专利名称：杠杆式增力装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械增力装置，特别是一种采用杠杆曲轴结构的机械增力装置。
背景技术：
采用杠杆可以达到省力的目的。利用杠杆原理可以作成多种机械设备。中国专利文献公开了“一种利用杠杆曲轴结构的扩力装置”(CN01140264.4)，它采用杠杆曲轴结构得到比输入力增加至8倍的输出力。该设计上存在的问题是由于采用10根以上的杠杆，致使整个装置在结构上较复杂，同时，由于杠杆多，支点部位多，磨损损耗大，造成机械能的损耗相应增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构更简单、动平衡性能好、机械能损耗更小的杠杆式增力装置。本发明的目的由以下技术方案加以实现一种杠杆式增力装置，包括机架，杠杆，杠杆为两根，两根杠杆长度相同，相互平行、均与支承轴铰接，并以铰接点为支点，支承轴架设在所述机架上；两杠杆作为力点的前端上分别铰接有连杆，两连杆另一端分别与两曲拐一端铰接，两曲拐另一端之间固联有一输入轴，两曲拐的另一端上分别固联有形状、重量相同的平衡重，两平衡重的中线与输入轴的轴中心线的夹角相同；且两平衡重以及两曲拐在输入轴的轴心线上间隔120°设置；两杠杆作为重点的后端上分别铰接有两个后连杆，两后连杆另一端分别与后曲轴的两个后曲拐铰接，两后曲拐的中线之间的夹角为120°；两个平衡重的总重量等于杠杆重臂上零部件的总重量减去杠杆力臂上零部件总重量。
本发明的另一目的是提供一种结构更简单、动平衡性能好、机械能损耗更小的杠杆式增力装置。
本发明的另一目的由以下技术方案加以实现一种杠杆式增力装置，包括机架，杠杆，杠杆为两根，两根杠杆长度相同、相互平行、其后端均与支承轴铰接，并以铰接点为支点，支承轴架设在所述机架上；两杠杆作为力点的前端上分别铰接有连杆，两连杆另一端分别与两曲拐一端铰接，两曲拐另一端之间固联有一输入轴，两曲拐的另一端上分别固联有形状、重量相同的平衡重，两平衡重的中线与输入轴的轴心线的夹角相同；且两平衡重以及两曲拐在输入轴的轴心线上间隔120°设置；两杠杆作为重点的中后部上分别铰接有两个后连杆，两后连杆另一端分别与后曲轴的两个后曲拐铰接，两后曲拐的中线之间的夹角为120°；两个平衡重的总重量等于杠杆重臂上零部件的总重量减去杠杆力臂上零部件总重量。
上述两方案中，两平衡重形状为扇形；所述输入轴位于两杠杆上方、后曲轴位于两杠杆下方。
上述两方案中，杠杆的力臂与重臂之比等于曲拐的半径与后曲拐的半径之比，并等于另一曲拐的半径与对应另一后曲拐的半径之比。
本发明人经反复研究，从简化装置结构入手，采用上述两根杠杆的设计方案。当力以转动力矩形式输入时，一根杠杆是无法通过曲轴实现平稳输入的(输入加在以曲拐和输入轴构成的曲轴上，曲轴的转动经连杆转变为杠杆力臂以杠杆支点为圆心的上、下往复运动)，而要将装置简化为两根杠杆方案，则必须解决杠杆的转动平稳问题。本发明人在两根杠杆的对应曲拐上添加平衡重，由于两个平衡重的总重量等于杠杆重臂上零部件的总重量(含重臂)减去杠杆力臂(含力臂)上零部件的总重量，即杠杆未受外力、静止时可以支点保持力臂和重臂两端的平衡。并且，杠杆的力臂与重臂之比等于曲拐半径与后曲拐半径之比(相互固联的曲拐和平衡重相当于一个杠杆对连杆产生作用)杠杆在力点和支点处所承受的本身零部件的重力是相同的(实际上，曲轴对连杆的作用相当于一个杠杆对连杆的作用)，杠杆在静止时，即在不受外力的条件下，前曲轴(由输入轴和曲拐构成，包括与曲拐固联的平衡重)，对杠杆力点的作用力与后曲轴对杠杆重点的作用力是大小相同，方向相反(前者向下、后者向上)、相互抵消的，因而，杠杆经转入轴输入转矩时，前曲轴和后曲轴在整个转动过程中是平稳的。
本发明人经制作样机、对照实验证明双杠杆式装置具有结构简单、运转平稳、机械能损耗小的特点。
四
图1是本发明一个实施例的主体图；图2是图1所示本发明另一视角方向的主体图。
图3是图1所示两个曲拐及其平衡重的主视图；图4图5分别是图1所示一个杠杆在不同转动角度上的主视图。
五具体实施例方式
本装置由双杠杆式机构以及机架(图中未示出)、外壳(图中未示出)组成。图1图2示出的是双杠杆式机构两根杠杆1、2的长度相同，相互平行，其力臂和重臂的设置相同。两杠杆的中后部(图1中左边为前，右边为后、下同)均与支承轴3铰接，并以支承轴为支点，支承轴经轴承架设在机架上。两杠杆作为力点的前端上分别铰接在连杆11、21，两连杆的另一端分别与两曲拐12、22一端铰接，两曲拐12、22另一端之间固联由一输入轴4，两曲拐12、22中线(如曲拐12的中线指它与连杆11的铰接点至曲拐12与输入轴4的轴心之间连线。后曲拐的中线相同)的夹角为120°；两曲拐12、22的另一端上分别固联由形状、重量相同的平衡重13、23，两平衡重的中线与输入轴4轴心线的夹角相同；图3示出，两平衡重在转动中的任何位置均保持在主视图上是重合的，并且，两曲拐12、22与平衡重13、23在输入轴的轴心线(即曲轴的轴心线)上间隔120°均布。且两平衡重以及两曲拐12、22在输入轴的轴心线上间隔120°设置；两杠杆作为重点的后端上分别铰接插有两个后连杆14、24，两后连杆14、24另一端分别与后曲轴5的两个后曲拐5a、5b铰接，两后曲拐5a、5b的中线之间的夹角为120°；两平衡重13、23的总重量等于杠杆重臂上零部件的总重量减去杠杆力臂上零部件的总重量，即两个平衡重的添加是使杠杆在力点的左、右两端保持平衡，也可以说以力点为分界，杠杆的力臂和重臂部分保持平衡。两个平衡重的形状可为扇形(如圆心角为60°)。较好地，输入轴4位于两杠杆1、2上方，后曲轴5位于两杠杆下方。输入轴与后曲轴也可以位于杠杆的同一方位。杠杆1的力臂与主臂之比等于曲拐12的半径与后曲拐5a的半径之比；等于曲拐22的长度与后曲拐5b的长度之比。杠杆1的力臂与主臂之比为5～10∶1。上述前后曲轴连杆结构中，连杆的长度均大于对应曲拐半径。图4图5示出，曲拐12(即前曲拐)与后曲拐5a在任何转动位置上均处于相互平行位置上，二者的夹角为180°(以对应曲轴的径向为正方向)。输入轴和输出轴(后曲轴)均轴承架设在机架上(图中未示出)。
本装置的基本结构还可为(即杠杆的力点和重点在同支点的同一侧)杠杆为两根，两根杠杆1、2长度相同、相互平行、其后端均与支承轴3铰接，并以铰接点为支点，支承轴架设在所述机架上；两杠杆1、2作为力点的前端上分别铰接有连杆11、21，两连杆11、21另一端分别与两曲拐12、22一端铰接，两曲拐12、22另一端之间固联有一输入轴4，两曲拐12、22的另一端上分别固联有形状、重量相同的平衡重13、23，两平衡重13、23的中线与输入轴4的轴心线的夹角相同；且两平衡重以及两曲拐12、22在输入轴的轴心线上间隔120°设置；两杠杆作为重点的中后部上分别铰接有两个后连杆14、24，两后连杆14、24另一端分别与后曲轴5的两个后曲拐5a、5b铰接，两后曲拐5a、5b的中线之间的夹角为120°；两个平衡重13、23的总重量等于杠杆重臂上零部件的总重量减去杠杆力臂上零部件的总重量。
为了解决运转平稳的问题，本发明采用特有的曲轴结构，该曲轴不宜采用前述现有技术的曲轴结构，而是以输入轴4和曲拐12、22构成前曲轴，主要为了配置平衡重(以平衡杠杆支点左、右两部分的重量)。其次，为了更好地解决后曲轴的自平衡问题(即静平衡)，还可在两个后曲拐上添加平衡重。这样，提高本装置总体的运转平稳性能。再加上前曲拐半径与后曲拐半径之比等于力臂与重臂之比的设计，使本装置动平衡性能好，运转平稳。本设计当然可以采用三杠杆结构，采用三杠杆结构，则可不设平衡重，只需前、后增加一个曲拐单元，三个前曲拐在输入轴上按120°间隔均布，三个后曲拐同样按120°均布在后曲轴上)。
本设计中，后连杆(含前、后连杆)的实心长度(以连杆上两个孔的最近间距计算)应比对应曲轴的曲拐到上止点的长度短几十微米(10-50微米)，连杆的空心长度(数值上等于实心长度加两个孔的直径)，比曲拐到下止点的长度长几十微米(10-50微米)。例如，后曲轴上、下止点长度(也可说宽度)是40mm，假定连杆上两孔的直径分别为20mm和40mm，连杆的长度取为100mm(连杆长度应＞40mm)，则，连杆的实心长度应比100mm短几十微米，连杆的空心长度应比160mm长几十微米。这样，以保证连杆转动在上、下止点时，不会发生机械梗塞。
为了使杠杆的后曲轴转动更平稳，可在两个后曲拐上分别添加平衡重，目的是使两个后曲拐产生自身平衡，即在不受外力下，可处于一个靠自身重量平衡的位置上。
本装置可在杠杆支点和重臂部位配置外壳。并可设置一套润滑油系统(由油泵、过滤器以及流量调节阀组成)，以对各个转动部位进行润滑，以减少机械磨损损耗。
本装置的输入轴上可配套链轮(图1)或皮带轮或齿轮等传动机构，再配以电动机(交直流电动均可)以输入转动力矩，后曲轴上同样可配置上述传动机构，以输出转矩，最终带动发电机等工作机械对外作工。
权利要求
1.一种杠杆式增力装置，包括机架，杠杆，其特征是所述杠杆为两根，两根杠杆(1、2)长度相同、相互平行、其中后部均与支承轴(3)铰接，并以铰接点为支点，支承轴架设在所述机架上；两杠杆(1、2)作为力点的前端上分别铰接有连杆(11、21)，两连杆(11、21)另一端分别与两曲拐(12、22)一端铰接，两曲拐(12、22)另一端之间固联有一输入轴(4)，两曲拐(12、22)的另一端上分别固联有形状、重量相同的平衡重(13、23)，两平衡重(13、23)的中线与输入轴(4)的轴心线的夹角相同；且两平衡重以及两曲拐(12、22)在输入轴的轴心线上间隔120°设置；两杠杆作为重点的后端上分别铰接有两个后连杆(14、24)，两后连杆(14、24)另一端分别与后曲轴(5)的两个后曲拐(5a、5b)铰接，两后曲拐(5a、5b)的中线之间的夹角为120°；两个平衡重(13、23)的总重量等于杠杆重臂上零部件的总重量减去杠杆力臂上零部件的总重量。
2.根据权利要求1所述的杠杆式增力装置，其特征是所述两平衡重(13、23)形状为扇形；所述输入轴(4)位于两杠杆(1、2)上方、后曲轴(5)位于两杠杆下方。
3.根据权利要求2所述的杠杆式增力装置，其特征是所述杠杆(1)的力臂与重臂之比等于曲拐(12)的半径与后曲拐(5a)的半径之比，并等于曲拐(22)的半径与后曲拐(5b)的半径之比。
4.根据权利要求3所述的杠杆式增力装置，其特征是所述杠杆(1)的力臂与重臂之比为5～30∶1。
5.根据权1～4任一要求所述的杠杆式增力装置，其特征是所述两后曲拐(5a、5b)上还设置有用作后曲轴自平衡的两个平衡重。
6.一种杠杆式增力装置，包括机架，杠杆，其特征是所述杠杆为两根，两根杠杆(1、2)长度相同、相互平行、其后端均与支承轴(3)铰接，并以铰接点为支点，支承轴架设在所述机架上；两杠杆(1、2)作为力点的前端上分别铰接有连杆(11、21)，两连杆(11、21)另一端分别与两曲拐(12、22)一端铰接，两曲拐(12、22)另一端之间固联有一输入轴(4)，两曲拐(12、22)的另一端上分别固联有形状、重量相同的平衡重(13、23)，两平衡重(13、23)的中线与输入轴(4)的轴心线的夹角相同；且两平衡重以及两曲拐(12、22)在输入轴的轴心线上间隔120°设置；两杠杆作为重点的中后部上分别铰接有两个后连杆(14、24)，两后连杆(14、24)另一端分别与后曲轴(5)的两个后曲拐(5a、5b)铰接，两后曲拐(5a、5b)的中线之间的夹角为120°；两个平衡重(13、23)的总重量等于杠杆重臂上零部件的总重量减去杠杆力臂上零部件的总重量。
7.根据权利要求6所述的杠杆式增力装置，其特征是所述两平衡重(13、23)形状为扇形；所述输入轴(4)位于两杠杆(1、2)上方、后曲轴(5)位于两杠杆下方。
8.根据权利要求7所述的杠杆式增力装置，其特征是所述杠杆(1)的力臂与重臂之比等于曲拐(12)的半径与后曲拐(5a)的半径之比，并等于曲拐(22)的半径与后曲拐(5b)的半径之比。
9.4.根据权利要求3所述的杠杆式增力装置，其特征是所述杠杆(1)的力臂与重臂之比为5～30∶1。
10.5.根据权1～4任一要求所述的杠杆式增力装置，其特征是所述两后曲拐(5a、5b)上还设置有用作后曲轴自平衡的两个平衡重。
全文摘要
一种杠杆式增力装置，两根杠杆长度相同，相互平行、其中后部均与支承轴铰接，并以铰接点为支点，支承轴架设在机架上；两杠杆的前端上分别铰接有连杆，两连杆另一端与由曲拐和输入轴构成的曲轴铰接，两曲拐上分别固联有形状、重量相同的平衡重，两平衡重的中线与输入轴的夹角相同，且两平衡重以及两曲拐在输入轴的轴心现均布；两杠杆的后端上分别经后连杆与两个后曲轴铰接，两后曲拐的中线之间的夹角为120°；两个平衡重的总重量等于杠杆重臂上零部件总重量减去杠杆力臂上零部件重量。它具有动平衡性好，转动平稳，机械能损耗小的特点。
文档编号F16H21/00GK101089423SQ200610021179
公开日2007年12月19日 申请日期2006年6月15日 优先权日2006年6月15日
发明者古在强 申请人:古在强