一種機械儲能式不完全齒輪快速回位往復機構的制作方法
【專利說明】-種機械儲能式不完全齒輪快速回位往復機構 (-)技術領域：
[0001] 本實用新型設及機械機構技術，特別是一種能快速回位往復機構，即一種機械儲 能式不完全齒輪快速回位往復機構。 (二）【背景技術】：
[0002] 直線或圓周往復機構在工業(yè)機械設備和生活家電中到處可見，如汽車發(fā)動機活塞 直線往復轉(zhuǎn)為曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動、縫幼機針頭上下穿針引線、空調(diào)導風板的擺動送風等等，都是 往復機構在其中工作。在眾多往復運動中，有一種需要快速回位的往復運動，如鍛造、沖壓、 鍵擊、發(fā)射等等，往復體進程速度不要求很快，但回程速度要很快，W取得較大的沖擊能量。
[0003] 傳統(tǒng)的往復機構結(jié)構形式一般為曲柄滑塊機構、曲柄連桿機構和凸輪機構等，該 些機構經(jīng)過特殊的設計，可W作到回程速度比較高，但是經(jīng)過運動學分析計算，由于機構的 結(jié)構尺寸限制，回程速度會被限制在一定的范圍內(nèi)。附圖1是一個典型的曲柄滑塊往復機 構示意圖及運動學分析圖，往復體滑塊的速度V的表達式為；V=-SinaX?Xr。由此可 見，要提高往復體滑塊的速度V，只有兩個途徑；第一，增加曲柄半徑r，但該意味著機構尺 寸加大，受到一定限制；第二，增加曲柄轉(zhuǎn)動角速度《，但該意味著加大動力源的速度和功 率，也受到一定限制；更主要的是，往復體滑塊的速度V是sina的函數(shù)，當a= ± 31/2時， sina= ±1，也就是往復體滑塊的速度V最大時，但該發(fā)生在往復體滑塊進程和回程的中 間，而最需要速度的回程未段，a=0或31時，sina=0,因而往復體滑塊的速度v= 0， 該就是曲柄滑塊機構往復體滑塊的平均速度不夠高，同時速度分布不合理的關鍵因素。
[0004] 現(xiàn)有技術在需要快速回位的往復運動該個特殊的領域里面仍然延用傳統(tǒng)的往復 機構的結(jié)構形式，雖然經(jīng)過某些特殊的設計，但不能擺脫回程速度不夠快該一先天的問題， 只好不斷地加大結(jié)構尺寸，造成設備的體積、重量和成本大幅提高；不斷地加大動力源的速 度和功率，造成能源的浪費、機構的過度損耗、產(chǎn)生振動和噪音等等有害的后果。另一方面， 傳統(tǒng)的往復機構運行中部件間是存在內(nèi)力的，同時，往復體在高速回程沖擊作功時是與整 個傳動機構較接或直接接觸的，而不是自由的，沖擊作功時的反作用力會直接傳到傳動機 構上，造成對傳動機構的破壞，該兩方面，使得傳動機構在設計、選材、維護等很多方面要采 取額外的措施，大大增加了其直接和間接的成本。 (H)【實用新型內(nèi)容】：
[0005] 本實用新型的目的在于提供一種機械儲能式不完全齒輪快速回位往復機構，它 能夠克服現(xiàn)有技術的不足，本實用新型完全擺脫了傳統(tǒng)往復機構結(jié)構的模式，從而徹底擺 脫了往復體回程度受限因素。
[0006] 本實用新型的技術方案；一種機械儲能式不完全齒輪快速回位往復機構，其特征 在于它包括往復體、不完全齒輪、儲能元件、動力機構；所述往復體與儲能元件連接，并通過 往復體的有齒部分與不完全齒輪的有齒部分曬合；所述不完全齒輪與動力機構連接。
[0007] 所述往復體為直線往復體或圓周往復體；所述直線往復體與齒條連接，齒條與不 完全齒輪的有齒部分曬合；所述圓周往復體與被動不完全齒輪同軸固連安裝，被動不完全 齒輪的有齒部分與不完全齒輪的有齒部分曬合。
[000引所述儲能元件為預緊力值連續(xù)可調(diào)的儲能元件，所述往復體為直線往復體時，采 用壓黃儲能元件、拉黃儲能元件、重力儲能元件或壓縮空氣儲能元件；所述往復體為圓周往 復體時，采用拉黃儲能元件或重力儲能元件。
[0009] 所述動力機構采用可調(diào)轉(zhuǎn)速的減速電機，減速電機通過不完全齒輪軸與不完全齒 輪連接。
[0010] 所述直線往復體安裝于導向套內(nèi)，導向套一端為限制直線往復體的直線往復初始 端，另一端安裝導向套后蓋；所述儲能元件采用壓黃儲能元件時，壓黃儲能元件安裝于導向 套內(nèi)置于直線往復體與導向套后蓋之間；所述儲能元件采用拉黃儲能元件時，拉黃儲能元 件一端通過拉黃固定銷固定，另一端與直線往復體連接；所述儲能元件采用重力儲能元件 時，重力儲能元件通過鋼絲繩與直線往復體連接；所述儲能元件采用壓縮空氣儲能元件時， 壓縮空氣儲能元件置于直線往復體與導向套后蓋之間，且通過密封環(huán)密封。
[0011] 所述圓周往復體通過圓周往復軸安裝，并配合安裝有定位銷；所述儲能元件采用 拉黃儲能元件時，拉黃儲能元件一端通過拉黃固定銷固定，另一端通過鋼絲繩與圓周往復 體連接；所述儲能元件采用重力儲能元件時，重力儲能元件通過鋼絲繩與圓周往復體連接。
[0012] 所述往復體為直線往復體、儲能元件采用重力儲能元件時，鋼絲繩通過轉(zhuǎn)向輪導 向。
[0013] 本實用新型的工作過程：
[0014] (1)往復體為直線往復體時：
[0015] 直線往復體位于直線往復初始端限定的初始位置；
[0016] 不完全齒輪在減速電機的驅(qū)動下沿一個方向連續(xù)轉(zhuǎn)動；
[0017] 當不完全齒輪轉(zhuǎn)動到有齒部份時，不完全齒輪與直線往復體的有齒部分曬合，帶 動直線往復體作直線進程運動；
[0018] 在此過程中，直線往復體對儲能元件作功，儲能元件儲能；
[0019] 當不完全齒輪轉(zhuǎn)動到無齒部份時，不完全齒輪與直線往復體的有齒部分解除曬 合，直線往復體在儲能元件作用下反方向作直線回程運動，儲能元件釋放儲存的能量；
[0020] 直線往復體在回位過程末端，被儲能元件驅(qū)使回到直線往復初始端限定的初始位 置，并靜止在那里，等待不完全齒輪的有齒部份再次轉(zhuǎn)動到與直線往復體的有齒部分曬合， 重復下一個周期的動作，作直線往復運動；
[0021] (2)往復體為圓周往復體時；
[0022] 圓周往復體位于定位銷限定的初始位置；
[0023] 不完全齒輪在減速電機的驅(qū)動下沿一個方向連續(xù)轉(zhuǎn)動；
[0024] 當不完全齒輪轉(zhuǎn)動到有齒部份時，不完全齒輪與圓周往復體有齒部份曬合，驅(qū)動 圓周往復體作圓周進程運動；
[0025] 在此過程中，圓周往復體對儲能元件作功，儲能元件儲能；
[0026] 當不完全齒輪轉(zhuǎn)動到無齒部份時，不完全齒輪與圓周往復體解除曬合，圓周往復 體在儲能元件作用下反方向作圓周回程運動，儲能元件釋放儲存的能量；
[0027] 圓周往復體在回位過程末端，被儲能元件驅(qū)使回到定位銷限定的初始位置，并靜 止在那里，等待與不完全齒輪再次曬合，重復下一個周期的動作，作圓周往復運動。
[002引本實用新型的優(yōu)越性在于：
[0029] 一.傳動效率高
[0030] 經(jīng)運動學分析，在理想狀態(tài)下，本實用新型所述的直線往復機構往復體彈黃儲能 和重力儲能的速度函數(shù)表達式：
[0031]
(式中1:往復行程；k;彈黃彈性系數(shù);m;往復體質(zhì)量）
[0032]
(式中1:往復行程；g;重力加速度）
[003引式中可見，與Vjl兩者都擺脫了傳統(tǒng)曲柄滑塊往復機構往復體速度函數(shù)中sina對速度值和速度分布的限制，大大提高了機械傳動效率。式中1為往復行程，與機構的結(jié)構 尺寸有關，V帛與1成正比，而Vjs與1平方根成正比，可見同樣增加行程，彈黃儲方式對提高 往復體速度效果更加明顯。
[0034] 二.可靠性高
[0035] 本實用新型所述的往復機構在回程中，往復體是與動力源脫開的，沒有傳動內(nèi)力， 同時，回程工作產(chǎn)生的沖擊和振動不會直接傳導給動力系統(tǒng)，大大減少了動力系統(tǒng)的負荷 和損傷，從而使機構整體的壽命、耐用度和穩(wěn)定性大幅度提高。
[0036]S.可操作性強
[0037] 本實用新型所述的往復機構通過改變不完全齒輪齒數(shù)可W調(diào)整行程；通過改變儲 能彈黃的預緊力、改變配重體重量或預充壓縮氣體壓力可W調(diào)整回程往復體沖擊能量；通 過改變電機轉(zhuǎn)速，可W調(diào)整往復頻率；W上該些參數(shù)的調(diào)整對于本實用新型來講可W很輕 易實現(xiàn)，從而使本實用新型所述的往復機構從容面對各種工況的要求，可操作性強。 (四）【附圖說明】：
[003引圖1為曲柄連桿機構運動學分析示意圖。
[0039] 圖2為本實用新型所設一種機械儲能式不完全齒輪快速回位往復機構當往復體 為直線往復體、儲能元件采用壓黃儲能元件時的結(jié)構示意圖。
[0040] 圖3為本實用新型所設一種機械儲能式不完全齒輪快速回位往復機構當往復體 為直線往復體、儲能元件采用拉黃儲能元件時的