本實(shí)用新型屬于特種船舶推進(jìn)器制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶放大機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)導(dǎo)桿式擺線推進(jìn)器。

背景技術(shù)：

擺線推進(jìn)器(Cycloidal Propeller)，它由一組從船體垂直伸向水中的定型直葉片組成，葉片繞船體的中心軸線作圓周運(yùn)動(dòng)，并按一定規(guī)律繞自身的軸線擺動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律為葉片弦線的垂直線始終相交于控制點(diǎn)N，通過改變控制點(diǎn)N的位置，即可改變?nèi)~片的擺動(dòng)規(guī)律，可實(shí)現(xiàn)360°范圍內(nèi)推進(jìn)方向和大小的無極變化。因此其具有優(yōu)異的操縱性能，可大大提高船舶的靈活性。

擺線推進(jìn)器有很多種實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)，大致可分為偏心率不可調(diào)和偏心率可調(diào)兩類。偏心率不可調(diào)的擺線推進(jìn)器的控制點(diǎn)的位移大小無法改變，因此操縱性能較差。偏心率可調(diào)的擺線推進(jìn)器的偏心率可在一定范圍內(nèi)無極變化，可通過改變偏心率大小或推進(jìn)器轉(zhuǎn)速來改變推力大小，從而獲得優(yōu)異的操縱性能。以往所設(shè)計(jì)的擺線推進(jìn)器，為實(shí)現(xiàn)偏心率可調(diào)，其結(jié)構(gòu)往往較為復(fù)雜，降低了可靠性。結(jié)構(gòu)相對簡單的擺線推進(jìn)器偏心率不可調(diào)，無法充分發(fā)揮其操縱性能。因此，設(shè)計(jì)一種偏心率可調(diào)并可靠的新型擺線推進(jìn)器具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種偏心率可調(diào)、效率高、可靠的擺動(dòng)導(dǎo)桿式擺線推進(jìn)器。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：帶放大機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)導(dǎo)桿式擺線推進(jìn)器，包括電機(jī)、回轉(zhuǎn)箱、葉片和至少一個(gè)舵機(jī)，所述電機(jī)通過主軸和連接軸驅(qū)動(dòng)所述回轉(zhuǎn)箱回轉(zhuǎn)，所述葉片的上端具有一個(gè)葉片軸，所述葉片軸通過軸承與所述回轉(zhuǎn)箱連接，所述回轉(zhuǎn)箱內(nèi)設(shè)有導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)包括星形連桿、滑塊軸和導(dǎo)桿，所述星形連桿包括中心軸和若干支桿，所述支桿、滑塊軸、導(dǎo)桿的數(shù)量分別與所述葉片的數(shù)量一致，對應(yīng)的，所述滑塊軸固定于所述支桿的端部，所述導(dǎo)桿上設(shè)有可供所述滑塊軸滑移的滑軌，所述導(dǎo)桿的一端與所述葉片軸固定；該擺線推進(jìn)器還包括由所述舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的星形連桿平移機(jī)構(gòu)。

所述星形連桿平移機(jī)構(gòu)包括控制桿，所述主軸具有一個(gè)中心孔，所述控制桿的上端由所述舵機(jī)直接推動(dòng)，所述控制桿的中部穿過所述主軸的中心孔，所述控制桿的下端與所述星形連桿的中心軸連接。

所述主軸的中心孔內(nèi)設(shè)有與所述控制桿的中部相匹配的向心關(guān)節(jié)軸承。

所述星形連桿的中心軸設(shè)有一個(gè)凹槽，該凹槽內(nèi)設(shè)有與所述控制桿的下端相匹配的桿端關(guān)節(jié)軸承。

所述導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)通過一個(gè)同步機(jī)構(gòu)與所述回轉(zhuǎn)箱連接。

所述同步機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌和十字滑塊，所述十字滑塊的頂面和底面分別設(shè)有凹槽和凸臺，所述十字滑塊的凹槽和凸臺相互垂直，所述回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌固定于所述回轉(zhuǎn)箱的底板上，所述十字滑塊的凸臺與所述回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌相匹配，所述中心軸的底面設(shè)有凸臺，所述中心軸的凸臺與所述十字滑塊的凹槽相匹配。

所述回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌位于所述回轉(zhuǎn)箱的直徑線上。

所述回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌的有效長度大于所述葉片回轉(zhuǎn)半徑與單根支桿有效長度之差。

所述舵機(jī)有兩個(gè)，兩個(gè)舵機(jī)設(shè)于兩個(gè)相互垂直的方向上。

所述滑軌為條形的通孔。

本實(shí)用新型提供了一種帶放大機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)導(dǎo)桿式擺線推進(jìn)器，其可完美實(shí)現(xiàn)擺線推進(jìn)器的葉片的擺動(dòng)規(guī)律，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)偏心率在較大范圍內(nèi)的無極變化，可實(shí)現(xiàn)推進(jìn)力在360°范圍內(nèi)推進(jìn)方向和大小的無極變化，具有優(yōu)異的操縱性能。同時(shí)，其結(jié)構(gòu)簡單、可靠，可滿足工程實(shí)際應(yīng)用要求。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：

圖1為本實(shí)用新型擺動(dòng)導(dǎo)桿式擺線推進(jìn)器一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1實(shí)施例中回轉(zhuǎn)箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為擺動(dòng)導(dǎo)桿實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)工作原理圖；

圖4為偏心距放大實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)與同步回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)工作原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，帶放大機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)導(dǎo)桿式擺線推進(jìn)器，包括電機(jī)1、回轉(zhuǎn)箱2、葉片6和至少一個(gè)舵機(jī)3，所述電機(jī)通過依次連接的主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、主軸4和連接軸5驅(qū)動(dòng)所述回轉(zhuǎn)箱2回轉(zhuǎn)，所述葉片6的上端具有一個(gè)葉片軸61，所述葉片軸61通過軸承與所述回轉(zhuǎn)箱2連接，回轉(zhuǎn)箱2帶動(dòng)葉片6回轉(zhuǎn)。

如圖2所示，所述回轉(zhuǎn)箱內(nèi)設(shè)有導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)包括星形連桿21、滑塊軸22和導(dǎo)桿23，所述星形連桿包括中心軸211和若干支桿212，所述支桿212、滑塊軸22、導(dǎo)桿23的數(shù)量分別與所述葉片6的數(shù)量一致，對應(yīng)的，所述滑塊軸固定于所述支桿的端部，所述導(dǎo)桿上設(shè)有可供所述滑塊軸滑移的條形的通孔，所述導(dǎo)桿的一端與所述葉片軸固定；該擺線推進(jìn)器還包括由所述舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的星形連桿平移機(jī)構(gòu)。所述舵機(jī)有兩個(gè)，兩個(gè)舵機(jī)設(shè)于兩個(gè)相互垂直的方向上。兩個(gè)舵機(jī)可分別控制控制桿在兩個(gè)相互垂直的方向上的位移大小。星形連桿通過滑塊軸帶動(dòng)導(dǎo)桿和固連在導(dǎo)桿上的葉片擺動(dòng)。

所述星形連桿平移機(jī)構(gòu)包括控制桿7，所述主軸4具有一個(gè)中心孔，所述控制桿的上端由所述舵機(jī)直接推動(dòng)，所述控制桿的中部穿過所述主軸的中心孔，所述主軸的中心孔內(nèi)設(shè)有與所述控制桿的中部相匹配的向心關(guān)節(jié)軸承8，向心關(guān)節(jié)軸承8作為控制桿的支點(diǎn)。所述控制桿的下端與所述星形連桿的中心軸211連接。所述星形連桿的中心軸設(shè)有一個(gè)凹槽，該凹槽內(nèi)設(shè)有與所述控制桿的下端相匹配的桿端關(guān)節(jié)軸承9。通過控制桿帶動(dòng)星形連桿平移使導(dǎo)桿擺動(dòng)，從而控制葉片的按規(guī)律擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)方向和大小的變化。

所述導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)通過一個(gè)同步機(jī)構(gòu)與所述回轉(zhuǎn)箱連接。所述同步機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌24和十字滑塊25，所述十字滑塊25的頂面和底面分別設(shè)有凹槽和凸臺，所述十字滑塊的凹槽和凸臺相互垂直，所述回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌24固定于所述回轉(zhuǎn)箱的底板27上，所述十字滑塊25的凸臺與所述回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌24相匹配，所述中心軸211的底面設(shè)有凸臺26，所述中心軸的凸臺26與所述十字滑塊25的凹槽相匹配。所述回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌24位于所述回轉(zhuǎn)箱的直徑線上。所述回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌24的有效長度大于所述葉片回轉(zhuǎn)半徑與單根支桿有效長度之差，所述回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌的有效長度是十字滑塊在回轉(zhuǎn)箱導(dǎo)軌上能夠滑移并遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)箱中心的最大距離，所述葉片回轉(zhuǎn)半徑為葉片軸61的中心到回轉(zhuǎn)盤2的中心的距離，單根支桿有效長度是指星形連桿中心到滑塊軸中心的距離。

電機(jī)通過螺栓固定于上罩蓋上，上罩蓋通過螺栓固定在固定安裝板上，固定安裝板安裝在船舶底部。電機(jī)輸出軸通過鍵與主動(dòng)齒輪連接，主動(dòng)齒輪下部采用軸端擋圈進(jìn)行軸端固定，并用螺釘使軸端擋圈緊固。主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪嚙合，從動(dòng)齒輪通過螺釘固定于主軸上，主軸通過角接觸球軸承安裝于主軸安裝塊上，主軸安裝塊通過螺釘固定在固定安裝板上，主軸安裝塊與主軸間用唇形密封圈密封。主軸通過螺釘與連接軸固定連接，連接軸通過螺釘與回轉(zhuǎn)箱蓋板固定連接，回轉(zhuǎn)箱蓋板通過螺釘與回轉(zhuǎn)箱固定連接，回轉(zhuǎn)箱通過螺釘與回轉(zhuǎn)箱底板固定連接。葉片上安裝座通過螺釘與回轉(zhuǎn)箱蓋板固定連接，葉片下安裝座通過螺釘與回轉(zhuǎn)箱底板固定連接，葉片軸分別通過角接觸軸承連接，角接觸軸承分別通過葉片上安裝座蓋板、軸套和小圓螺母進(jìn)行軸端固定。葉片下安裝座與葉片軸間用唇形密封圈密封。

兩舵機(jī)分別垂直固定于上罩蓋上，兩舵機(jī)分別與控制桿上端鉸接，控制桿中部與向心關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈配合，向心關(guān)節(jié)軸承外圈固定于主軸上，向心關(guān)節(jié)軸承軸端通過杠桿固定塊固定?？刂茥U下端與桿端關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈配合，桿端關(guān)節(jié)軸承外圈固定在軸承安裝塊上，軸承安裝塊與星形連桿鉸接，在星形連桿中心上端安裝防脫蓋板防止軸承安裝塊脫出，防脫蓋板通過螺釘固定于星形連桿上。

兩個(gè)舵機(jī)通過控制桿反向控制星形連桿中心在相互垂直的的兩個(gè)方向上的位移。通過十字滑塊機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)星形連桿和回轉(zhuǎn)箱的同步回轉(zhuǎn)。星形連桿端部與滑塊軸鉸接，滑塊軸與導(dǎo)桿形成滑動(dòng)連接，滑塊軸兩端通過墊圈和螺釘軸端固定。導(dǎo)桿通過鍵與葉片軸固定連接，導(dǎo)桿在葉片軸上的軸端通過軸肩和軸套固定。星形連桿通過擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的滑塊軸和導(dǎo)桿帶動(dòng)葉片軸按擺線規(guī)律擺動(dòng)。本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)簡單，可靠，可完美實(shí)現(xiàn)葉片按擺線規(guī)律擺動(dòng)，并可使偏心率在較大范圍內(nèi)無極變化，可獲得優(yōu)異的操縱性能。

六個(gè)葉片的擺線推進(jìn)器的工作原理如圖3所示，假設(shè)O點(diǎn)為擺線推進(jìn)器的中心軸線，A、B、C、D、E、F點(diǎn)分別是葉片軸，且葉片弦線的垂直線相交于控制點(diǎn)P。當(dāng)葉片繞O點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度α°時(shí)，可假設(shè)葉片軸相對靜止，控制點(diǎn)P繞中心O順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度α°。

應(yīng)用擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，將控制點(diǎn)P處設(shè)計(jì)為滑塊，葉片弦線垂直線PA、PB、PC、PD、PE、PF設(shè)計(jì)為導(dǎo)桿，并與葉片軸A、B、C、D、E、F連接，滑塊P可繞中心軸O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，并通過導(dǎo)桿帶動(dòng)擺線推進(jìn)器葉片擺動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)擺線推進(jìn)器工作原理。此時(shí)，PO的距離為偏心距，通過改變滑塊P的位置即可實(shí)現(xiàn)偏心距的無級變化，如圖3所示。

若簡單應(yīng)用擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)偏心率0～1范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，那么導(dǎo)桿的結(jié)構(gòu)尺寸需等于直徑，控制點(diǎn)位移可調(diào)距離需為半徑范圍內(nèi)。為減小導(dǎo)桿長度和控制點(diǎn)位移距離，在擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)星形連桿WGHIJKL與6個(gè)滑塊G、H、I、J、K、L鉸鏈連接實(shí)現(xiàn)偏心距放大作用。當(dāng)星形連桿中心移動(dòng)到W點(diǎn)時(shí)，星形連桿的中心W點(diǎn)與推進(jìn)器中心O點(diǎn)間的距離OW為星形連桿實(shí)際偏移距離，如圖2所示。此時(shí)，導(dǎo)桿的延伸線相交于點(diǎn)P，其為葉片的實(shí)際控制點(diǎn)，并且P點(diǎn)在OW的延長線上，其與中心O的距離OP大于OW。因此，通過星形連桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)偏心距的放大，從而縮小導(dǎo)桿的結(jié)構(gòu)尺寸和中心控制點(diǎn)所需的實(shí)際偏移距離。

為確保上述偏心距放大機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)確控制葉片擺動(dòng)，必須保證星形連桿與回轉(zhuǎn)箱同步旋轉(zhuǎn)，即保證圖4中星形連桿部分的WG與回轉(zhuǎn)箱部分的OA始終平行。此外，需確保星形連桿可在以中心O為中心在一定范圍內(nèi)移動(dòng)。

為此，采用十字滑塊機(jī)構(gòu)保證星形連桿與回轉(zhuǎn)箱同步旋轉(zhuǎn)，如圖4所示(O為回轉(zhuǎn)箱中心，P為控制點(diǎn)，A、B、C、D、E、F點(diǎn)為葉片軸，PA、PB、PC、PD、PE、PF為導(dǎo)桿，W點(diǎn)為星形連桿的中心，G、H、I、J、K、L為滑塊，Q為十字滑塊，MN為回轉(zhuǎn)箱上的導(dǎo)軌，WG為星形連桿上的導(dǎo)軌)。通過十字滑塊Q的上滑塊與星形連桿上的導(dǎo)軌WG形成移動(dòng)副，下滑塊與回轉(zhuǎn)箱上的滑軌MN形成移動(dòng)副，從而保證星形連桿能在水平面X軸、Y軸兩個(gè)方向一定距離范圍內(nèi)移動(dòng)，并保證星形連桿與回轉(zhuǎn)箱始終保持平行，即實(shí)現(xiàn)星形連桿與回轉(zhuǎn)箱同步旋轉(zhuǎn)。

在上述實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)中，通過控制星形連桿中心W的位置即可實(shí)現(xiàn)對擺線推進(jìn)器的偏心率大小和方向的連續(xù)可調(diào)，從而使葉片按規(guī)律擺動(dòng)。