[实用新型]滑动式曲柄机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械传动部件，特别是用于曲柄滑块、曲柄连杆机构的滑动式曲柄机构。

背景技术

曲柄机构是一种传统的传动机构，其简单的构造、灵活的传动方式至今仍在广泛的使用着。在各种机械设备中，尤其在内燃机中是不可或缺的传动机构。内燃机工作时，气体膨胀推动活塞运动，通过曲柄连杆机构将活塞的直线运动转换为曲柄的旋转运动，由转动轴输出转矩。而在机动剪板机、压力机、冲床等机械装置上，则是由曲柄的转动，通过连杆，带动滑块往复运动实现对外做功。由受力分析可知，以杠杆原理发展出的曲柄机构，在驱动力一定的条件下，增加曲柄的长度，相当于增加了杠杆的力臂，可得到较大的力矩，达到省力的目的。但普通的曲柄机构，曲柄的长度是固定的。由于受机构外廓尺寸的制约，曲柄的长度受到限制，在一定的转动空间中，曲柄的长度为一定值，不能变化，因此在曲柄的运动过程中无法进一步利用杠杆原理达到最大限度省力的目的。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种滑动式曲柄机构，它可以在旋转过程中，依靠曲柄的滑动伸缩来实现省力的目的。

本实用新型所称技术问题是由以下技术方案实现的：

一种滑动式曲柄机构，它包括一个曲柄和一个转动轴，其特别之处是：所述机构还包括一个圆盘，圆盘上设置一偏心孔，转动轴装在偏心孔中，与偏心孔形成间隙配合，在圆盘安装曲柄的端面上，沿整个外圆周设置了凹形滑道，所述转动轴与一带有通孔的滑套固定在一起，所述曲柄的一端装在滑套的内孔中，与孔形成间隙配合，曲柄的另一端设有一个滚轮，滚轮插在所述凹形滑道中。

上述曲柄机构，所述圆盘上偏心孔的中心到圆盘几何中心的距离为H，圆盘几何中心到凹形滑道中心的距离为R，则0＜H≤R/2。

上述曲柄机构，所述滑套沿轴向的正截面呈梯形，其大底面与转动轴固定连接，滑套内孔可以是矩形、圆形，椭圆形等几何形状。

上述曲柄机构，所述滚轮为阶梯圆柱体，滚轮的左端设有一个滚套。

采用这种结构的曲柄，可使曲柄在旋转一周的过程中，不断变化其长度，合理的安排曲柄的安装位置，可显著节约原动力。当偏心距H在0和R/2之间选择时，它与占用相同转动空间的普通曲柄相比，在运动行程中大约可以节省百分之一二十的动力。除此之外，这种曲柄结构简单，制造方便，使用灵活，成本低廉，可广泛应用于曲柄、曲轴、偏心轮等传动机构中。

附图说明

图1是滑动式曲柄的结构示意图；

图2是图1的纵剖图；

图3是滑套沿轴线方向正截面的剖面图。

具体实施方式

由图可见滑动式曲柄由一个圆盘3、带有滑套5的转动轴2和带有滚轮6的曲柄1组成。曲柄转动时，拨动滑套带动转动轴旋转(或由转动轴带动滑套拨动曲柄旋转)。由于曲柄一端的滚轮插在凹形滑道4中和转动轴的偏心位置所致，使得曲柄在旋转过程中通过在滑套中的滑动伸缩来调整其长度。由图1和图2可看出，所述圆盘3在安装曲柄的端面上沿整个外圆周上加工出凹形滑道4，滑道中心到圆盘中心的距离为R。凹形滑道和滚轮配合在一起，可以稳定地控制曲柄长度的伸缩。在圆盘上还加工出一带有阶梯的偏心孔，转动轴也是相应的阶梯轴，即安装在此偏心孔中，转动轴与偏心孔之间形成间隙配合。偏心孔的中心与圆盘的几何中心之间的距离为H，H值越大曲柄可伸缩的范围也越大，相应也越省力。从滑动式曲柄的整体结构考虑，取0＜H≤R/2较为适宜。转动轴的大直径端面上装有一个滑套5，滑套带有通孔，孔的形状可以是圆形、矩形、椭圆形等几何形状。在本实施例中采用的是矩形孔。如图3所示：滑套5沿孔轴线方向的正截面呈梯形。滑套的大底面与转动轴固定连接成一体，滑套通孔的轴线沿圆盘的直径方向。曲柄1的一端插装在滑套的孔中，曲柄的截面形状与滑套的孔形相匹配，并与孔之间间隙配合。滑套可以和转动轴设计成一体。曲柄的另一端加工出一安装滚轮的小通孔，滚轮6为阶梯圆柱体，滚轮的小直径圆柱体穿过此孔，插在圆盘的凹形滑道中。滚轮小圆柱体直径尺寸要小于凹形滑道的宽度尺寸，在其左端设有一个滚套9。在圆盘的一端还设置了安装板7，安装板上加工出螺栓孔8，用以将安装板与机架固定在一起。

本实用新型在应用于曲柄滑块机构时，可采用不对心方式，其偏置量为H(但驱动活塞的中心应位于圆盘的几何中心所在的水平线上)。这样当取滑块为主动件时，机构的两个死点位置所对应的圆心角小于180度，可较为方便的利用联动方式消除死点。由机构的特点可知，滑动曲柄在转动一周过程中曲柄长度不断变化，当驱动力一定时，曲柄外伸过程输出的平均转矩要显著大于曲柄回缩过程的平均转矩。利用这个特点，可适当调整曲柄的安装位置，使机构传力更为合理。如：当使用曲柄驱动滑块对外做功时，通常滑块的运动分为推程和回程，推程需要较大的驱动力，此时应将曲柄外伸过程与滑块的推程相对应，以达到节省驱动力的目的。