專利名稱：旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種取代曲柄連桿機構(gòu)的新的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，更具體地說涉及滾動體在滾道里滾動時能使旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成往復直線運動或往復直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)。
取代曲柄連桿機構(gòu)的研究在全世界許多國家進行著，1985年日本國公開了應用導向機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)-往復運動變換裝置的專利(專利號昭60-37452)，該專利的運動轉(zhuǎn)換是利用導承(圓柱體、球、漸開線齒形體)在運動軌跡為正弦曲線的相應滾道里實現(xiàn)。本人研究了日本國的這項專利，并進行可行試驗后認為(一)這種運動轉(zhuǎn)換裝置的設計是不合理的，因為圓柱體作旋轉(zhuǎn)運動時從圓柱體中心到圓柱體外徑的半徑上各點的線速度是從零開始逐漸變大的，顯然日本國的這項發(fā)明上選用圓柱體、球、漸開線齒形體的導承和相應的滾道達不到這個要求。(二)這種運動轉(zhuǎn)換裝置上滾道軌跡選用正弦曲線是不正確的，從質(zhì)點在圓柱體表面作周期性運動分析可以知道質(zhì)點在圓柱體表面作周期性運動時如果運動軌跡不與圓柱中心線垂直應是橢圓(單周期)或連續(xù)封閉的半橢圓連線(二個或二個以上周期)而不是正弦曲線，質(zhì)點在圓柱體表面的橢圓或連續(xù)封閉的半橢圓連線上運動猶如質(zhì)點在圓柱體斜截面上運動，因此運動平穩(wěn)，如果質(zhì)點在正弦曲線上運動會碰到許多拐點而引起跳動使運動不平穩(wěn)，同時在圓柱體上切削加工出軌跡是正弦曲線的滾道十分困難，由此可見日本國的這項專利無實用價值，所以應用這種運動轉(zhuǎn)換裝置的產(chǎn)品至今未能進入市場。
本人發(fā)明的旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)上的運動轉(zhuǎn)換是利用二圓錐滾動體沿著相應的滾道軌跡為橢圓或連續(xù)封閉的半橢圓連線的圓柱梯形槽輪的槽側(cè)面上滾動實現(xiàn)的。機構(gòu)有轉(zhuǎn)軸、大小鋼球、大小內(nèi)外直圓槽套、外套等零部件組成;安裝有圓柱梯形槽輪的轉(zhuǎn)軸通過二圓錐滾子軸承、固定套和二滾珠軸承、小外直圓槽套、小鋼球分別支承在外套和安裝在外直圓槽套上的小內(nèi)直圓槽套上，安裝有小軸承座的外直圓槽套通過大鋼球支承安裝在外套上的二內(nèi)直圓槽套上;小鋼球與小外直圓槽套和小內(nèi)直圓槽套的直圓槽間隙配合，大鋼球與外直圓槽套和內(nèi)直圓槽套的直圓槽成間隙配合，安裝在小軸承座內(nèi)軸承內(nèi)鋼圈里的二圓錐頭小軸的圓錐頭與圓柱梯形槽輪的槽側(cè)面成間隙配合。在圓柱梯形槽輪上滾道計算橢圓其長短軸之比小于或等于 時轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸，則安裝在外直圓槽套上小軸承座內(nèi)軸承內(nèi)鋼圈里的圓錐頭小軸其圓錐頭沿著圓柱梯形槽輪的槽側(cè)面來回滾動，由于小鋼球與小外直圓槽套和小內(nèi)直圓槽套上的直圓槽間隙配合、大鋼球與外直圓槽套和內(nèi)直圓槽套上的直圓槽間隙配合，因而外直圓槽套隨著圓錐頭小軸的來回滾動而作往復直線運動;在圓柱梯形槽輪上滾道計算橢圓其長短軸之比大于或等于 時往復推拉外直圓槽套則轉(zhuǎn)軸作旋轉(zhuǎn)運動。機構(gòu)也可以有槽輪軸、內(nèi)外直圓槽套、鋼球、軸承座、接套、外套等零部件組成;二邊安裝有外直圓槽套的槽輪軸通過鋼球支承安裝在二圓錐滾子軸承內(nèi)鋼圈里的內(nèi)直圓槽套上，安裝有二小軸承座的接套通過安裝在圓錐滾子軸承內(nèi)鋼圈里的內(nèi)直圓槽套及蓋連結(jié)著外套;鋼球與內(nèi)外直圓槽套的直圓槽間隙配合，安裝在小軸承座內(nèi)軸承內(nèi)鋼圈里的圓錐頭小軸的圓錐頭與槽輪軸的槽側(cè)面間隙配合。在槽輪軸上滾道計算橢圓其長短軸之比小于或等于 時轉(zhuǎn)動軸承座(或接套)，則安裝在接套上小軸承座內(nèi)的軸承內(nèi)鋼圈里的圓錐頭小軸其圓錐頭沿著槽輪軸的槽側(cè)面滾動，由于接套是通過圓錐滾子軸承內(nèi)鋼圈里的內(nèi)直圓槽套及蓋連結(jié)著外套，鋼球與內(nèi)外直圓槽套的直圓槽成間隙配合，因而槽輪軸隨著圓錐頭沿其槽側(cè)面滾動而作往復直線運動;在槽輪軸上滾道計算橢圓其長短軸之比大于或等于
時往復推拉槽輪軸則軸承座(或接套)作旋轉(zhuǎn)運動。這樣就完成了旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)的發(fā)明。
本發(fā)明的優(yōu)點(一)滾動體在滾道里滾動實現(xiàn)運動轉(zhuǎn)換所應用的運動曲線-橢圓或連續(xù)封閉的半橢圓連線符合運動規(guī)律，所以運動平穩(wěn)、振動小、噪聲低。(二)實現(xiàn)運動轉(zhuǎn)換的主要部件-圓柱梯形槽輪上梯形槽滾道符合圓柱體運動時從中心到外圓半徑上質(zhì)點運動線速度從零開始逐步變大的規(guī)律，因而阻力小、轉(zhuǎn)換效率高。(三)結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，零部件的切削加工除了圓柱梯形槽輪上的滾道槽加工需用本人設計的專用機床(已實施成功)加工外，其他均為通用機床。(四)在機構(gòu)上的圓柱梯形槽輪的滾道軌跡是連續(xù)封閉的半橢圓連線時，旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成往復直線運動成了增速器，往復直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動成了減速器。(五)本發(fā)明上機構(gòu)部件的相對運動均為滾動，因而易損件少，并可節(jié)約貴重的有色金屬。(六)本發(fā)明上增大轉(zhuǎn)換功率除了增大圓錐頭與圓柱梯形槽輪槽側(cè)面的接觸長度外，并可增加圓錐頭和增多滾道。(七)本發(fā)明便于標準化、系列化生產(chǎn)廣泛應用于旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成往復直線運動或往復直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動的各種機器上，在多功能電動工具機(已實施成功)、銑床用工具頭、紡織機械、染整機械、空氣壓縮機(已實施成功)、水泵、油泵、深井泵、活塞式內(nèi)燃機、氣馬達、液馬達、波浪發(fā)電機、風力發(fā)電機、金屬切削機床等多種領域有著廣闊的應用前景。
圖面說明附

圖1本發(fā)明實施例旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圓柱梯形槽輪上的滾道軌跡為一個橢圓，其計算橢圓的長短軸之比等于
。
附圖2本發(fā)明實施例旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖1上的A-A剖視圖。
附圖3本發(fā)明實施例旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)上的圓柱梯形槽輪。直徑B為圓柱梯形槽輪滾道計算橢圓的短軸。
附圖4本發(fā)明實施例旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圓柱梯形槽輪上的滾道軌跡為一條連續(xù)封閉的半橢圓連線(二周期)，計算橢圓的長短軸之比等于
。
附圖5本發(fā)明實施例旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。在圓柱梯形槽輪的槽側(cè)面滾動的圓錐頭是通過滾珠、軸承和軸及軸座安裝在外直圓槽套上。
附圖6本發(fā)明實施例旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)內(nèi)的圓錐頭上一質(zhì)點在單周期計算橢圓上的運動軌跡圖。計算橢圓長短軸之比等于
。
附圖7本發(fā)明實施例旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)內(nèi)的圓錐頭上一質(zhì)點在雙周期計算橢圓上的運動軌跡圖。計算橢圓長短軸之比等于
。
附圖8本發(fā)明實施例旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圓柱梯形槽輪上的滾道軌跡為一個橢圓，其計算橢圓的長短軸之比等于
。
附圖9本發(fā)明實施例旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)低速運行時的結(jié)構(gòu)圖。圓錐頭沿橢圓滾道的槽側(cè)面滾動時最高點和最低點要變換轉(zhuǎn)向。
下面是本發(fā)明的具體實施例如圖1所示，本實施例有轉(zhuǎn)軸、大小鋼球、內(nèi)外直圓槽套、外套等部件組成。轉(zhuǎn)軸〔1〕上安裝著圓柱梯形槽輪〔8〕、二只單列圓錐滾子軸承〔12〕、外鋼圈上安裝著小外直圓槽套〔3〕的二只滾珠軸承〔2〕;外直圓槽套〔7〕上安裝著小內(nèi)直圓槽套〔11〕和二只小軸承座〔9〕，安裝在小軸承座〔9〕里的軸承內(nèi)鋼圈分別安裝著圓錐頭小軸〔10〕;外套〔13〕上安裝著二只內(nèi)直圓槽套〔5〕和安裝圓錐滾子軸承〔12〕外鋼圈的固定套〔14〕;小鋼球〔4〕與小外直圓槽套〔3〕和小內(nèi)直圓槽套〔11〕的直圓槽成間隙配合，大鋼球〔6〕與外直圓槽套〔7〕和內(nèi)直圓槽套〔5〕的直圓槽成間隙配合，二圓錐頭小軸〔10〕的圓錐頭與圓柱梯形槽輪〔8〕的槽側(cè)面成間隙配合。
如圖8所示，本實施例有槽輪軸、外直圓槽套、內(nèi)直圓槽套、鋼球、軸承座、接套、外套等零部件組成。槽輪軸〔1′〕二邊各安裝著外直圓槽套〔2′〕，安裝在接套〔7′〕二邊的軸承座〔6′〕內(nèi)的圓錐滾子軸承其內(nèi)鋼圈上安裝著內(nèi)直圓槽套〔4′〕，安裝在接套〔7′〕上的二小軸承座〔8′〕內(nèi)的滾珠軸承其內(nèi)鋼圈上安裝著圓錐頭小軸〔9′〕;鋼球〔5′〕與外直圓槽套〔2′〕和內(nèi)直圓槽套〔4′〕的直圓槽成間隙配合，二圓錐頭小軸〔9′〕的圓錐頭與槽輪軸〔1′〕上的槽側(cè)面成間隙配合，內(nèi)直圓槽套〔4′〕通過蓋〔3′〕與外套〔10′〕連接著。
實施例的工作情況如下
實施例1的轉(zhuǎn)軸〔1〕轉(zhuǎn)動時，則安裝在外直圓槽套〔7〕上軸承座〔9〕內(nèi)的軸承內(nèi)鋼圈里的圓錐頭小軸〔10〕其圓錐頭沿著圓柱梯形槽輪〔8〕的槽側(cè)面來回滾動，由于小鋼球〔4〕與小外直圓槽套〔3〕和小內(nèi)直圓槽套〔11〕上的直圓槽間隙配合，大鋼球〔6〕與外直圓槽套〔7〕和內(nèi)直圓槽套〔5〕上的直圓槽成間隙配合，因而外直圓槽套〔7〕隨著圓錐頭小軸〔10〕的來回滾動而作往復直線運動;如果往復推拉外直圓槽套〔7〕則轉(zhuǎn)軸〔1〕作旋轉(zhuǎn)運動。
實施例2的軸承座〔6′〕(或接套〔7′〕)轉(zhuǎn)動時，則安裝在接套〔7′〕上二只軸承座〔8′〕內(nèi)的滾珠軸承內(nèi)鋼圈里的圓錐頭小軸〔9′〕其圓錐頭沿著槽輪軸的二槽側(cè)面滾動，由于鋼球〔5′〕與外直圓槽套〔2′〕和內(nèi)直圓槽套〔4′〕的直圓槽成間隙配合，而內(nèi)直圓槽套〔4′〕通過蓋〔3′〕與外套〔10′〕連接著，因此槽輪軸〔1′〕隨著圓錐頭小軸〔5′〕的圓錐頭沿其槽側(cè)面滾動而作往復直線運動;如果往復推拉槽輪軸〔1′〕則軸承座〔6′〕(或接套〔7′〕)作旋轉(zhuǎn)運動。
權利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，有轉(zhuǎn)軸[1]、大鋼球[6]、小鋼球[4]、外直圓槽套[7]、外套[13]等部件組成，其特征在于轉(zhuǎn)軸[1]上還安裝有滾道軌跡是橢圓或連續(xù)封閉半橢圓連線的圓柱梯形槽輪[8]。
2.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于安裝在外直圓槽套〔7〕上的二小軸承座〔9〕內(nèi)安裝的小軸承其內(nèi)鋼圈安裝有圓錐頭小軸〔10〕。
3.如權利要求1、2所述的旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于二圓錐頭小軸〔10〕的二圓錐頭與圓柱梯形槽輪〔8〕上的二槽側(cè)面成間隙配合。
4.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于轉(zhuǎn)軸〔1〕上安裝的二滾珠軸承〔2〕的外鋼圈上安裝有小外直圓槽套〔3〕。小外直圓槽套〔3〕通過小鋼球〔4〕與安裝在外直圓槽套〔7〕上的小內(nèi)直圓槽套〔11〕的直圓槽成間隙配合;小外直圓槽套〔3〕通過二滾珠軸承內(nèi)的鋼球與轉(zhuǎn)軸〔1〕成間隙配合。
5.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于圓柱梯形槽輪〔8〕上的滾道軌跡是一個橢圓。
6.如權利要求5所述的旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于圓柱梯形槽輪〔8〕上的滾道軌跡是二個或二個以上的橢圓。
7.如權利要求1所述的旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于圓柱梯形槽輪〔8〕上的滾道軌跡是一條連續(xù)封閉的半橢圓連線。
8.如權利要求7所述的旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于圓柱梯形槽輪〔8〕上的滾道軌跡是二條或二條以上的連續(xù)封閉的半橢圓連線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)運動/往復直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)；該轉(zhuǎn)換機構(gòu)有轉(zhuǎn)軸、大小鋼球、內(nèi)外直圓槽套、外套等零部件組成；安裝圓柱梯形槽輪的轉(zhuǎn)軸通過圓錐滾子軸承、固定套和滾珠軸承、小外直圓槽套、小鋼球分別支承在外套和安裝在外直圓槽套上的小內(nèi)直圓槽套上，安裝小軸承座的外直圓槽套通過大鋼球支承安裝在外套上的內(nèi)直圓槽套上，小軸承座里軸承內(nèi)鋼圈上安裝的圓錐頭小軸其圓錐頭與滾道軌跡是橢圓或連續(xù)封閉的半橢圓連線的圓柱梯形槽輪的梯形槽側(cè)面間隙配合。
文檔編號F16H25/12GK1054127SQ90100858
公開日1991年8月28日 申請日期1990年2月18日 優(yōu)先權日1990年2月18日
發(fā)明者朱新根 申請人:朱新根