专利名称：一种单向自锁移动副及其解锁方式和应用其的无级登高架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种单向自锁移动副及其解锁方式和应用其的无级登高架。
背景技术：
某些机械，就其结构情况分析，只要加上足够大的驱动力，按常理就应该能够沿着有效驱动力作用的方向运动，而实际上由于摩擦的存在，却会出现无论这个驱动力如何增大，也无法使它运动的现象，这种现象称为机械自锁。自锁现象在机械工程中具有十分重要的意义，主要有如下两方面1)当设计机械时，为能实现预期的运动，必须避免该机械在所需的运动方向发生自锁；2)有些机械的工作原理就是利用了自锁的特性，使执行构件在某个方向自锁，例如手摇螺旋千斤顶。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种单向自锁移动副，使得两个构件在一个方向可相对运动，相反方向则自锁；本发明的目的之二在于提供一种单向自锁移动副的解锁方式，使得两个构件可以实现相反方向的可控运动；本发明的目的之三在于提供一种应用单向自锁移动副的无级登高架，实现任意步距登高，并能可控下落。为了实现上述目的之一，本发明的技术方案一是一种单向自锁移动副，该移动副包括立柱和套设于立柱外侧的滑套，所述立柱与滑套间隙配合，所述滑套的一半侧上边缘开设有一半圆形槽口，所述滑套的另一半侧下边缘也开设有一半圆形槽口，所述滑套的另一半侧设置有一受力悬臂。进一步地，当作用于受力悬臂上的力P1向上时，所述滑套的一半侧下边缘的内侧边和另一半侧上边缘的内侧边均与立柱相接触，接触处的正压力为一对大小相等、方向相反的平行力，两力之间的距离为L1,L1越大、正压力越小，正压力产生的摩擦力F1越小，若L1足够大以使得正压力产生的摩擦力F1小于P1，所述滑套就能沿立柱向上移动，即不发生自锁。进一步地，当作用于受力悬臂上的力P2向下时，所述滑套的一半侧上边缘的内侧边和另一半侧下边缘的内侧边均与立柱相接触，接触处的正压力为一对大小相等、方向相反的平行力，两力之间的距离为L2,L2越小、正压力越大，正压力产生的摩擦力F2越大，若L2足够小以使得正压力产生的摩擦力F2大于P2，所述滑套就不能沿立柱向下移动，即发生自锁。为了实现上述目的之二，本发明的技术方案二是一种上述的单向自锁移动副的解锁方式，当单向自锁移动副在力P2的作用下处于自锁状态时，保持滑套不转动而转动立柱使得两者产生相对转动，所述滑套和立柱在接触处的相对运动方向改变，使得正压力产生的摩擦力在轴向的分量减小，力P2就能推动滑套向下移动，即发生解锁。进一步地，当滑套向下移动时，所述滑套与立柱相对螺旋运动，通过调节立柱与滑套的相对转动速度来控制滑套向下移动的速度。
为了实现上述目的之三，本发明的技术方案三是一种应用上述的单向自锁移动副的无级登高架，包括支撑架，所述支撑架上设置有底板，所述底板上设置有立式底座和转轴底座，所述立式底座上对称竖设有两立柱，所述转轴底座上竖设有位于两立柱之间的一转轴，两立柱上分别套设有一脚扣以形成两单向自锁移动副，所述脚扣由滑套和受力悬臂组成，所述转轴的上端部设置有旋转手柄，所述转轴的下端部设置有主动齿轮，两立柱的下端部分别设置有与主动齿轮相啮合的从动齿轮。进一步的，两脚扣之间设置有用于限制二者相对转动的限位装置。进一步地，两立柱的下端均通过轴承与立式底座相连接。进一步地，两立柱的上端均设置有用于限制脚扣上行程的限位盖。本发明具有以下优点该单向自锁移动副允许两个构件在一个方向上可相对运动，相反方向则自锁；该解锁方式使得两个构件可以实现相反方向的可控运动；该单向自锁移动副及其解锁方式可用于各种要求单向直动、反向自锁且能够解锁的装置，有广泛的应用前景。该无级登高架，实现任意步距登高，并能可控下落。
图I为单向自锁移动副的构造示意图。图2为无级登高架的构造示意图。图3为图2中A-A处的剖视示意图。图4为图2中B-B处的剖视示意图。图5为图3中C-C处的剖视示意图。图6为限位装置的构造示意图。图中1_立柱，2-滑套，2-1-半圆形槽口，2-2-受力悬臂，3-支撑架，4-底板，5-立式底座，6-转轴底座,7-转轴,8-脚扣,9-旋转手柄，10-主动齿轮，11-从动齿轮，12-轴承，13-限位盖，14-限位装置，14-1-第一限位套，14-2-第二限位套。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。参考图I，一种单向自锁移动副，该移动副包括立柱I和套设于立柱I外侧的滑套2，所述立柱I与滑套2间隙配合，所述滑套2的一半侧上边缘开设有一半圆形槽口 2-1，所述滑套2的另一半侧下边缘也开设有一半圆形槽口 2-1，所述滑套2可以是一段错位切断的管材，所述滑套2的另一半侧设置有一受力悬臂2-2，作用在受力悬臂2-2上的轴向力P1或P2与立柱I的轴线有一偏距。立柱I保持静止，当作用于受力悬臂2-2上的力P1向上时，所述滑套2有逆时针转动的趋势，所述滑套2的一半侧下边缘的内侧边和另一半侧上边缘的内侧边均与立柱I相接触，接触处的正压力为一对大小相等、方向相反的平行力，两力之间的距离为L1, L1越大、正压力越小，正压力产生的摩擦力F1越小，若L1足够大以使得正压力产生的摩擦力F1小于P1，所述滑套2就能沿立柱I向上移动，即不发生自锁。立柱I保持静止，当作用于受力悬臂2-2上的力P2向下时，所述滑套2有顺时针转动的趋势，所述滑套2的一半侧上边缘的内侧边和另一半侧下边缘的内侧边均与立柱I相、接触，接触处的正压力为一对大小相等、方向相反的平行力，两力之间的距离为L2, L2越小、正压力越大，正压力产生的摩擦力F2越大，若L2足够小以使得正压力产生的摩擦力大于P2,所述滑套2就不能沿立柱I向下移动，即发生自锁。详细分析如下设滑套2与立柱I的摩擦系数为f，当滑套2受到向下的力P2作用时，力P2的作用点与立柱I轴心线的距离为E，立柱I对滑套2在接触处的正压力为H产生的摩擦力为FpF2。对滑套2进行静力分析，由水平方向平衡式可得N1 = N2 = N，进而F1 = F2 = f N。由0点的力矩平衡式得
NL2 = P2E (I)
因而有F1 = F3=,= /管 (2)
由垂直方向的力平衡关系可知，若F1 +匕^匕时，滑套向下自锁。由此可得自锁条件
为
L1l <2/E (3)
可见，根据外力作用的位置及两构件(立柱I和滑套2)之间的摩擦系数f，选择尺寸L1 ^ 2f E、L2 ( 2f E，就可使该移动副具有单向自锁的特性。参考图I，一种上述的单向自锁移动副的解锁方式，当单向自锁移动副在力P2的作用下处于自锁状态时，保持滑套2不转动而转动立柱I使得两者产生相对转动，所述滑套2和立柱I在接触处的相对运动方向改变，虽然正压力和摩擦力的大小都没有变化，但摩擦力方向总是与相对速度相反，因相对速度方向的改变而改变，使得正压力产生的摩擦力在轴向的分量减小，力P2就能推动滑套2向下移动，即发生解锁。当滑套2向下移动时，所述滑套2与立柱I相对螺旋运动，因此滑套2向下运动的速度与相对转动的速度有关，即可以通过调节立柱I与滑套2的相对转动速度来控制滑套2向下移动的速度。参考图1飞，一种应用上述的单向自锁移动副的无级登高架，包括支撑架3，所述支撑架3上设置有底板4，所述底板4上设置有立式底座5和转轴底座6，所述立式底座5上对称竖设有两立柱1，所述转轴底座6上竖设有位于两立柱I之间的一转轴7，两立柱I上分别套设有一脚扣8以形成两单向自锁移动副，所述脚扣8由滑套2和受力悬臂2-2组成，所述转轴7的上端部设置有旋转手柄9，所述转轴7的下端部设置有主动齿轮10，两立柱I的下端部分别设置有与主动齿轮10相啮合的从动齿轮11。在本实施例中，两脚扣之间设置有用于限制二者相对转动的限位装置14，所述限位装置14包括固定于滑套2外侧的第一限位套14-1和活动套设于转轴7外侧的第二限位套14-2，所述第一限位套14-1上设置有限位凸块，所述第二限位套14-2上设置有与限位凸块相配合的限位凹槽，当然限位装置14也不局限于此。在本实施例中，两立柱I的下端均通过一对轴承12与立式底座5相连接，两轴承12之间设置有套筒，立柱I的下端通过卡圈和端盖限制轴承12的位置，端盖通过螺钉固定于立式底座5上；两立柱I的上端均设置有用于限制脚扣8上行程的限位盖13，立柱I的上端通过上卡圈和下卡圈固定限位盖13的位置。立柱I通过卡圈和键固定从动齿轮11，转轴7通过卡圈和键固定主动齿轮10，从动齿轮11为大齿轮，主动齿轮10为小齿轮。立式底座5通过螺钉固定于底板4上，底板4通过螺钉固定于支撑架3上。使用者借助立柱I和脚扣8形成的单向自锁移动副，可以按按任意步距交替迈脚登高或站立在所需高度(一般为0. 5nTlm)完成预定工作。之后，借助手柄和齿轮传动转动 两立柱1，可让使用者平稳下降到地面。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种单向自锁移动副，其特征在于该移动副包括立柱和套设于立柱外侧的滑套，所述立柱与滑套间隙配合，所述滑套的一半侧上边缘开设有一半圆形槽口，所述滑套的另一半侧下边缘也开设有一半圆形槽口，所述滑套的另一半侧设置有一受力悬臂。
2.根据权利要求I所述的单向自锁移动副，其特征在于当作用于受力悬臂上的力P1向上时，所述滑套的一半侧下边缘的内侧边和另一半侧上边缘的内侧边均与立柱相接触，接触处的正压力为一对大小相等、方向相反的平行力，两力之间的距离为L1, L1越大、正压力越小，正压力产生的摩擦力F1越小，若L1足够大以使得正压力产生的摩擦力F1小于P1,所述滑套就能沿立柱向上移动，即不发生自锁。
3.根据权利要求I或2所述的单向自锁移动副，其特征在于当作用于受力悬臂上的力P2向下时，所述滑套的一半侧上边缘的内侧边和另一半侧下边缘的内侧边均与立柱相接触，接触处的正压力为一对大小相等、方向相反的平行力，两力之间的距离为L2, L2越小、正压力越大，正压力产生的摩擦力F2越大，若L2足够小以使得正压力产生的摩擦力F2大于P2, 所述滑套就不能沿立柱向下移动，即发生自锁。
4.一种如权利要求3所述的单向自锁移动副的解锁方式，其特征在于当单向自锁移动副在力P2的作用下处于自锁状态时，保持滑套不转动而转动立柱使得两者产生相对转动，所述滑套和立柱在接触处的相对运动方向改变，使得正压力产生的摩擦力在轴向的分量减小，力P2就能推动滑套向下移动，即发生解锁。
5.根据权利要求4所述的单向自锁移动副的解锁方式，其特征在于当滑套向下移动时，所述滑套与立柱相对螺旋运动，通过调节立柱与滑套的相对转动速度来控制滑套向下移动的速度。
6.一种应用权利要求I所述的单向自锁移动副的无级登高架，其特征在于包括支撑架，所述支撑架上设置有底板，所述底板上设置有立式底座和转轴底座，所述立式底座上对称竖设有两立柱，所述转轴底座上竖设有位于两立柱之间的一转轴，两立柱上分别套设有一脚扣以形成两单向自锁移动副，所述脚扣由滑套和受力悬臂组成，所述转轴的上端部设置有旋转手柄，所述转轴的下端部设置有主动齿轮，两立柱的下端部分别设置有与主动齿轮相啮合的从动齿轮。
7.根据权利要求6所述的无级登高架，其特征在于两脚扣之间设置有用于限制二者相对转动的限位装置。
8.根据权利要求6所述的无级登高架，其特征在于两立柱的下端均通过轴承与立式底座相连接。
9.根据权利要求6所述的无级登高架，其特征在于两立柱的上端均设置有用于限制脚扣上行程的限位盖。
全文摘要
本发明涉及一种单向自锁移动副，该移动副包括立柱和套设于立柱外侧的滑套，所述立柱与滑套间隙配合，所述滑套的一半侧上边缘开设有一半圆形槽口，所述滑套的另一半侧下边缘也开设有一半圆形槽口，所述滑套的另一半侧设置有一受力悬臂。该单向自锁移动副允许两个构件在一个方向上相对运动，相反方向则自锁。其次，本发明还涉及一种相应的解锁方式，使两个构件可以实现相反方向的可控运动。本发明可用于各种要求单向直动、反向自锁且能够解锁的装置，有广泛的应用前景。另外，本发明又涉及了一种无级登高架，实现任意步距登高，并能可控下落。
文档编号F16C29/10GK102748385SQ201210232689
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者孔凯斌, 王鹭, 苏毅烽, 蓝兆辉, 蔡萍, 黄真 申请人:福州大学