本發(fā)明屬于特種船舶推進(jìn)器制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶放大機(jī)構(gòu)的擺動導(dǎo)桿式擺線推進(jìn)器。

背景技術(shù)：
擺線推進(jìn)器(CycloidalPropeller)，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，并按一定規(guī)律繞自身的軸線擺動。其運(yùn)動規(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：
本發(fā)明要解決的問題是提供一種偏心率可調(diào)、效率高、可靠的擺動導(dǎo)桿式擺線推進(jìn)器。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：帶放大機(jī)構(gòu)的擺動導(dǎo)桿式擺線推進(jìn)器，包括電機(jī)、回轉(zhuǎn)箱、葉片和至少一個舵機(jī)，所述電機(jī)通過主軸和連接軸驅(qū)動所述回轉(zhuǎn)箱回轉(zhuǎn)，所述葉片的上端具有一個葉片軸，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，所述主軸具有一個中心孔，所述控制桿的上端由所述舵機(jī)直接推動，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，兩個舵機(jī)設(shè)于兩個相互垂直的方向上。所述滑軌為條形的通孔。本發(fā)明提供了一種帶放大機(jī)構(gòu)的擺動導(dǎo)桿式擺線推進(jìn)器，其可完美實(shí)現(xiàn)擺線推進(jìn)器的葉片的擺動規(guī)律，同時可實(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，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)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：圖1為本發(fā)明擺動導(dǎo)桿式擺線推進(jìn)器一個實(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和至少一個舵機(jī)3，所述電機(jī)通過依次連接的主動齒輪、從動齒輪、主軸4和連接軸5驅(qū)動所述回轉(zhuǎn)箱2回轉(zhuǎn)，所述葉片6的上端具有一個葉片軸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)動的星形連桿平移機(jī)構(gòu)。所述舵機(jī)有兩個，兩個舵機(jī)設(shè)于兩個相互垂直的方向上。兩個舵機(jī)可分別控制控制桿在兩個相互垂直的方向上的位移大小。星形連桿通過滑塊軸帶動導(dǎo)桿和固連在導(dǎo)桿上的葉片擺動。所述星形連桿平移機(jī)構(gòu)包括控制桿7，所述主軸4具有一個中心孔，所述控制桿的上端由所述舵機(jī)直接推動，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。通過控制桿帶動星形連桿平移使導(dǎo)桿擺動，從而控制葉片的按規(guī)律擺動，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齒輪連接，主動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。主動齒輪與從動齒輪嚙合，從動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。控制桿下端與桿端關(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。星形連桿通過擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中的滑塊軸和導(dǎo)桿帶動葉片軸按擺線規(guī)律擺動。本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單，可靠，可完美實(shí)現(xiàn)葉片按擺線規(guī)律擺動，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)逆時針旋轉(zhuǎn)角度α°時，可假設(shè)葉片軸相對靜止，控制點(diǎn)P繞中心O順時針旋轉(zhuǎn)角度α°。應(yīng)用擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，將控制點(diǎn)P處設(shè)計為滑塊，葉片弦線垂直線PA、PB、PC、PD、PE、PF設(shè)計為導(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)桿帶動擺線推進(jìn)器葉片擺動，即可實(shí)現(xiàn)擺線推進(jìn)器工作原理。此時，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，在擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計星形連桿WGHIJKL與6個滑塊G、H、I、J、K、L鉸鏈連接實(shí)現(xiàn)偏心距放大作用。當(dāng)星形連桿中心移動到W點(diǎn)時，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，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，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。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形成移動副，下滑塊與回轉(zhuǎn)箱上的滑軌MN形成移動副，從而保證星形連桿能在水平面X軸、Y軸兩個方向一定距離范圍內(nèi)移動，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。