轴24的旋转，转轴24经第三伸缩杆8带动信号轴7旋转，信号轴7将旋转信号输入到测量模块6中，进而测量膜块能产生对风测量的实时数据。

当抛物锥空杯23被小于特大级别的风吹时，抛物锥空杯23的下移量较小，抛物锥空杯23依然位于矩型壳体2的端口的上侧。

当抛物锥空杯23被特大级别的风吹时，为了防止抛物锥空杯23被特别大级别的风吹坏，所以就需要在抛物锥空杯23被特别大级别的风吹过程中，抛物锥空杯23能下移到矩型壳体2中，从而避免抛物锥空杯23被特别大级别的风持续吹。在矩型壳体2被特别大级别的风持续吹时，相应的限位机构3动作：弧形板21受到外界风吹，弧形板21带动滑动板13向矩型壳体2内滑动，支板14、限位板15和第一板簧19跟随滑动板13移动，那么第二伸缩杆16被拉伸，第二弹簧17被拉伸；由于特别大级别的风力大，所以滑动板13会向矩型壳体2内移动到最大距离，进而限位板15向矩型壳体2内也会移动到最大距离。抛物锥空杯23下移到矩型壳体2中的流程：抛物锥空杯23被特大级别的风吹而快速旋转，抛物锥空杯23经固定杆31带动转轴24顺时针快速旋转，转轴24带动风扇26、限位环盘25、第一拨块和第二拨块快速旋转。在风扇26快速旋转时，风扇26会产生一个向下的风扇26力，使得风扇26带动转轴24向下移动一小段距离；那么转轴24上的拨动键27正好进入到飞轮38中与被拨键47产生拨动配合关系。当快速旋转的风扇26使得转轴24向下移动一端距离时，被拉环套35跟随转轴24向下移动，被拉环套35不会拉动拉环39动作。当转轴24上的拨动键27拨动被拨键47旋转时，被拨键47带动单向离合环46旋转，单向离合环46带动飞轮38旋转，很快在拨动键27的拨动下，飞轮38的速度与转轴24的速度一样快速。当转轴24的旋转速度降低后，飞轮38飞轮38还具有较大的旋转动能，由于单向离合环46的超越作用，飞轮38能以超越转轴24的速度快速旋转一段时间。在飞轮38旋转时，飞轮38经齿轮42带动齿条41向下移动，齿条41拉动滑动条49向下移动，导块50跟随滑动条49移动，第三弹簧51被拉伸；齿条41经拉板40带动拉环39向下移动，拉环39向下一移动一点距离后便能拉动被拉环套35向下移动。当齿轮42拨动到齿条41的末端后，继续旋转的齿轮42继续拨动齿条41的末端。被拉环套35带动转轴24继续向下移动，直到齿条41不再带动拉环39下拉被拉环套35为止。此阶段中拨动键27向下移动时穿过了飞轮38。对于转轴24上的抛物锥空杯23，抛物锥空杯23跟随转轴24向下移动，在拨动键27与被拨键47产生拨动关系的位置时，抛物锥空杯23的少部分已经进入到矩型壳体2中，抛物锥空杯23被风吹的旋转速度有所下降。在拉环39拉动被拉环套35向下移动，被拉环套35带动转轴24继续向下移动时，抛物锥空杯23才能完全进入到矩型壳体2中而不再受到外界特别大级别的风吹。

在转轴24带动抛物锥空杯23向下移动进入到矩型壳体2的过程中，转轴24经轴承带动第一支撑板30向下移动，第一伸缩杆29和第一弹簧32被压缩。转轴24的向下移动使得第三伸缩杆8被压缩。

在抛物锥空杯23进入到矩型壳体2的过程中，转轴24上的限位环盘25与限位机构3产生限位关系的过程：在转轴24带动抛物锥空杯23进入到矩型壳体2的过程中，转轴24也在带动限位环盘25向下移动；在限位环盘25向下移动的过程中，限位环盘25的外圆面正好能与被风吹动的限位机构3中的限位板15产生挤压配合，限位环盘25挤压限位板15的斜面20，限位板15被挤压到第一滑动槽18中，第一板簧19被压缩；当限位环盘25越过限位板15后，在第一板簧19的复位作用下，限位板15移动复位，此时限位板15的下表面能限制限位环盘25的向上移动复位。这样在飞轮38停止旋转后，限位环盘25和转轴24均无法向上移动；在第三弹簧51的复位下，滑动条49带动齿条41向上移动复位，齿条41带动拉板40和拉环39向上移动复位，直到拉环39与被拉环套35中环槽36的上槽面相接触而停止。

当外界的风力逐渐变小后，弧形板21受到的风力也变小，那么在第二弹簧17的复位作用下，支板14带动滑动板13移动复位一段距离，第一板簧19和限位板15跟随滑动板13移动复位一段距离；在限位板15移动复位的过程中，限位板15会脱离对限位环盘25的限位作用，那么转轴24可以向上移动。在第三弹簧51复位作用下，滑动条49带动继续齿条41向上移动复位，齿条41继续带动拉板40和拉环39向上移动复位，拉环39拉动被拉环套35向上移动复位，被拉环套35带动转轴24向上移动复位。在转轴24上的拨动键27向上移动穿过飞轮38时，拨动键27能顺利穿过单向离合环46上的被拨键47。当出现拨动键27无法进入到相邻两个被拨键47的空隙的特殊情况时，在被拨键47的缓慢反向旋转下，拨动键27还是能进入到相邻两个被拨键47的空隙中，保证拨动键27能顺利穿过飞轮38。在第一弹簧32的复位作用下，第一支撑板30经轴承也能辅助带动转轴24继续向上移动复位，抛物锥空杯23从矩型壳体2中伸出来，抛物锥空杯23继续被风吹动来测量风速。

对于被拨键47的缓慢反向旋转：由于齿条41的复位使得齿轮42反转，齿轮42带动飞轮38缓慢反转，此时在单向离合环46的作用下，飞轮38经单向离合环46带动被拨键47缓慢反转。

对于本发明的风速仪，其测量的实时数据需要通过标准风速仪标定后才能正常使用。

综上所述，本发明的主要有益效果是：第一，在抛物锥空杯23受到风吹的旋转速度越大时，抛物锥空杯23伸出矩型壳体2的距离越短，进而转轴24伸出矩型壳体2的距离越短，那么转轴24被风吹动时产生的振动幅度也越小；也就是说，在外界的风速越大时，转轴24伸出矩型壳体2的距离越短，转轴24被风吹动时产生的振动幅度也越小，间接地保护了转轴24。第二，当抛物锥空杯23受到特别大级别的风吹时，抛物锥空杯23能完全进入到矩型壳体2内，达到了保护抛物锥空杯23的目的，避免抛物锥空杯23被特别大级别的风长时间吹而吹坏的可能性；另外，在外界的风小时，抛物锥空杯23能再次从矩型壳体2内移动复位出来继续测量风速。第三，四个限位机构3的设计，能保证风在以脉动的方式吹限位机构3时，至少有一个限位机构3中的限位板15对限位环盘25产生限位关系，使得限位环盘25能持续被相应限位板15所限位，进而抛物锥空杯23能持续维持在矩型壳体2内。