上海交通大学：《力学仿生——启示与探索》课程教学资源_陆地仿生_带单向轴承的曲柄摇块式半转机构 CN105240474A（1）

(19)中华人民共和国国家知识产权局 ▣▣ (12)发明专利申请 (10)申请公布号CN105240474A (43)申请公布日2016.01.13 (21)申请号201510752157.4 (22)申请日2015.11.04 (71)申请人安徽工业大学 地址243002安徽省马鞍山市马向路新城东 区 (72)发明人邱支振陈富强王孝义李彪 (74)专利代理机构南京知识律师事务所32207 代理人蒋海军 (51)Int.CI. F1621/18(2006.01) 权利要求书1页说明书2页附图1页 (54)发明名称 带单向轴承的曲柄摇块式半转机构 (57)摘要 本发明公开一种带单向轴承的曲柄摇块式半 转机构，属于仿生机械技术领域该半转机构包括 半转杆、动轴、反向单向轴承、曲柄、主轴、平板摇 块、摇块轴、正向单向轴承及机架：主轴、摇块轴 安装在机架上，曲柄的两端分别与主轴及动轴连 接，动轴与半转杆的中间位置连接，半转杆沿纵向 设有滑槽，平板摇块能够在滑槽内滑动，平板摇块 与摇块轴固连，摇块轴通过正向单向轴承安装在 机架上。当主轴带动曲柄转动时，半转杆在动轴的 带动下同时受到摇块的约束产生半转运动，动轴 处的反向单向轴承与摇块处的正向单向轴承保证 半转构件的运动精度，该半转机构可以产生仿动 物肢体运动效果所须的不对称转动

CN105240474A 权利要求书 1/1页 1.一种带单向轴承的曲柄摇块式半转机构，其特征在于该半转机构包括半转杆(1)、 滑槽(2)、动轴(3)、反向单向轴承(4)、曲柄(5)、主轴(6)、平板摇块(7)、摇块轴(8)、正向 单向轴承(9)及机架(10)：所述主轴(6)、摇块轴(8)安装在所述机架(10)上，所述曲柄 (⑤)的两端分别与所述主轴(6)及所述动轴(3)连接，所述主轴(6)的轴心到所述摇块轴 (8)的轴心的距离与所述主轴(6)的轴心到所述动轴(3)的轴心的距离相等，所述动轴(3) 通过所述反向单向轴承(4)与所述半转杆(1)的中间位置连接，所述半转杆(1)沿纵向设 有所述滑槽(2)，所述平板摇块(7)能够在所述滑槽(2)内滑动，所述平板摇块(7)与所述 摇块轴(8)固连，所述摇块轴（⑧）通过所述正向单向轴承(9)安装在所述机架(10)上

CN105240474A 说明书 1/2页 带单向轴承的曲柄摇块式半转机构 技术领域： [0001]本发明属于仿生机械技术领域，具体涉及一种带单向轴承的曲柄摇块式半转机 构。 背景技术： [0002]半转机构可产生一种特殊的不对称转动，目前已在仿生机械研究中得到应用。但 是这些技术中主要用齿轮传动机构来实现半转运动，如中国专利ZL200910263070双直杆 腿步行轮的步行机构通过置于转臂内部的行星齿轮传动或链传动来实现工作构件的不对 称转动。传动系统的结构较复杂，零件多、重量大，不适合在飞行仿生中应用，为此提出对半 转机构进行简约化设计的要求。结构尽可能简单，重量尽可能小的半转机构是开拓半转机 构应用范围的必要技术前提。在中国专利ZL2012103539607中基于传统的曲柄摇块机构， 采用曲柄与摇块分置避免运动干涉，采用带槽动轴避免运动的不确定性，使连杆的往复摆 动变成为单方向不对称转动的半转杆。完全舍弃了复杂的齿轮传动，大幅度地实现半转机 构的简约化设计。但是带槽动轴与滑块接触与分离造成半转构件运动的微小偏差，且带槽 动轴的结构不够简洁，尚未达到理想的简约化设计的目的。 发明内容： [0003]本发明针对现有技术存在的上述技术问题，提供一种结构简单的带单向轴承的曲 柄摇块式半转机构。本发明提出不使用结构略显复杂的带槽动轴，而用两个特定位置的单 向轴承与最少运动件组成更加简约的半转机构的方案。从而得到结构极其简单，只有三个 运动构件的最简半转机构：而且单向轴承保证了半转机构运动的精度与稳定性，大大减少 了运动偏差。 [0004]本发明所提供的带单向轴承的曲柄摇块式半转机构包括半转杆1、滑槽2、动轴3、 反向单向轴承4、曲柄5、主轴6、平板摇块7、摇块轴8、正向单向轴承9及机架10。主轴6 与摇块轴8安装在机架10上，曲柄5的两端分别与主轴6及动轴3连接，主轴6的轴心到 摇块轴8的轴心的距离与主轴6的轴心到动轴3的轴心的距离相等，动轴3通过反向单向 轴承4与半转杆1的中间位置连接，半转杆1上有沿纵向的滑槽2，平板摇块7在滑槽2内 滑动，平板摇块7与摇块轴8固连，摇块轴8通过正向单向轴承9安装在机架10上。 [0005]当主轴6带动曲柄5转动时，半转杆1在动轴3的带动下同时受到平板摇块7的 约束产生不对称转动，动轴3处的反向单向轴承4与摇块轴8处的正向单向轴承9保证半 转杆1的运动精度，且在动轴3与摇块轴8位置重迭时，可以保证半转杆1的运动确定性。 [0006]曲柄5通过主轴6安装在机架10上，摇块轴8通过正向单向轴承9安装在机架10 上，摇块轴8与主轴6的距离必须与曲柄5上主轴6与动轴3的距离相等，平板摇块7与摇 块轴8固连，反向单向轴承4放置在半转杆1的中间位置，动轴3通过反向单向轴承4与半 转杆1连接，半转杆1上设置沿着纵向的滑槽2，平板摇块7可在滑槽2内滑动。 [0007]当主轴6带动曲柄5转动时，通过动轴3带动半转杆1运动，在反向单向轴承4的

CN105240474A 说明书 2/2页 制约下，半转杆1相对曲柄5的转动方向只能与曲柄5的转动方向相反：同时由于半转杆1 的滑槽2在平板摇块7上滑动，在曲柄5与平板摇块7的共同作用下半转杆1产生与曲柄5 转动方向相同但角速度只有曲柄5的二分之一的不对称转动，装有正向单向轴承9的摇块 轴8限制平板摇块7与半转杆1相对机架10的转动方向只能与曲柄5相同。反向单向轴 承4与正向单向轴承9从两个不同的方向制约了半转杆1，使半转杆1只能按照理论轨迹运 动，有效地消除了由于机构间隙或外界干涉造成的运动偏差。 [0008]本发明具有以下技术优点：结构极其简单，只有三个运动构件：单向轴承保证了 机构运动的精度与稳定性。 附图说明： [0009]图1是本发明带单向轴承的曲柄摇块式半转机构的主视结构示意图： [0010]图2是本发明带单向轴承的曲柄摇块式半转机构的俯视结构示意图。 [0011]图中：1、半转杆：2、滑槽：3、动轴：4、反向单向轴承；5、曲柄：6、主轴：7、平板摇 块；8、摇块轴：9、正向单向轴承：10、机架。 具体实施方式： [0012]如图1所示，本发明带单向轴承的曲柄摇块式半转机构包括半转杆1、滑槽2、动轴 3、反向单向轴承4、曲柄5、主轴6、平板摇块7、摇块轴8、正向单向轴承9及机架10。主轴 6与摇块轴8安装在机架10上，安装时必须保证主轴6与摇块轴8的距离与曲柄5上主轴 6与动轴3的距离相等，而且摇块轴8要用正向单向轴承9安装在机架10上。反向单向轴 承4放置在半转杆1的中间位置，动轴3通过反向单向轴承4与半转杆1连接。半转杆1 上设置沿着纵向的滑槽2，平板摇块7可在滑槽2内滑动，平板摇块7与摇块轴8固连。 [0013]当主轴6带动曲柄5转动时，通过动轴3带动半转杆1运动，在反向单向轴承4的 制约下，半转杆1相对曲柄5的转动方向只能与曲柄5的转动方向相反：同时由于半转杆1 的滑槽2在平板摇块7上滑动，在曲柄5与平板摇块7的共同作用下半转杆1产生与曲柄5 转动方向相同但角速度只有曲柄5的二分之一的不对称转动。由于摇块轴8上装有正向单 向轴承9，因此限制平板摇块7与半转杆1相对机架10的转动方向只能与曲柄5相同。反 向单向轴承4与正向单向轴承9从两个不同的方向制约了半转杆1，使半转杆1只能按照理 论轨迹运动，有效地消除了由于机构间隙或外界干涉造成的运动偏差

CN105240474A 说明书附图 1/1页 整等 图2 0 图1