[发明专利]一种空间曲柄摇杆装置

说明书

技术领域：

本发明属于机械传动技术领域，涉及一种三维空间中可以定向任意转动的RRRRCR空间曲柄摇杆机构，特别是一种空间曲柄摇杆装置。

背景技术：

空间交错轴的运动传递和转换时常用的机构有交叉带传动、空间齿轮传动、蜗杆蜗轮传动、凸轮传动及空间连杆机构等，将主动轴的旋转运动转换为从动轴的往复摆动，采用空间连杆机构较其他机构串联平面连杆机构，成本低、结构简单，功耗低。目前，对空间连杆机构又提出了苛刻的要求，各个构件之间的链接需要滚动摩擦链接、链接结构的空间尺寸要小、标准化程度要高。曲柄摇杆机构的急回特性虽然对摇杆去程为工作行程，回程为空行程的机械有利，但对摇杆去程和回程均为工作行程的机械却有害；如电风扇的摇头机构、空调机的摆风机构等均需要极位夹角为零的曲柄摇杆机构；现有的空间曲柄摇杆机构，通常是通过蜗杆涡轮串联平面曲柄摇杆机构形式，蜗杆涡轮传动机构的制造和装配要求精度高、成本也高，安装精度难以满足，损耗倍增，容易发热、磨损损坏；而平面曲柄摇杆机构制造加工难以保证各个铰链孔的加工位置度满足极位夹角为零的要求，并且存在铰链间隙无法保证极位夹角为零，而且四个杆件的长度都影响极位夹角的大小，无法方便地实现极位夹角为零的条件，不易改变摇杆的摇动范围和摇动平衡位置；总之，现有的空间曲柄摇杆式转向机构和装置普遍存在着结构复杂，原理安全性差，安装要求精度高，能耗大，成本不易降低等缺点。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种能满足低功率、低功耗、低成本设计要求的空间曲柄摇杆机构，以适合于空间交错轴运动传递和转换的空间曲柄摇杆装置，尤其适合于无急回特性要求的空间曲柄摇杆装置。

为了实现上述目的，本发明装置的主体结构包括曲柄、连杆、摇杆、回转运动副、圆柱面运动副，连杆由上、中、下三个构件通过不同的运动副连接组成；上构件分别与曲柄和中构件之间形成回转运动副结构，两个回转运动副的轴线相交成90°角；中构件分别与上构件和下构件之间形成回转运动副结构，两个回转运动副的轴线相交成90°角；下构件与中构件之间形成回转运动副结构，而与摇杆之间形成圆柱运动副结构，两个运动副的轴线相交成90°角；所用回转运动副均为标准滚动轴承结构，圆柱运动副为标准直线轴承结构；装置的极位夹角为零，摇杆的摇动范围和摇动平衡位置的调整，不存在参数之间的耦合作用，是单参数控制，调节曲柄的长度可控制摇杆的摇动范围，调节各构件的长度控制摇杆的摇动平衡位置；曲柄形状为圆形，其回转中心在圆心；连杆为杆状，其回转中心偏离曲柄，曲柄上端与原动机输出机构固定连接，通过连杆和摇杆将运动和动力传递给工作机构；组成连杆的三个构件均为杆状，上构件为长杆状，其长度大于曲柄长度的二倍，上构件两端为形成回转运动副的圆柱，轴线垂直相交，其中与曲柄形成回转运动副的圆柱轴线与上构件长杆的轴线垂直，其圆柱的直径等于回转运动副轴承的内径，上构件与中构件形成回转运动副的圆柱轴线与上构件长杆的轴线平行或重合，其圆柱的直径等于回转运动副轴承的内径；中构件为短圆棒弯成直角状，其长度由回转运动副轴承尺寸决定，中构件与上构件铰接的一端为圆管状，其管孔尺寸等于回转运动副轴承外径，中构件与下构件铰接的一端为圆柱状，圆柱外径尺寸等于回转运动副轴承的内径；下构件为短圆棒弯成直角状，其尺寸由回转运动副轴承尺寸决定，下构件与中构件铰接的一端为圆管状，其管孔尺寸等于回转运动副轴承外径，下构件与摇杆连接的一端为圆管状，其管孔的尺寸等于回转运动副直线轴承的外径；摇杆为长杆状，长度为1-50毫米，摇杆与下构件连接的一端为圆柱状，圆柱的轴线与摇杆轴线重合，圆柱尺寸等于回转运动副直线轴承的内径，摇杆与机架座铰接的一端为圆柱形，圆柱的轴线与摇杆轴线垂直，圆柱直径等于圆柱面运动副轴承的内径；摇杆通过与其铰接的圆柱和工作机构的原动件直接连接；回转运动副相连接的两构件之间能相互转动不能相互移动，一个外圆柱面与另一个内圆柱面结合；圆柱面运动副相连接的两构件之间一个外圆柱面与另一个内圆柱面结合，但既能相互转动，也能沿相结合的内圆柱面轴线方向相互移动。

本发明与现有技术相比，其结构新颖，原理简单，制作加工成本低，方位调整灵活，能耗低，主从动轴的空间位置可任意安排，可保证蜗杆涡轮等减速机构的安装精度，广泛应用于电风扇和空调机等三维空间转向场合的动力转动和摇动转向，替代现有产品。

附图说明：

图1为本发明的结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图作进一步描述。

实施例：