一种摆动旋转组件的制作方法

本发明涉及到机械传动领域，特别涉及到一种由棘轮机构传动的摆动旋转组件。

背景技术：

现有技术中的棘轮传动机构多为单向式棘轮机构，单向式棘轮机构包括单动式棘轮机构和双动式棘轮机构。

单动式棘轮机构包括主动摆杆、驱动棘爪、棘轮和止回棘爪，主动摆杆和驱动棘爪用转动副相连，棘轮上固定有从动轴，主动摆杆与棘轮通过从动轴固定连接，驱动棘爪和止回棘爪分别插入棘轮的齿槽中。单动式棘轮机构的传动原理是，当主动摆杆顺时针方向摆动时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动，驱动棘爪插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着驱动棘爪和主动摆杆转过一定角度；当主动摆杆逆时针方向摆动时，止回棘爪插入棘轮中阻止棘轮发生逆时针方向转动，驱动棘爪在棘轮的齿背上滑动，此过程中棘轮静止不动。因此当主动摆杆作连续的往复摆动时，主动摆杆顺时针摆动，棘轮转动，主动摆杆逆时针摆动，棘轮不转动，因此单动式棘轮机构存在运动不连续的缺点，单动式棘轮只能作单向的间歇运动。

双动式棘轮机构包括主动摆杆、两个棘爪和棘轮，主动摆杆一端与一棘爪用转动副相联，主动摆杆另一端与另一棘爪用转动副相联。双动式棘轮机构的传动原理是，当主动摆杆顺时针方向摆动时，一棘爪插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着驱动棘爪和主动摆杆转过一定角度，另一棘爪在棘轮的齿背上滑过；当主动摆杆逆时针方向转动时，主动摆杆顺时针方向摆动时插入棘轮齿槽中的棘爪在棘轮的齿背上滑过，主动摆杆顺时针方向摆动时在棘轮的齿背上滑过的棘爪插入棘爪的齿槽中，使棘轮跟着插入齿槽中的棘爪和主动摆杆转过一定角度。因此当主动摆杆作连续的往复摆动时，主动摆杆顺时针摆动，棘轮转动，主动摆杆逆时针摆动，棘轮也转动，但是由于两个棘爪需要交替推动棘轮，交替的过程存在停顿，因此单动式棘轮机构存在运动连续差的缺点，双动式棘轮机构作单向的间歇运动。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构紧凑的摆动旋转组件，它能够将摆臂产生的往复摆动转变为轴盘的连续单向运动，避免造成能量浪费。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的，一种摆动旋转组件，包括轴体和盘体一体化设置的轴盘，盘体两侧分别设置有套在轴体上的内啮合式棘轮机构ⅰ和内啮合式棘轮机构ⅱ，内啮合式棘轮机构ⅰ包括棘轮ⅰ和设置在盘体上的卡固装置ⅰ，棘轮ⅰ包括带有棘轮齿ⅰ的棘轮孔ⅰ和设置在棘轮ⅰ外边缘的弧形齿条ⅰ，卡固装置ⅰ与棘轮孔ⅰ相啮合，内啮合式棘轮机构ⅱ包括棘轮ⅱ和设置在盘体上的卡固装置ⅱ，棘轮ⅱ包括带有棘轮齿ⅱ的棘轮孔ⅱ和带有弧形齿条ⅱ的通孔，卡固装置ⅱ与棘轮孔ⅱ相啮合，通孔内设置有与弧形齿条ⅰ和弧形齿条ⅱ均相啮合的柱形齿轮，弧形齿条ⅰ和弧形齿条ⅱ设置在柱形齿轮的对称两侧，棘轮齿ⅰ与棘轮齿ⅱ的方向相同，棘轮ⅰ、棘轮ⅱ或柱形齿轮上设置有摆臂。

本方案的工作原理在于：当摆臂设置在棘轮ⅰ上时，摆臂往复摆动带动棘轮ⅰ作往复旋转运动，摆臂朝左摆动时，棘轮ⅰ顺时针方向旋转，卡固装置ⅰ在棘轮齿ⅰ的齿背上滑过，棘轮ⅰ通过与弧形齿条ⅰ和弧形齿条ⅱ均相啮合的柱形齿轮，带动棘轮ⅱ逆时针旋转，此时由于卡固装置ⅱ与棘轮孔ⅱ相啮合，棘轮齿ⅰ与棘轮齿ⅱ的方向相同，因此卡固装置ⅱ插入棘轮齿ⅱ与棘轮齿ⅱ之间的齿槽中，棘轮ⅱ通过插入齿槽的卡固装置ⅱ带动轴盘逆时针旋转；摆臂向右回转摆动时，棘轮ⅰ逆时针回转，此时卡固装置ⅰ插入棘轮齿ⅰ与棘轮齿ⅰ之间的齿槽中，棘轮ⅰ通过插入齿槽的卡固装置ⅰ带动轴盘逆时针旋转，棘轮ⅰ通过与弧形齿条ⅰ和弧形齿条ⅱ均相啮合的柱形齿轮，带动棘轮ⅱ朝摆臂顺时针旋转，此时由于卡固装置ⅱ与棘轮孔ⅱ相啮合，棘轮齿ⅰ与棘轮齿ⅱ的方向相同，因此卡固装置ⅱ在棘轮齿ⅱ的齿背上滑过，棘轮ⅱ不对轴盘做功。由此可见摆臂无论是向左还是向右的连续摆动过程中，轴盘始终逆时针连续转动。

当摆臂设置在棘轮ⅱ上时，摆臂往复摆动带动棘轮ⅱ作往复旋转运动，摆臂朝左摆动时，棘轮ⅱ顺时针方向旋转，卡固装置ⅱ在棘轮齿ⅱ的齿背上滑过，棘轮ⅱ通过与弧形齿条ⅰ和弧形齿条ⅱ均相啮合的柱形齿轮，带动棘轮ⅰ逆时针旋转，此时由于卡固装置ⅰ与棘轮孔ⅰ相啮合，棘轮齿ⅰ与棘轮齿ⅱ的方向相同，因此卡固装置ⅰ插入棘轮齿ⅰ与棘轮齿ⅰ之间的齿槽中，棘轮ⅰ通过插入齿槽的卡固装置ⅰ带动轴盘逆时针旋转；摆臂向右回转摆动时，棘轮ⅱ逆时针回转，此时卡固装置ⅱ插入棘轮齿ⅱ与棘轮齿ⅱ之间的齿槽中，棘轮ⅱ通过插入齿槽的卡固装置ⅱ带动轴盘逆时针旋转，棘轮ⅱ通过与弧形齿条ⅰ和弧形齿条ⅱ均相啮合的柱形齿轮，带动棘轮ⅰ朝摆臂顺时针旋转，此时由于卡固装置ⅰ与棘轮孔ⅰ相啮合，棘轮齿ⅰ与棘轮齿ⅱ的方向相同，因此卡固装置ⅰ在棘轮齿ⅰ的齿背上滑过，棘轮ⅰ不对轴盘做功。由此可见摆臂无论是向左还是向右的连续摆动过程中，轴盘始终逆时针连续转动。

当摆臂设置在柱形齿轮上时，摆臂往复摆动带动柱形齿轮作往复旋转运动，摆臂朝左摆动时，柱形齿轮顺时针方向旋转，由于柱形齿轮与棘轮ⅰ上的弧形齿条ⅰ和棘轮ⅱ上的弧形齿条ⅱ均相啮合，弧形齿条ⅰ和弧形齿条ⅱ设置在柱形齿轮的对称两侧，因此，棘轮ⅰ会逆时针旋转，棘轮ⅱ会顺时针旋转，此时，由于棘轮齿ⅰ与棘轮齿ⅱ的方向相同，卡固装置ⅰ与棘轮孔ⅰ相啮合，卡固装置ⅱ与棘轮孔ⅱ相啮合，因此卡固装置ⅰ插入棘轮齿ⅰ与棘轮齿ⅰ之间的齿槽中，棘轮ⅰ通过插入齿槽的卡固装置ⅰ带动轴盘逆时针旋转，卡固装置ⅱ在棘轮齿ⅱ的齿背上滑过，棘轮ⅱ不对轴盘做功；摆臂朝右摆动时，柱形齿轮逆时针旋转，由于柱形齿轮与棘轮ⅰ上的弧形齿条ⅰ和棘轮ⅱ上的弧形齿条ⅱ均相啮合，弧形齿条ⅰ和弧形齿条ⅱ设置在柱形齿轮的对称两侧，因此，棘轮ⅰ会顺时针旋转，棘轮ⅱ会逆时针旋转，此时，由于棘轮齿ⅰ与棘轮齿ⅱ的方向相同，卡固装置ⅰ与棘轮孔ⅰ相啮合，卡固装置ⅱ与棘轮孔ⅱ相啮合，因此卡固装置ⅰ在棘轮齿ⅰ的齿背上滑过，棘轮ⅰ不对轴盘做功，卡固装置ⅱ插入棘轮齿ⅱ与棘轮齿ⅱ之间的齿槽中，棘轮ⅱ通过插入齿槽的卡固装置ⅱ带动轴盘逆时针旋转。由此可见摆臂无论是向左还是向右的连续摆动过程中，轴盘始终逆时针连续转动。

本方案的有益效果在于:结构紧凑、能够将摆臂产生的往复摆动转变为轴盘的连续单向运动，避免造成能量浪费。

附图说明

图1是本发明摆动旋转组件俯视示意图；

图2是本发明摆动旋转组件正剖示意图；

图3是本发明摆动旋转组件左视示意图；

图4是本发明摆动旋转组件盘轴俯视/仰视示意图；

图5是本发明摆动旋转组件盘轴的一种剖视示意图；

图6是本发明摆动旋转组件棘轮ⅱ的一种俯视示意图；

图7是本发明摆动旋转组件棘轮ⅱ的一种剖视示意图；

图8是本发明摆动旋转组件棘轮ⅰ的一种俯视示意图；

图9是本发明摆动旋转组件棘轮ⅰ的一种剖视示意图；

图10是本发明摆动旋转组件柱形齿轮的一种侧视示意图；

图11是本发明摆动旋转组件柱形齿轮的一种俯视示意图。

图中：1轴盘、2内啮合式棘轮机构ⅰ、3内啮合式棘轮机构ⅱ、4柱形齿轮、5摆臂、6轴孔、7轴承、8支撑板、9、止圈、10外壳；

11轴体、12盘体、13棘爪槽；

21棘轮ⅰ、22卡固装置ⅰ；

211棘轮齿ⅰ、212棘轮孔ⅰ、213弧形齿条ⅰ；

31棘轮ⅱ、32卡固装置ⅱ；

311棘轮齿ⅱ、312棘轮孔ⅱ、313弧形齿条ⅱ、314通孔。

具体实施方式

下面将根据附图结合具体实施例详细地描述。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，一种摆动旋转组件，包括轴体11和盘体12一体化设置的轴盘1，盘体12两侧分别设置有套在轴体11上的内啮合式棘轮机构ⅰ2和内啮合式棘轮机构ⅱ3，内啮合式棘轮机构ⅰ2包括棘轮ⅰ21和设置在盘体12上的卡固装置ⅰ22，棘轮ⅰ21包括带有棘轮齿ⅰ211的棘轮孔ⅰ212和设置在棘轮ⅰ21外边缘的弧形齿条ⅰ213，卡固装置ⅰ22与棘轮孔ⅰ212相啮合，内啮合式棘轮机构ⅱ3包括棘轮ⅱ31和设置在盘体12上的卡固装置ⅱ32，棘轮ⅱ31包括带有棘轮齿ⅱ311的棘轮孔ⅱ312和带有弧形齿条ⅱ313的通孔314，卡固装置ⅱ32与棘轮孔ⅱ312相啮合，通孔314内设置有与弧形齿条ⅰ213和弧形齿条ⅱ313均相啮合的柱形齿轮4，弧形齿条ⅰ213和弧形齿条ⅱ313设置在柱形齿轮4的对称两侧，棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅱ311的方向相同，棘轮ⅰ21、棘轮ⅱ31或柱形齿轮上设置有摆臂5。

本方案的工作原理在于：当摆臂5设置在棘轮ⅰ21上时，摆臂5往复摆动带动棘轮ⅰ21作往复旋转运动，摆臂5朝左摆动时，棘轮ⅰ21顺时针方向旋转，卡固装置ⅰ22在棘轮齿ⅰ211的齿背上滑过，棘轮ⅰ21通过与弧形齿条ⅰ213和弧形齿条ⅱ313均相啮合的柱形齿轮4，带动棘轮ⅱ31逆时针旋转，此时由于卡固装置ⅱ32与棘轮孔ⅱ312相啮合，棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅱ311的方向相同，因此卡固装置ⅱ32插入棘轮齿ⅱ311与棘轮齿ⅱ311之间的齿槽中，棘轮ⅱ31通过插入齿槽的卡固装置ⅱ32带动轴盘1逆时针旋转；摆臂5向右回转摆动时，棘轮ⅰ21逆时针回转，此时卡固装置ⅰ22插入棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅰ211之间的齿槽中，棘轮ⅰ21通过插入齿槽的卡固装置ⅰ22带动轴盘1逆时针旋转，棘轮ⅰ21通过与弧形齿条ⅰ213和弧形齿条ⅱ313均相啮合的柱形齿轮4，带动棘轮ⅱ31朝摆臂5顺时针旋转，此时由于卡固装置ⅱ32与棘轮孔ⅱ312相啮合，棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅱ311的方向相同，因此卡固装置ⅱ32在棘轮齿ⅱ311的齿背上滑过，棘轮ⅱ31不对轴盘1做功。由此可见摆臂5无论是向左还是向右的连续摆动过程中，轴盘1始终逆时针连续转动。

当摆臂5设置在棘轮ⅱ31上时，摆臂5往复摆动带动棘轮ⅱ31作往复旋转运动，摆臂5朝左摆动时，棘轮ⅱ31顺时针方向旋转，卡固装置ⅱ32在棘轮齿ⅱ311的齿背上滑过，棘轮ⅱ31通过与弧形齿条ⅰ213和弧形齿条ⅱ313均相啮合的柱形齿轮4，带动棘轮ⅰ21逆时针旋转，此时由于卡固装置ⅰ22与棘轮孔ⅰ212相啮合，棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅱ311的方向相同，因此卡固装置ⅰ22插入棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅰ211之间的齿槽中，棘轮ⅰ21通过插入齿槽的卡固装置ⅰ22带动轴盘1逆时针旋转；摆臂5向右回转摆动时，棘轮ⅱ31逆时针回转，此时卡固装置ⅱ32插入棘轮齿ⅱ311与棘轮齿ⅱ311之间的齿槽中，棘轮ⅱ31通过插入齿槽的卡固装置ⅱ32带动轴盘1逆时针旋转，棘轮ⅱ31通过与弧形齿条ⅰ213和弧形齿条ⅱ313均相啮合的柱形齿轮4，带动棘轮ⅰ21朝摆臂5顺时针旋转，此时由于卡固装置ⅰ22与棘轮孔ⅰ212相啮合，棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅱ311的方向相同，因此卡固装置ⅰ22在棘轮齿ⅰ211的齿背上滑过，棘轮ⅰ21不对轴盘1做功。由此可见摆臂5无论是向左还是向右的连续摆动过程中，轴盘1始终逆时针连续转动。

当摆臂5设置在柱形齿轮4上时，摆臂5往复摆动带动柱形齿轮4作往复旋转运动，摆臂5朝左摆动时，柱形齿轮4顺时针方向旋转，由于柱形齿轮4与棘轮ⅰ21上的弧形齿条ⅰ213和棘轮ⅱ31上的弧形齿条ⅱ313均相啮合，弧形齿条ⅰ213和弧形齿条ⅱ313设置在柱形齿轮4的对称两侧，因此，棘轮ⅰ21会逆时针旋转，棘轮ⅱ31会顺时针旋转，此时，由于棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅱ311的方向相同，卡固装置ⅰ22与棘轮孔ⅰ212相啮合，卡固装置ⅱ32与棘轮孔ⅱ312相啮合，因此卡固装置ⅰ22插入棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅰ211之间的齿槽中，棘轮ⅰ21通过插入齿槽的卡固装置ⅰ22带动轴盘1逆时针旋转，卡固装置ⅱ32在棘轮齿ⅱ311的齿背上滑过，棘轮ⅱ31不对轴盘1做功；摆臂5朝右摆动时，柱形齿轮4逆时针旋转，由于柱形齿轮4与棘轮ⅰ21上的弧形齿条ⅰ213和棘轮ⅱ31上的弧形齿条ⅱ313均相啮合，弧形齿条ⅰ213和弧形齿条ⅱ313设置在柱形齿轮4的对称两侧，因此，棘轮ⅰ21会顺时针旋转，棘轮ⅱ31会逆时针旋转，此时，由于棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅱ311的方向相同，卡固装置ⅰ22与棘轮孔ⅰ212相啮合，卡固装置ⅱ32与棘轮孔ⅱ312相啮合，因此卡固装置ⅰ22在棘轮齿ⅰ211的齿背上滑过，棘轮ⅰ21不对轴盘1做功，卡固装置ⅱ32插入棘轮齿ⅱ311与棘轮齿ⅱ311之间的齿槽中，棘轮ⅱ31通过插入齿槽的卡固装置ⅱ32带动轴盘1逆时针旋转。由此可见摆臂5无论是向左还是向右的连续摆动过程中，轴盘1始终逆时针连续转动。

在本实施例中棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅱ311的方向是逆时针方向，在另一实施例中棘轮齿ⅰ211与棘轮齿ⅱ311的方向是顺时针方向，其转动原理与逆时针方向设置的转动原理相同，摆臂5无论是向左还是向右的连续摆动过程中，轴盘1始终为顺时针连续转动。

进一步地，在本实施例中，摆臂5设置在棘轮ⅱ31上。棘轮ⅱ31相较于棘轮ⅰ21和柱形齿轮4，棘轮ⅱ31的尺寸和重量较大，摆臂5设置在棘轮ⅱ31上，利用摆臂5带动棘轮ⅱ31最终使轴盘1旋转，相较于摆臂5设置在棘轮ⅰ21或柱形齿轮4上，摆动旋转组件的稳定性更高，并且由于棘轮ⅰ21边缘有弧形齿条ⅰ213，柱形齿轮4侧表面有齿，加工时需要考虑将摆臂5的位置避开弧形齿条ⅰ213和柱形齿轮4上的齿，因此摆臂5设置在棘轮ⅱ31上加工更简单和容易。

进一步地，卡固装置ⅰ22是设置在盘体12上的棘爪。在本实施例中，盘体12上设置有棘爪槽13，棘爪上设置有弹簧，棘爪槽13内设置有带有弹簧的棘爪，棘爪通过弹簧活动设置在棘爪槽13内。

进一步地，卡固装置ⅱ32是设置在盘体12上的棘爪。在本实施例中，盘体12上设置有棘爪槽13，棘爪上设置有弹簧，棘爪槽13内设置有带有弹簧的棘爪，棘爪通过弹簧活动设置在棘爪槽13内。

进一步地，卡固装置ⅰ22是二至六个周向均匀或非均匀分布在棘轮孔ⅰ212内的棘爪。在本实施例中棘爪是四个。

进一步地，卡固装置ⅱ32是二至六个周向均匀或非均匀分布在棘轮孔ⅱ312内的棘爪。在本实施例中棘爪是四个。

进一步地，棘轮ⅰ21和棘轮ⅱ31均包括带有轴孔6的支撑板8，轴体11穿过轴孔6，轴体11和轴孔6之间设置有止圈9，支撑板8两侧均设置有穿过轴体11的轴承7。棘轮ⅰ21包括带有轴孔6的支撑板8，轴体11穿过轴孔6，轴体11和轴孔6之间设置有止圈9，支撑板8两侧均设置有穿过轴体11的轴承7。棘轮ⅱ31包括带有另一轴孔6的另一支撑板8，轴体11穿过另一轴孔6，另一轴体11和另一轴孔6之间设置有另一止圈9，另一支撑板8两侧均设置有穿过轴体11的另一轴承7。轴承7和支撑板8的主要功能是支撑内啮合式棘轮机构ⅰ2和内啮合式棘轮机构ⅱ3，以及降低棘轮ⅰ21和棘轮ⅱ31在运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，止圈9的作用在于对轴承7、棘轮ⅰ21和棘轮ⅰ21进行定位，避免轴体11与轴承7、棘轮ⅰ21或棘轮ⅰ21之间出现相对位移。

进一步地，柱形齿轮4两端设置有轴，轴上设置有轴承7，轴承7对柱形齿轮4可以起到支撑、限位和降低柱形齿轮4运动过程中摩擦系数的作用，并保证柱形齿轮4的回转精度。

进一步地，内啮合式棘轮机构ⅰ2外侧和内啮合式棘轮机构ⅱ3外侧固定有穿过轴体11的外壳10。外壳10能够对外壳10摆动旋转组件的其它部件起到防尘和保护的作用，并且使摆动旋转组件更为紧凑和美观，避免摆动旋转组件出现散架的情况。

进一步地，为了让摆臂5与摆动旋转组件其他部件结合起来美观不突兀以及摆动时不费劲，摆臂5长是120mm。摆臂5摆动相同的弧度时，摆臂5越长，摆臂5需要摆动的弧长越长，摆臂5越短，摆臂5需要摆动的弧长越短。

进一步地，在本实施例中，柱形齿轮4的齿模数m=1.0，全齿高为2.25mm。