专利名称：一种往复运动机构及将旋转运动转换为往复运动的方法
技术领域：
本发明涉及一种 用于将旋转运动转换为往复运动的往复运动机构以及方法。
背景技术：
机械运动中，往复运动是很常见的一种运动，一般采用曲柄滑块机构来实现。但 是，由于曲柄滑块机构在进行高频的往复运动时产生高频阻力，会导致设备剧烈地震动。为 了解决此问题，有的采用偏心轮，例如在电脑切割机上，采用偏心轮实现切割头的高频往复 运动，从而完成切割动作。但是，当往复运动频率很高时，偏心轮的寿命会大幅度降低。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种使用寿命长的高频率往复运动机构。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种往复运动机构，包括两个齿轮、滚动体和导向装置，其中两个齿轮的齿廓曲线 为平滑曲线，所述滚动体位于该两个齿轮的齿面之间并与该两个齿轮的齿面间隙或过盈配 合，而且该滚动体的中心与该两个齿轮的中心位于同一直线L上，所述导向装置与该滚动 体相连，该导向装置的导向方向与滚动体的往复运动方向一致。工作时，旋转两个齿轮，两个齿轮的齿面推动置于两个齿轮之间的滚动体往复运 动，从而带动工作部件的往复运动，最终实现低速旋转运动转换为高频率往复运动。通过改 变齿轮的全齿高即可调节工作部件的行程。采用该往复运动机构，在相同的往复运动频率 下，可以大大降低旋转部件的转速，从而提高旋转部件的寿命；而且，滚动体旋转的同时产 生滚动，在滚动体与齿轮的齿面之间产生滚动摩擦，从而减少磨损，进一步延长了往复运动 机构的使用寿命。作为上述优选方案的改进，所述两个齿轮的模数相同，以使滚动体往复运动的幅
度一样。作为上述优选方案的进一步改进，所述两个齿轮为圆柱齿轮，该两个齿轮的轴心 线平行。作为上述优选方案的进一步改进，所述滚动体为圆柱体。作为上述优选方案的进一步改进，所述导向装置包括设在所述两个齿轮一侧的导 向孔，以及滑动地设在该导向孔中的导向杆，该导向杆的一端伸出导向孔并与所述滚动体 的一端枢接。作为上述优选方案的进一步改进，所述滚动体为轴承，该轴承套装在转轴上。作为上述优选方案的进一步改进，所述导向装置包括设在所述两个齿轮一侧的导 向孔，以及滑动地设在该导向孔中的导向杆，该导向杆的一端伸出导向孔并与所述转轴的
一端固定连接。本发明的另一目的在于提供一种将旋转运动转换为往复运动的方法，以延长运动 机构的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种将旋转运动转换为往复运动的方法，包括如下步骤(1)旋转两个齿廓曲线为平滑曲线的齿轮；(2)两个齿轮的齿面分别推动置于该两个齿轮的齿面之间的滚动体； (3)滚动体在导向装置的导向下，沿两个齿轮的中心所在的直线L作往复运动。与现有技术相比，本发明的优点是在相同的往复运动频率下，降低了旋转机构的 转速，并且减少了磨损，提高了运动机构的使用寿命；此外，本发明还具有结构简单的优点。
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例1的左视图；图3是本发明实施例2的结构示意图。
具体实施例方式本发明的往复运动机构，通过两个齿轮的旋转运动，实现置于该两个齿轮之间的 滚动体的往复运动，从而带动工作部件作往复运动。当工作部件往复运动频率一定时，采用 适当的齿数，就可以大大降低齿轮的转速，提高齿轮的寿命。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明实施例1见图1、图2，往复运动机构主要由上下两个齿轮1、2，置于两个齿轮1、2之间的滚 动体3以及导向装置组成。两个齿轮1、2完全相同，均为圆柱齿轮，且该两个齿轮1、2的齿 廓曲线由平滑过渡的抛物线相连构成。两个齿轮1、2可以分别由动力源带动沿相同的方向 同速旋转，或者两个齿轮1、2的齿轮轴经相互啮合的两个传动齿轮相连，其中一个齿轮的 齿轮轴与动力源相连，再由该齿轮的齿轮轴带动另一个齿轮的齿轮轴同步旋转，这样实现 两个齿轮1、2沿相同方向同速旋转。滚动体3为圆柱体，该滚动体3与两个齿轮1、2的齿面采用间隙或过盈配合，而且 该滚动体3的中心03与该两个齿轮1、2的轴心01、02位于同一直线L上。进一步参见图2，导向装置由设在两个齿轮1、2—侧的导向孔6以及滑动地设在该 导向孔6中的导向杆5组成，该导向杆5的上端伸出导向孔6并与滚动体3的一端枢接。本发明的工作原理是工作时，工作部件通过导向杆5与滚动体3连接。旋转两个 齿轮1、2，两个齿轮1、2的齿面推动滚动体3沿直线L往复运动，从而带动工作部件往复运 动，最终实现将低速旋转运动转换为高频率往复运动，从而提高旋转部件的使用寿命。实施例2见图3，与实施例1不同的是，两个齿轮1、2分别由动力源带动沿相反的方向同速 旋转，或者两个齿轮1、2的齿轮轴经相互啮合的两个传动齿轮相连，在两个传动齿轮之间 设置一个介轮，其中一个齿轮的齿轮轴与动力源相连，再由该齿轮的齿轮轴带动另一个齿 轮的齿轮轴旋转，实现两个齿轮1、2沿相反方向同速旋转。滚动体3为滚珠轴承，该滚珠轴 承套装在转轴4上，滚珠轴承的外圈直接与两个齿轮1、2的齿面接触，随两个齿轮1、2的旋 转而沿直线L往复运动和滚动，滚珠轴承的内圈则不转动，使轴承外圈与齿轮之间形成滚 动摩擦，减少了轴承与齿轮1、2之间的磨损，延长运动机构的使用寿命。导向装置由设在两 个齿轮1、2 —侧的导向孔6以及滑动地设在该导向孔6中的导向杆5组成，该导向杆5的上端伸出导向孔6并与滚动体3的一端固定连接。 本发明往复运动机构的核心在于将齿轮的低速旋转运动转换为滚动体的高频率 往复运动，齿轮除了上述实施例中的圆柱齿轮外，还可以采用锥齿轮。并且，所述滚动装置 也可以为其他的类似结构，只要能实现沿齿直线L往复运动的同时滚动，减少磨损即可。本发明的将旋转运动转换为往复运动的方法，包括如下步骤(1)旋转两个齿廓曲线为平滑曲线的齿轮；(2)两个齿轮的齿面分别推动置于该两个齿轮的齿面之间的滚动体；(3)滚动体在导向装置的导向下，沿两个齿轮的中心所在的直线L作往复运动。以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发 明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。
权利要求
一种往复运动机构，其特征在于包括两个齿轮、滚动体和导向装置，其中两个齿轮的齿廓曲线为平滑曲线，所述滚动体位于该两个齿轮的齿面之间并与该两个齿轮的齿面间隙或过盈配合，而且该滚动体的中心与该两个齿轮的中心位于同一直线L上，所述导向装置与该滚动体相连，该导向装置的导向方向与滚动体的往复运动方向一致。
2.根据权利要求1所述的往复运动机构，其特征在于所述两个齿轮的模数相同。
3.根据权利要求1或2所述的往复运动机构，其特征在于所述两个齿轮为圆柱齿轮，该两个齿轮的轴心线平行。
4.根据权利要求3所述的往复运动机构，其特征在于所述滚动体为圆柱体。
5.根据权利要求4所述的往复运动机构，其特征在于所述导向装置包括设在所述两个齿轮一侧的导向孔，以及滑动地设在该导向孔中的导向杆，该导向杆的一端伸出导向孔 并与所述滚动体的一端枢接。
6.根据权利要求3所述的往复运动机构，其特征在于所述滚动体为轴承，该轴承套装 在转轴上。
7.根据权利要求6所述的往复运动机构，其特征在于所述导向装置包括设在所述两 个齿轮一侧的导向孔，以及滑动地设在该导向孔中的导向杆，该导向杆的一端伸出导向孔 并与所述转轴的一端固定连接。
8.一种将旋转运动转换为往复运动的方法，其特征在于包括如下步骤(1)旋转两个齿廓曲线为平滑曲线的齿轮；(2)两个齿轮的齿面分别推动置于该两个齿轮的齿面之间的滚动体；(3)滚动体在导向装置的导向下，沿两个齿轮的中心所在的直线L作往复运动。
全文摘要
本发明公开了一种用于将旋转运动转换为往复运动的往复运动机构及方法，往复运动机构包括两个齿轮、滚动体和导向装置，其中两个齿轮的齿廓曲线为平滑曲线，所述滚动体位于该两个齿轮的齿面之间并与该两个齿轮的齿面间隙或过盈配合，而且该滚动体的中心与该两个齿轮的中心位于同一直线L上，所述导向装置与该滚动体相连，该导向装置的导向方向与滚动体的往复运动方向一致。本发明通过两个旋转齿轮的齿面推动滚动体往复运动，从而带动工作部件往复运动，最终实现将低速旋转运动转换为高频率往复运动，从而提高了旋转部件的寿命；而且，滚动体与齿轮的齿面之间为滚动摩擦，滚动体和齿轮的磨损小，进一步延长了往复运动机构的使用寿命。
文档编号F16H19/02GK101865266SQ20101018957
公开日2010年10月20日 申请日期2010年5月26日 优先权日2010年5月26日
发明者李悦, 王晓铮 申请人:广州中国科学院工业技术研究院