專利名稱：杠桿式增力裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械增力裝置，特別是一種采用杠桿曲軸結構的機械增力裝置。
背景技術：
采用杠桿可以達到省力的目的。利用杠桿原理可以作成多種機械設備。中國專利文獻公開了“一種利用杠桿曲軸結構的擴力裝置”(CN01140264.4)，它采用杠桿曲軸結構得到比輸入力增加至8倍的輸出力。該設計上存在的問題是由于采用10根以上的杠桿，致使整個裝置在結構上較復雜，同時，由于杠桿多，支點部位多，磨損損耗大，造成機械能的損耗相應增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種結構更簡單、動平衡性能好、機械能損耗更小的杠桿式增力裝置。本發(fā)明的目的由以下技術方案加以實現一種杠桿式增力裝置，包括機架，杠桿，杠桿為兩根，兩根杠桿長度相同，相互平行、均與支承軸鉸接，并以鉸接點為支點，支承軸架設在所述機架上；兩杠桿作為力點的前端上分別鉸接有連桿，兩連桿另一端分別與兩曲拐一端鉸接，兩曲拐另一端之間固聯有一輸入軸，兩曲拐的另一端上分別固聯有形狀、重量相同的平衡重，兩平衡重的中線與輸入軸的軸中心線的夾角相同；且兩平衡重以及兩曲拐在輸入軸的軸心線上間隔120°設置；兩杠桿作為重點的后端上分別鉸接有兩個后連桿，兩后連桿另一端分別與后曲軸的兩個后曲拐鉸接，兩后曲拐的中線之間的夾角為120°；兩個平衡重的總重量等于杠桿重臂上零部件的總重量減去杠桿力臂上零部件總重量。
本發(fā)明的另一目的是提供一種結構更簡單、動平衡性能好、機械能損耗更小的杠桿式增力裝置。
本發(fā)明的另一目的由以下技術方案加以實現一種杠桿式增力裝置，包括機架，杠桿，杠桿為兩根，兩根杠桿長度相同、相互平行、其后端均與支承軸鉸接，并以鉸接點為支點，支承軸架設在所述機架上；兩杠桿作為力點的前端上分別鉸接有連桿，兩連桿另一端分別與兩曲拐一端鉸接，兩曲拐另一端之間固聯有一輸入軸，兩曲拐的另一端上分別固聯有形狀、重量相同的平衡重，兩平衡重的中線與輸入軸的軸心線的夾角相同；且兩平衡重以及兩曲拐在輸入軸的軸心線上間隔120°設置；兩杠桿作為重點的中后部上分別鉸接有兩個后連桿，兩后連桿另一端分別與后曲軸的兩個后曲拐鉸接，兩后曲拐的中線之間的夾角為120°；兩個平衡重的總重量等于杠桿重臂上零部件的總重量減去杠桿力臂上零部件總重量。
上述兩方案中，兩平衡重形狀為扇形；所述輸入軸位于兩杠桿上方、后曲軸位于兩杠桿下方。
上述兩方案中，杠桿的力臂與重臂之比等于曲拐的半徑與后曲拐的半徑之比，并等于另一曲拐的半徑與對應另一后曲拐的半徑之比。
本發(fā)明人經反復研究，從簡化裝置結構入手，采用上述兩根杠桿的設計方案。當力以轉動力矩形式輸入時，一根杠桿是無法通過曲軸實現平穩(wěn)輸入的(輸入加在以曲拐和輸入軸構成的曲軸上，曲軸的轉動經連桿轉變?yōu)楦軛U力臂以杠桿支點為圓心的上、下往復運動)，而要將裝置簡化為兩根杠桿方案，則必須解決杠桿的轉動平穩(wěn)問題。本發(fā)明人在兩根杠桿的對應曲拐上添加平衡重，由于兩個平衡重的總重量等于杠桿重臂上零部件的總重量(含重臂)減去杠桿力臂(含力臂)上零部件的總重量，即杠桿未受外力、靜止時可以支點保持力臂和重臂兩端的平衡。并且，杠桿的力臂與重臂之比等于曲拐半徑與后曲拐半徑之比(相互固聯的曲拐和平衡重相當于一個杠桿對連桿產生作用)杠桿在力點和支點處所承受的本身零部件的重力是相同的(實際上，曲軸對連桿的作用相當于一個杠桿對連桿的作用)，杠桿在靜止時，即在不受外力的條件下，前曲軸(由輸入軸和曲拐構成，包括與曲拐固聯的平衡重)，對杠桿力點的作用力與后曲軸對杠桿重點的作用力是大小相同，方向相反(前者向下、后者向上)、相互抵消的，因而，杠桿經轉入軸輸入轉矩時，前曲軸和后曲軸在整個轉動過程中是平穩(wěn)的。
本發(fā)明人經制作樣機、對照實驗證明雙杠桿式裝置具有結構簡單、運轉平穩(wěn)、機械能損耗小的特點。
四

圖1是本發(fā)明一個實施例的主體圖；圖2是圖1所示本發(fā)明另一視角方向的主體圖。
圖3是圖1所示兩個曲拐及其平衡重的主視圖；圖4圖5分別是圖1所示一個杠桿在不同轉動角度上的主視圖。
五具體實施例方式
本裝置由雙杠桿式機構以及機架(圖中未示出)、外殼(圖中未示出)組成。圖1圖2示出的是雙杠桿式機構兩根杠桿1、2的長度相同，相互平行，其力臂和重臂的設置相同。兩杠桿的中后部(圖1中左邊為前，右邊為后、下同)均與支承軸3鉸接，并以支承軸為支點，支承軸經軸承架設在機架上。兩杠桿作為力點的前端上分別鉸接在連桿11、21，兩連桿的另一端分別與兩曲拐12、22一端鉸接，兩曲拐12、22另一端之間固聯由一輸入軸4，兩曲拐12、22中線(如曲拐12的中線指它與連桿11的鉸接點至曲拐12與輸入軸4的軸心之間連線。后曲拐的中線相同)的夾角為120°；兩曲拐12、22的另一端上分別固聯由形狀、重量相同的平衡重13、23，兩平衡重的中線與輸入軸4軸心線的夾角相同；圖3示出，兩平衡重在轉動中的任何位置均保持在主視圖上是重合的，并且，兩曲拐12、22與平衡重13、23在輸入軸的軸心線(即曲軸的軸心線)上間隔120°均布。且兩平衡重以及兩曲拐12、22在輸入軸的軸心線上間隔120°設置；兩杠桿作為重點的后端上分別鉸接插有兩個后連桿14、24，兩后連桿14、24另一端分別與后曲軸5的兩個后曲拐5a、5b鉸接，兩后曲拐5a、5b的中線之間的夾角為120°；兩平衡重13、23的總重量等于杠桿重臂上零部件的總重量減去杠桿力臂上零部件的總重量，即兩個平衡重的添加是使杠桿在力點的左、右兩端保持平衡，也可以說以力點為分界，杠桿的力臂和重臂部分保持平衡。兩個平衡重的形狀可為扇形(如圓心角為60°)。較好地，輸入軸4位于兩杠桿1、2上方，后曲軸5位于兩杠桿下方。輸入軸與后曲軸也可以位于杠桿的同一方位。杠桿1的力臂與主臂之比等于曲拐12的半徑與后曲拐5a的半徑之比；等于曲拐22的長度與后曲拐5b的長度之比。杠桿1的力臂與主臂之比為5～10∶1。上述前后曲軸連桿結構中，連桿的長度均大于對應曲拐半徑。圖4圖5示出，曲拐12(即前曲拐)與后曲拐5a在任何轉動位置上均處于相互平行位置上，二者的夾角為180°(以對應曲軸的徑向為正方向)。輸入軸和輸出軸(后曲軸)均軸承架設在機架上(圖中未示出)。
本裝置的基本結構還可為(即杠桿的力點和重點在同支點的同一側)杠桿為兩根，兩根杠桿1、2長度相同、相互平行、其后端均與支承軸3鉸接，并以鉸接點為支點，支承軸架設在所述機架上；兩杠桿1、2作為力點的前端上分別鉸接有連桿11、21，兩連桿11、21另一端分別與兩曲拐12、22一端鉸接，兩曲拐12、22另一端之間固聯有一輸入軸4，兩曲拐12、22的另一端上分別固聯有形狀、重量相同的平衡重13、23，兩平衡重13、23的中線與輸入軸4的軸心線的夾角相同；且兩平衡重以及兩曲拐12、22在輸入軸的軸心線上間隔120°設置；兩杠桿作為重點的中后部上分別鉸接有兩個后連桿14、24，兩后連桿14、24另一端分別與后曲軸5的兩個后曲拐5a、5b鉸接，兩后曲拐5a、5b的中線之間的夾角為120°；兩個平衡重13、23的總重量等于杠桿重臂上零部件的總重量減去杠桿力臂上零部件的總重量。
為了解決運轉平穩(wěn)的問題，本發(fā)明采用特有的曲軸結構，該曲軸不宜采用前述現有技術的曲軸結構，而是以輸入軸4和曲拐12、22構成前曲軸，主要為了配置平衡重(以平衡杠桿支點左、右兩部分的重量)。其次，為了更好地解決后曲軸的自平衡問題(即靜平衡)，還可在兩個后曲拐上添加平衡重。這樣，提高本裝置總體的運轉平穩(wěn)性能。再加上前曲拐半徑與后曲拐半徑之比等于力臂與重臂之比的設計，使本裝置動平衡性能好，運轉平穩(wěn)。本設計當然可以采用三杠桿結構，采用三杠桿結構，則可不設平衡重，只需前、后增加一個曲拐單元，三個前曲拐在輸入軸上按120°間隔均布，三個后曲拐同樣按120°均布在后曲軸上)。
本設計中，后連桿(含前、后連桿)的實心長度(以連桿上兩個孔的最近間距計算)應比對應曲軸的曲拐到上止點的長度短幾十微米(10-50微米)，連桿的空心長度(數值上等于實心長度加兩個孔的直徑)，比曲拐到下止點的長度長幾十微米(10-50微米)。例如，后曲軸上、下止點長度(也可說寬度)是40mm，假定連桿上兩孔的直徑分別為20mm和40mm，連桿的長度取為100mm(連桿長度應＞40mm)，則，連桿的實心長度應比100mm短幾十微米，連桿的空心長度應比160mm長幾十微米。這樣，以保證連桿轉動在上、下止點時，不會發(fā)生機械梗塞。
為了使杠桿的后曲軸轉動更平穩(wěn)，可在兩個后曲拐上分別添加平衡重，目的是使兩個后曲拐產生自身平衡，即在不受外力下，可處于一個靠自身重量平衡的位置上。
本裝置可在杠桿支點和重臂部位配置外殼。并可設置一套潤滑油系統(由油泵、過濾器以及流量調節(jié)閥組成)，以對各個轉動部位進行潤滑，以減少機械磨損損耗。
本裝置的輸入軸上可配套鏈輪(圖1)或皮帶輪或齒輪等傳動機構，再配以電動機(交直流電動均可)以輸入轉動力矩，后曲軸上同樣可配置上述傳動機構，以輸出轉矩，最終帶動發(fā)電機等工作機械對外作工。
權利要求
1.一種杠桿式增力裝置，包括機架，杠桿，其特征是所述杠桿為兩根，兩根杠桿(1、2)長度相同、相互平行、其中后部均與支承軸(3)鉸接，并以鉸接點為支點，支承軸架設在所述機架上；兩杠桿(1、2)作為力點的前端上分別鉸接有連桿(11、21)，兩連桿(11、21)另一端分別與兩曲拐(12、22)一端鉸接，兩曲拐(12、22)另一端之間固聯有一輸入軸(4)，兩曲拐(12、22)的另一端上分別固聯有形狀、重量相同的平衡重(13、23)，兩平衡重(13、23)的中線與輸入軸(4)的軸心線的夾角相同；且兩平衡重以及兩曲拐(12、22)在輸入軸的軸心線上間隔120°設置；兩杠桿作為重點的后端上分別鉸接有兩個后連桿(14、24)，兩后連桿(14、24)另一端分別與后曲軸(5)的兩個后曲拐(5a、5b)鉸接，兩后曲拐(5a、5b)的中線之間的夾角為120°；兩個平衡重(13、23)的總重量等于杠桿重臂上零部件的總重量減去杠桿力臂上零部件的總重量。
2.根據權利要求1所述的杠桿式增力裝置，其特征是所述兩平衡重(13、23)形狀為扇形；所述輸入軸(4)位于兩杠桿(1、2)上方、后曲軸(5)位于兩杠桿下方。
3.根據權利要求2所述的杠桿式增力裝置，其特征是所述杠桿(1)的力臂與重臂之比等于曲拐(12)的半徑與后曲拐(5a)的半徑之比，并等于曲拐(22)的半徑與后曲拐(5b)的半徑之比。
4.根據權利要求3所述的杠桿式增力裝置，其特征是所述杠桿(1)的力臂與重臂之比為5～30∶1。
5.根據權1～4任一要求所述的杠桿式增力裝置，其特征是所述兩后曲拐(5a、5b)上還設置有用作后曲軸自平衡的兩個平衡重。
6.一種杠桿式增力裝置，包括機架，杠桿，其特征是所述杠桿為兩根，兩根杠桿(1、2)長度相同、相互平行、其后端均與支承軸(3)鉸接，并以鉸接點為支點，支承軸架設在所述機架上；兩杠桿(1、2)作為力點的前端上分別鉸接有連桿(11、21)，兩連桿(11、21)另一端分別與兩曲拐(12、22)一端鉸接，兩曲拐(12、22)另一端之間固聯有一輸入軸(4)，兩曲拐(12、22)的另一端上分別固聯有形狀、重量相同的平衡重(13、23)，兩平衡重(13、23)的中線與輸入軸(4)的軸心線的夾角相同；且兩平衡重以及兩曲拐(12、22)在輸入軸的軸心線上間隔120°設置；兩杠桿作為重點的中后部上分別鉸接有兩個后連桿(14、24)，兩后連桿(14、24)另一端分別與后曲軸(5)的兩個后曲拐(5a、5b)鉸接，兩后曲拐(5a、5b)的中線之間的夾角為120°；兩個平衡重(13、23)的總重量等于杠桿重臂上零部件的總重量減去杠桿力臂上零部件的總重量。
7.根據權利要求6所述的杠桿式增力裝置，其特征是所述兩平衡重(13、23)形狀為扇形；所述輸入軸(4)位于兩杠桿(1、2)上方、后曲軸(5)位于兩杠桿下方。
8.根據權利要求7所述的杠桿式增力裝置，其特征是所述杠桿(1)的力臂與重臂之比等于曲拐(12)的半徑與后曲拐(5a)的半徑之比，并等于曲拐(22)的半徑與后曲拐(5b)的半徑之比。
9.4.根據權利要求3所述的杠桿式增力裝置，其特征是所述杠桿(1)的力臂與重臂之比為5～30∶1。
10.5.根據權1～4任一要求所述的杠桿式增力裝置，其特征是所述兩后曲拐(5a、5b)上還設置有用作后曲軸自平衡的兩個平衡重。
全文摘要
一種杠桿式增力裝置，兩根杠桿長度相同，相互平行、其中后部均與支承軸鉸接，并以鉸接點為支點，支承軸架設在機架上；兩杠桿的前端上分別鉸接有連桿，兩連桿另一端與由曲拐和輸入軸構成的曲軸鉸接，兩曲拐上分別固聯有形狀、重量相同的平衡重，兩平衡重的中線與輸入軸的夾角相同，且兩平衡重以及兩曲拐在輸入軸的軸心現均布；兩杠桿的后端上分別經后連桿與兩個后曲軸鉸接，兩后曲拐的中線之間的夾角為120°；兩個平衡重的總重量等于杠桿重臂上零部件總重量減去杠桿力臂上零部件重量。它具有動平衡性好，轉動平穩(wěn)，機械能損耗小的特點。
文檔編號F16H21/00GK101089423SQ200610021179
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月15日 優(yōu)先權日2006年6月15日
發(fā)明者古在強 申請人:古在強