[实用新型]一种使用单一动力源实现二维闭合运动轨迹的机械装置

说明书

技术领域

本发明属于传动设备设计制造领域，具体涉及一种使用单一动力源，并能生成二维闭合运动轨迹的髙机械耦合的机械装置。

背景技术

随着科技日益进步，以前需要人力的各种行业，不断向机械化、自动化的生产方式转变。

通过调研发现，目前实现二维闭合运动轨迹的机械装置，主要基于电气、液压及气动的传动，以及与其配套的控制方案。这些装置过于复杂，可靠性不高，环境振动指标的要求较高，价格昂贵。

发明内容

为了解决上面提到的问题，本发明设计出一种单动力髙机械耦合的机械装置，以执行要生成二维闭合运动轨迹的各个机械动作，制造方便，调试容易,成本低廉，环境要求低，可用于各个领域。

本发明提出的使用单一动力源实现二维闭合运动轨迹的机械装置，包括装置底板、低位换轨斜坡、高位换轨斜坡、换轨定位机构、滑轨、滑块、高位齿条机构、低位齿条机构、齿轮、螺杆、螺母、导向杆、滚轮轴、滚轮及归零机构；其中，相应齿数的高、低位齿条、弹性缓冲材料及安装座构成相应齿数的高、低位齿条机构，归零机构由归零头、归零轴及压缩弹簧构成；在正反向动力源的驱动下，滑块沿着滑轨做水平的周期性往复运动，在周期性往复运动过程中，齿轮分别与高位齿条和低位齿条啮合，带动螺杆正反向旋转，使螺母产生上升、下降运动；在水平往复运动的齿轮与相脱离的高位齿条或低位齿条的啮入中如出现咬齿，则齿条下的弹性缓冲材料发生形变，齿条倾斜，齿轮顺利啮入齿条；在滑块水平往复运动的起点或终点，安装在换轨定位机构上的齿轮分别被低位换轨斜坡或高位换轨斜坡改变到新的位置，并被换轨定位机构保持在该位置上，使其在后续的水平运动中能够啮入目标齿条；归零机构可以消除在齿轮的一个水平往复运动周期中螺母与装置底板间所积累的高度误差；其特征在于，各个构件之间由十一个运动副构成运动关系，第一个是连接于滑轨与滑块之间的移动副，第二个是连接于高位齿条、低位齿条与齿轮之间的齿轮齿条副，第三个是连接于齿轮与换轨定位机构之间的转动副，第四个是连接于滑块与螺杆之间的转动副，第五个是连接于螺杆与螺母之间的螺旋副，第六个是连接于螺母与导向杆之间的移动副，第七个是连接于滑块与换轨定位机构之间的移动副，第八个是连接于归零头与归零轴之间的转动副，第九个是连接于滚轮轴与滚轮之间的转动副，第十个是连接于滚轮与低位换轨斜坡之间的滚动副，第十一个是连接于滚轮与高位换轨斜坡之间的滚动副；其中，滑轨、低位换轨斜坡、高位换轨斜坡、归零轴及安装座均安装在装置底板上，弹性缓冲材料安装在安装座上，高位齿条、低位齿条分别与其弹性缓冲材料固定连接，滑块通过移动副安装在滑轨上，换轨定位机构通过移动副安装在滑块上，齿轮通过转动副安装在换轨定位机构上，滚轮轴固定安装在换轨定位机构上，滚轮通过转动副安装在滚轮轴上，导向杆固定安装于滑块，螺杆通过转动副安装在滑块上，螺母通过螺旋副安装在螺杆上且通过移动副与导向杆连接，齿轮与螺杆同轴并通过花键相连接，归零头通过转动副安装在归零轴上，归零头与低位齿条在齿厚方向上平齐，压缩弹簧一端与归零头固连，另一端与高位换轨斜坡固连。

根据本发明所述的使用单一动力源实现二维闭合运动轨迹的机械装置，将相应数量及相应齿数的高、低位齿条机构安装在平行于滑轨的、可与齿轮啮合的相应位置上，并安装相应数量的归零机构，可以使螺母在滑块的一个水平往复运动周期中形成不同的二维闭合运动轨迹。

本发明所述的使用单一动力源实现二维闭合运动轨迹的机械装置，有如下特点：（1）结构简单，易于制造，容易实现模块化生产；（2）刚度好，精度高；（3）只需一个动力源，无需加入任何电气、液压及气动传动手段，可靠性高；（4）机械装置目标运动轨迹易于调整；（5）适应高温、低温、强电磁、强振动、粉尘、腐蚀性气体环境，成本低；（6）体现机械设计高耦合性的发展方向。

附图说明

图1（a）为本发明实现二维闭合运动轨迹的机械装置正面结构示意图

图1（b）为本发明实现二维闭合运动轨迹的机械装置背面结构示意图

图2（a）为本发明实现二维闭合运动轨迹的机械装置弹性啮入示意图一

图2（b）为本发明实现二维闭合运动轨迹的机械装置弹性啮入示意图二

图2（c）为本发明实现二维闭合运动轨迹的机械装置弹性啮入示意图三

图3（a）为本发明实现二维闭合运动轨迹的机械装置归零机构示意图一

图3（b）为本发明实现二维闭合运动轨迹的机械装置归零机构示意图二

图3（c）为本发明实现二维闭合运动轨迹的机械装置归零机构示意图三