[实用新型]边框齿条传动装置有效
申请号: | 202020727168.3 | 申请日: | 2020-05-06 |
公开(公告)号: | CN212536582U | 公开(公告)日: | 2021-02-12 |
发明(设计)人: | 袁新平 | 申请(专利权)人: | 中国恩菲工程技术有限公司 |
主分类号: | F16H47/02 | 分类号: | F16H47/02;F16H19/04 |
代理公司: | 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 | 代理人: | 宋合成 |
地址: | 100038*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 边框 齿条 传动 装置 | ||
本实用新型公开了一种边框齿条传动装置,包括边框齿条和主轴齿轮,边框齿条为由第一齿条、第二齿条、第三齿条和第四齿条依次相连围成的平行四边形边框齿条,第一齿条、第二齿条、第三齿条和第四齿条上的齿部分别位于第一齿条、第二齿条、第三齿条和第四齿条的内侧;边框齿条可沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向平动;主轴齿轮设置在边框齿条内,主轴齿轮上的齿部与第一齿条的齿部、第二齿条的齿部、第三齿条的齿部和第四齿条的齿部中的任意一个啮合。本实用新型的边框齿条传动装置传动效率高,结构简单且便于设置。
技术领域
本实用新型涉及将平动转为转动的技术领域,尤其是涉及一种边框齿条传动装置。
背景技术
现有的活塞曲柄连杆结构如图1所示,在传动周期的不同主要节点上,传动效率差别巨大。
如图2和图3所示,当活塞处于上极限位置a时,曲柄连杆的连接点处于上极限位置A,当活塞处于下极限位置e时,曲柄连杆的连接点处于下极限位置E,当活塞处于上极限位置a或下极限位置e时,此时活塞传递的动力P,以及通过连杆传递的动力F的方向都指向主轴的中心,不产生有效力矩,因此传动效率为零。即:ηA=ηE=0。
如图4所示当连杆与曲柄相互成直角时,活塞处于第一活塞位置c,曲柄连杆的连接点处于第一节点位置C,此时活塞传递的动力P可分解为两个方向的力,一个为通过连杆传递的动力F,另一个为活塞对于气缸壁的压力f,连杆传递的动力F=P×cosA的方向与曲柄垂直,可以转为有效力矩。传动效率为:
此时,因直角三角形的两个直角边分别是连杆长度和曲柄长度,斜边长度可以直接求出,设R=k×L,则:
以k=0.458计算,ηC接近91%,是整个周期内各节点的最高值。
如图5所示,对于上极限位置A与第一节点位置C之间的任意一点i,例如第二节点位置B,此时活塞处于第二活塞位置b,活塞传递的动力P分解为两个方向的力,一个为通过连杆传递的动力F,另一个形成活塞对于气缸壁的压力f,连杆传递的动力F的方向与曲柄垂线的夹角为B,能转化为有效力矩的动力为F',F'=F×cosB。此时的传动效率为:
对于公式(II),∠B=π/2-(∠A+∠β)。
如图6所示,对于第一节点位置C与下极限位置E之间的任意一点j,例如第三节点位置D,此时活塞处于第三活塞位置d,活塞动力P通过连杆传递的动力F的方向与曲柄垂线的夹角为B,能转化为有效力矩的动力为F',F'=F×cosB。此时的传动效率为:
对于公式(III),∠B=(∠A+∠β)-π/2。=-{π/2-(∠A+∠β)}。
因:cos(-α)=cosα,cos(π/2-α)=sinα,公式(II)和公式(III)可以合并计算。于是,上极限位置A到下极限位置E之间的任意一点i的传动效率为:
ηi=cosA×cosB=cosA×sin(A+β)×100% 公式(IV)
因∠A、∠B和∠β之间相互关连,而∠β的区间清晰可见,设R=k×L,结合正弦定理及相关三角函数的数学公式,最终得到上极限位置A到下极限位置E之间的任意一点i的传动效率公式为:
对于整个周期的平均效率,应该是周期的效率总和除以周期内节点的整个区间,即平均效率为:
由于在一个周期的动力传送过程中,β角的变化范围是0到π,而整个区间的效率总和为公式(V)的积分,于是,周期内的平均效率为:
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