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机构应用11-5 利用双侧支撑的曲柄臂结构,构建出由单一旋转动力驱动的(多个)复数个曲柄动力输出机构
应用要点: 将多个曲柄动力输出机构与单一旋转的曲柄臂在不同的旋转角度位置加以连接,就可以获得(多个)复数个不同时段的动力输出效果。
1、 复数个曲柄动力输出机构的设计
图中所示,为在一个驱动器的旋转轴上构建2个双侧支撑曲柄机构的动力驱动装置。由这2个双侧支撑曲柄分别驱动相应的直进动力输出和臂杆动力输出机构。
在主动驱动旋转轴上,安装多个曲柄臂杆,并将其分别安装在一个旋转周期的不同旋转角度上面。以此,获得周期内不同时段的动力输出结果。由主动轴的连续旋转运动构建出复数个动力输出机构,在不同时段,不同运动形式的,持续的往复运动。
2、 曲柄的反向驱动
如图,在汽车车轮的连接旋转轴上,安装2个曲柄臂结构,通过脚踩的方式使曲柄臂产生连续旋转的动力,实现车轮的向前移动。
每一个曲柄臂的旋转过程周期大致分为两个阶段,一个是施力(脚踩)驱动周期,用于在旋转中给机构增加持续的旋转动力。另一个是恢复周期,施力周期结束后,曲柄臂需要继续向前旋转,回复到施力周期的开始位置处,为下一次对车轮的持续,周期性施力驱动提供条件。在回复周期过程中,曲柄机构没有对车轮持续增力的作用。
如果将2个曲柄臂机构与主动轴的连接形式设定在主动轴的不同旋转角度上,也就是说将两套曲柄机构以相对应的角度(180度)进行连接安装,那么在曲柄臂1的施力周期中,曲柄臂2正好处在恢复周期,而主动轴旋转到曲柄臂1的恢复期时,正好又是曲柄臂2的施力周期。这样,在主动轴的旋转过程中,就可以产生连续的,持续的旋转输出动力,使车轮保持持续移动的动力来源。
汽车发动机的工作运行也是按照这样的机构原理设计的。以四缸发动机为例,在360度的驱动轴旋转周期中,一共由4个曲柄机构组成,根据发动机活塞工作运行的四个冲程运作原理。将曲柄机相我设计成两两一组的安装连接方式,即将两个曲柄机构以0度角位置安装于驱动轴的一侧,在对应的180度角位置处安装另外两个曲柄机构。这样,就可以让每一组曲柄连接的活塞保持对驱动轴连续的输出动力作业过程。