名称:一种增加旋转力矩的机构

专利号:202511591281.7

专利权人:杨玉燕

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域,具体为一种增加旋转力矩的机构。

背景技术

在机械工程中,旋转力矩的产生与放大是许多设备的核心需求,广泛用于重型机械、工业生产线、汽车传动系统、机器人关节驱动等领域。传统上,放大旋转力矩的常用方法包括齿轮传动、滑轮组、杠杆机构或液压系统。齿轮传动通过不同大小的齿轮组合实现力矩变化,但往往结构复杂、体积庞大,且在高负载下易产生磨损、噪声和效率损失,导致能源浪费。滑轮组和杠杆机构虽简单,但力矩放大倍数有限,通常需要较大的安装空间,难以满足小型化设备的需求。液压系统(如液压缸)能提供较大的力放大,但存在能耗高、维护复杂、易泄漏等问题,在连续运行场景中能源效率较低,增加了运营成本。

随着工业自动化和节能环保要求的提升,现有技术的局限性日益突出。例如,在大型工程机械(如起重机或挖掘机)中,对输出力矩要求极高,但传统齿轮或液压机构往往成本高昂且效率不足;在小型精密设备(如医疗仪器或航空航天部件)中,空间限制严格,传统方式难以在力矩放大和结构紧凑性之间取得平衡。此外,现有力矩放大机构在运行过程中常伴有显著的摩擦损失和热损失,进一步降低了整体效率。专利文献中虽有许多改进方案(如采用复合齿轮或优化液压回路),但大多结构复杂、制造成本高,或力矩放大倍数不足,难以广泛应用。因此,本领域迫切需要一种新型机构,能够以简单结构实现高效力矩放大,同时减少能源消耗,满足多样化的工业需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增加旋转力矩的机构,通过偏心圆盘和液压拉杆的组合,实现力矩的放大,从而减少能源输入,提高能源利用效率。

为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种增加旋转力矩的机构,包括圆盘,所述圆盘的端面设置有液压拉杆,所述液压拉杆的端部通过一铰接接头连接并形成一滑动接触部,该滑动接触部可滑动地卡设在所述圆盘的外圆周表面的环形导槽或凸缘上,并构成一个可沿圆周移动的滑动支点。当所述圆盘由外部驱动源(如电机)驱动并以偏心方式转动时,所述滑动支点受圆盘外形的约束而沿其外缘滑动,此滑动导致所述液压拉杆的输入端(即与施力点连接端)和输出端(即与滑动支点连接端)之间的有效力臂长度发生周期性变化。根据杠杆原理,这种力臂长度的变化被设计为在特定转动相位使输出端的力臂远大于输入端的力臂,从而在输出端放大和输出增大的力矩。该机构实现了将较小的输入力矩通过机械结构转化为较大输出力矩的功能。

进一步地,所述圆盘通过一转轴配置为以一点为中心进行偏心转动,该点记为固定的转动中心A点。所述圆盘的几何中心O点与转动中心A点不重合,二者之间的距离构成了机构的偏心距。当所述圆盘绕A点转动时,A点作为固定不动的支点,而所述滑动支点则随着圆盘外缘相对于A点距离的变化而移动。这种移动连续地调整了作用于所述液压拉杆上的实际力臂长度,使得输出力矩在圆盘的转动过程中能够持续增大,尤其是在力臂达到最长的位置附近获得峰值扭矩。优选地,A点被设置在所述圆盘的边缘区域或非中心位置,以最大化偏心距,从而优化偏心效果,获得更大的力臂变化范围和更高的力矩放大倍数。

进一步地,所述液压拉杆本身构成一个液压放大器,其包括一个缸体,缸体内被活塞分隔为输入端腔室和输出端腔室。输入端的活塞横截面积(S1)显著小于输出端的活塞横截面积(S2)。根据帕斯卡原理,当输入端施加一个力(F1)时,输出端产生的液压力(F2)满足F2=F1*(S2/S1),从而通过面积差实现力的放大。具体地,输出端的横截面积(S2)可以是输入端横截面积(S1)的整数倍,例如3倍、5倍或其他倍数,从而获得相应的力放大比。同时,所述液压拉杆内部充满液压油或其他不可压缩的工作介质以传递力,液压回路中可设置单向阀、蓄能器等元件,确保力量传递平滑、高效且可控,并能缓冲冲击载荷。

进一步地,所述滑动支点通过一个精密的导向机构设置,确保在圆盘整个转动周期内,其始终与圆盘的外沿保持紧密的接触滑动。该导向机构允许所述液压拉杆的端部随圆盘的偏心运动而进行精确的直线或曲线往复移动。滑动支点在圆盘外缘上的滑动路径为一个以转动中心A点为圆心的圆弧形。此滑动路径上任意一点到A点的距离是变化的,其最大距离(力臂最长时)和最小距离(力臂最短时)之差决定了力臂的有效变化范围。这个变化范围是核心设计参数,它直接控制了力矩的放大倍数,通过调整圆盘的偏心轮廓可以精确设定该范围。

进一步地,所述圆盘上还固定设置有一点记为B点,B点通常位于所述圆盘(1)的几何中心附近或根据力学优化计算确定的特定位置,该点作为所述液压拉杆的输入力的施加点或连接点。A点(转动中心)与B点(施力点)之间的距离是固定的,这个固定距离(例如约为40厘米)构成了输入力的初始力臂长度(L_AB)。当所述圆盘绕A点转动时,B点随之作圆周运动,而滑动支点(C点)的位置在圆盘外缘上变化,导致有效输出力臂长度(A点到液压拉杆作用线的垂直距离,或等效为B点与滑动支点连线在机构中的有效杠杆臂)动态增加,从而进一步增大输出力矩。

进一步地,所述圆盘的直径被设计为约100厘米,以提供足够的径向空间用于实现显著的力臂变化。在圆盘的转动过程中,滑动支点(C点)到圆盘转动中心(A点)的瞬时距离是一个变量,该距离可以在预定的范围内变化,例如从最小值约30厘米变化到最大值约40厘米。这种距离(即力臂长度)的变化直接导致输出端力矩被放大,优选的设计可使力矩放大倍数达到3倍或更高。具体尺寸,如圆盘直径、偏心距、A点B点位置等,均可根据实际应用场景(如所需扭矩、安装空间、转速等)进行调整,以在结构紧凑性和力矩输出性能之间取得最佳平衡。

进一步地,所述该机构的工作原理是基于杠杆原理和偏心轮效应的巧妙结合。当一个小力的输入端施加一个力到圆盘的B点时,圆盘绕偏心点A转动。由于偏心,滑动支点C的位置移动,使得液压拉杆受到拉伸或压缩,并且作用在C点的力臂(从A点算起)被有效放大。同时,液压拉杆内部的面积差进行了第二次力的放大。例如,输入端施加1牛顿的力,通过液压放大(假设3倍)和力臂放大(假设从0.1米到0.2米),输出力矩可从0.1牛顿·米显著放大到0.6牛顿·米(1N*3*0.2m)。这种双重放大机制实现了显著的能源节约,该原理特别适用于需要增大启动扭矩或工作扭矩的各种旋转机械系统,如压力机、冲压设备、重型阀门启闭机构等。

进一步地,所述圆盘(1)上固定的转动中心A点与液压拉杆的输入端连接点B点之间的距离被精确设定为固定值,例如40厘米。这个固定的距离L_AB构成了基本的输入力臂。当所述圆盘以A点为中心进行偏心转动时,由于圆盘本身是偏心的,其外缘上滑动支点C到转动中心A点的距离(即输出力臂L_AC)会发生动态变化。通过精心设计圆盘的形状(如圆形偏心轮)和安装位置,可以使L_AC的变化范围介于20厘米至60厘米之间。这意味着力臂变化幅度可达40厘米,从而使输出力矩的放大倍数理论上可达到3倍以上(基于力矩=M*L,L最大/L最小=60/20=3)。通过精确控制A点和B点的相对位置以及圆盘的偏心距,可以优化力臂的杠杆效应,在转动周期的关键阶段提供最大的扭矩助力,从而进一步提高整个机构的能源利用效率。

进一步地,为了减少摩擦损耗、提高机械效率和使用寿命,所述滑动接触部通过一滚动轴承(如深沟球轴承或滚针轴承)或由自润滑材料制成的滑块实现与所述圆盘外圆周的低摩擦接触。该滚动轴承或滑块可旋转地或可滑动地设置在所述液压拉杆的端部。滑动支点的移动路径完全由所述圆盘的偏心度决定,所述圆盘的转动中心A点与其几何中心O点的距离被定义为偏心距(e)。所述偏心距(e)的大小是核心设计参数,它直接决定了滑动支点移动时力臂(L_AC)的变化范围,从而控制力矩放大倍数。优选地,滑动接触部本身或与之配合的圆盘外缘可由耐磨材料如聚四氟乙烯(PTFE)、青铜石墨复合材料或表面淬火钢制成。进一步地,滑动接触部可形成为弧形凹槽状,与所述圆盘的圆形外缘高度匹配,确保在圆盘偏心转动时能始终保持连续、稳定的线接触或面接触,有效避免脱离和异常磨损。

进一步地,在所述圆盘转动过程中,滑动支点的位置连续变化,使得所述液压拉杆的输出端产生周期性变化的力矩;所述输出力矩M由以下公式计算:



其中,A点为所述圆盘的转动中心,C点为滑动支点与圆盘外圆周接触时距离A点最远的位置,F点为滑动支点与圆盘外圆周接触时距离A点最近的位置,AC为A点与C点之间的距离,AF为A点与F点之间的距离,F为输入端的施加力,Sout为液压拉杆输出端的横截面积,Sin为液压拉杆输入端的横截面积;力矩放大倍数由所述圆盘的偏心距和初始力臂长度共同决定,通过调整偏心距的大小,可以控制力矩放大的幅度,以适应不同负载需求。

本发明提供了一种增加旋转力矩的机构,具备以下有益效果:

一、显著提升能源利用效率,实现节能降耗

本发明最核心的有益效果在于其能够显著提升能源利用效率,实现大幅度的节能降耗。传统机械系统往往存在能量传递损失大、效率低下的问题,而本发明通过液压放大与机械杠杆效应的巧妙结合,构建了一个高效的力与力矩放大系统。具体而言,其节能效果体现在两个层面:首先,液压拉杆利用帕斯卡原理,通过输入端与输出端的面积差(例如3倍)直接进行力的放大,这意味着在输入端施加一个较小的力,即可在输出端获得数倍的液压力,这个过程本身效率就较高。其次,也是本发明的创新之处,在于圆盘的偏心转动动态地改变了输出力的力臂长度。根据力矩公式(力矩=力×力臂),在输出力被液压放大的基础上,力臂的增长将导致输出力矩以乘积形式被二次放大。如图片所示,输入端施加1牛顿的力,最终可使输出力矩从0.1牛·米放大至0.6牛·米,放大倍数可达6倍甚至更高。这种双重放大机制使得该机构能够以最少的能源输入,获得最大的动力输出,特别适用于需要持续大扭矩但能源供给有限的场景,如某些重型机械或移动设备,其经济价值和环保效益十分突出。

二、结构紧凑高效,优化了空间利用与系统集成度

相较于传统实现力矩放大的复杂齿轮组、滑轮系统或多级连杆机构,本发明展现出结构紧凑、集成度高的显著优势。该机构的核心部件仅为一个偏心圆盘和一套液压拉杆,结构非常简单,零部件数量少。这种简洁性带来了多方面的好处:其一,极大地节省了安装空间,使得整个动力系统可以设计得更加小巧轻便,这对于空间布局紧张的设备(如工程机械的关节部位、自动化设备内部)尤为重要。其二,零件数量的减少直接降低了制造成本、组装难度以及后续的维护成本。其三,由于省去了复杂的传动链,能量在传递过程中的中间损耗也相应减少,进一步提升了整体效率。如图2和图3所示,液压拉杆与圆盘直接耦合,动力传递路径非常直接,没有冗余环节。这种高度集成的设计不仅提高了可靠性,还使得该机构可以作为一个标准化模块,轻松嵌入到各种现有的旋转机械系统中,无需对主机结构进行大规模改动,极大地增强了其通用性和应用灵活性。

三、提供动态自适应的力矩输出,完美匹配负载需求

本发明的另一关键有益效果是其能够提供动态自适应的力矩输出,这种特性使其能够智能地匹配工作过程中的负载变化。机构并非提供恒定不变的扭矩,而是利用圆盘的偏心转动,使力矩随着转动角度发生周期性变化。如图1所述,当圆盘以A点为轴心转动时,滑动支点沿圆盘外缘滑动,导致液压拉杆输出端的有效力臂长度(即B点至滑动支点的距离)持续变化。这意味着,在转动周期内的特定位置,机构会自动输出最大力矩,而在其他位置力矩相对较小。这种特性非常契合许多工作机械的实际工况。例如,在冲压、顶升或压缩作业中,往往在行程的某一点需要最大的突破力矩,而在其他阶段所需力矩较小。本发明恰好能在需要时提供峰值扭矩,从而避免了传统恒定扭矩电机为满足峰值需求而导致的选型过大、常规运行时“大马拉小车”的能源浪费问题。通过精确设计圆盘的偏心距和A、B点的相对位置,可以“定制”力矩变化曲线,使其与负载曲线高度吻合,从而实现能量供应的最优化分配,这是一种智能化的节能方式。

四、运行平稳可靠,有效降低振动、噪音与磨损

本发明通过其独特的工作机理和结构设计,能够实现更为平稳、可靠的低噪音运行,并有效降低关键部件的磨损,延长使用寿命。首先,力的传递主要依靠液压油完成,液压传动本身具备天然的缓冲和吸振特性,可以使输出力的变化更加平滑,避免了刚性冲击产生的剧烈振动和噪音。其次,针对关键的滑动接触部位,权利要求书明确指出滑动支点可采用滚动轴承或由聚四氟乙烯等耐磨材料制成的滑块,并设计为弧形凹槽以匹配圆盘外缘。这种设计能最大限度地减少滑动摩擦,不仅提高了机械效率,更从根本上降低了接触面的磨损速度,保证了机构在长期运行下的精度和可靠性。此外,由于整个放大机制基于圆盘的连续旋转和滑块的平滑移动,没有传统齿轮啮合时的齿间撞击和间歇性冲击,因此运行过程中的噪音和振动水平得以显著控制。这种低噪平稳的运行特性,使得该机构特别适合应用于对工作环境舒适度有要求的场合,如室内机械、医疗设备或高精度仪器中。

五、力矩放大倍数可灵活设计,具备广泛的应用适应性

本发明具备高度的可定制性和应用适应性,其力矩放大倍数并非固定不变,而是可以通过调整关键设计参数进行灵活配置,以满足不同场景的特定需求。根据权利要求,力矩放大倍数主要由两个因素决定:一是液压拉杆的输入端与输出端的面积比,这直接决定了力的放大倍数;二是圆盘的偏心距(转动中心A点与几何中心的距离),这直接决定了力臂的变化范围。例如,通过增大偏心距,可以扩大滑动支点与圆盘中心的最大和最小距离之差,从而获得更大的力臂变化范围和更高的力矩放大倍数。这使得同一基础原理的机构,可以通过参数调整,衍生出适用于不同扭矩等级的系列化产品——从需要精细控制、小扭矩放大的精密仪器,到需要巨大输出扭矩的重型矿山机械、船舶推进或风电变桨系统。设计师可以根据目标应用场景的负载要求和空间限制,对圆盘直径、偏心距、液压缸面积比等参数进行优化计算,在结构紧凑性和扭矩输出能力之间取得最佳平衡。这种与生俱来的设计灵活性,极大地拓展了本发明的应用前景,使其成为一种极具市场潜力的通用性力矩放大解决方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引申获得其他的实施附图。

图1为本发明整体结构示意图;

图2为本发明整体结构的位置示意图一;

图3为本发明整体结构的位置示意图二。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置的例子。

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例一:基本工作原理与基础结构实施例

本实施例旨在详细阐述该增加输出力矩机构的基本构成、工作原理及一个基础的应用实例。如图1、图2所示,该机构的核心部件包括圆盘1和液压拉杆2。

具体实施方式如下:

圆盘1被设计为一个直径100厘米的刚性构件。其关键特征在于,它并非以其几何中心为转动中心,而是以一个特意设定的点——A点作为转动中心。A点被设置在靠近圆盘边缘的位置,使得圆盘的几何中心与转动中心A不重合,这段距离(即偏心距)设定为10厘米。在圆盘上,靠近其几何中心的位置设定为B点,A点与B点之间的直线距离固定为40厘米。液压拉杆2的输入端通过一个铰接装置与圆盘上的B点牢固连接。液压拉杆2本身是一个密封的液压缸体,其关键参数在于,输出端活塞的横截面积被设计为输入端活塞横截面积的3倍。在液压拉杆2的端部,即靠近圆盘外缘一侧,设置有一个滑动接触部。该滑动接触部在本实施例中具体为一个可旋转的滚动轴承,其外圈形成一个弧形凹槽,这个凹槽恰好与圆盘1的外圆周曲面匹配。该轴承被安装在一个固定的机架上,使得其位置相对于圆盘的转动中心A点是固定的。因此,当圆盘转动时,这个由轴承构成的“滑动支点”会始终卡在圆盘边缘,并随着圆盘的偏心运动而与之发生相对滑动。

工作过程为:

首先,一个驱动源(例如一个低速电机)与圆盘1的转动中心A点连接,为圆盘提供旋转输入。当电机启动,驱动圆盘围绕A点顺时针转动时,与圆盘上B点铰接的液压拉杆2的输入端会被带动。由于滑动支点相对于机架是固定的,圆盘的转动会迫使B点相对于滑动支点的距离发生改变。具体而言,当圆盘转动到某一位置,使得B点、滑动支点与A点三点接近一条直线,且B点离滑动支点最远时,此时液压拉杆2的有效力臂(即从转动中心A点到液压拉杆作用线的垂直距离)达到最大。在这个运动过程中,圆盘的转动转化为液压拉杆输入端的往复直线运动。假设在输入端施加了1牛顿的力,由于液压拉杆输出端面积是输入端的3倍,根据帕斯卡原理,输出端将产生3牛顿的力。更重要的是,由于圆盘的偏心设计,驱动输出端运动的有效力臂从某个最小值(例如20厘米)变化到最大值(例如60厘米)。因此,输出力矩=输出力×有效力臂。当有效力臂最大时,输出力矩可达3牛顿×0.6米=1.8牛顿·米,远大于输入力矩。通过圆盘的连续转动,输出端即可持续输出被放大的力矩,从而用较小的输入能量驱动较大的负载,实现了减少能源消耗的目的。

实施例二:用于重型设备压力机的实施例

本实施例将描述该机构在需要巨大压力的重型机械,如压力机或冲压设备中的应用。在此场景下,对输出力矩的稳定性和放大倍数有更高要求。

具体实施方式如下:

为适应重型负载,本实施例对机构进行了强化设计。圆盘1采用高强度合金钢锻造而成,直径增大至150厘米以提供更长的力臂变化行程。偏心距被显著增加至20厘米,旨在最大化力臂的变化范围。圆盘上的A点(转动中心)和B点(液压拉杆输入端连接点)均采用重型滚柱轴承进行支撑,以确保在高压下的转动顺畅和结构稳定。液压拉杆2被专门设计为一个大功率的液压作动筒。其输出端活塞直径远大于输入端,面积比设置为5:1,以实现更大的力放大倍数。液压拉杆内部填充高性能抗磨液压油,所有密封件均采用耐高压设计。滑动支点采用一个大型的、预紧力可调的滚针轴承,并将其安装在极其坚固的机座滑槽内,不仅能承受巨大的径向力,还能允许滑动支点有微小的自适应位移,确保与圆盘边缘始终紧密接触,避免在高压冲击下脱离。

工作过程为:

该压力机由一台大扭矩液压马达驱动,马达的输出轴直接与圆盘1的A点连接。工作时,液压马达带动圆盘缓慢而稳定地旋转。当需要施加压力时,系统控制圆盘旋转至“发力区”,即有效力臂从最大值开始变化的区间。此时,液压拉杆2的输入端开始受到来自圆盘B点的强力牵引。由于5:1的面积比,输入端一个相对较小的力(例如由一个小型泵站提供)被转换为输出端5倍的巨大推力。同时,由于增大的偏心距,有效力臂在此时可能达到80厘米甚至更长。因此,输出的压力力矩被极大地放大。这个放大的力矩被直接传递给压力机的冲头,用于冲压金属板材或成型零件。由于力矩是连续且平滑放大的,而非瞬间冲击,这使得加工过程更可控,工作更平稳,对模具的损伤也更小,进一步体现了节能和高效的有益效果。

实施例三:可调偏心距的自适应实施例

本实施例针对需要根据不同加工任务灵活调整输出力矩放大倍数的应用场景,描述一种偏心距可调的改进型机构。

具体实施方式如下:

该实施例的核心改进在于圆盘1的转动中心A点不再是固定的。具体结构为:圆盘1本身是一个标准的同心圆盘。但在圆盘一侧的端面上,预设有多组不同位置的安装孔阵,这些安装孔阵的分布半径不同。一个带有锁紧装置的转轴,可以选择性地安装在不同的安装孔上。这个转轴的中心即为新的转动中心A点。通过将转轴安装在不同半径的孔位上,就等效地改变了圆盘相对于转动中心A的偏心距。例如,将转轴安装在最边缘的孔位,偏心距最大(如15厘米),力矩放大效果最强;将转轴安装在靠近圆盘中心的孔位,偏心距减小(如5厘米),放大倍数降低,但转速可更快。液压拉杆2与滑动支点的设计与实施例一类似,但机架结构需要为A点转轴的重新定位预留空间和锁紧机构。

工作过程为:

当设备需要处理不同负载要求的任务时,操作人员首先停机。然后,松开A点转轴的锁紧装置,将转轴从当前的安装孔中取出,再插入另一个预先计算好的、能提供所需偏心距的安装孔中,并重新锁紧。调整完成后重新启动设备。例如,当需要高扭矩、低转速的粗压动作时,选择最大偏心距位置。当需要较低扭矩但较高动作频率的精压动作时,则选择较小偏心距位置。通过这种机械式的调整,该机构能够很好地适应不同的工艺要求,实现了“一机多用”,从另一个维度节约了设备投入成本和能源消耗,因为无需为不同任务配置多个专用设备。

实施例四:用于周期性增力输送的实施例

本实施例描述该机构在需要周期性推送或拉紧物料的输送系统中的应用,例如在注塑机的喂料段或大型包装机的薄膜张紧机构中。

具体实施方式如下:

在此实施例中,机构的安装方位有所调整。圆盘1竖直安装,由一台可调速电机驱动其绕A点旋转。液压拉杆2水平布置,其输出端连接一个推板或夹具。滑动支点通过一个线性导轨安装在机架上,确保其只能沿水平方向滑动,从而精确约束液压拉杆的运动轨迹。圆盘的偏心距设置为一个适中的值,例如8厘米,以在输出力矩和动作行程之间取得平衡。

工作过程为:

当圆盘匀速转动时,通过其偏心运动,驱动液压拉杆2的输出端产生周期性的往复运动,并且每一次往复运动中都包含一个强有力的“工作行程”。在工作行程中,有效力臂逐渐增长,输出力矩随之增大。这个特性完美匹配了诸如注塑机喂料或薄膜张紧的需求:在推送塑料颗粒或拉紧薄膜的初期,阻力较小,所需的力矩也较小;随着物料压缩或薄膜绷紧,阻力增大,而此时机构提供的力矩恰好增长到最大值,从而高效地完成推送或张紧动作。在回程中,负载需求小,机构也快速返回起始点,准备下一个工作周期。这种力矩输出与负载需求的自匹配特性,避免了动力的浪费,实现了按需供给,进一步优化了能源利用效率。

实施例五:微型化高精度增力实施例

本实施例探讨该机构在微型机械、精密仪器或机器人关节领域的应用,要求机构小型化、低摩擦、高响应精度。

具体实施方式如下:

此实施例中,所有部件均需微型化和精密化制造。圆盘1可能只是一个直径数厘米的精密齿轮或凸轮。它由微电机通过减速器驱动,保证转动平稳精确。A点和B点的位置通过精密坐标定位确定。液压拉杆2被一个微型的、密封性极好的液压放大缸替代,其内部活塞和缸筒的配合间隙极小,面积比可能设置为2:1或3:1,以平衡增力效果和响应速度。滑动支点采用微型陶瓷轴承或采用自润滑性能极佳的工程塑料(如聚四氟乙烯)加工的滑块,以将摩擦阻力降至最低。整个机构被封装在一个紧凑的外壳内。

工作过程为:

微电机接收控制信号后,驱动微型圆盘精确转动一个预定角度。这个微小的转动通过偏心效应,使微型液压缸的输入端产生一个微米级的位移。这个位移被液压缸放大后,在输出端产生一个放大但同样精确的力和位移。这个力被用于驱动精密仪器中的调焦镜片、调整光学元件的姿态或为机器人手指提供精准的夹持力。由于机构本身的增力效应,可以选用更小、更节能的驱动电机,从而实现了整个精密系统的小型化和节能化。整个动作过程平稳、无冲击、分辨率高,非常适合高精尖设备的需求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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