專利名稱：機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及省力增扭機械設(shè)備，特別是一種可以放大動力、拉力和力矩的機械同 步曲柄省力增扭機構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有增扭設(shè)備主要是減速增扭，即降低轉(zhuǎn)速來增加力矩(扭力)。而同速增扭即不 改變速度就可以增加扭力幾乎沒有。市場中的增扭設(shè)備主要是各種減速器，即利用直齒、斜 齒、渦輪、蝸桿、行星等各種結(jié)構(gòu)形式的齒輪，通過改變大小(直徑)，來完成減速，即改變轉(zhuǎn) 速。其最高效率也只有98%，也就是損失了至少2%以上的能耗，還不計環(huán)境噪聲污染，不 能實現(xiàn)同速增扭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述缺陷，提供一種可以放大動力、拉力和力矩的機械同步 曲柄省力增扭機構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)方案是機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)，其特征在于所述的機構(gòu)整體包 括輸入軸、殼體、增扭機構(gòu)、軸承與輸出軸；輸入軸與軸承配合連接安裝在殼體上的一側(cè)，增 扭機構(gòu)安裝在殼體內(nèi)，并且輸入軸與增扭機構(gòu)輸入動力臂固定連接，輸出軸與增扭機構(gòu)的 輸出動力臂固定連接，輸出軸與軸承配合連接安裝在殼體上相對應(yīng)的另一側(cè)；輸入軸與輸 出軸安裝成同軸心，構(gòu)成基礎(chǔ)單級同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)。所述的殼體上的一側(cè)安裝有壓板與輸入固定法蘭，殼體上的另一側(cè)安裝有壓板與 輸出固定法蘭，輸入軸與輸入固定法蘭、壓板的中心孔活動配合，相應(yīng)地輸出軸與輸出固定 法蘭、壓板的中心孔活動配合；所述的增扭機構(gòu)的結(jié)構(gòu)是其橫向截面呈倒S形狀的曲柄圓 柱體。所述的基礎(chǔ)單級同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)有兩臺并列安裝在殼體中，每臺 基礎(chǔ)單級同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)的輸出軸上都安裝有傳輸齒輪，該兩傳輸齒輪與 中間傳輸齒輪嚙合傳動連接，構(gòu)成雙級串聯(lián)同向輸入輸出機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)。所述的基礎(chǔ)單級同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)有三臺異向同軸安裝在殼體中， 每兩臺中間安裝有傳輸齒輪相嚙合連接，隔離固定板與殼體上的所有軸承、殼體孔及軸心 是四位同心連接，構(gòu)成三級串聯(lián)異向輸入輸出機械同步曲柄增扭機構(gòu)，增扭傳輸過程中所 有的傳輸均為水平橫向或垂直連接傳輸。而本發(fā)明充分利用杠桿省力的原理，將其轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)扭力，徹底實現(xiàn)同速成幾何 倍數(shù)放大增扭。杠桿原理亦稱“杠桿平衡條件”。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個力(用力點、 支點和阻力點)的大小跟它們的力臂成反比。動力X動力臂=阻力X阻力臂，用代數(shù)式 表示為FlXLl = F2XL2。式中，F(xiàn)l表示動力，Ll表示動力臂，F(xiàn)2表示阻力，L2表示阻力 臂。從上式可看出，欲使杠桿達到平衡，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。
在使用杠桿時，為了省力，就應(yīng)該用動力臂比阻力臂長的杠桿；如欲省距離，就應(yīng) 該用動力臂比阻力臂短的杠桿。因此使用杠桿可以省力，也可以省距離。但是，要想省力， 就必須多移動距離；要想少移動距離，就必須多費些力。正是從這些公理出發(fā)，在“重心”理 論的基礎(chǔ)上，阿基米德發(fā)現(xiàn)了杠桿原理，即“二重物平衡時，它們離支點的距離與重量成反 比。由以上杠桿原理可知只要改變支點增加動力臂就可以省力，動力臂是阻力臂的幾 倍，動力就是阻力的幾分之一，即理論節(jié)約多少能量，但省力就要費距，所以必須根據(jù)工作 環(huán)境、運行條件、啟動條件、安裝需求來綜合設(shè)計。本發(fā)明在實際應(yīng)用中具有以下優(yōu)點和特點(1)、成幾何倍數(shù)增加力矩機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)是利用省力杠桿的原理，改變支點增加動力臂長度， 使動力臂是阻力臂的幾倍，那么動力就是阻力的幾分之一，即可增加力矩幾倍。(2)、環(huán)保、節(jié)能機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)通過改變支點加長動力臂的方法使動力增加幾倍，因 此減少了輸入動力，節(jié)約了能源。使用在發(fā)動機等燃料動力設(shè)備上還降低了污染排放，達到 環(huán)保節(jié)能的需求。(3)、不改變輸入、輸出轉(zhuǎn)速機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)通過輸入、輸出曲柄動力桿、曲柄動力傳輸臂、輸入、 輸出軸、定位壓盤幾個傳輸一次完成，使輸入、輸出轉(zhuǎn)速同步傳入傳出，根本不會改變轉(zhuǎn)速 即可完成增扭過程。(4)、結(jié)構(gòu)精巧機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)根據(jù)省力杠桿的基本原理，簡化各種復(fù)雜過程，以安 裝方便、能量轉(zhuǎn)換迅速、增扭速度快為出發(fā)點，打破常規(guī)化思維，將機構(gòu)盡量簡化實用。以基 礎(chǔ)單級曲柄為核心，根據(jù)需求自由組合，達到結(jié)構(gòu)精巧實用的目的，使其應(yīng)用更為廣泛。(5)、能量轉(zhuǎn)換迅速機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)為了實現(xiàn)能量迅速轉(zhuǎn)換這一過程，把結(jié)構(gòu)簡化、緊湊， 形成基礎(chǔ)單級曲柄增扭機構(gòu)，使其能量在傳遞過程中即迅速又快捷，將所通過的幾個變換 過程在旋轉(zhuǎn)運行時瞬間完成傳遞，實現(xiàn)成幾何倍數(shù)增扭。(6)、安裝方便機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)采用齒輪、皮帶輪、脹緊輪、法蘭或同軸連接器等方式 進行輸入輸出連接安裝。在對接過程中根據(jù)具體用途設(shè)計，只需將其連接在動力設(shè)備與使 用設(shè)備之間，即可完成傳遞過程實現(xiàn)同步放大增扭，安裝十分方便快捷。


圖1是本發(fā)明的基礎(chǔ)單級同軸主視圖。圖2是圖1的右視圖。圖3是雙級串聯(lián)同向輸入輸出機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)的主視圖。圖4是圖3的左視圖。圖5是圖3的右視圖。
圖6是三級串聯(lián)異向同軸輸入輸出機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)主視圖的后半部 分。圖7是三級串聯(lián)異向同軸輸入輸出機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)主視圖的前半部 分。圖8是三級串聯(lián)異向同軸輸入輸出機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)左視圖。圖9是三級串聯(lián)異向同軸輸入輸出機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)右視圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖進一步說明實施例。參照圖1、圖2，101-輸入軸、102-固定法蘭、103-輸入軸的密封槽、104-輸入連接 法蘭與輸入固定板的壓接螺栓孔、105-輸入曲柄動力臂、106-上殼體、107-傳輸臂、108-輸 入曲柄動力臂、109-曲柄機構(gòu)上間隙槽、110-曲柄動力臂、111-曲柄動力臂、112-輸出密 封槽、113-輸出聯(lián)接法蘭、114-輸出軸、115-輸出軸鍵槽、116-輸出軸承、117-二級傳輸 臂、118-輸出壓盤、119-曲柄機構(gòu)下間隙槽、120-輸入壓盤、121-下殼體、122-輸入軸承、 123-輸入鍵槽、124-側(cè)殼體、125-固定法蘭102側(cè)面、126-曲柄機構(gòu)輸入輸出動力曲柄式 樣、127-輸入軸101、輸出軸114與曲柄動力輸入輸出臂105、110及曲柄外圓固定軸套之間 的安裝配合關(guān)系側(cè)面示意圖、128-固定軸套、129-軸套。本發(fā)明的創(chuàng)新點是根據(jù)省力杠桿的原理來運行的，首先根據(jù)杠桿平衡式動力X 動力臂=阻力χ阻力臂，這一基本原理來確定曲柄增扭機構(gòu)的動力、動力臂、阻力、阻力臂 及轉(zhuǎn)換支點。即輸入動力為動力，曲柄動力桿、曲柄動力傳輸臂為動力臂，設(shè)備需求動力為 阻力，曲柄增扭機構(gòu)輸出至傳出點為阻力臂，輸出曲柄動力桿至曲柄增扭機構(gòu)輸出至傳出 點的中心為支點，即形成完整的省力杠桿機構(gòu)。在運行過程中，動力通過輸入軸、曲柄動力桿、曲柄動力傳輸臂實現(xiàn)增扭過程，即 通過加長的動力臂的旋轉(zhuǎn)很省力的完成傳遞增扭過程，實現(xiàn)快速同步增扭傳輸。機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)主要是六大基礎(chǔ)機構(gòu)組成，固定機構(gòu)、輸入機構(gòu)、增扭 機構(gòu)、傳輸機構(gòu)、動平衡機構(gòu)、輸出機構(gòu)。首先根據(jù)需求即阻力確定輸出力矩，其次是確定輸 入動力與增扭的配合，即(增扭機構(gòu)所需的啟動力矩+設(shè)備啟動所需力矩+摩擦力矩)X 損失系數(shù)(注此系數(shù)必須通過實驗所得)=最小輸入啟動力矩。根據(jù)此實驗公式來確定動 力、動力臂、阻力、阻力臂后，再根據(jù)安裝空間來確定最大增扭力矩。最后根據(jù)基礎(chǔ)單級機械 同步曲柄省力增扭機構(gòu)進行綜合整體設(shè)計。此方案在實施時必須根據(jù)使用轉(zhuǎn)速來配比動平衡，根據(jù)使用需求來設(shè)計加工工 藝、加工次序、組裝次序等各項設(shè)計要求操作，反之則會降低使用壽命，產(chǎn)生共振、變形，嚴 重時不但不會增扭反而會產(chǎn)生很大阻力。也就是看似結(jié)構(gòu)簡單但可變因素很多，因此產(chǎn)品 是在不同轉(zhuǎn)速狀態(tài)下運行，由于轉(zhuǎn)速自啟動至高速旋轉(zhuǎn)是在由低到高增速，然后在一定范 圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，停止時又從高到低旋轉(zhuǎn)，此時的阻力、力矩、動力在每個階段都在變化，所以必須 嚴格結(jié)合實驗數(shù)據(jù)來驗證理論設(shè)計數(shù)據(jù)，方能達到最佳運行狀態(tài)。為此，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點是所述的機構(gòu)整體包括輸入軸、殼體、增扭機構(gòu)、軸承 與輸出軸；輸入軸與軸承配合連接安裝在殼體上的一側(cè)，增扭機構(gòu)安裝在殼體內(nèi)，并且輸入 軸與增扭機構(gòu)輸入動力臂固定連接，輸出軸與增扭機構(gòu)的輸出動力臂固定連接，輸出軸與軸承配合連接安裝在殼體上相對應(yīng)的另一側(cè)；輸入軸與輸出軸安裝成同軸心，構(gòu)成基礎(chǔ)單 級同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)；所述的殼體上的一側(cè)安裝有壓板與輸入固定法蘭，殼 體上的另一側(cè)安裝有壓板與輸出固定法蘭，輸入軸與輸入固定法蘭、壓板的中心孔活動配 合，相應(yīng)地輸出軸與輸出固定法蘭、壓板的中心孔活動配合；所述的增扭機構(gòu)的結(jié)構(gòu)是其橫 向截面呈倒S形狀的曲柄圓柱體；所述的基礎(chǔ)單級同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)有兩臺 并列安裝在殼體中，每臺基礎(chǔ)單級同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)的輸出軸上都安裝有傳 動齒輪，該兩傳動齒輪與中間傳動齒輪嚙合傳動連接，構(gòu)成雙級串聯(lián)同向輸入輸出機械同 步曲柄省力增扭機構(gòu)；所述的基礎(chǔ)單級同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)有三臺異向同軸安 裝在殼體中，每兩臺中間安裝有傳動齒輪相嚙合連接，隔離固定板與殼體上的所有軸承、殼 體孔及軸心是四位同心連接，構(gòu)成三級串聯(lián)異向輸入輸出機械同步曲柄增扭機構(gòu)，增扭傳 輸過程中所有的傳輸均為水平橫向或垂直連接傳輸。具體實施方案一基礎(chǔ)單級同軸輸入輸出機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)基礎(chǔ)單級同 軸輸入輸出機械同步曲柄增扭機構(gòu)由六大基礎(chǔ)機構(gòu)組成，固定機構(gòu)、輸入機構(gòu)、增扭機構(gòu)、 傳輸機構(gòu)、動平衡機構(gòu)、輸出機構(gòu)。此基礎(chǔ)方案的輸入輸出端不分，即輸入輸出可以隨便連 接，這也是此方案的一大優(yōu)點。假如101為輸入軸，那么123就為輸入連接鍵槽。此結(jié)構(gòu)示意圖的輸入連接為同軸 連接，連接為固定法蘭102 (即125)連接，103為輸入軸101的密封槽，104為輸入連接法蘭 與輸入固定板的壓接螺栓孔。輸入軸101在輸入軸承122的固定平行下與輸入曲柄動力臂 105的曲柄軸套129連接形成水平同軸，經(jīng)壓盤120固定后，達到輸入要求，此時的輸入曲柄 動力臂105只使用了約2/3的動力臂，剩余部分為動力平衡臂，在旋轉(zhuǎn)運行中與輸出曲柄動 力平衡臂110形成關(guān)鍵的對稱旋轉(zhuǎn)平衡作用，使整個曲柄機構(gòu)在運行過程中不會因受力不 均而變形扭曲。經(jīng)傳入曲柄動力臂105的動力此時形成旋轉(zhuǎn)，側(cè)向旋轉(zhuǎn)扭動傳輸臂107，迫 使傳輸臂107側(cè)向旋轉(zhuǎn)傳輸給二級曲柄動力臂108，此時二級曲柄動力臂108形成旋轉(zhuǎn)扭力 傳遞至二級傳輸臂117，二級傳輸臂117在受到側(cè)向旋轉(zhuǎn)扭力的驅(qū)動下，傳遞給輸出曲柄動 力臂110，經(jīng)輸出曲柄動力臂110的旋轉(zhuǎn)扭力在旋轉(zhuǎn)過程中，通過輸出曲柄動力臂110的軸 套129傳遞給輸出軸114，輸出軸114經(jīng)輸出鍵槽115傳遞給使用動力設(shè)備，至此完成動力 傳遞過程。在此傳遞過程中傳輸臂107、117還起到動力平衡的作用，曲柄機構(gòu)的間隙槽119、 109有兩大作用，其一是配合安裝輸入壓盤120、輸出壓盤118，其二是在旋轉(zhuǎn)增扭過程中輸 入曲柄動力臂105、二級曲柄動力臂108、傳輸臂107、二級傳輸臂117、輸出曲柄動力臂110 在旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生側(cè)向旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生側(cè)向偏移，此時的間隙槽起到容納側(cè)向膨脹偏移量的特殊功 能，否則會扭曲變形。為了控制減少側(cè)向偏移量在設(shè)計加工時必須充分考慮，輸入曲柄動力 臂105與傳輸臂107，傳輸臂107與二級曲柄動力臂108，二級曲柄動力臂108與二級傳輸 臂117，二級傳輸臂117與輸出曲柄動力臂110，之間形成的動力傳輸夾角，根據(jù)動平衡原 理、扭力大小、阻力變化來整體設(shè)計，使之減少到最小偏移量。此方案中輸入軸101、輸入軸承122、輸入曲柄動力臂105軸套129、輸出曲柄動力 臂110軸套129，輸出軸114、輸出軸承116，六個部位的中心線必須在一條軸線，否則會扭曲 變形。輸入連接法蘭102、輸出聯(lián)接法蘭113、輸入密封槽103、輸出密封槽112必須與上述 六個部位配套。殼體111、121、106、124根據(jù)使用要求設(shè)計安裝加工次序。曲柄側(cè)面圖126為曲柄機構(gòu)輸入輸出動力曲柄式樣，127為側(cè)面示意輸入輸出軸101、114與曲柄動力輸入 輸出臂105、110，及曲柄外圓固定軸套128之間的安裝配合關(guān)系，曲柄外圓固定軸套128與 輸入輸出軸101、114之間的扭力旋轉(zhuǎn)、動平衡關(guān)系是完成增扭過程中不可忽視的關(guān)鍵，因 厚度加大會增加輸入力矩，減少增扭，厚度減少會降低使用壽命，造成扭曲變形，并且不能 完成扭力傳遞過程。所以必須根據(jù)實際狀態(tài)設(shè)計一個合理的值才能解決此問題，但數(shù)值必 須根據(jù)動平衡、旋轉(zhuǎn)摩擦力原理設(shè)定。因在實際使用中輸入輸出扭力、轉(zhuǎn)速的不同，所以輸入軸101、輸出軸114、輸入鍵 槽123、輸出鍵槽115必須根據(jù)實際需求設(shè)計安裝連接方式。此方案中的輸入輸出軸為間隙 配合式安裝，而間隙配合式安裝適應(yīng)于慣性量小、力矩適中、轉(zhuǎn)速適中的設(shè)備中。如使用過 盈配合或過度配合，則必須改變輸入軸101、輸出軸114、輸入輸出殼體111、輸入軸承122、 輸出軸承116的安裝、加工組裝、樣式、模式，否則會造成曲柄扭曲變形不能使用，在使用過 盈配合、過度配合中雖然可以適應(yīng)慣性、力矩、轉(zhuǎn)速的要求，但同心度要求極高，安裝必須采 用熱脹冷縮的方式配合快速安裝，并且要精確計算運行過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量變形，不 然會使曲柄變形造成阻力過大，無法運行。使用過盈配合、過度配合在安裝上禁止使用錘擊 敲打安裝法，因此種安裝方法更容易造成曲柄變形甚至損壞。參照圖3、圖4、圖5，201-輸入軸、202-輸入固定法蘭、203-輸入軸201的密封槽、 204-輸入連接法蘭與輸入固定板的壓接螺栓孔、205-上殼體、206-輸入部件安裝用殼體、 207-輸入一級傳輸齒輪、208-輸入曲柄動力臂、209-側(cè)向旋轉(zhuǎn)扭動傳輸臂、210-二級曲柄 動力臂、211-二級曲柄阻力臂安裝殼體、212-二級曲柄阻力臂、213-傳輸齒輪、214-右側(cè) 殼體、215-輸出軸、216-中間傳輸齒輪、217-定位軸、218-齒輪、219- 二級傳輸軸、220-三 級輸入曲柄動力臂、221-傳輸臂、222-三級輸入側(cè)向旋轉(zhuǎn)傳輸臂、223-輸出曲柄動力臂、 224-輸出傳輸齒輪、225-輸出密封槽、226-輸出連接法蘭、227-輸出軸、228-輸出鍵槽、 229-連接鍵槽、230-左側(cè)殼體、231-輸入連接法蘭側(cè)向形狀、232-輸入傳輸齒輪、233-輸出 連接法蘭、234-輸出傳輸齒輪、235-輸入曲柄動力臂、236-輸入外圓軸套、237-輸出曲柄動 力臂、238-輸出曲柄外圓軸套、239-右側(cè)殼體、240-傳動齒輪側(cè)面形狀、241-中間傳動齒輪 形狀、242-承接齒輪形狀、243-輸入曲柄動力臂、244-輸入曲柄外圓軸套、245-輸出曲柄動 力臂、246-輸出曲柄外圓軸套。具體實施方案二 雙級串聯(lián)同向輸入輸出機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)雙級串聯(lián)同向輸入輸出機械同步曲柄增扭機構(gòu)由八大基礎(chǔ)機構(gòu)組成，固定機構(gòu)、 輸入機構(gòu)、一級增扭機構(gòu)、二級增扭機構(gòu)、換位傳輸機構(gòu)、動力傳輸機構(gòu)、動平衡機構(gòu)、輸出 機構(gòu)。此方案結(jié)構(gòu)示意圖中的為同向輸入輸出，即輸入輸出軸201、228在同一方向，這種結(jié) 構(gòu)可以減少增扭機構(gòu)的長度，節(jié)約長度空間，在實際應(yīng)用中特別適合輸出動力設(shè)備與需求 動力設(shè)備為上下連體或左右連體的組合。并且此種結(jié)構(gòu)的增扭機構(gòu)對輸入輸出安裝連接無 要求。如需要改變輸入輸出方向，則必須根據(jù)實際使用狀態(tài)決定，比如使用同軸線連接還是 異位連接這些都必須改變整體連接結(jié)構(gòu)方能實現(xiàn)，但工作原理一致。根據(jù)此結(jié)構(gòu)示意還可 以利用傳輸齒輪將減速功能加入此機構(gòu)，使之成為一體，這樣也可以節(jié)約空間減少成本。假如201為輸入軸，那么229就為輸入連接鍵槽。此結(jié)構(gòu)示意圖的輸入連接為同 軸連接，連接為固定法蘭202 (即236)連接，203為輸入軸201的密封槽，204為輸入連接法 蘭與輸入固定板的壓接螺栓孔。輸入軸201在輸入軸承的固定平行下與輸入曲柄動力臂208的曲柄軸套連接形成水平同軸，經(jīng)壓盤固定后，達到輸入要求，此時的輸入曲柄動力臂 208只使用了約2/3的動力臂，剩余部分為動力平衡臂，在旋轉(zhuǎn)運行中與傳出曲柄動力平衡 臂212形成關(guān)鍵的對稱旋轉(zhuǎn)平衡作用，使整個曲柄機構(gòu)在運行過程中不會因受力不均而變 形扭曲。經(jīng)傳入曲柄動力臂208的動力此時形成旋轉(zhuǎn)，側(cè)向旋轉(zhuǎn)扭動傳輸臂209，迫使傳輸 臂209側(cè)向旋轉(zhuǎn)傳輸給二級曲柄動力臂210，此時二級曲柄動力臂210形成旋轉(zhuǎn)扭力傳遞 至二級傳輸臂，二級傳輸臂在受到側(cè)向旋轉(zhuǎn)扭力的驅(qū)動下，傳遞給輸出曲柄動力臂212，經(jīng) 輸出曲柄動力臂212的旋轉(zhuǎn)扭力在旋轉(zhuǎn)過程中，通過輸出曲柄動力臂212的軸套傳遞給輸 出軸215，輸出軸215將動力傳輸給傳輸齒輪213，傳輸齒輪213將動力傳輸給承接傳輸齒 輪216，承接傳輸齒輪216將動力傳輸給二級輸入齒輪218，二級輸入齒輪218通過旋轉(zhuǎn)輸 入二級傳輸軸219將動力傳輸給三級輸入曲柄動力臂220，三級輸入曲柄動力臂220通過側(cè) 向旋轉(zhuǎn)迫使傳輸臂221形成側(cè)向旋轉(zhuǎn)，此時形成側(cè)向旋轉(zhuǎn)的傳輸臂221迫使四級曲柄動力 臂形成側(cè)向旋轉(zhuǎn)，側(cè)向旋轉(zhuǎn)的四級曲柄動力臂再迫使傳輸臂222形成側(cè)向旋轉(zhuǎn)使動力傳輸 給輸出曲柄動力臂223，輸出曲柄動力臂223在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下將動力傳輸給輸出軸227，輸出 軸227通過輸出鍵槽228傳輸給使用設(shè)備，至此完成全部傳輸過程。在整個增扭傳輸過程中，輸入端增扭機構(gòu)為一級增扭，輸出端增扭機構(gòu)為二級增 扭。一級增扭與二級增扭在配置、設(shè)計、加工、使用過程中必須特別注意一級增扭與二級增 扭是完全不同的參數(shù)。因在增扭傳遞過程中是不斷在增加扭力，使增扭過程達到幾倍甚至 是幾十倍，所以必須充分考慮在動態(tài)傳輸過程中扭力的不斷增加。如雙級使用同級別設(shè)計 參數(shù)模式則會造成啟動扭力增大、摩擦增大，在運行過程中由于抗疲勞度不同會造成扭曲 甚至斷裂，所以必須經(jīng)過嚴密計算及實驗來使之達到使用要求。由于二級串聯(lián)曲柄增扭機構(gòu)是在不斷旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下遞增式增扭，所以動力傳輸臂 所承受的扭曲力、摩擦力也是在不斷增加的，因此在做動平衡設(shè)計及測試時必須充分考慮 其客觀因素。方案左右視圖中的輸入輸出曲柄動力臂35、37、43、45上的曲柄外圓軸套236、 238、244、246在實際應(yīng)用中應(yīng)充分考慮不斷增扭、旋轉(zhuǎn)動態(tài)平衡、摩擦力的因素及膨脹系 數(shù)。傳動齒輪240、241、242之間的壓力角、間隙配合、接觸面、水平向、垂直向是承接一級增 扭與二級增扭之間的紐帶，如配合不好則會損失很大扭力，嚴重時會影響傳輸扭力。承接傳 輸齒輪216與定位軸217在此方案中還起到關(guān)鍵的一級增扭機構(gòu)與二級增扭機構(gòu)是否可以 在互不影響的角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并且可以通過改變此位置的承接齒輪216與定位軸217及齒輪 213、218，實現(xiàn)輸入輸出異向旋轉(zhuǎn)或減速功能。結(jié)構(gòu)示意圖中輸入連接法蘭202、231輸出連接法蘭226、233在應(yīng)用中，應(yīng)考慮除 水平同軸外扭力不同所產(chǎn)生的影響關(guān)系。輸入密封槽203、輸出密封槽225同時要考慮其運 行狀態(tài)下膨脹系數(shù)的變化。固定安裝殼體205、211、214、230、239在實際應(yīng)用安裝、加工時必須充分考慮其各 自的功能作用。尤其是起到固定隔離功能的211，此板的安裝次序、定位起到三點一線的關(guān) 鍵作用，對使用軸承、加工的軸承殼有很高的精度要求應(yīng)采取特殊措施。雙級串聯(lián)結(jié)構(gòu)的增扭機構(gòu)可以實現(xiàn)幅度很大的增扭力，但在設(shè)計加工過程中要求 的精度同樣會提高，尤其是曲柄機構(gòu)、固定殼體機構(gòu)、傳輸齒輪等所有旋轉(zhuǎn)、固定件的水平 同心度、動態(tài)平衡、齒輪精度、安裝次序等是必須要保證達到設(shè)計要求才能實現(xiàn)的。否則會出現(xiàn)共振、摩擦力大、扭曲、變形、噪聲大、不增扭等客觀事實。參照圖6、圖7、圖8、圖9，301-輸出軸、302-上殼體、303-輸出齒輪、304-左隔離 固定板、305-輸出曲柄動力臂、306-輸出傳輸臂、307-三級增扭機構(gòu)輸入曲柄、308- 二級曲 柄動力臂、309-右隔離固定板、310-三級增扭機構(gòu)輸入齒輪、311-右側(cè)殼體、312-三級增 扭機構(gòu)輸入軸、313-承接齒輪、314-齒輪軸、315- 二級增扭機構(gòu)輸出齒輪、316- 二級增扭 機構(gòu)輸出軸、317-輸出曲柄動力臂、318-下傳輸臂、319- 二級曲柄動力臂、320- 二級輸入 曲柄動力臂、321-下殼體、322-二級曲柄增扭機構(gòu)的輸入軸、323-二級曲柄增扭機構(gòu)的輸 入齒輪、324-上傳輸臂、325-輸出軸、326-輸出固定法蘭、327-左側(cè)殼體、328-輸出齒輪、 329-左側(cè)隔離固定板、330-右側(cè)隔離固定板前半部分、331-啟動齒輪、332-右側(cè)殼體前半 部分、333-上殼體前半部分、334-固定法蘭、335-輸入軸、336-輸入連接鍵槽、337-承接齒 輪、338-中間齒輪軸、339-—級曲柄增扭輸入軸、340-—級增扭曲柄輸入齒輪、341-—級增 扭曲柄機構(gòu)的輸入動力臂、342- —級曲柄增扭機構(gòu)的傳輸臂、343- —級曲柄增扭機構(gòu)的二 級動力臂、344-—級曲柄增扭機構(gòu)的輸出動力臂、345-—級增扭機構(gòu)輸出齒輪、346-下殼 體前半部分、347-輸出軸、348-傳輸臂、349-圖7的左視圖殼體、350-固定法蘭、351-啟動 齒輪同331、352_第一中間承接齒輪、353-—級增扭曲柄輸入齒輪、354-—級曲柄增扭機構(gòu) 的輸入動力臂、355-第一軸外圓、356-輸出曲柄動力臂、357-第二軸外圓、358-第二中間 承接齒輪、359-第三軸外圓、360-三級增扭機構(gòu)輸入齒輪、361-三級增扭機構(gòu)的輸入動力 臂、362-圖7的右視圖殼體、363-三級增扭機構(gòu)的輸出齒輪、364-三級增扭機構(gòu)的軸外圓、 365-二級輸入曲柄動力臂、366-二級曲柄增扭機構(gòu)的輸入齒輪、367-二級輸入曲柄增扭機 構(gòu)的軸外圓、368-換位承接齒輪、369- —級增扭機構(gòu)輸出齒輪、370- —級增扭機構(gòu)動力臂、 371- 一級增扭機構(gòu)輸出齒輪、372- —級增扭機構(gòu)軸外圓、373-輸出齒輪、374-連接法蘭。具體實施方案三三級串聯(lián)異向輸入輸出機械同步曲柄增扭機構(gòu)三級串聯(lián)異向輸入輸出機械同步曲柄增扭機構(gòu)由九大基礎(chǔ)機構(gòu)組成，固定機構(gòu)、 輸入機構(gòu)、一級增扭機構(gòu)、二級增扭機構(gòu)、三級增扭機構(gòu)、換位傳輸機構(gòu)、動力傳輸機構(gòu)、動 平衡機構(gòu)、輸出機構(gòu)。此方案結(jié)構(gòu)示意圖中的為異向同水平軸輸入輸出，即輸入輸出軸325、 335在同軸心異方向，這種結(jié)構(gòu)可以減少增扭機構(gòu)的長度，節(jié)約長度空間，使增加的扭力進 一步放大。在實際應(yīng)用中特別適合直接連接在輸出動力設(shè)備與使用動力設(shè)備的中間做串聯(lián) 組合。并且此種結(jié)構(gòu)的增扭機構(gòu)對輸入輸出安裝連接無要求。如需要改變輸入輸出方向或 位置，則必須根據(jù)實際使用狀態(tài)決定，如使用異位連接則只需增加傳輸齒輪即可實現(xiàn)，其工 作原理不變。根據(jù)此結(jié)構(gòu)示意還可以利用傳輸齒輪將多級減速功能合并安裝在此機構(gòu)的傳 遞過程中，使之成為一體，這樣即可以節(jié)約空間又能減少產(chǎn)品成本。假如335為輸入軸，那么336就為輸入連接鍵槽。此結(jié)構(gòu)示意圖的輸入連接為同 軸連接，連接為固定法蘭334(即350)連接.輸入軸335通過旋轉(zhuǎn)將動力傳遞給啟動齒輪 331 (即351)，啟動齒輪331在旋轉(zhuǎn)過程中垂直豎向的將動力傳輸給承接齒輪337 (即352)， 承接齒輪337在旋轉(zhuǎn)過程中將動力傳輸給一級增扭曲柄輸入齒輪340 (即353)，一級增扭 曲柄輸入齒輪340在旋轉(zhuǎn)過程中將動力傳輸給一級曲柄增扭輸入軸339，一級曲柄增扭輸 入軸339通過旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給一級曲柄增扭機構(gòu)的輸入動力臂341 (即354)，輸入動力 臂341迫使傳輸臂342形成側(cè)向旋轉(zhuǎn)傳輸給一級曲柄增扭機構(gòu)的二級動力臂343，二級動 力臂343形成側(cè)向旋轉(zhuǎn)將增扭動力傳輸給傳輸臂348，形成側(cè)向旋轉(zhuǎn)的傳輸臂膀348將增扭動力傳輸給輸出動力臂344，輸出動力臂344通過旋轉(zhuǎn)將增扭動力傳輸給輸出軸347，輸 出軸347通過旋轉(zhuǎn)將一級曲柄增扭機構(gòu)完成的增扭動力傳輸給輸出齒輪345 (即369)，至 此完成一級增扭傳輸過程。完成一級增扭的動力通過一級增扭機構(gòu)輸出齒輪345 (即369) 水平橫向傳輸給換位承接齒輪368，換位承接齒輪368通過水平橫向傳輸給二級曲柄增扭 機構(gòu)的輸入齒輪323 (即366)，二級曲柄增扭機構(gòu)的輸入齒輪323將已完成的一級曲柄增扭 機構(gòu)的增扭動力通過旋轉(zhuǎn)傳輸給二級曲柄增扭機構(gòu)的輸入軸322，二級曲柄增扭機構(gòu)的輸 入軸322通過旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給二級輸入曲柄動力臂320 (即365)，二級輸入曲柄動力臂 320形成側(cè)向旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給傳輸臂324，傳輸臂324側(cè)向旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給二級增扭機 構(gòu)的二級曲柄動力臂319，二級曲柄動力臂319側(cè)向旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給傳輸臂318，傳輸臂 318側(cè)向旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給二級增扭機構(gòu)的輸出曲柄動力臂317 (即356)，輸出曲柄動力臂 317通過旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給二級增扭機構(gòu)輸出軸316，二級增扭機構(gòu)輸出軸316通過旋轉(zhuǎn)將 完成二級增扭的扭力傳輸給二級增扭機構(gòu)輸出齒輪315，至此完成二級增扭。完成二級增扭 的二級增扭機構(gòu)輸出齒輪315通過旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給承接齒輪313 (即358)，承接齒輪313 通過旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給三級增扭機構(gòu)輸入齒輪310 (即360)，三級增扭機構(gòu)輸入齒輪310通 過旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給三級增扭機構(gòu)輸入軸312，三級增扭機構(gòu)輸入軸312通過旋轉(zhuǎn)將動力 傳輸給三級增扭機構(gòu)輸入曲柄307 (即361)，三級增扭機構(gòu)輸入曲柄307形成側(cè)向旋轉(zhuǎn)將 動力傳輸給傳輸臂，傳輸臂側(cè)向旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給三級增扭機構(gòu)的二級曲柄動力臂308，二 級曲柄動力臂308側(cè)向旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給傳輸臂306，傳輸臂306側(cè)向旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給 三級增扭機構(gòu)的輸出曲柄動力臂305，三級增扭機構(gòu)的輸出曲柄動力臂305通過旋轉(zhuǎn)將動 力傳輸給三級增扭機構(gòu)的輸出軸301，三級增扭機構(gòu)的輸出軸301通過旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給 三級增扭機構(gòu)的輸出齒輪303(即363)，三級增扭機構(gòu)的輸出齒輪303通過旋轉(zhuǎn)水平橫向 傳輸給承接齒輪375，承接齒輪375通過旋轉(zhuǎn)將三次增扭機構(gòu)完成的動力傳輸給輸出齒輪 328(373)，輸出齒輪328通過旋轉(zhuǎn)將動力傳輸給輸出軸325，輸出軸325通過同軸連接器及 輸出固定法蘭326傳輸給動力使用設(shè)備，至此完成全部三級增扭傳輸過程。三級串聯(lián)增扭機構(gòu)的增扭傳輸過程中所有的傳輸均為水平橫向或垂直連接傳輸， 這種結(jié)構(gòu)布置在加工時只要定位準確就可以加工到設(shè)計要求，尤其是殼體327、332、333、 346、302、311、321、349、362及隔離固定板329、330、304、309。隔離固定板與殼體上的所有 軸承殼體孔及軸心是四位同心連接，所以從加工到安裝必須按設(shè)計要求完成。否則會使增 扭曲柄變形、共振增加摩擦力，嚴重時會造成斷裂，尤其是第三級增扭機構(gòu)。因經(jīng)增扭后的 力矩最后經(jīng)此機構(gòu)傳輸完成是受力最大最多的機構(gòu)，所以無論從設(shè)計還是制造上要對每級 增扭過程中的增扭機構(gòu)進行合理配置是實施的關(guān)鍵。每級增扭曲柄機構(gòu)中的動力傳輸臂，即做動力傳輸之用又要起到動力平衡的作 用，在運行過程中因每級增扭的力矩不同所以傳輸與平衡也會不同必須與輸入輸出曲柄動 力臂的平衡臂配套設(shè)計使用，只有如此才能夠達到使用要求，否則輕者出現(xiàn)共振及噪聲，扭 力輸出達不到設(shè)計要求，嚴重者會影響造成設(shè)備損壞。承接齒輪313、337齒輪軸314、338在完成串聯(lián)三級增扭傳輸過程中所起到的作用 不可小視，其功能作用不只是傳輸動力還起到分層隔離、間隙調(diào)整、動力緩沖平衡的作用。 在安裝加工時只要此位置的配件加工精確就可以驗證輸入軸與一級增扭、一級增扭與二級 增扭、二級增扭與三級增扭的水平、橫向、縱向的傳輸是否正常，間隙是否達到設(shè)計要求。在增扭傳遞過程中所產(chǎn)生的熱膨脹此配件也可解決一部分，只有分級分段去除熱效應(yīng)才能保 障整體運行，使其摩擦系數(shù)減少扭力增加。通過改變此配件也可改變旋轉(zhuǎn)方向使輸入輸出 旋轉(zhuǎn)方向隨之改變。在整個增扭傳輸過程中所有輸入、輸出曲柄動力臂的軸外圓364、367、372、359、 357、355的使用是逐級放大力矩時的狀態(tài)，所以必須充分考慮其變化關(guān)系，只有如此才能完 成傳遞增扭過程。三級串聯(lián)增扭機構(gòu)的加工要使用精密設(shè)備加工，所有配件應(yīng)先粗加工后去除應(yīng)力 再進行精加工，加工時應(yīng)使用專用夾具或胎具，已防止變形。安裝必須按設(shè)計要求安裝，次 序不可打亂，裝配必須使用熱脹冷縮的方法進行裝配，不可錘擊敲打。所有曲柄機構(gòu)必須用 動平衡檢測儀器檢測配重，超出設(shè)計要求的嚴禁使用。各關(guān)鍵位置的水平、橫向、縱向、垂直 度必須達到設(shè)計要求。輸入、輸出連接法蘭26、34、50、74的加工安裝必須與各自的軸心同 軸，公差必須在設(shè)計規(guī)定范圍內(nèi)不可大于設(shè)計公差，同軸連接建議使用間隙配合，不要使用 過度或過盈配合。機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)的技術(shù)方案、實施方案關(guān)鍵在于，必須根據(jù)具體使用 需求來整體配置。在實施方案中講述的結(jié)構(gòu)是示意常用結(jié)構(gòu)，但在具體使用時必須根據(jù)設(shè) 備的輸出動力、使用動力、安裝空間這三個基本要素來實施。實施過程中的技術(shù)方案必須根 據(jù)輸入方式、輸出方式作為最基本的參數(shù)來設(shè)計計算。
權(quán)利要求
1.機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)，其特征在于所述的機構(gòu)整體包括輸入軸、殼體、增扭機 構(gòu)、軸承與輸出軸；輸入軸與軸承配合連接安裝在殼體上的一側(cè)，增扭機構(gòu)安裝在殼體內(nèi)， 并且輸入軸與增扭機構(gòu)輸入動力臂固定連接，輸出軸與增扭機構(gòu)的輸出動力臂固定連接， 輸出軸與軸承配合連接安裝在殼體上相對應(yīng)的另一側(cè)；輸入軸與輸出軸安裝成同軸心，構(gòu) 成基礎(chǔ)單級同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)。
2.按權(quán)利要求1所述的機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)，其特征在于所述的殼體上的一 側(cè)安裝有壓板與輸入固定法蘭，殼體上的另一側(cè)安裝有壓板與輸出固定法蘭，輸入軸與輸 入固定法蘭、壓板的中心孔活動配合，相應(yīng)地輸出軸與輸出固定法蘭、壓板的中心孔活動配 合；所述的增扭機構(gòu)的結(jié)構(gòu)是其橫向截面呈倒S形狀的曲柄圓柱體。
3.按權(quán)利要求1或2所述的機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)，其特征在于所述的基礎(chǔ)單級 同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)有兩臺并列安裝在殼體中，每臺基礎(chǔ)單級同軸機械同步曲 柄省力增扭機構(gòu)的輸出軸上都安裝有傳輸齒輪，該兩傳輸齒輪與中間傳輸齒輪嚙合傳動連 接，構(gòu)成雙級串聯(lián)同向輸入輸出機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)。
4.按權(quán)利要求1或2所述的機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)，其特征在于所述的基礎(chǔ)單級 同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)有三臺異向同軸安裝在殼體中，每兩臺中間安裝有傳輸齒 輪相嚙合連接，隔離固定板與殼體上的所有軸承、殼體孔及軸心是四位同心連接，構(gòu)成三級 串聯(lián)異向輸入輸出機械同步曲柄增扭機構(gòu)，增扭傳輸過程中所有的傳輸均為水平橫向或垂 直連接傳輸。
全文摘要
本發(fā)明型涉及省力增扭機械設(shè)備，特別是一種可以放大動力、拉力和力矩的機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)。其特征在于所述的機構(gòu)整體包括輸入軸、殼體、增扭機構(gòu)、軸承與輸出軸；輸入軸與軸承配合連接安裝在殼體上的一側(cè)，增扭機構(gòu)安裝在殼體內(nèi)，并且輸入軸與增扭機構(gòu)輸入動力臂固定連接，輸出軸與增扭機構(gòu)的輸出動力臂固定連接，輸出軸與軸承配合連接安裝在殼體上相對應(yīng)的另一側(cè)；輸入軸與輸出軸安裝成同軸心，構(gòu)成基礎(chǔ)單級同軸機械同步曲柄省力增扭機構(gòu)。在此基礎(chǔ)上進行組合構(gòu)成二級雙級串聯(lián)同向和三級串聯(lián)異向輸入輸出機械同步曲柄增扭機構(gòu)。成幾何倍數(shù)增加力矩，環(huán)保、節(jié)能，不改變輸入、輸出轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)精巧，能量轉(zhuǎn)換迅速，安裝方便。
文檔編號F16H21/12GK102094948SQ201010565988
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月21日
發(fā)明者張兆東, 朱瑞星, 楊牡丹, 王勇 申請人:朱瑞星