[实用新型]一种机械储能式不完全齿轮快速回位往复机构

说明书

(一)技术领域：

本实用新型涉及机械机构技术，特别是一种能快速回位往复机构，即一种机械储能式不完全齿轮快速回位往复机构。

(二)背景技术：

直线或圆周往复机构在工业机械设备和生活家电中到处可见，如汽车发动机活塞直线往复转为曲轴连续转动、缝纫机针头上下穿针引线、空调导风板的摆动送风等等，都是往复机构在其中工作。在众多往复运动中，有一种需要快速回位的往复运动，如锻造、冲压、锤击、发射等等，往复体进程速度不要求很快，但回程速度要很快，以取得较大的冲击能量。

传统的往复机构结构形式一般为曲柄滑块机构、曲柄连杆机构和凸轮机构等，这些机构经过特殊的设计，可以作到回程速度比较高，但是经过运动学分析计算，由于机构的结构尺寸限制，回程速度会被限制在一定的范围内。附图1是一个典型的曲柄滑块往复机构示意图及运动学分析图，往复体滑块的速度v的表达式为：v＝-sinα×ω×r。由此可见，要提高往复体滑块的速度v，只有两个途径：第一，增加曲柄半径r，但这意味着机构尺寸加大，受到一定限制；第二，增加曲柄转动角速度ω，但这意味着加大动力源的速度和功率，也受到一定限制；更主要的是，往复体滑块的速度v是sinα的函数，当α＝±π/2时，sinα＝±1,也就是往复体滑块的速度v最大时，但这发生在往复体滑块进程和回程的中间，而最需要速度的回程未段，α＝0或π时，sinα＝0，因而往复体滑块的速度v＝0，这就是曲柄滑块机构往复体滑块的平均速度不够高，同时速度分布不合理的关键因素。

现有技术在需要快速回位的往复运动这个特殊的领域里面仍然延用传统的往复机构的结构形式，虽然经过某些特殊的设计，但不能摆脱回程速度不够快这一先天的问题，只好不断地加大结构尺寸，造成设备的体积、重量和成本大幅提高；不断地加大动力源的速度和功率，造成能源的浪费、机构的过度损耗、产生振动和噪音等等有害的后果。另一方面，传统的往复机构运行中部件间是存在内力的，同时，往复体在高速回程冲击作功时是与整个传动机构铰接或直接接触的，而不是自由的，冲击作功时的反作用力会直接传到传动机构上，造成对传动机构的破坏，这两方面，使得传动机构在设计、选材、维护等很多方面要采取额外的措施，大大增加了其直接和间接的成本。

(三)实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种机械储能式不完全齿轮快速回位往复机构,它能够克服现有技术的不足，本实用新型完全摆脱了传统往复机构结构的模式，从而彻底摆脱了往复体回程度受限因素。

本实用新型的技术方案：一种机械储能式不完全齿轮快速回位往复机构,其特征在于它包括往复体、不完全齿轮、储能元件、动力机构；所述往复体与储能元件连接，并通过往复体的有齿部分与不完全齿轮的有齿部分啮合；所述不完全齿轮与动力机构连接。

所述往复体为直线往复体或圆周往复体；所述直线往复体与齿条连接，齿条与不完全齿轮的有齿部分啮合；所述圆周往复体与被动不完全齿轮同轴固连安装，被动不完全齿轮的有齿部分与不完全齿轮的有齿部分啮合。

所述储能元件为预紧力值连续可调的储能元件，所述往复体为直线往复体时，采用压簧储能元件、拉簧储能元件、重力储能元件或压缩空气储能元件；所述往复体为圆周往复体时，采用拉簧储能元件或重力储能元件。

所述动力机构采用可调转速的减速电机，减速电机通过不完全齿轮轴与不完全齿轮连接。

所述直线往复体安装于导向套内，导向套一端为限制直线往复体的直线往复初始端，另一端安装导向套后盖；所述储能元件采用压簧储能元件时，压簧储能元件安装于导向套内置于直线往复体与导向套后盖之间；所述储能元件采用拉簧储能元件时，拉簧储能元件一端通过拉簧固定销固定，另一端与直线往复体连接；所述储能元件采用重力储能元件时，重力储能元件通过钢丝绳与直线往复体连接；所述储能元件采用压缩空气储能元件时，压缩空气储能元件置于直线往复体与导向套后盖之间，且通过密封环密封。

所述圆周往复体通过圆周往复轴安装，并配合安装有定位销；所述储能元件采用拉簧储能元件时，拉簧储能元件一端通过拉簧固定销固定，另一端通过钢丝绳与圆周往复体连接；所述储能元件采用重力储能元件时，重力储能元件通过钢丝绳与圆周往复体连接。

所述往复体为直线往复体、储能元件采用重力储能元件时，钢丝绳通过转向轮导向。

本实用新型的工作过程：

(1)往复体为直线往复体时：

直线往复体位于直线往复初始端限定的初始位置；

不完全齿轮在减速电机的驱动下沿一个方向连续转动；