一種用於狹長空間內的轉動驅動機構的製作方法

2023-05-28 07:14:36

本實用新型屬於機械傳動技術領域，尤其涉及一種用於狹長空間內的轉動驅動機構。

背景技術：

在某些應用場合，比如風洞試驗，試驗模型的外形和尺寸確定後不允許改變，要想驅動某一部件運動，只能利用模型的內部空間，然而模型尺寸通常比較小，限制驅動設備的安裝。類型這種情況下，試驗模型的外形尺寸與部件驅動之間的矛盾就成了一個亟需解決的問題。

技術實現要素：

本實用新型的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種用於狹長空間內的轉動驅動機構，在不改變試驗模型的外形和尺寸的前提下，充分利用試驗模型的內部空間，利用螺旋傳動原理和曲柄滑塊機構運動原理，實現了對指定部件的驅動。

為了解決上述技術問題，本實用新型公開了一種用於狹長空間內的轉動驅動機構，包括：第一頭罩(101)、第一頭罩(102)、第一曲柄(2)、第二曲柄(3)、滾珠絲槓(4)、滑塊(5)、電機(6)、直線導軌(7)、殼體(8)、第一銷軸(901)和第二銷軸(902)；

所述滾珠絲槓(4)、電機(6)和直線導軌(7)均固定在所述殼體(8)上；

所述電機(6)與所述滾珠絲槓(4)連接，驅動所述滾珠絲槓(4)旋轉；

所述滑塊(5)與所述滾珠絲槓(4)採用螺旋方式連接，構成螺旋傳動；所述滑塊(5)在螺旋副的驅動作用下可沿所述直線導軌(7)的直線軌道移動；

所述第一曲柄(2)通過所述第一銷軸(901)與所述殼體(8)鉸接，所述第二曲柄(3)通過所述第二銷軸(902)與所述殼體(8)鉸接；

所述第一曲柄(2)的兩端分別與所述第一頭罩(101)和所述滑塊(5)連接，所述第二曲柄(3)的兩端分別與所述第二頭罩(102)和所述滑塊(5)連接；其中，所述第一曲柄(2)和第二曲柄(3)可在所述滑塊(5)的作用下，分別繞所述第一銷軸(901)和第二銷軸(902)轉動，以控制所述第一頭罩(101)和第二頭罩(102)的張角。

在上述用於狹長空間內的轉動驅動機構中，還包括：減速器(10)；

所述減速器(10)設置在所述電機(6)與所述滾珠絲槓(4)之間。

在上述用於狹長空間內的轉動驅動機構中，所述殼體(8)包括：第一段殼體(801)、第二段殼體(802)和第三段殼體(803)；

所述電機(6)固定在所述第二段殼體(802)上，置於所述第三段殼體(803)的內部空腔中；

所述滾珠絲槓(4)、滑塊(5)和直線導軌(7)均置於所述第一段殼體(801)和第二段殼體(802)形成的內部空腔中；其中，所述滾珠絲槓(4)由所述第一段殼體(801)和所述第二段殼體(802)共同支撐固定；所述直線導軌(7)由所述第一段殼體(801)和所述第二段殼體(802)共同支撐固定；所述直線導軌(7)與所述滾珠絲槓(4)平行設置。

在上述用於狹長空間內的轉動驅動機構中，各段殼體之間採用圓柱配合，通過錐銷固定。

在上述用於狹長空間內的轉動驅動機構中，還包括：第一軸承(111)和第二軸承(112)；

所述滾珠絲槓(4)與所述電機(6)的輸出軸通過鍵連接；

所述滾珠絲槓(4)的兩端分別通過所述第一軸承(111)和所述第二軸承(112)與所述殼體(8)連接固定。

在上述用於狹長空間內的轉動驅動機構中，所述第一曲柄(2)的一端與所述第一頭罩(101)固定連接，另一端與所述滑塊(5)滑動連接；

所述第二曲柄(3)的一端與所述第二頭罩(102)固定連接，另一端與所述滑塊(5)滑動連接；

在上述用於狹長空間內的轉動驅動機構中，還包括：第三軸承(113)、第四軸承(114)、第一軸承擋圈(121)和第二軸承擋圈(122)；

所述第一銷軸(901)穿過所述第一曲柄(2)的鉸接中心，兩端固定在所述殼體(8)上；所述第一銷軸(901)與所述第一曲柄(2)之間通過所述第三軸承(113)連接；其中，所述第一銷軸(901)與所述第三軸承(113)的內圈配合，所述第一曲柄(2)與所述第三軸承(113)的外圈配合，所述第一軸承擋圈(121)設置在所述第三軸承(113)和所述殼體(8)之間；

所述第二銷軸(902)穿過所述第二曲柄(2)的鉸接中心，兩端固定在所述殼體(8)上；所述第二銷軸(902)與所述第二曲柄(3)之間通過所述第四軸承(114)連接；其中，所述第二銷軸(902)與所述第四軸承(114)的內圈配合，所述第二曲柄(3)與所述第四軸承(114)的外圈配合，所述第二軸承擋圈(122)設置在所述第四軸承(114)和所述殼體(8)之間。

在上述用於狹長空間內的轉動驅動機構中，所述滑塊(5)包括：第一凸起(501)、第二凸起(502)、U型杆(503)和旋轉螺母(504)；

所述旋轉螺母(504)內圈設置有螺紋，所述滑塊(5)通過所述旋轉螺母(504)與所述滾珠絲槓(4)連接；

所述U型杆(503)與所述旋轉螺母(504)之間通過圓柱銷連接；

所述第一凸起(501)和所述第二凸起(502)交錯設置在所述U型杆(503)的兩個側面。

在上述用於狹長空間內的轉動驅動機構中，所述第一曲柄(2)上設置有第一滑動槽(201)，所述第二曲柄(3)上設置有第二滑動槽(301)；

所述第一曲柄(2)通過所述第一滑動槽(201)與所述滑塊(5)上的第二凸起(502)連接；

所述第二曲柄(3)通過所述第二滑動槽(301)與所述滑塊(5)上的第一凸起(501)連接。

本實用新型具有以下優點：

(1)本實用新型所述的用於狹長空間內的轉動驅動機構，基於第一頭罩、第二頭罩、第一曲柄、第二曲柄、滾珠絲槓、滑塊、電機、直線導軌、殼體、第一銷軸和第二銷軸等零部件構成，在不改變試驗模型的外形和尺寸的前提下，充分利用試驗模型的內部空間，利用螺旋傳動原理和曲柄滑塊機構運動原理，實現了對指定部件的驅動，解決了有限空間內無法直接實現轉動驅動的問題。

(2)本實用新型所述的用於狹長空間內的轉動驅動機構，結構緊湊，控制方便，易於實現頭罩連續角度的變化。

(3)本實用新型所述的用於狹長空間內的轉動驅動機構，設置有直線導軌，克服了滾珠絲槓傳遞給滑塊的力矩，保證了滑塊做直線運動的平穩性和可靠性。

(4)本實用新型所述的用於狹長空間內的轉動驅動機構，滑塊與兩個曲柄連接處交叉布置，增加了驅動力臂的長度，在同樣驅動力作用下，可驅動更大載荷。

(5)本實用新型所述的用於狹長空間內的轉動驅動機構，滑塊與第一、第二兩個曲柄連接，滑塊運動時，第一曲柄和第二曲柄可以同時繞各自旋轉軸轉動，從而實現兩個頭罩同時展開，保持運動的一致性。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例中一種用於狹長空間內的轉動驅動機構的正面視圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是圖1中A-A向剖面結構示意圖；

圖4是本實用新型實施例中一種滑塊的結構示意圖；

圖5是本實用新型實施例中一種曲柄的結構示意圖；

圖6是本實用新型實施例中一種滑塊與第一曲柄和第二曲柄的安裝示意圖；

圖7是本實用新型實施例中一種轉動驅動機構的工作原理的步驟示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型公共的實施方式作進一步詳細描述。

在本實施例中，所述用於狹長空間內的轉動驅動機構特別適用於空間尺寸小、無法直接實現轉動驅動的場合。參照圖1，示出了本實用新型實施例中一種用於狹長空間內的轉動驅動機構的正面視圖。圖2，示出了圖1的俯視圖。其中，所述用於狹長空間內的轉動驅動機構，包括：第一頭罩101、第一頭罩102、第一曲柄2、第二曲柄3、滾珠絲槓4、滑塊5、電機6、直線導軌7、殼體8、第一銷軸901和第二銷軸902。

結合圖1和2可知，在本實施例中，

所述滾珠絲槓4、電機6和直線導軌7均固定在所述殼體8上。

所述電機6與所述滾珠絲槓4連接，驅動所述滾珠絲槓4旋轉。

所述滑塊5與所述滾珠絲槓4採用螺旋方式連接，構成螺旋傳動，所述滑塊5在螺旋副的驅動作用下可沿所述直線導軌7的直線軌道移動。

所述第一曲柄2通過所述第一銷軸901與所述殼體8鉸接，所述第二曲柄3通過所述第二銷軸902與所述殼體8鉸接。

所述第一曲柄2的兩端分別與所述第一頭罩101和所述滑塊5連接，所述第二曲柄3的兩端分別與所述第二頭罩102和所述滑塊5連接；其中，所述第一曲柄2和第二曲柄3可在所述滑塊5的作用下，分別繞所述第一銷軸901和第二銷軸902轉動，以控制所述第一頭罩101和第二頭罩102的張角。

優選的，如圖1，所述殼體8可以包括：第一段殼體801、第二段殼體802和第三段殼體803。其中，第一段殼體801、第二段殼體802和第三段殼體803之間採用圓柱配合，通過錐銷固定；各殼體內部中空，形成空腔；

優選的，所述電機6固定在所述第二段殼體802上，置於所述第三段殼體803的內部空腔中。所述滾珠絲槓4、滑塊5和直線導軌7均置於所述第一段殼體801和第二段殼體802所形成的內部空腔中。

在本實施例中，所述滾珠絲槓4可以平行貫穿所述第一段殼體801的內部空腔，末端抵接所述第二段殼體802，也即，所述滾珠絲槓4可以由所述第一段殼體801和所述第二段殼體802共同支撐固定。所述直線導軌7同樣可以平行貫穿所述第一段殼體801的內部空腔末端抵接所述第二段殼體802，也即，所述直線導軌7由所述第一段殼體801和所述第二段殼體802共同支撐固定。其中，所述直線導軌7與所述滾珠絲槓4平行設置。

優選的，如圖1所示，所述第一曲柄2的一端與所述第一頭罩101固定連接，另一端與所述滑塊5滑動連接；所述第二曲柄3的一端與所述第二頭罩102固定連接，另一端與所述滑塊5滑動連接；

在本實用新型的一優選實施例中，參照圖3，是圖1中A-A向剖面結構示意圖。優選的，所述轉動驅動機構還可以包括：第三軸承113、第四軸承114、第一軸承擋圈121和第二軸承擋圈122。

在本實施例中，所述第一銷軸901穿過所述第一曲柄2的鉸接中心，兩端固定在所述殼體8上；所述第一銷軸901與所述第一曲柄2之間通過所述第三軸承113連接；其中，所述第一銷軸901與所述第三軸承113的內圈配合，所述第一曲柄2與所述第三軸承113的外圈配合，所述第一軸承擋圈121設置在所述第三軸承113和所述殼體8之間。所述第二銷軸902穿過所述第二曲柄2的鉸接中心，兩端固定在所述殼體8上；所述第二銷軸902與所述第二曲柄3之間通過所述第四軸承114連接；其中，所述第二銷軸902與所述第四軸承114的內圈配合，所述第二曲柄3與所述第四軸承114的外圈配合，所述第二軸承擋圈122設置在所述第四軸承114和所述殼體8之間。

在本實用新型的一優選實施例中，參照圖4，示出了本實用新型實施例中一種滑塊的結構示意圖。優選的，所述滑塊5具體可以包括：第一凸起501、第二凸起502、U型杆503和旋轉螺母504。

在本實施例中，所述旋轉螺母504內圈設置有螺紋，所述滑塊5通過所述旋轉螺母504與所述滾珠絲槓4連接。所述U型杆503與所述旋轉螺母504之間通過圓柱銷連接。所述第一凸起501和所述第二凸起502交錯設置在所述U型杆503的兩個側面。

優選的，參照圖5，示出了本實用新型實施例中一種曲柄的結構示意圖。如圖5，在本實施例中，所述第一曲柄2的第一支臂202上可以設置有第一滑動槽201，所述第二曲柄3的第二支臂302上可以設置有第二滑動槽301。進一步優選的，參照圖6，示出了本實用新型實施例中一種滑塊與第一曲柄和第二曲柄的安裝示意圖。在本實施例中，所述第一曲柄2通過所述第一滑動槽201與所述滑塊5上的第二凸起502連接；所述第二曲柄3通過所述第二滑動槽301與所述滑塊5上的第一凸起501連接。也即，如圖5，連接後的第一曲柄2的第一支臂202與第二曲柄3的第二支臂302平行、且位於不同的平面、且相互交叉。

在本實用新型的一優選實施例中，如圖1，所述轉動驅動機構還可以包括：減速器10。其中，所述減速器10設置在所述電機6與所述滾珠絲槓4之間。

在本實用新型的一優選實施例中，如圖1，所述轉動驅動機構還可以包括：第一軸承111和第二軸承112。其中，所述滾珠絲槓4與所述電機6的輸出軸通過鍵連接；所述滾珠絲槓4的兩端分別通過所述第一軸承111和所述第二軸承112與所述殼體8連接固定。

為了便於理解，在上述裝置實施例的基礎上，下面對所述轉動驅動機構的工作原理進行說明。參照圖7，示出了本實用新型實施例中一種轉動驅動機構的工作原理的步驟示意圖。在本實施例中，轉動驅動機構的工作原理如下：

步驟101，通過控制電機的轉動速度和圈數，驅動滾珠絲槓旋轉。

步驟102，滑塊在滾珠絲槓的螺旋傳動作用下，沿直線導軌做直線運動。

在本實施例中，滾珠絲槓與滑塊之間構成螺旋傳動，滑塊與直線導軌之間形成移動副，滑塊在螺旋副的驅動作用下，只能沿著滾珠絲槓軸向移動，保證了滑塊運行的平穩性。

步驟103，滑塊在沿直線導軌做直線運動時，帶動與所述滑塊連接的第一曲柄繞第一銷軸轉動，以及，帶動與所述滑塊連接的第二曲柄繞第二銷軸轉動。

在本實施例中，滑塊上設置有左右對稱的凸起，滑塊與第一曲柄和第二曲柄連接時交叉布置，即，位於一側的曲柄連接對側的滑塊凸起，從而保持最大的驅動力臂。

步驟104，第一曲柄和第二曲柄轉動過程中，帶動頭罩張開設定角度。

其中，所述設定角度等於第一曲柄和第二曲柄的轉動角度。在本實施例中，第一曲柄的其中一端和第二曲柄的其中一端分別連接第一頭罩和第二頭罩，兩個頭罩轉動的角度等於曲柄在滑塊作用下，繞銷軸轉過的角度；通過控制電機的轉動速度和圈數，以及滾珠絲槓的長度，經過換算，便可獲得各個頭罩展開的速度和角度。

在本實用新型的一優選實施例中，殼體的內徑可以在50mm～200mm之間(包括50mm和200mm)，單側頭罩展開角度範圍為0～90°，滾珠絲槓的有效長度取值範圍為50mm～260mm。其中，根據實際負載情況，通常選擇大減速比的減速器和低速大轉矩的電機，且尺寸儘可能小，能夠置於殼體內腔中。

例如，一組優選的尺寸規格參數可以如下：殼體內徑為110mm，單側頭罩展開角度為0～45°，滾珠絲槓的有效長度為175mm，減速器的減速比為1：73.5，電機轉速設定為額定轉速5420r/min，則滑塊移動速度為7.37mm/s，頭罩從0°展開到45°的過程需要耗時8.3s。

綜上所述，本實用新型實施例所述的用於狹長空間內的轉動驅動機構，基於第一頭罩、第二頭罩、第一曲柄、第二曲柄、滾珠絲槓、滑塊、電機、直線導軌、殼體、第一銷軸和第二銷軸等零部件構成，在不改變試驗模型的外形和尺寸的前提下，充分利用試驗模型的內部空間，利用螺旋傳動原理和曲柄滑塊機構運動原理，實現了對指定部件的驅動，解決了有限空間內無法直接實現轉動驅動的問題。

其次，本實用新型所述的用於狹長空間內的轉動驅動機構，結構緊湊，控制方便，易於實現頭罩連續角度的變化。

進一步的，本實用新型所述的用於狹長空間內的轉動驅動機構，設置有直線導軌，克服了滾珠絲槓傳遞給滑塊的力矩，保證了滑塊做直線運動的平穩性和可靠性。同時，滑塊與曲柄連接處交叉布置，增加了驅動力臂的長度，在同樣驅動力作用下，可驅動更大載荷。

此外，本實用新型所述的用於狹長空間內的轉動驅動機構，滑塊與第一、第二兩個曲柄連接，滑塊運動時，第一曲柄和第二曲柄可以同時繞各自旋轉軸轉動，從而實現兩個頭罩同時展開，保持運動的一致性。

以上所述，僅為本實用新型最佳的具體實施方式，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。

本實用新型說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員的公知技術。