本发明涉及一种踩踏产生高速单向旋转的装置，属于机械传动技术领域。
背景技术：
目前，通过齿轮传动、带传动、蜗轮蜗杆传动、链条传动等方式配合，可实现动力传递。利用多种方式可实现直线运动转变为旋转运动，例如：蜗轮蜗杆传动可将直线运动转变为旋转运动；曲柄连杆运动机构可将往复运动转变为旋转运动。但是在这些转变过程中，有的很难形成快速的旋转运动，有的需要较复杂或体积较大的装置。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的现有机械传动技术领域，很难将短距离直线运动转化为高速高效的单向旋转运动，有的需要较复杂或体积较大的装置的技术问题。
有鉴于此，本专利提供一种踩踏产生高速单向旋转的装置，通过短距离踩踏，可实现把直线运动转变为快速单向旋转运动，通过对装置的齿轮大小和齿数调整可改变总体的传动比；该结构和操作简单，适合于通过踩踏等直线外力产生单向快速旋转的场合。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种踩踏产生高速单向旋转的装置，包括载台、踩踏装置、单向控制装置、驱动弧形齿环和齿轮组，踩踏装置设置在载台上，齿轮组通过固定支撑板设置在载台，驱动弧形齿环连接踩踏装置并驱动齿轮组；
踩踏装置包括踩踏柱和踩踏板，踩踏柱竖直设置在载台，踩踏柱的底端通过水平插入载台的转动轴转动设置在载台上，踩踏板倾斜设置在踩踏柱的顶端；
驱动弧形齿环为一段弧形板，在弧形板的内环面上设置啮合齿，驱动弧形齿环的一端连接踩踏柱，驱动弧形齿环位于踩踏柱的上部且靠近踩踏板处；
齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，第一齿轮和第二齿轮同轴安装，并通过固定轴设置在固定支撑板上，固定轴水平设置且一端固定在固定支撑板上，第一齿轮和第二齿轮均转动设置在固定轴上；第一齿轮啮合驱动弧形齿环上；第三齿轮通过负载轴设置在固定支撑板上，负载轴水平设置且负载轴转动设置在固定支撑板上，负载轴位于固定轴的下方，第三齿轮通过键联接负载轴一端，负载轴另一端设置负载；第三齿轮与第二齿轮啮合；
单向控制装置与第一齿轮和第二齿轮同轴安装，单向控制装置位于第一齿轮和第二齿轮之间；单向控制装置包括至少三个固定臂、与固定臂数量相同的活动臂和n倍固定臂数量的三角形固定块，n为大于等于的正整数；
所有固定臂的一端均固定在固定轴上，所有固定臂呈周向均布设置；所有固定臂的另一端分别设置活动臂，固定臂与活动臂之间的连接均通过插入连接销实现摆动连接，活动臂在第二齿轮逆时针转动时沿顺时针方向向固定臂折叠；固定臂上在另一端边缘处设置限制活动臂逆向转动的凸起；定义活动臂在第二齿轮顺时针转动时沿顺时针方向向固定臂折叠的一侧为内侧，在活动臂的内侧边缘处设置用于卡合固定臂的缺口；所有三角形固定块均设置在第二齿轮的侧面上，所有三角形固定块呈周向均布设置。
本发明技术方案，通过踩踏装置和驱动弧形齿环，带动齿轮组中多个齿轮的转动，利用单向控制装置使末端齿轮只产生单向转动，可通过调整齿轮组中齿轮大小和齿数来改变传动比。
本发明技术方案，单向控制装置中活动臂通过连接销固定臂末端相连接，活动臂的内侧边缘处设置用于卡合固定臂的缺口，活动臂向顺时针方向与固定臂折叠，不可向逆时针方向折叠。三角形固定块均匀固定于第二齿轮侧面上，当第一齿轮带动固定臂顺时针旋转时，因离心力和重力作用，活动臂展开，活动臂上的缺口卡住三角形固定块，从而带动第二齿轮同时旋转；当第一齿轮带动固定臂逆时针旋转时，因活动臂可向顺时针方向折叠，无法与三角形固定块相卡住，不会带动第二齿轮反向旋转。
对本发明技术方案的进一步改进，三角形固定块为钝角三角形固定块。钝角三角形固定块的设计，活动臂顺时针转动时形成卡槽，活动臂逆时针转动时则对应为平缓斜面。
对本发明技术方案的进一步改进，驱动弧形齿环焊接在踩踏柱上。
对本发明技术方案的进一步改进，在踩踏柱与载台之间设置用于拉紧载台与踩踏柱，使踩踏柱转动后可回复至竖直状态的弹簧。
对本发明技术方案的进一步改进，在载台上竖直设置限制踩踏柱在弹簧回复力作用下从竖直方向向后转动的挡板。
本发明的有益效果是：
1、本踩踏产生高速单向旋转的装置，首先利用踩踏装置和驱动弧形齿环，产生开始的旋转运动，进一步利用单向控制装置、齿轮组实现单向旋转和传动比的改变。
2、本踩踏产生高速单向旋转的装置，实现直线踩踏转变为高速旋转，带动负载单向转动，完成动力传递和能量转化。
3、本踩踏产生高速单向旋转的装置，通过较为合理的传动和控制机构，完成了将踩踏产生的短距离直线运动转化为高速的单向旋转，结构较为合理紧凑，操作方便，用途广泛。
附图说明
图1为本发明踩踏产生高速单向旋转的装置侧向示意图；
图2为本发明踩踏产生高速单向旋转的装置正向示意图；
图3为本发明单向控制装置第一示意图。
图4为本发明单向控制装置第二示意图。
图5为本发明活动臂与固定臂的安装示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图5和具体实施方式做进一步的描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和2所示，本实施例中踩踏产生高速单向旋转的装置，包括载台101、踩踏装置、单向控制装置、驱动弧形齿环103和齿轮组，踩踏装置设置在载台101上，齿轮组通过固定支撑板201设置在载台101，驱动弧形齿环103连接踩踏装置并驱动齿轮组。
如图1和2所示，踩踏装置包括踩踏柱107和踩踏板102，踩踏柱107竖直设置在载台101，踩踏柱107的底端通过水平插入载台101的转动轴108转动设置在载台101上，踩踏板102倾斜设置在踩踏柱107的顶端。在踩踏柱107与载台101之间设置用于拉紧载台101与踩踏柱107，使踩踏柱107转动后可回复至竖直状态的弹簧110。在载台101上竖直设置限制踩踏柱107在弹簧110回复力作用下从竖直方向向后转动的挡板109。
如图1所示，驱动弧形齿环103为一段弧形板，在弧形板的内环面上设置啮合齿，驱动弧形齿环103的一端连接踩踏柱107，驱动弧形齿环103位于踩踏柱107的上部且靠近踩踏板102处。驱动弧形齿环103焊接在踩踏柱107上。
如图1和2所示，齿轮组包括第一齿轮104、第二齿轮105和第三齿轮106，第一齿轮104和第二齿轮105同轴安装，并通过固定轴设置在固定支撑板201上，固定轴水平设置且一端固定在固定支撑板201上，第一齿轮104和第二齿轮105均转动设置在固定轴上；第一齿轮104啮合驱动弧形齿环103上；第三齿轮106通过负载轴设置在固定支撑板201上，负载轴水平设置且负载轴转动设置在固定支撑板201上，负载轴位于固定轴的下方，第三齿轮106通过键联接负载轴一端，负载轴另一端设置负载202；第三齿轮106与第二齿轮105啮合。
如图1和2所示，通过踩踏装置中的踩踏板102，使驱动弧形齿环103沿着圆形弧线向下运动，驱动弧形齿环103带动齿轮组中的第一齿轮104旋转，第一齿轮104与单向控制装置203同轴连接，利用单向控制装置，带动较大的第二齿轮105旋转，第二齿轮105进一步啮合带动相对较小的第三齿轮106转动，第三齿轮106即可带动负载202转动。停止踩踏后，弹簧110拉动踩踏柱107回复初始的竖直位置，在回复过程中挡板109限制踩踏柱107在弹簧110回复力作用下从竖直方向向后转动；踩踏柱107回复过程中，驱动弧形齿环103会带动第一齿轮104反向旋转，但是由于单向控制装置使第一齿轮104与第二齿轮105脱离作用，第二齿轮105保持原旋转方向。
如图1和2所示，本实施例中踩踏产生高速单向旋转的装置，通过踩踏装置和驱动弧形齿环，带动齿轮组中多个齿轮的转动，利用单向控制装置使末端齿轮只产生单向转动，可通过调整齿轮组中齿轮大小和齿数来改变传动比。
如图3、4和5所示，单向控制装置与第一齿轮104和第二齿轮105同轴安装，单向控制装置位于第一齿轮104和第二齿轮105之间；单向控制装置包括至少三个固定臂301、与固定臂301数量相同的活动臂302和n倍固定臂301数量的三角形固定块304，n为大于等于2的正整数；
所有固定臂301的一端均固定在固定轴上，所有固定臂301呈周向均布设置；所有固定臂301的另一端分别设置活动臂302，固定臂301与活动臂302之间的连接均通过插入连接销303实现摆动连接，活动臂302在第二齿轮105逆时针转动时沿顺时针方向向固定臂301折叠；固定臂301上在另一端边缘处设置限制活动臂302逆向转动的凸起；定义活动臂302在第二齿轮105顺时针转动时沿顺时针方向向固定臂301折叠的一侧为内侧，在活动臂302的内侧边缘处设置用于卡合固定臂301的缺口401；所有三角形固定块304均设置在第二齿轮105的侧面上，所有三角形固定块304呈周向均布设置。
本实施例中单向控制装置中活动臂302通过连接销303与固定臂301末端相连接，活动臂302的内侧边缘处设置用于卡合固定臂301的缺口401，活动臂302向顺时针方向与固定臂301折叠，不可向逆时针方向折叠。三角形固定块304均匀固定于第二齿轮侧面上，当第一齿轮带动固定臂301顺时针旋转时，因离心力和重力作用，活动臂302展开，活动臂302上的末端卡住三角形固定块304，从而带动第二齿轮同时旋转；当第一齿轮带动固定臂301逆时针旋转时，因活动臂302可向顺时针方向折叠，无法与三角形固定块304相卡住，不会带动第二齿轮反向旋转。
在实施例中，踩踏板102踩下时，第一齿轮104会顺时针转动，同时，单向控制装置的三个固定臂301会同时顺时针转动，因离心力和重力作用，与固定臂301通过连接销303连接的活动臂302会展开，活动臂302末端会卡住第二齿轮105侧面上的三角形固定块304，带动第二齿轮105同时旋转。
当踩踏板102因弹簧110作用力回复时，第一齿轮104会逆时针转动，单向控制装置的三个固定臂301也会同时逆时针转动，此时，因活动臂302上带有的缺口401，活动臂302可与固定臂301折叠，配合三角形固定块304的结构，不会出现活动臂302与三角形固定块304卡住的情况，从而第二齿轮105不会逆时针转动，可保持原有顺时针转动。
在本实施例中，三角形固定块304形状如图3和4中所示，为钝角三角形形状，活动臂302顺时针转动时形成卡槽，活动臂302逆时针转动时则对应为平缓斜面。
利用本发明中踩踏产生高速单向旋转的装置，实现直线踩踏转变为高速旋转，带动负载单向转动，完成动力传递和能量转化。
凡本发明说明书中未作特别说明的均为现有技术或者通过现有的技术能够实现，应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。