“门内马斯摆杆”式精确直线驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术的“门内马斯摆杆”摆动支点是移动的，自带卡当离合器及摆动行程可调的多用途驱动杆。它是约束杆上的圆轨迹点Ｍ和直移轨迹点Ｂ及力臂直移点Ａ各按规定的轨迹运动，通过背面杆上纵向槽中的卡当驱动销作为输入驱动，运动合成后迫使驱动杆按椭圆旋转规律作往复摆动。特别适用于精确直线驱动、步行机械腿、扑动翼机构、水中推进器、人力双桨等；可应用于各种机器、仪器、装置等需要行程可调的往复直线驱动及独立的驱动器单元中。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的“门内马斯摆杆”是一种多能驱动杆，自带能自锁的卡当离合器，特别适用于步行机械腿、扑翼飞行机构、水中拍动翼推进、精确直线驱动、双桨装置等；可用于各种机器、仪器和装置中作可调角度的往复摆动和可调行程的直线驱动或传动；机电一体化中的“驱动器”的单元中作直线驱动和角度驱动机构使用。从双滑块椭圆仪机构和卡当椭圆仪机构的原理图中都详细说明和分析了运动杆，杆上都存在某个特殊点能走出精确直线轨迹来，这样就演变成为现有的精确直线导向机构和埃万斯连杆机构，国内很多学者认为要设计精确直线导向机构，用克姆佩定理，反演法或互反曲线法，但无论哪一种方法，在应用上都比较困难，所以在工程机械中精确直线导向机构的应用是极少见的；对往复直线移动的行程可调有很多类似于行程可调的卡尔登齿轮机构和齿轮导杆行星机构，可以通过多种方式转动内齿圈来控制和调整离合、自锁及行程的若干变化。数百年以来人类的智慧和经验积累了无数的分散的机构和装置，有的似乎风、马、牛不相及，其实都是古希腊门内马斯(Menaechmus，公元前375-325年)的椭圆家族中引伸出来的机构。本专利技术的目的是提供一种开创性的，以往复摆动作为输出的“门内马斯摆杆”*。此杆从结构上分为直杆、弯杆和组合杆；从功能和作用上分为驱动杆、摆动杆和传动杆；从应用或类型上分为门氏A杆、门氏B杆和门氏上杆，简称“门氏杆”，在本专利技术和后继专利技术中主要解决的任务有1.一种开创性的“精确直线驱动装置”；(本案实施例I)2.一种独创的“卡当精确直线驱动装置”；(本案实施例II)3.一种步行机械腿装置；(含爬行类实施例)4.一种水中高效拍动翼推进器装置；5.一种扑翼飞行机构装置；(含昆虫类复翼)6.一种人力双桨机构装置；7.一种既能切断输入动力又具自锁的功能的“卡当离合器”**为实现专利技术目的，本专利技术的解决方案是综合了二种椭圆仪机构中运动杆的特性和满足了OM＝MB＝MA的基本条件，特别是约束和限制了运动杆上的特殊点各按规定的轨迹运动，从而把运动杆演变成为具有实用价值的驱动杆，它包括了“门氏A杆”，“门氏B杆”和“门氏上杆”，都突破了传统摆杆的应用领域。驱动杆对称于纵轴线Y-Y，以2α的摆动半角作往复摆动是主要的应用方式，其杆上特殊的圆轨迹点M是被约束在壳体的几何中心O为圆心，以OM为半径作圆周轨迹运动，杆上特殊的直移轨迹点B是被强迫在横轴线X-X上的特殊结构中作往复直线运动，杆上特殊的力臂直移点A约束在纵轴线Y-Y上有微量上下直移运动，除上述的M、B、A三个特殊点以外，杆上其余点都会按相应不同的椭圆曲线轨迹摆动，故“门内马斯摆杆”的摆动支点也是移动的“活摆杆”，它完全是按运动杆在椭圆中旋转的规律作有序摆动的驱动杆。门氏A杆和门氏B杆的杆上的任意点的速度在对称于纵轴线Y-Y，以2α的最大摆动半角α摆动时，依次从折返点处以渐加速度向纵轴线Y-Y靠拢，然后又以渐减速度从纵轴线Y-Y离开摆向另一个折返点，即纵轴线Y-Y处速度最快，二个折返点处速度相对较慢；门氏A杆和门氏B杆的杆上任意点上的运动轨迹是以几何中心O为椭圆中心的相应椭圆曲线。门氏上杆是驱动杆上力臂直移点A处向外延长一段作为输出段，其延长段上的任意点的速度，从一个折返点处依次以渐减速向纵轴线Y-Y靠拢，然后又以渐加速度从纵轴线Y-Y离开摆向另一折返点，即纵轴线Y-Y处速度较慢，而二个折返点处速度相对较快；门氏上杆杆上任意点的运动轨迹是以几何中心O为椭圆中心的相应椭圆两端曲率较大的椭圆曲线作为门氏上杆任意点的运动轨迹。将行星齿轮(4)与内齿圈(6)的啮合定位点有意确定在卡当驱动销中心点与横轴线X-X重合的B点或者B’点上时则驱动杆的摆动半角α最大，输出杆的行程最长；当啮合定位点被移到纵轴线Y-Y上的B1点或者B2点位置时则驱动杆的摆动半角α为零、输出轴的行程为零，这时驱动杆被处在动力被切断的离合状态和自锁状态。在零位与最大位之间通过各种调控机构可实现无级或有级行程大小的任意变化。驱动杆杆上的输入和输出都集中这同一条杆上进行，更有双重曲柄和三联滚轮来吸收惯性冲击力及承力分担。“门氏A杆”是由双滑块椭圆仪机构发展为精确直线导向机构后再发展成为本专利技术“精确直线驱动装置”。门氏A杆圆轨迹点M的约束方式有二种在驱动杆圆轨迹点M处孔中压入的轴销上空套着滚轮一起置入到壳体端面的同心环槽之中；两端有孔的直连杆一端直接与圆轨迹点M处孔铰连，另端与壳盖或横梁板上与几何中心同轴线的投影孔铰连。门氏A杆上的直移轨迹点B孔处压入的轴销上空套着滚轮一起置入到与壳体径向固连的横梁板上对称长槽之中，约束滚轮中心只能沿横轴线X-X上作往复直线运动。力臂直移点A的约束仍在壳体上端对称短槽中的纵轴线Y-Y上有少许上下直线运动，这样门氏A杆上的M、B、A三个特殊点都各按规定的轨迹运动。从直移轨迹点B处孔中固有轴销，其上空套在输出杆左端内孔中，另一头从横梁板上的立耳的滑套中伸出就是门氏A杆型的精确直线驱动装置。“门氏B杆”是从卡当椭圆仪机构直接演变为本专利技术全转动的、高精度的、独创的“卡当精确直线驱动装置”***，门氏B杆上圆轨迹点M和直移轨迹点B的共同约束和运动合成是通过锚式摆动连杆大端上轴销放入到横梁板的中央座孔中并和几何中心O保持重合，其小端孔中用轴销压入到门氏B杆的圆轨迹点M处的孔中和小端孔转合，在锚式摆动连杆上制有以M为圆心，以R为半径的弧状柱台与空套在门氏B杆的直移轨迹点B处的固定轴销上其转动半径为r的滚轮之间保持纯滚动，即R+r＝OM＝MB＝MA。对力臂直移点A的约束仍是在壳体上端的对称短槽中的纵轴线Y-Y上有少许上下直线运动。输出杆的一端也是套在直移轨迹点B处固定的轴销上，另一端从横梁板上立耳的滑套中伸出就是门氏B杆型的卡当精确直线驱动装置。“门氏上杆”的M点和B点约束和限制可采用门A杆型或门氏B杆型的约束方式不拘。从门氏上杆的力臂直移点A点向外延长一定合适的长度作为输出段(另案详细叙述)。啮合定位点是卡当驱动销中心要和内齿圈上的凹齿槽和行星齿轮装配时相啮合的凸齿的啮合平分线有意在横轴线X-X上的内齿圈节圆上的节点B或B’重合，作为内齿圈在壳体内最大方位角的基准点；通过手柄或其他调控机构将啮合定位点转移到纵轴线Y-Y上的B1或B2点时是内齿圈在壳体内的方位角在最小(零)方位角的基准点，也可称做卡当离合器基准。只有当啮合定位点B1或B2处在纵轴线Y-Y上时，驱动杆背面纵向槽a---a轴线和Y-Y对称重合，滑合装配在纵向槽a---a之中的驱动销及滚轮(或滑块)的中心是作上下运动的轨迹和纵轴线Y-Y完全重合而不对纵向槽壁产生驱动力，故输入动力被切断，驱动杆被锁定在纵轴线Y-Y的铅垂线位置上固定不动而成为一种特有的卡当离合器。若反时针转动手柄或其他调控机构将啮合定位点转移调整到内齿圈节圆上的B3点方位角时，卡当驱动销中心的驱动轨迹是B3、B4的节径直线，其B3、B4点投影到横轴线X-X的距离L1是输出杆的实际往复行程长度，或相应的驱动杆的摆动半角α；若继续反时针通过手柄等调控手段将啮合定位点转移到横轴线X-X上的B或B’点时，由于内齿圈节圆直径等于这两个啮合定位点B，B’的投影点之间的距离，故输出杆的往复行程L最长，驱动杆的摆动半角α最大；在最小(零)方位角的啮合本文档来自技高网...

【技术保护点】
“门内马斯摆杆”与精确直线驱动装置和卡当离合器，它综合了二种椭圆仪机构中运动杆的特性和满足ＯＭ＝ＭＢ＝ＭＡ的条件，采用了卡当行星机构作为输入机构，其特征在于：是约束或限制运动杆上的特殊点按规定的要求运动，从而将运动杆改造为实用的驱动杆（９），从应用上它包括“门氏Ａ杆”，“门氏Ｂ杆”和“门氏上杆”总称“门内马斯摆杆”；驱动杆（９）对称于纵轴线Ｙ－Ｙ，以２α的摆动半角作往复摆动是主要的输出形式；其杆上圆轨迹点Ｍ是被约束在壳体（１３）的几何中心Ｏ为圆心，以ＯＭ为半径作圆周轨迹运动，杆上的直移轨迹点Ｂ是被强迫在横轴线Ｘ－Ｘ上的多种结构中作往复直线运动，杆上的力臂直移点Ａ约束在纵轴线Ｙ－Ｙ上有微量上下直移运动，除上述的Ｍ、Ｂ、Ａ三个特殊点以外，杆上其余点都会按相应不同的椭圆曲线轨迹摆动，“门内马斯摆杆”的摆动支点也是运动的，故称“活摆杆”，它是完全按运动杆在椭圆中的旋转规律作有序摆动的驱动杆；门氏Ａ杆和门氏Ｂ杆的杆上的任意点速度在对称于纵轴线Ｙ－Ｙ，以２α的最大摆动半角摆动时，依次从折返点处以渐加速度向纵轴线Ｙ－Ｙ靠拢，然后又以渐减速度从纵轴线Ｙ－Ｙ离开摆向另一个折返点，即纵轴线Ｙ－Ｙ处速度最快，二个折返点处速度相对较慢，门氏Ａ杆和门氏Ｂ杆的杆上任意点上的运动轨迹是以几何中心Ｏ为椭圆中心的相应椭圆曲线；门氏上杆是驱动杆（９）从杆上力臂直移点Ａ处向外延长一段作为输出段，其延长段上的任意点的速度，从一个折返点处依次以渐减速度向纵轴线Ｙ－Ｙ靠拢，然后又以渐加速度从纵轴线Ｙ－Ｙ离开摆向另一折返点，即纵轴线Ｙ－Ｙ处附近速度较慢，而二个折返点处速度相对较快，门氏上杆杆上任意点的运动轨迹是以几何中心Ｏ为椭圆中心的两端曲率较大的椭圆曲线作为门氏上杆任意点的运动轨迹；将行星齿轮（４）与内齿圈（６）的啮合定位点确定在卡当驱动销（７）中心与横轴线Ｘ－Ｘ重合的Ｂ点或者Ｂ’点上时则驱动杆（９）的摆动半角α最大，输出杆（２８）的行程最长，当啮合定位点被转移到纵轴线Ｙ－Ｙ上的Ｂ↓［１］点或者Ｂ↓［２］点位置时则驱动杆（９）的摆动半角α为零、输出杆（２８）的行程为零，这时驱动杆（９）被处在动力被切断和同时自锁的状态，在零位与最大之间通过各种调控机构可实现无级或有级行程大小的任意变化；驱动杆（９）杆上的输入和输出都集中在这同一条杆上进行，更有双重曲柄和三联滚轮（３）来吸收惯性冲击力和承力分担等优点。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊介良，
申请(专利权)人：熊介良，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]