一种高效纯机械式换向机构制造技术

本发明专利技术公开了一种高效纯机械式换向机构，包括两个自由摆陀、两组自动双向换向调节机构、两组过渡传动轮组、一个主轴传动轮、一个能源转换结构，两个自由摆陀绕转主轴相互垂直可以最大限度转化利用外部随机空间方向的动能。每个自由摆陀连接两个方向相反的棘轮换向结构，其中一个沿某一固定旋转方向直接驱动主轴传动轮，另外一个沿相反方向旋转直接或间接地驱动主轴传动轮，通过一定的配合可以实现摆陀的随机旋转或往复摆动都是合力驱动主轴传动轮沿固定方向旋转，从而带动能源转化结构实现储能或直接发电。本技术方案具有自动换向、结构紧凑、易于维护的特点，同时能高效转化利用外部流体形态的新能源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高效纯机械式换向机构，特别是实现由往复摆动或非固定方向旋转向某一固定旋转方向转换的高效转换装置及安全维护方法。
技术介绍
近年来可再生能源的开发与应用得到了广泛的关注，也取得了长足的发展。然而由于风能、潮汐能、波浪能等可再生能源，不论是流动的方向还是动能的大小，都具有较大的随机性。因此在其开发利用的过程中除了要考虑稳定输出，还要考虑稳定换向。目前最常用的动力运动方式为绕轴旋转，所以需要一种实现由往复摆动或非固定方向旋转向某一固定旋转方向转换的换向机构。如自动机械式手表中有上条换向机构，但只提到换向小介轮60a、60b与换向大介轮40a、40b单向棘轮啮合，并未给出棘轮的具体配合形式，而且在双向转换啮合时消除对反方向传动轴的影响方面缺少考虑；另，如双向超越离合器换向控制机构改进设计了应用于机械传动中的单向动力输出和逆止输出的双向超越离合器换向控制机构，解决了非停机状态的换向问题，然而换向过程仍需要人为操纵换向杆。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服以上的不足，提供一种实现往复摆动和随机双向旋转向某一固定方向旋转的自动和高效转换的纯机械式换向机构。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种高效纯机械式换向机构，包括两个自由摆陀、两组自动双向换向调节机构、两组过渡传动轮组、一个主轴传动轮、一个能源转换结构，第一自由摆陀同轴连接有第一自动双向换向调节机构，第一自动双向换向调节机构与第一过渡传动轮组啮合连接，第一过渡传动轮组与主轴传动轮啮合连接，第二自由摆陀同轴连接有第二自动双向换向调节机构，第二自动双向换向调节机构与第二过渡传动轮组啮合连接，第二过渡传动轮组与主轴传动轮啮合连接，两组自由摆陀分别通过双向换向调节机构和过渡传动轮组带动主轴传动轮做旋转运动，第一自由摆陀与第二自由摆陀的绕转轴杆相互垂直，第一自动双向换向调节机构包括两个换向方向相反的棘轮换向结构，且其中的第一自由摆陀与第一轴杆之间、第一棘轮换向结构的内轮和第二棘轮换向结构的内轮与第一轴杆之间采用轴向定位以防止产生相对转动，而第一棘轮换向结构的外轮和第二棘轮换向结构的外轮则绕第一轴杆沿相反方向旋转；第二自由摆陀与第五轴杆、第三棘轮换向结构和第四棘轮换向结构两个棘轮换向结构的外轮与第五轴杆之间采用轴向定位以防止产生相对转动，第四棘轮换向结构和第三棘轮换向结构两个棘轮换向结构的换向的外轮绕第五轴杆沿相反方向旋转，第一过渡传动轮组包括上传动轮和下传动轮，上传动轮和下传动轮之间的轴向间距与第一棘轮换向结构和第二棘轮换向结构之间的轴向间距一致，上传动轮和下传动轮与第二轴杆之间采用轴向定位以保持相同的角速度旋转，主轴传动轮和第三轴杆、能源转换结构的内转子和第三轴杆之间均采用轴向定位，使主轴传动轮通过第三轴杆带动能源转换结构的内转子以保持同步转动，第一过渡传动轮组和第二过渡传动轮组可以分别沿第二轴杆的轴心线和第四轴杆的轴心线方向移动以切出过渡传动，使第一棘轮换向结构和第四棘轮换向结构的扭矩无法传递到所述主轴传动轮。本专利技术的进一步改进在于：第一过渡传动轮组的上传动轮、第一过渡传动轮组的下传动轮、第一棘轮换向结构和第二棘轮换向结构的半径满足以下条件：。本专利技术的进一步改进在于：第三棘轮换向结构与主轴传动轮、第四棘轮换向结构和过渡传动轮组之间采用蜗轮蜗杆传动方式。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术采用纯机械式结构设计，解决了现有新能源发电系统换向结构只能利用单向动能及机械应用中超离合换向结构复杂和部件间配合间隙大的问题，具有结构简单，能量转化率高，性能可靠的特点。本专利技术采用两组绕转轴杆相互垂直的自由摆陀，且结合自动双向换向调节机构，可以最大限度地将自然界的流体动能转化为固定旋转方向的旋转动能，从而方便后续的进一步转化和利用，该种结构提高了能源转化效率。本专利技术采用两组过渡传动轮，一方面将成对使用、换向方向相反的棘轮换向结构协调成合力驱动同一个主轴传动轮，提高了动能的利用；另一方面，可以在某个棘轮换向结构出现换向故障时，切出该组过渡传动，保证系统的安全运行。附图说明：图1为本专利技术的主体结构示意图；图2为本专利技术中第一棘轮换向结构的结构示意图；图3为本专利技术的第三棘轮换向结构的结构示意图；图4为本专利技术的第一过渡传动轮的结构示意图；图5为本专利技术两组换向传动的俯视示意图；图中：1:第一自由摆陀，2:第一棘轮换向结构，2-1:第一棘轮换向结构的棘爪，2-2:第一棘轮换向结构的外轮，2-3:第一棘轮换向结构的内轮，2-4:第一棘轮换向结构的弹性部件，3:第二棘轮换向结构，4:第一轴杆，5:能源转换结构，6:第二轴杆，7:第二自由摆陀，8:第五轴杆，9:第二过渡传动轮组，10:第四棘轮换向结构，10-1:第四棘轮换向结构的棘爪，10-2:第四棘轮换向结构的外轮，10-3:第四棘轮换向结构的内轮，10-4:第四棘轮换向结构的弹性部件，11:第四轴杆，12:第三棘轮换向结构，13:主轴传动轮，14:第三轴杆，15:第一过渡传动轮组，15-1:第一过渡传动轮组的上传动轮,15-2:第一过渡传动轮组的下传动轮。由于视角问题，需要特别说明的是：图5所示的第一棘轮换向结构不直接与主轴传动轮啮合，而是与第一过渡传动轮的上传动轮直接啮合，并同轴等角度地通过第一过渡传动轮的下传动轮与主轴传动轮啮合；与第一棘轮换向结构成对的第二棘轮换向结构直接与主轴传动轮啮合。具体实施方式：为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在本专利技术的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本专利技术无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1示出了本专利技术高效纯机械式换向机构的一种实施方式，包括两个自由摆陀、两组自动双向换向调节机构、两组过渡传动轮组、一个主轴传动轮13、一个能源转换结构5，第一自由摆陀1同轴连接有第一自动双向换向调节机构，第一自动双向换向调节机构与第一过渡传动轮组15啮合连接，第一过渡传动轮组15与主轴传动轮13啮合连接，主轴传动轮13与第二过渡传动轮组9啮合连接，主轴传动轮13和第二过渡传动轮组9与第二自动双向换向调节机构啮合连接，主轴传动轮13同轴连接有能源转换结构，第二自动双向换向调节机构连接有第二自由摆陀7，第一自由摆陀1与第二自由摆陀7的绕转轴杆相互垂直。这样可以保证最大限度地将外界能量转化为摆陀的机械能。第一自动双向换向调节机构包括两个换向方向相反的棘轮换向结构，且其中的第一自由摆陀1与第一轴杆4之间、第一棘轮换向结构2和第二棘轮换向结构3两个棘轮换向结构的内轮与第一轴杆4之间采用轴向定位以防止产生相对转动，而第一棘轮换向结构2和第二棘轮换向结构3两个棘轮换向结构的外轮则绕第一轴杆4沿相反方向旋转；第二自由摆陀7与第五轴杆8、第三棘轮换向结构12和第四棘轮换向结构10两个棘轮换向结构的内轮与第五轴杆8之间采用轴向定位以防止产生相对转动，第四棘轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效纯机械式换向机构，其特征在于：所述机构包括两个自由摆陀、两组自动双向换向调节机构、两组过渡传动轮组、一个主轴传动轮（13）、一个能源转换结构（5），第一自由摆陀（1）同轴连接有第一自动双向换向调节机构，所述第一自动双向换向调节机构与第一过渡传动轮组（15）啮合连接，所述第一过渡传动轮组（15）与所述主轴传动轮（13）啮合连接，所述主轴传动轮（13）与第二过渡传动轮组（9）啮合连接，所述主轴传动轮（13）和第二过渡传动轮组（9）与所述第二自动双向换向调节机构啮合连接，所述主轴传动轮（13）同轴连接有能源转换结构，所述第二自动双向换向调节机构连接有第二自由摆陀（7），所述第一自由摆陀（1）与所述第二自由摆陀（7）的绕转轴杆相互垂直。

【技术特征摘要】
1.一种高效纯机械式换向机构，其特征在于：所述机构包括两个自由摆陀、两组自动双向换向调节机构、两组过渡传动轮组、一个主轴传动轮（13）、一个能源转换结构（5），第一自由摆陀（1）同轴连接有第一自动双向换向调节机构，所述第一自动双向换向调节机构与第一过渡传动轮组（15）啮合连接，所述第一过渡传动轮组（15）与所述主轴传动轮（13）啮合连接，所述主轴传动轮（13）与第二过渡传动轮组（9）啮合连接，所述主轴传动轮（13）和第二过渡传动轮组（9）与所述第二自动双向换向调节机构啮合连接，所述主轴传动轮（13）同轴连接有能源转换结构，所述第二自动双向换向调节机构连接有第二自由摆陀（7），所述第一自由摆陀（1）与所述第二自由摆陀（7）的绕转轴杆相互垂直。2.根据权利要求1所述一种高效纯机械式换向机构，其特征在于：第一自动双向换向调节机构包括两个换向方向相反的棘轮换向结构，且其中的第一自由摆陀（1）与第一轴杆（4）之间、第一棘轮换向结构（2）和第二棘轮换向结构（3）两个棘轮换向结构的内轮与第一轴杆（4）之间采用轴向定位以防止产生相对转动，而第一棘轮换向结构（2）和第二棘轮换向结构（3）两个棘轮换向结构的外轮则绕第一轴杆（4）沿相反方向旋转，所述第二自由摆陀（7）与第五轴杆（8）、第三棘轮换向结构（12）和第四棘轮换向结构（10）两个棘轮换向结构的内轮与第五轴杆（8）之间采用轴向定位以防止产生相对转动，所述第四棘轮换向结构（10）和所述第三棘轮换向结构（12）两个棘轮换向结构的外轮绕所述第五轴杆（8）沿相反方向旋转。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国庆，张旭东，茅靖峰，吴树谦，朱维南，周井玲，宋晨光，肖龙雪，曹阳，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32