專利名稱：一種單向自鎖移動副及其解鎖方式和應用其的無級登高架的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種單向自鎖移動副及其解鎖方式和應用其的無級登高架。
背景技術：
某些機械，就其結(jié)構(gòu)情況分析，只要加上足夠大的驅(qū)動力，按常理就應該能夠沿著有效驅(qū)動力作用的方向運動，而實際上由于摩擦的存在，卻會出現(xiàn)無論這個驅(qū)動力如何增大，也無法使它運動的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為機械自鎖。自鎖現(xiàn)象在機械工程中具有十分重要的意義，主要有如下兩方面1)當設計機械時，為能實現(xiàn)預期的運動，必須避免該機械在所需的運動方向發(fā)生自鎖；2)有些機械的工作原理就是利用了自鎖的特性，使執(zhí)行構(gòu)件在某個方向自鎖，例如手搖螺旋千斤頂。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種單向自鎖移動副，使得兩個構(gòu)件在一個方向可相對運動，相反方向則自鎖；本發(fā)明的目的之二在于提供一種單向自鎖移動副的解鎖方式，使得兩個構(gòu)件可以實現(xiàn)相反方向的可控運動；本發(fā)明的目的之三在于提供一種應用單向自鎖移動副的無級登高架，實現(xiàn)任意步距登高，并能可控下落。為了實現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明的技術方案一是一種單向自鎖移動副，該移動副包括立柱和套設于立柱外側(cè)的滑套，所述立柱與滑套間隙配合，所述滑套的一半側(cè)上邊緣開設有一半圓形槽口，所述滑套的另一半側(cè)下邊緣也開設有一半圓形槽口，所述滑套的另一半側(cè)設置有一受力懸臂。進一步地，當作用于受力懸臂上的力P1向上時，所述滑套的一半側(cè)下邊緣的內(nèi)側(cè)邊和另一半側(cè)上邊緣的內(nèi)側(cè)邊均與立柱相接觸，接觸處的正壓力為一對大小相等、方向相反的平行力，兩力之間的距離為L1,L1越大、正壓力越小，正壓力產(chǎn)生的摩擦力F1越小，若L1足夠大以使得正壓力產(chǎn)生的摩擦力F1小于P1，所述滑套就能沿立柱向上移動，即不發(fā)生自鎖。進一步地，當作用于受力懸臂上的力P2向下時，所述滑套的一半側(cè)上邊緣的內(nèi)側(cè)邊和另一半側(cè)下邊緣的內(nèi)側(cè)邊均與立柱相接觸，接觸處的正壓力為一對大小相等、方向相反的平行力，兩力之間的距離為L2,L2越小、正壓力越大，正壓力產(chǎn)生的摩擦力F2越大，若L2足夠小以使得正壓力產(chǎn)生的摩擦力F2大于P2，所述滑套就不能沿立柱向下移動，即發(fā)生自鎖。為了實現(xiàn)上述目的之二，本發(fā)明的技術方案二是一種上述的單向自鎖移動副的解鎖方式，當單向自鎖移動副在力P2的作用下處于自鎖狀態(tài)時，保持滑套不轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動立柱使得兩者產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，所述滑套和立柱在接觸處的相對運動方向改變，使得正壓力產(chǎn)生的摩擦力在軸向的分量減小，力P2就能推動滑套向下移動，即發(fā)生解鎖。進一步地，當滑套向下移動時，所述滑套與立柱相對螺旋運動，通過調(diào)節(jié)立柱與滑套的相對轉(zhuǎn)動速度來控制滑套向下移動的速度。
為了實現(xiàn)上述目的之三，本發(fā)明的技術方案三是一種應用上述的單向自鎖移動副的無級登高架，包括支撐架，所述支撐架上設置有底板，所述底板上設置有立式底座和轉(zhuǎn)軸底座，所述立式底座上對稱豎設有兩立柱，所述轉(zhuǎn)軸底座上豎設有位于兩立柱之間的一轉(zhuǎn)軸，兩立柱上分別套設有一腳扣以形成兩單向自鎖移動副，所述腳扣由滑套和受力懸臂組成，所述轉(zhuǎn)軸的上端部設置有旋轉(zhuǎn)手柄，所述轉(zhuǎn)軸的下端部設置有主動齒輪，兩立柱的下端部分別設置有與主動齒輪相嚙合的從動齒輪。進一步的，兩腳扣之間設置有用于限制二者相對轉(zhuǎn)動的限位裝置。進一步地，兩立柱的下端均通過軸承與立式底座相連接。進一步地，兩立柱的上端均設置有用于限制腳扣上行程的限位蓋。本發(fā)明具有以下優(yōu)點該單向自鎖移動副允許兩個構(gòu)件在一個方向上可相對運動，相反方向則自鎖；該解鎖方式使得兩個構(gòu)件可以實現(xiàn)相反方向的可控運動；該單向自鎖移動副及其解鎖方式可用于各種要求單向直動、反向自鎖且能夠解鎖的裝置，有廣泛的應用前景。該無級登高架，實現(xiàn)任意步距登高，并能可控下落。


圖I為單向自鎖移動副的構(gòu)造示意圖。圖2為無級登高架的構(gòu)造示意圖。圖3為圖2中A-A處的剖視示意圖。圖4為圖2中B-B處的剖視示意圖。圖5為圖3中C-C處的剖視示意圖。圖6為限位裝置的構(gòu)造示意圖。圖中1_立柱，2-滑套，2-1-半圓形槽口，2-2-受力懸臂，3-支撐架，4-底板，5-立式底座，6-轉(zhuǎn)軸底座,7-轉(zhuǎn)軸,8-腳扣,9-旋轉(zhuǎn)手柄，10-主動齒輪，11-從動齒輪，12-軸承，13-限位蓋，14-限位裝置，14-1-第一限位套，14-2-第二限位套。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的闡述。參考圖I，一種單向自鎖移動副，該移動副包括立柱I和套設于立柱I外側(cè)的滑套2，所述立柱I與滑套2間隙配合，所述滑套2的一半側(cè)上邊緣開設有一半圓形槽口 2-1，所述滑套2的另一半側(cè)下邊緣也開設有一半圓形槽口 2-1，所述滑套2可以是一段錯位切斷的管材，所述滑套2的另一半側(cè)設置有一受力懸臂2-2，作用在受力懸臂2-2上的軸向力P1或P2與立柱I的軸線有一偏距。立柱I保持靜止，當作用于受力懸臂2-2上的力P1向上時，所述滑套2有逆時針轉(zhuǎn)動的趨勢，所述滑套2的一半側(cè)下邊緣的內(nèi)側(cè)邊和另一半側(cè)上邊緣的內(nèi)側(cè)邊均與立柱I相接觸，接觸處的正壓力為一對大小相等、方向相反的平行力，兩力之間的距離為L1, L1越大、正壓力越小，正壓力產(chǎn)生的摩擦力F1越小，若L1足夠大以使得正壓力產(chǎn)生的摩擦力F1小于P1，所述滑套2就能沿立柱I向上移動，即不發(fā)生自鎖。立柱I保持靜止，當作用于受力懸臂2-2上的力P2向下時，所述滑套2有順時針轉(zhuǎn)動的趨勢，所述滑套2的一半側(cè)上邊緣的內(nèi)側(cè)邊和另一半側(cè)下邊緣的內(nèi)側(cè)邊均與立柱I相、接觸，接觸處的正壓力為一對大小相等、方向相反的平行力，兩力之間的距離為L2, L2越小、正壓力越大，正壓力產(chǎn)生的摩擦力F2越大，若L2足夠小以使得正壓力產(chǎn)生的摩擦力大于P2,所述滑套2就不能沿立柱I向下移動，即發(fā)生自鎖。詳細分析如下設滑套2與立柱I的摩擦系數(shù)為f，當滑套2受到向下的力P2作用時，力P2的作用點與立柱I軸心線的距離為E，立柱I對滑套2在接觸處的正壓力為H產(chǎn)生的摩擦力為FpF2。對滑套2進行靜力分析，由水平方向平衡式可得N1 = N2 = N，進而F1 = F2 = f N。由0點的力矩平衡式得
NL2 = P2E (I)
因而有F1 = F3=,= /管 (2)
由垂直方向的力平衡關系可知，若F1 +匕^匕時，滑套向下自鎖。由此可得自鎖條件
為
L1l <2/E (3)
可見，根據(jù)外力作用的位置及兩構(gòu)件(立柱I和滑套2)之間的摩擦系數(shù)f，選擇尺寸L1 ^ 2f E、L2 ( 2f E，就可使該移動副具有單向自鎖的特性。參考圖I，一種上述的單向自鎖移動副的解鎖方式，當單向自鎖移動副在力P2的作用下處于自鎖狀態(tài)時，保持滑套2不轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動立柱I使得兩者產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，所述滑套2和立柱I在接觸處的相對運動方向改變，雖然正壓力和摩擦力的大小都沒有變化，但摩擦力方向總是與相對速度相反，因相對速度方向的改變而改變，使得正壓力產(chǎn)生的摩擦力在軸向的分量減小，力P2就能推動滑套2向下移動，即發(fā)生解鎖。當滑套2向下移動時，所述滑套2與立柱I相對螺旋運動，因此滑套2向下運動的速度與相對轉(zhuǎn)動的速度有關，即可以通過調(diào)節(jié)立柱I與滑套2的相對轉(zhuǎn)動速度來控制滑套2向下移動的速度。參考圖1飛，一種應用上述的單向自鎖移動副的無級登高架，包括支撐架3，所述支撐架3上設置有底板4，所述底板4上設置有立式底座5和轉(zhuǎn)軸底座6，所述立式底座5上對稱豎設有兩立柱1，所述轉(zhuǎn)軸底座6上豎設有位于兩立柱I之間的一轉(zhuǎn)軸7，兩立柱I上分別套設有一腳扣8以形成兩單向自鎖移動副，所述腳扣8由滑套2和受力懸臂2-2組成，所述轉(zhuǎn)軸7的上端部設置有旋轉(zhuǎn)手柄9，所述轉(zhuǎn)軸7的下端部設置有主動齒輪10，兩立柱I的下端部分別設置有與主動齒輪10相嚙合的從動齒輪11。在本實施例中，兩腳扣之間設置有用于限制二者相對轉(zhuǎn)動的限位裝置14，所述限位裝置14包括固定于滑套2外側(cè)的第一限位套14-1和活動套設于轉(zhuǎn)軸7外側(cè)的第二限位套14-2，所述第一限位套14-1上設置有限位凸塊，所述第二限位套14-2上設置有與限位凸塊相配合的限位凹槽，當然限位裝置14也不局限于此。在本實施例中，兩立柱I的下端均通過一對軸承12與立式底座5相連接，兩軸承12之間設置有套筒，立柱I的下端通過卡圈和端蓋限制軸承12的位置，端蓋通過螺釘固定于立式底座5上；兩立柱I的上端均設置有用于限制腳扣8上行程的限位蓋13，立柱I的上端通過上卡圈和下卡圈固定限位蓋13的位置。立柱I通過卡圈和鍵固定從動齒輪11，轉(zhuǎn)軸7通過卡圈和鍵固定主動齒輪10，從動齒輪11為大齒輪，主動齒輪10為小齒輪。立式底座5通過螺釘固定于底板4上，底板4通過螺釘固定于支撐架3上。使用者借助立柱I和腳扣8形成的單向自鎖移動副，可以按按任意步距交替邁腳登高或站立在所需高度(一般為0. 5nTlm)完成預定工作。之后，借助手柄和齒輪傳動轉(zhuǎn)動 兩立柱1，可讓使用者平穩(wěn)下降到地面。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種單向自鎖移動副，其特征在于該移動副包括立柱和套設于立柱外側(cè)的滑套，所述立柱與滑套間隙配合，所述滑套的一半側(cè)上邊緣開設有一半圓形槽口，所述滑套的另一半側(cè)下邊緣也開設有一半圓形槽口，所述滑套的另一半側(cè)設置有一受力懸臂。
2.根據(jù)權利要求I所述的單向自鎖移動副，其特征在于當作用于受力懸臂上的力P1向上時，所述滑套的一半側(cè)下邊緣的內(nèi)側(cè)邊和另一半側(cè)上邊緣的內(nèi)側(cè)邊均與立柱相接觸，接觸處的正壓力為一對大小相等、方向相反的平行力，兩力之間的距離為L1, L1越大、正壓力越小，正壓力產(chǎn)生的摩擦力F1越小，若L1足夠大以使得正壓力產(chǎn)生的摩擦力F1小于P1,所述滑套就能沿立柱向上移動，即不發(fā)生自鎖。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的單向自鎖移動副，其特征在于當作用于受力懸臂上的力P2向下時，所述滑套的一半側(cè)上邊緣的內(nèi)側(cè)邊和另一半側(cè)下邊緣的內(nèi)側(cè)邊均與立柱相接觸，接觸處的正壓力為一對大小相等、方向相反的平行力，兩力之間的距離為L2, L2越小、正壓力越大，正壓力產(chǎn)生的摩擦力F2越大，若L2足夠小以使得正壓力產(chǎn)生的摩擦力F2大于P2, 所述滑套就不能沿立柱向下移動，即發(fā)生自鎖。
4.一種如權利要求3所述的單向自鎖移動副的解鎖方式，其特征在于當單向自鎖移動副在力P2的作用下處于自鎖狀態(tài)時，保持滑套不轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動立柱使得兩者產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，所述滑套和立柱在接觸處的相對運動方向改變，使得正壓力產(chǎn)生的摩擦力在軸向的分量減小，力P2就能推動滑套向下移動，即發(fā)生解鎖。
5.根據(jù)權利要求4所述的單向自鎖移動副的解鎖方式，其特征在于當滑套向下移動時，所述滑套與立柱相對螺旋運動，通過調(diào)節(jié)立柱與滑套的相對轉(zhuǎn)動速度來控制滑套向下移動的速度。
6.一種應用權利要求I所述的單向自鎖移動副的無級登高架，其特征在于包括支撐架，所述支撐架上設置有底板，所述底板上設置有立式底座和轉(zhuǎn)軸底座，所述立式底座上對稱豎設有兩立柱，所述轉(zhuǎn)軸底座上豎設有位于兩立柱之間的一轉(zhuǎn)軸，兩立柱上分別套設有一腳扣以形成兩單向自鎖移動副，所述腳扣由滑套和受力懸臂組成，所述轉(zhuǎn)軸的上端部設置有旋轉(zhuǎn)手柄，所述轉(zhuǎn)軸的下端部設置有主動齒輪，兩立柱的下端部分別設置有與主動齒輪相嚙合的從動齒輪。
7.根據(jù)權利要求6所述的無級登高架，其特征在于兩腳扣之間設置有用于限制二者相對轉(zhuǎn)動的限位裝置。
8.根據(jù)權利要求6所述的無級登高架，其特征在于兩立柱的下端均通過軸承與立式底座相連接。
9.根據(jù)權利要求6所述的無級登高架，其特征在于兩立柱的上端均設置有用于限制腳扣上行程的限位蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單向自鎖移動副，該移動副包括立柱和套設于立柱外側(cè)的滑套，所述立柱與滑套間隙配合，所述滑套的一半側(cè)上邊緣開設有一半圓形槽口，所述滑套的另一半側(cè)下邊緣也開設有一半圓形槽口，所述滑套的另一半側(cè)設置有一受力懸臂。該單向自鎖移動副允許兩個構(gòu)件在一個方向上相對運動，相反方向則自鎖。其次，本發(fā)明還涉及一種相應的解鎖方式，使兩個構(gòu)件可以實現(xiàn)相反方向的可控運動。本發(fā)明可用于各種要求單向直動、反向自鎖且能夠解鎖的裝置，有廣泛的應用前景。另外，本發(fā)明又涉及了一種無級登高架，實現(xiàn)任意步距登高，并能可控下落。
文檔編號F16C29/10GK102748385SQ201210232689
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權日2012年7月6日
發(fā)明者孔凱斌, 王鷺, 蘇毅烽, 藍兆輝, 蔡萍, 黃真 申請人:福州大學