一種電動擺動機構的製作方法

2023-07-12 07:19:17

本發明涉及機械結構設計領域，尤其涉及一種電動擺動機構。

背景技術：

目前，能實現擺動的機構有主要有：四桿機構，包括曲柄搖杆、導杆機構、搖杆滑塊機構等；可正反擺動的擺動液壓缸；擺動氣缸等。但上述擺動機構均存在一些弊端，如曲柄搖杆機構是將曲柄的旋轉轉換成導杆的往復擺動，具有急回運動性質，不能直接實現平穩擺動；四桿機構低副中存在間隙，數目較多的低副會引起運動累積誤差；而且四桿機構設計比較複雜，不易精確地實現往復運動。採用液壓缸驅動時，運行過程中液壓系統能量損失較大，工作性能受到溫度影響較大，且存在漏油、失壓等危險，同時在工作平臺傾斜過程中，其受到的橫向力變大，而液壓缸對於橫向力的承受能力較小，所以整體橫向強度變差。氣缸根據工作力的大小來確定活塞杆上的推力和拉力，若氣缸直徑較小，輸出力不足，氣缸不能正常工作，若要滿足較大負載，會加大氣缸直徑、使得設備變重、耗氣量增大。綜上所述，目前機械擺動機構存在小尺寸下難以承受大負載的問題，同時上述機構運動平穩性不高，需要改善其運動性能。

技術實現要素：

技術問題：為了解決現有擺動機構中小尺寸與大負載不能協調、運動平穩性欠缺等問題，本發明提出了一種新型的電動擺動機構。該機構採用電機驅動，利用蝸輪蝸杆實現自鎖，結構緊湊、負載較大，無排氣排液汙染，可克服液動漏油失壓等缺陷，能實現角度的精確調節。

技術方案：本發明的一種電動擺動機構，該機構包括電機，換向傘齒輪，蝸杆，運動件導軌，運動件，小齒輪，內扇齒，蝸輪，蝸輪軸，齒輪箱，齒輪箱導軌；

電機、換向傘齒輪、蝸杆、蝸輪、蝸輪軸位於齒輪箱內部；運動件導軌、運動件、小齒輪、內扇齒、齒輪箱導軌位於齒輪箱外部；齒輪箱為上部開口結構；

電機固定在齒輪箱端蓋上，電機輸出軸與換向傘齒輪主動輪採用鍵聯接，電機輸出軸與換向傘齒輪主動輪同步轉動；換向傘齒輪與蝸杆同軸，並採用鍵連接方式傳遞運動；

蝸輪位於蝸輪軸一端，蝸輪與蝸輪軸採用鍵聯接方式固定；蝸輪軸兩端均採用軸承定位，軸承內圈與蝸輪軸採用過盈方式配合，軸承外圈與齒輪箱端蓋採用過盈方式配合；

齒輪箱端蓋分別位於齒輪箱兩端，用於密封齒輪箱和定位蝸輪軸；兩個小齒輪分別位於蝸輪軸的兩端，小齒輪一側通過蝸輪軸9的軸肩限位，另一端通過固定在蝸輪軸上的軸端擋圈限位，小齒輪與蝸輪軸通過鍵連接；

內扇齒內圈為內齒輪結構，並與小齒輪嚙合，內扇齒外側通過與運動件內側固定；運動件上部內表面與齒輪箱上部外表面均為圓弧形結構且同軸心，運動件上部圓弧內表面壓在齒輪箱上部圓弧外表面上；

當運動件轉動時，其上部圓弧內表面繞齒輪箱上部圓弧外表面滑動，滑動表面之間貼有聚四氟乙烯薄片，以減小運動摩擦力；

運動件導軌固定在運動件下部，齒輪箱導軌固定在齒輪箱外側面下部，當運動件轉動時，運動件導軌沿齒輪箱導軌滑動；

運動件導軌與齒輪箱導軌配合使用，用於限制運動件的運動路徑，防止運動件沿蝸輪軸軸向竄動以及徑向跳動；齒輪箱底部通過鉸鏈聯接在支架上，運動件兩側與支架保持距離，旋轉過程中與支架不幹涉。

優選的，電機位於齒輪箱內部，換向傘齒輪包括主動輪和從動輪，換向傘齒輪2主動輪和從動輪軸交角為90°；電機帶動換向傘齒輪主動輪轉動，換向傘齒輪從動輪帶動蝸杆轉動。

優選的，蝸杆帶動蝸輪以及與蝸輪同軸心的蝸輪軸轉動，蝸輪蝸杆具有自鎖功能。

優選的，小齒輪位於蝸輪軸一端，蝸輪軸轉動時帶動與其同軸心的小齒輪轉動，小齒輪帶動內扇齒轉動，內扇齒固聯在運動件上，運動件隨內扇齒同步轉動。

優選的，運動件上部內表面與齒輪箱上部外表面均為圓弧形結構且同軸心，運動件導軌固定在運動件下部，齒輪箱導軌固定在齒輪箱側面下部，當運動件轉動時，運動件導軌沿齒輪箱導軌滑動，運動件上部內表面沿齒輪箱上部外表面滑動。

有益效果：

1.本發明可有效降低臺面轉動中心，在不增加高度尺寸的條件下實現運動件轉動，同時不幹涉支撐件，可有效降低擺動機構的整體高度。

2.本發明採用電機，齒輪，蝸輪蝸杆等實現運動輸出與傳遞，結構緊湊，傳動平穩，可承受較大負載，且能實現轉動角度精確控制。

3.本發明採用電動控制，可避免液壓系統漏油失壓，難以維護以及氣壓缸體積較大等缺點，衛生狀況良好。

附圖說明

圖1是本發明電動擺動機構不包含齒輪箱的三維結構圖。

圖2是本發明電動擺動機構整體結構示意圖。

圖3是本發明電動擺動機構沿蝸輪軸豎直方向的剖視圖。

圖4是本發明電動擺動機構臺面為一體結構時的三維結構圖。

其中，1為電機，2為換向傘齒輪，3為蝸杆，4為運動件導軌，5為運動件，6為小齒輪，7為內扇齒，8為蝸輪，9為蝸輪軸，10為齒輪箱，11為齒輪箱導軌。

具體實施方式

為解決現有擺動機構小尺寸下承受負載不足的問題，本發明實施例提供了一種電動擺動機構。

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

6.參閱圖1至圖4所示，展示了本發明一種電動擺動機構，該機構包括電機1，換向傘齒輪2，蝸杆3，運動件導軌4，運動件5，小齒輪6，內扇齒7，蝸輪8，蝸輪軸9，齒輪箱10，齒輪箱導軌11；電機1、換向傘齒輪2、蝸杆3、蝸輪8、蝸輪軸9位於齒輪箱10內部；運動件導軌4、運動件5、小齒輪6、內扇齒7、齒輪箱導軌11位於齒輪箱10外部；齒輪箱10為上部開口結構；

電機1固定在齒輪箱10端蓋上，電機1輸出軸與換向傘齒輪2主動輪採用鍵聯接，電機1輸出軸與換向傘齒輪2主動輪同步轉動；換向傘齒輪2與蝸杆3同軸，並採用鍵連接方式傳遞運動；

蝸輪8位於蝸輪軸9一端，蝸輪8與蝸輪軸9採用鍵聯接方式固定；蝸輪軸9兩端均採用軸承定位，軸承內圈與蝸輪軸9採用過盈方式配合，軸承外圈與齒輪箱10端蓋採用過盈方式配合；

齒輪箱10端蓋分別位於齒輪箱10兩端，用於密封齒輪箱10和定位蝸輪軸9；兩個小齒輪6分別位於蝸輪軸9的兩端，小齒輪6一側通過蝸輪軸9的軸肩限位，另一端通過固定在蝸輪軸9上的軸端擋圈限位，小齒輪6與蝸輪軸9通過鍵連接；

內扇齒7內圈為內齒輪結構，並與小齒輪6嚙合，內扇齒7外側通過與運動件5內側固定；運動件5上部內表面與齒輪箱10上部外表面均為圓弧形結構且同軸心，運動件5上部圓弧內表面壓在齒輪箱10上部圓弧外表面上；

當運動件5轉動時，其上部圓弧內表面繞齒輪箱10上部圓弧外表面滑動，滑動表面之間貼有聚四氟乙烯薄片，以減小運動摩擦力；

運動件導軌4固定在運動件5下部，齒輪箱導軌11固定在齒輪箱10外側面下部，當運動件5轉動時，運動件導軌4沿齒輪箱導軌11滑動；

運動件導軌4與齒輪箱導軌11配合使用，用於限制運動件5的運動路徑，防止運動件5沿蝸輪軸9軸向竄動以及徑向跳動；齒輪箱10底部通過鉸鏈聯接在支架上，運動件5兩側與支架保持距離，旋轉過程中與支架不幹涉。

電機位於齒輪箱內部，換向傘齒輪2包括主動輪和從動輪，換向傘齒輪2主動輪和從動輪軸交角為90°；電機帶動換向傘齒輪主動輪轉動，換向傘齒輪從動輪帶動蝸杆轉動。

蝸杆帶動蝸輪以及與蝸輪同軸心的蝸輪軸轉動，蝸輪蝸杆具有自鎖功能。

小齒輪位於蝸輪軸一端，蝸輪軸轉動時帶動與其同軸心的小齒輪轉動，小齒輪帶動內扇齒轉動，內扇齒固聯在運動件上，運動件隨內扇齒同步轉動。

運動件上部內表面與齒輪箱上部外表面均為圓弧形結構且同軸心，運動件導軌固定在運動件下部，齒輪箱導軌固定在齒輪箱側面下部，當運動件轉動時，運動件導軌沿齒輪箱導軌滑動，運動件上部內表面沿齒輪箱上部外表面滑動。參閱圖1和圖2，所述電機1為直流電機，電機1通過螺釘固定在齒輪箱10端蓋上，電機1輸出軸與換向傘齒輪2主動輪採用鍵聯接，電機1輸出軸與換向傘齒輪2主動輪同步轉動。換向傘齒輪2從動輪與蝸杆3同軸，並採用鍵連接方式傳遞運動，換向傘齒輪2主動輪和從動輪軸交角為90°。當電機1轉動時，電機1輸出軸帶動換向傘齒輪2主動輪同步轉動，換向傘齒輪2主動輪帶動換向傘齒輪2從動輪轉動，實現水平方向轉動向豎直方向轉動的換向，換向傘齒輪2從動輪帶動蝸杆3同步轉動。

參閱圖1、圖2和圖3，蝸輪8位於蝸輪軸9一端，蝸輪8與蝸輪軸9採用鍵聯接方式固定。蝸輪軸9兩端均採用軸承定位，軸承內圈與蝸輪軸9採用過盈方式配合，軸承外圈與齒輪箱10端蓋採用過盈方式配合。齒輪箱10端蓋分別位於齒輪箱10兩端，用於密封齒輪箱10和定位蝸輪軸9。兩個小齒輪6分別位於蝸輪軸9的兩端，小齒輪6一側通過蝸輪軸9的軸肩限位，另一端通過固定在蝸輪軸9上的軸端擋圈限位，小齒輪6與蝸輪軸9通過鍵連接。內扇齒7內圈為內齒輪結構，並與小齒輪6嚙合，內扇齒7外側通過螺釘與運動件5內側固定。運動件5上部內表面與齒輪箱10上部外表面均為圓弧形結構且同軸心，運動件5上部圓弧內表面壓在齒輪箱10上部圓弧外表面上。當運動件5轉動時，其上部圓弧內表面繞齒輪箱10上部圓弧外表面滑動，滑動表面之間貼有聚四氟乙烯薄片，以減小運動摩擦力。運動件導軌4固定在運動件5下部，齒輪箱導軌11固定在齒輪箱10外側面下部，當運動件5轉動時，運動件導軌4沿齒輪箱導軌11滑動。運動件導軌4與齒輪箱導軌11配合使用，用於限制運動件5的運動路徑，防止運動件5沿蝸輪軸9軸向竄動以及徑向跳動。當蝸杆3轉動時，蝸輪8帶動蝸輪軸9及小齒輪6同步轉動，小齒輪6帶動內扇齒7及運動件5同時轉動。由於齒輪箱10與蝸杆軸9固定，從而使內扇齒7和運動件5繞內扇齒7的幾何中心同步轉動。

齒輪箱10底部通過鉸鏈聯接在支架上，運動件5兩側與支架保持一定距離，旋轉過程中與支架不幹涉。通過選用不同尺寸參數的內扇齒7，可使運動件5實現不同的擺動角度，本發明理論上可實現的最大擺角為±90°。通過改變電機1的轉動方向，實現運動件5向不同方向的擺動。

本實施例中零件多為標準件，成本低，替換方便。本發明可有效降低臺面轉動中心和設備的整體高度，結構緊湊，並可承受較大負載，且運動過程平穩。本發明採用電動控制，能夠有效避免液壓控制中液壓缸漏油失壓、難以維護，氣動控制中氣壓缸體積大等缺陷。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。例如，電機1與換向傘齒輪2之間可以接入減速器以調節輸出轉速；通過改變減速器、換向傘齒輪2、蝸輪8蝸杆3的位置，可改變電機1在齒輪箱10中的位置和放置方向。如上述實施例所示，小齒輪6和內扇齒7可同時布置在蝸輪軸9兩端，也可只布置在蝸輪軸9任意一端，以簡化機構。