阅读说明：本技术 边框齿条传动装置 (Frame rack transmission device ) 是由 袁新平 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种边框齿条传动装置,包括边框齿条和主轴齿轮,边框齿条为由第一齿条、第二齿条、第三齿条和第四齿条依次相连围成的平行四边形边框齿条,第一齿条、第二齿条、第三齿条和第四齿条上的齿部分别位于第一齿条、第二齿条、第三齿条和第四齿条的内侧；边框齿条可沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向平动；主轴齿轮设置在边框齿条内,主轴齿轮上的齿部与第一齿条的齿部、第二齿条的齿部、第三齿条的齿部和第四齿条的齿部中的任意一个啮合。本发明的边框齿条传动装置传动效率高,结构简单且便于设置。(The invention discloses a frame rack transmission device, which comprises a frame rack and a main shaft gear, wherein the frame rack is a parallelogram frame rack formed by sequentially connecting a first rack, a second rack, a third rack and a fourth rack, and tooth parts on the first rack, the second rack, the third rack and the fourth rack are respectively positioned at the inner sides of the first rack, the second rack, the third rack and the fourth rack; the frame rack can translate along a first direction, a second direction, a third direction and a fourth direction; the main shaft gear is arranged in the frame rack, and a tooth part on the main shaft gear is meshed with any one of a tooth part of the first rack, a tooth part of the second rack, a tooth part of the third rack and a tooth part of the fourth rack. The frame rack transmission device is high in transmission efficiency, simple in structure and convenient to arrange.)

边框齿条传动装置

技术领域

本发明涉及将平动转为转动的技术领域，尤其是涉及一种边框齿条传动装置。

背景技术

现有的活塞曲柄连杆结构如图1所示，在传动周期的不同主要节点上，传动效率差别巨大。

如图2和图3所示，当活塞处于上极限位置a时，曲柄连杆的连接点处于上极限位置A，当活塞处于下极限位置e时，曲柄连杆的连接点处于下极限位置E，当活塞处于上极限位置a或下极限位置e时，此时活塞传递的动力P，以及通过连杆传递的动力F的方向都指向主轴的中心，不产生有效力矩，因此传动效率为零。即：η_A＝η_E＝0。

如图4所示当连杆与曲柄相互成直角时，活塞处于第一活塞位置c,曲柄连杆的连接点处于第一节点位置C，此时活塞传递的动力P可分解为两个方向的力，一个为通过连杆传递的动力F，另一个为活塞对于气缸壁的压力f，连杆传递的动力F＝P×cosA的方向与曲柄垂直,可以转为有效力矩。传动效率为：

此时，因直角三角形的两个直角边分别是连杆长度和曲柄长度，斜边长度可以直接求出，设R＝k×L，则：

以k＝0.458计算，η_C接近91％，是整个周期内各节点的最高值。

如图5所示，对于上极限位置A与第一节点位置C之间的任意一点i，例如第二节点位置B，此时活塞处于第二活塞位置b，活塞传递的动力P分解为两个方向的力，一个为通过连杆传递的动力F，另一个形成活塞对于气缸壁的压力f，连杆传递的动力F的方向与曲柄垂线的夹角为B，能转化为有效力矩的动力为F'，F'＝F×cos B。此时的传动效率为：

对于公式(II)，∠B＝π/2-(∠A+∠β)。

如图6所示，对于第一节点位置C与下极限位置E之间的任意一点j，例如第三节点位置D,此时活塞处于第三活塞位置d，活塞动力P通过连杆传递的动力F的方向与曲柄垂线的夹角为B，能转化为有效力矩的动力为F'，F'＝F×cos B。此时的传动效率为：

对于公式(III)，∠B＝(∠A+∠β)-π/2。＝-{π/2-(∠A+∠β)}。

因：cos(-α)＝cosα，cos(π/2-α)＝sinα,公式(II)和公式(III)可以合并计算。于是，上极限位置A到下极限位置E之间的任意一点i的传动效率为：

η_i＝cos A×cos B＝cos A×sin(A+β)×100％ 公式(IV)

因∠A、∠B和∠β之间相互关连，而∠β的区间清晰可见，设R＝k×L，结合正弦定理及相关三角函数的数学公式，最终得到上极限位置A到下极限位置E之间的任意一点i的传动效率公式为：

对于整个周期的平均效率，应该是周期的效率总和除以周期内节点的整个区间，即平均效率为：

由于在一个周期的动力传送过程中，β角的变化范围是0到π，而整个区间的效率总和为公式(V)的积分，于是，周期内的平均效率为：

经积分运算后的平均效率为：

以k＝0.458计算，平均效率为68.1％。以k＝0.5(k的最大值)计算，平均效率为69％。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种边框齿条传动装置，传动效率高，结构简单且便于设置。

根据本发明实施例的边框齿条传动装置，包括：

边框齿条，所述边框齿条为由第一齿条、第二齿条、第三齿条和第四齿条依次相连围成的平行四边形边框齿条，所述第一齿条、所述第二齿条、所述第三齿条和所述第四齿条上的齿部分别位于所述第一齿条、所述第二齿条、所述第三齿条和所述第四齿条的内侧；所述边框齿条可沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向平动，其中，所述第一方向和所述第三方向相反且与所述第二齿条和所述第四齿条平行，所述第二方向和所述第四方向相反且与所述第一齿条和所述第三齿条平行；

主轴齿轮，所述主轴齿轮设置在所述边框齿条内，所述主轴齿轮上的齿部与所述第一齿条的齿部、所述第二齿条的齿部、所述第三齿条的齿部和所述第四齿条的齿部中的任意一个啮合；

所述主轴齿轮处于第一方向初始状态为所述主轴齿轮与所述第三齿条啮合过后并且与所述第四齿条处于啮合前状态时，此时，所述边框齿条沿所述第一方向平动，使得所述第四齿条与所述主轴齿轮啮合，并带动所述主轴齿轮转动，同时使得所述第三齿条的齿部沿所述第一方向远离所述主轴齿轮，且最终使得所述主轴齿轮进入到第二方向初始状态；

所述主轴齿轮处于所述第二方向初始状态为所述主轴齿轮与所述第四齿条啮合过后并且与所述第一齿条处于啮合前状态时，此时，所述边框齿条沿所述第二方向平动，使得所述第一齿条与所述主轴齿轮啮合，并带动所述主轴齿轮转动，同时使得所述第四齿条的齿部沿所述第二方向远离所述主轴齿轮，且最终使得所述主轴齿轮进入到第三方向初始状态；

所述主轴齿轮处于所述第三方向初始状态为所述主轴齿轮与所述第一齿条啮合过后并且与所述第二齿条处于啮合前状态，此时，所述边框齿条沿所述第三方向平动，使得所述第二齿条与所述主轴齿轮啮合，并带动所述主轴齿轮转动，同时使得所述第一齿条的齿部沿所述第三方向远离所述主轴齿轮，且最终使得所述主轴齿轮进入到第四方向的初始状态；

所述主轴齿轮处于所述第四方向初始状态为所述主轴齿轮与所述第二齿条啮合过后并且与所述第三齿条处于啮合前状态，此时，所述边框齿条沿所述第四方向平动，使得所述第三齿条可以与所述主轴齿轮啮合，并带动所述主轴齿轮转，且最终使得所述主轴齿轮进入到所述第一方向初始状态。

根据本发明实施例的边框齿条传动装置，可以将边框齿条的平动转化为主轴齿轮的转动，传动效率可以达到100％或接近100％。相比于现有技术中的活塞曲柄连杆结构的传动效率大大提高，此外，本发明实施例的边框齿条传动装置结构简单，便于设置。

需要说明的是，边框齿条的齿部的有效总长(即与主轴齿轮可啮合的有效区域长度)即包括第一齿条、第二齿条、第三齿条以及第四齿条的齿部长度之和与主轴齿轮的齿部圆周长可以根据实际情况确定。

根据本发明的一个实施例，所述边框齿条为正方形。

根据本发明进一步的实施例，所述边框齿条的内框边长大于所述主轴齿轮的轮廓直径尺寸。

根据本发明再进一步的实施例，所述第一齿条的齿部在所述第一齿条上居中分布，所述第二齿条的齿部在所述第二齿条上居中分布，所述第三齿条的齿部在所述第三齿条上居中分布，所述第四齿条的齿部在所述第四齿条上居中分布。

根据本发明的一些实施例，还包括第一活塞驱动组件、第二活塞驱动组件、第三活塞驱动组件和第四活塞驱动组件；其中，

所述第一活塞驱动组件与所述第一齿条相连，以驱动所述边框齿条沿所述第一方向平动；

所述第二活塞驱动组件与所述第二齿条相连，以驱动所述边框齿条沿所述第二方向平动；

所述第三活塞驱动组件与所述第三齿条相连，以驱动所述边框齿条沿所述第三方向平动；

所述第四活塞驱动组件与所述第四齿条相连，以驱动所述边框齿条沿所述第四方向平动。

根据本发明进一步的实施例，

所述第一活塞驱动组件包括第一缸体和第一活塞杆，所述第一活塞杆与所述第二齿条和所述第四齿条平行，所述第一活塞杆的一端可滑动地设置在所述第一缸体内，所述第一活塞杆的另一端与所述第一齿条滑动连接，一方面当所述第一活塞杆被推出时驱动所述边框齿条沿第一方向平动，且另一方面使得所述边框齿条在沿所述第二方向和所述第四方向平动顺畅；当所述第一活塞杆驱动所述边框齿条沿所述第一方向平动时，所述第一活塞杆的中心轴线与所述主轴齿轮和所述第四齿条之间的啮合部位的切线重合或接近；

所述第二活塞驱动组件包括第二缸体和第二活塞杆，所述第二活塞杆与所述第一齿条和所述第三齿条平行，所述第二活塞杆的一端可滑动地设置在所述第二缸体内，所述第二活塞杆的另一端与所述第二齿条滑动连接，一方面当所述第二活塞杆推出时驱动所述边框齿条沿第二方向平动，且另一方面使得所述边框齿条在沿所述第一方向和所述第三方向平动顺畅；当所述第二活塞杆驱动所述边框齿条沿所述第二方向平动时，所述第二活塞杆的中心轴线与所述主轴齿轮和所述第一齿条之间的啮合部位的切线重合或接近；

所述第三活塞驱动组件包括第三缸体和第三活塞杆，所述第三活塞杆与所述第二齿条和所述第四齿条平行，所述第三活塞杆的一端可滑动地设置在所述第三缸体内，所述第三活塞杆的另一端与所述第三齿条滑动连接，一方面当所述第三活塞杆推出时驱动所述边框齿条沿第三方向平动，且另一方面使得所述边框齿条在沿所述第二方向和所述第四方向平动顺畅；当所述第三活塞杆驱动所述边框齿条沿所述第三方向平动时，所述第三活塞杆的中心轴线与所述主轴齿轮和所述第二齿条之间的啮合部位的切线重合或接近；

所述第四活塞驱动组件包括第四缸体和第四活塞杆，所述第四活塞杆与所述第一齿条和所述第三齿条平行，所述第四活塞杆的一端可滑动地设置在所述第四缸体内，所述第四活塞杆的另一端与所述第四齿条滑动连接，一方面当所述第四活塞杆推出时驱动所述边框齿条沿第四方向平动，且另一方面使得所述边框齿条在沿所述第一方向和所述第二方向平动顺畅；当所述第四活塞杆驱动所述边框齿条沿所述第四方向平动时，所述第四活塞杆的中心轴线与所述主轴齿轮和所述第三齿条之间的啮合部位的切线重合或接近。

根据本发明再进一步的实施例，

所述第一齿条沿所述第一齿条的长度方向上设有第一导槽，所述第一活塞杆的另一端设有安装在所述第一导槽中的第一滚轮；

所述第二齿条沿所述第二齿条的长度方向上设有第二导槽，所述第二活塞杆的另一端设有安装在所述第二导槽中的第二滚轮；

所述第三齿条沿所述第三齿条的长度方向上设有第三导槽，所述第三活塞杆的另一端设有安装在所述第三导槽中的第三滚轮；

所述第四齿条沿所述第四齿条的长度方向上设有第四导槽，所述第四活塞杆的另一端设有安装在所述第四导槽中的第四滚轮。

根据本发明再进一步的实施例，所述第一导槽的一端临接于所述第四齿条和所述第一齿条的交叉处，所述第二导槽的一端临接于所述第一齿条和所述第二齿条的交叉处，所述第三导槽的一端临接于所述第二齿条和所述第三齿条的交叉处，所述第四导槽的一端临接于所述第三齿条和所述第四齿条的交叉处，且所述第一导槽以及所述第三导槽的长度同时与所述第二活塞杆和所述第四活塞杆的行程匹配；所述第二导槽以及所述第四导槽的长度同时与所述第一活塞杆和所述第三活塞杆的行程匹配。

根据本发明再进一步的实施例，所述第一活塞驱动组件还包括第一轴套，所述第一活塞杆可滑动地穿过所述第一轴套；所述第二活塞驱动组件还包括第二轴套，所述第二活塞杆可滑动地穿过所述第二轴套；所述第三活塞驱动组件还包括第三轴套，所述第三活塞杆可滑动地穿过所述第三轴套；所述第四活塞驱动组件还包括第四轴套，所述第四活塞杆可滑动地穿过所述第四轴套。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术的活塞曲柄连杆的结构示意图。

图2为现有技术的活塞曲柄连杆的连接点处于上极限位置A时的结构示意图及力学分析示意图。

图3为现有技术的活塞曲柄连杆的连接点处于下极限位置E时的结构示意图及力学分析示意图。

图4为现有技术的活塞曲柄连杆的连接点处于第一节点位置C时的结构示意图及力学分析示意图。

图5为现有技术的活塞曲柄连杆的连接点处于第二节点位置B时的结构示意图及力学分析示意图。

图6为现有技术的活塞曲柄连杆的连接点处于第三节点位置D时的结构示意图及力学分析示意图。

图7本发明实施例的边框齿条传动装置的一个结构示意图。

图8本发明实施例的边框齿条传动装置的另一个结构示意图。

附图标记：

边框齿条传动装置1000

边框齿条1 第一齿条101 第一导槽1011 第二齿条102 第二导槽1021

第三齿条103 第三导槽1031 第四齿条104 第四导槽1041

主轴齿轮2

第一活塞驱动组件3 第一缸体301 第一活塞杆302 第一轴套303

第二活塞驱动组件4 第二缸体401 第二活塞杆402 第二轴套403

第三活塞驱动组件5 第三缸体501 第三活塞杆502 第三轴套503

第四活塞驱动组件6 第四缸体601 第四活塞杆602 第四轴套603

第一滚轮7

第二滚轮8

第三滚轮9

第四滚轮10

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图7至图8来描述根据本发明实施例的边框齿条传动装置1000。

如图7和图8所示，根据本发明实施例的边框齿条传动装置1000，包括边框齿条1和主轴齿轮2。

边框齿条1为由第一齿条101、第二齿条102、第三齿条103和第四齿条104依次相连围成的平行四边形边框齿条1，第一齿条101、第二齿条102、第三齿条103和第四齿条104上的齿部分别位于第一齿条101、第二齿条102、第三齿条103和第四齿条104的内侧；边框齿条1可沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向平动，其中，第一方向和第三方向相反且与第二齿条102和第四齿条104平行，第二方向和第四方向相反且与第一齿条101和第三齿条103平行。

主轴齿轮2设置在边框齿条1内，主轴齿轮2上的齿部与第一齿条101的齿部、第二齿条102的齿部、第三齿条103的齿部和第四齿条104的齿部中的任意一个啮合；

主轴齿轮2处于第一方向初始状态为主轴齿轮2与第三齿条103啮合过后并且与第四齿条104处于啮合前状态时，此时，边框齿条1沿第一方向平动，使得第四齿条104与主轴齿轮2啮合，并带动主轴齿轮2转动，同时使得第三齿条103的齿部沿第一方向远离主轴齿轮2，且最终使得主轴齿轮2进入到第二方向初始状态；

主轴齿轮2处于第二方向初始状态为主轴齿轮2与第四齿条104啮合过后并且与第一齿条101处于啮合前状态时，此时，边框齿条1沿第二方向平动，使得第一齿条101与主轴齿轮2啮合，并带动主轴齿轮2转动，同时使得第四齿条104的齿部沿第二方向远离主轴齿轮2，且最终使得主轴齿轮2进入到第三方向初始状态；

主轴齿轮2处于第三方向初始状态为主轴齿轮2与第一齿条101啮合过后并且与第二齿条102处于啮合前状态，此时，边框齿条1沿第三方向平动，使得第二齿条102与主轴齿轮2啮合，并带动主轴齿轮2转动，同时使得第一齿条101的齿部沿第三方向远离主轴齿轮2，且最终使得主轴齿轮2进入到第四方向初始状态；

主轴齿轮2处于第四方向初始状态为主轴齿轮2与第二齿条102啮合过后并且与第三齿条103处于啮合前状态，此时，边框齿条1沿第四方向平动，使得第三齿条103可以与主轴齿轮2啮合，并带动主轴齿轮2转，且最终使得主轴齿轮2进入到第一方向初始状态。

具体而言，边框齿条1为由第一齿条101、第二齿条102、第三齿条103和第四齿条104依次相连围成的平行四边形边框齿条1，具体地，边框齿条1可以为矩形、正方形和菱形等平行四边形，例如，如图7所示，边框齿条1为正方形；第一齿条101、第二齿条102、第三齿条103和第四齿条104上的齿部分别位于第一齿条101、第二齿条102、第三齿条103和第四齿条104的内侧；边框齿条1可沿第一方向、第二方向、第三方向和第四方向平动，其中，第一方向和第三方向相反且与第二齿条102和第四齿条104平行，第二方向和第四方向相反且与第一齿条101和第三齿条103平行；可以理解的是，第一齿条101的齿部长度、第二齿条102的齿部长度、第三齿条103的齿部长度和第四齿条104的齿部长度可以根据实际需要进行设计。

主轴齿轮2设置在边框齿条1内，主轴齿轮2上的齿部与第一齿条101的齿部、第二齿条102的齿部、第三齿条103的齿部和第四齿条104的齿部中的任意一个啮合；这样便于边框齿条1在沿第一方向平动、第二方向平动、第三方向平动和第四方向平动时可以驱动主轴齿轮2旋转，例如，当主轴齿轮2处于第一方向初始状态时，即主轴齿轮2与第三齿条103啮合过后并且与第四齿条104处于啮合前状态时，此时，边框齿条1沿第一方向平动，使得第四齿条104与主轴齿轮2啮合，并带动主轴齿轮2转动，同时使得第三齿条103的齿部沿第一方向远离主轴齿轮2，且最终使得主轴齿轮2进入到第二方向初始状态，需要说明的是，此过程的动力的作用点可以选择在第一齿条101上，动力的方向可以与主轴齿轮2的齿部和第四齿条104的齿部啮合部位的切线重合或接近，这样传动效率可以达到100％或接近100％；当主轴齿轮2处于第二方向初始状态时，即主轴齿轮2与第四齿条104啮合过后并且与第一齿条101处于啮合前状态时，此时，边框齿条1沿第二方向平动，使得第一齿条101与主轴齿轮2啮合，并带动主轴齿轮2转动，同时使得第四齿条104的齿部沿第二方向远离主轴齿轮2，且最终使得主轴齿轮2进入到第三方向初始状态，需要说明的是，此过程的动力的作用点可以选择在第二齿条102上，动力的方向可以与主轴齿轮2的齿部和第一齿条101的齿部啮合部位的切线重合或接近，这样传动效率可以达到100％或接近100％；当主轴齿轮2处于第三方向初始状态时，即主轴齿轮2与第一齿条101啮合过后并且与第二齿条102处于啮合前状态，此时，边框齿条1沿第三方向平动，使得第二齿条102与主轴齿轮2啮合，并带动主轴齿轮2转动，同时使得第一齿条101的齿部沿第三方向远离主轴齿轮2，且最终使得主轴齿轮2进入到第四方向初始状态，需要说明的是，此过程的动力的作用点可以选择在第三齿条103上，动力的方向可以与主轴齿轮2的齿部和第二齿条102的齿部啮合部位的切线重合或接近，这样传动效率可以达到100％或接近100％；当主轴齿轮2处于第四方向初始状态时，即主轴齿轮2与第二齿条102啮合过后并且与第三齿条103处于啮合前状态，此时，边框齿条1沿第四方向平动，使得第三齿条103可以与主轴齿轮2啮合，并带动主轴齿轮2转，且最终使得主轴齿轮2进入到第一方向初始状态，需要说明的是，此过程的动力的作用点可以选择在第四齿条104上，动力的方向可以与主轴齿轮2的齿部和第三齿条103的齿部啮合部位的切线重合或接近，这样传动效率可以达到100％或接近100％。由此，通过边框齿条1的平动可以转化为主轴齿轮2的转动，且传动转换效率可以达到100％或接近100％，而现有技术的活塞曲柄连杆结构的传动效率小于69％，边框齿条传动装置1000的传动效率较活塞曲柄连杆结构的传动效率提升近49％。

根据本发明实施例的边框齿条传动装置1000，可以将边框齿条1的平动转化为主轴齿轮2的转动，传动效率可以达到100％或接近100％。相比于现有技术中的活塞曲柄连杆结构的传动效率大大提高，此外，本发明实施例的边框齿条传动装置1000结构简单，便于设置。

需要说明的是，边框齿条1的齿部的有效总长(即与主轴齿轮2可啮合的有效区域长度)即包括第一齿条101、第二齿条102、第三齿条103以及第四齿条104的齿部长度之和与主轴齿轮2的齿部圆周长可以根据实际情况确定。

根据本发明的一个实施例，边框齿条1为正方形。这样，边框齿条1的结构简单，边框齿条传动装置1000便于设置。

根据本发明进一步的实施例，边框齿条1的内框边长大于主轴齿轮2的轮廓直径尺寸。这样，边框齿条1的结构合理，便于主轴齿轮2设置在边框齿条1内，且有利于边框齿条1进行平动。

根据本发明再进一步的实施例，边框齿条1的内框边长为主轴齿轮2的轮廓直径尺寸的2倍；第一齿条101的齿部长度、第二齿条102的齿部长度、第三齿条103的齿部长度和第四齿条104的齿部长度均与主轴齿轮2的齿部的1/π圆弧长度相等，第一齿条101的齿部在第一齿条101上居中分布，第二齿条102的齿部在第二齿条102上居中分布，第三齿条103的齿部在第三齿条103上居中分布，第四齿条104的齿部在第四齿条104上居中分布。由此，可以使得边框齿条1在沿第一方向平动、第二方向平动、第三方向平动和第四方向平动的行程相等，且边框齿条1在沿第一方向平动时可以驱动主轴齿轮2转动，边框齿条1在沿第二方向平动时可以驱动主轴齿轮2转动，边框齿条1在沿第三方向平动时可以驱动主轴齿轮2转动，边框齿条1在沿第四方向平动时可以驱动主轴齿轮2转动，这样，边框齿条传动装置1000的结构合理、传动效率高。

根据本发明的一些实施例，还包括第一活塞驱动组件3、第二活塞驱动组件4、第三活塞驱动组件5和第四活塞驱动组件6；其中，

第一活塞驱动组件3与第一齿条101相连，以驱动边框齿条1沿第一方向平动；可以理解的是，第一活塞驱动组件3为边框齿条1沿第一方向平动提供动力，第一活塞驱动组件3通过第一齿条101驱动边框齿条1沿第一方向平动。

第二活塞驱动组件4与第二齿条102相连，以驱动边框齿条1沿第二方向平动；可以理解的是，第二活塞驱动组件4为边框齿条1沿第二方向平动提供动力，第二活塞驱动组件4通过第二齿条102驱动边框齿条1沿第二方向平动。

第三活塞驱动组件5与第三齿条103相连，以驱动边框齿条1沿第三方向平动；可以理解的是，第三活塞驱动组件5为边框齿条1沿第三方向平动提供动力，第三活塞驱动组件5通过第三齿条103驱动边框齿条1沿第三方向平动。

第四活塞驱动组件6与第四齿条104相连，以驱动边框齿条1沿第四方向平动。可以理解的是，第四活塞驱动组件6为边框齿条1沿第四方向平动提供动力，第四活塞驱动组件6通过第四齿条104驱动边框齿条1沿第四方向平动。

根据本发明进一步的实施例，第一活塞驱动组件3包括第一缸体301和第一活塞杆302，第一活塞杆302与第二齿条102和第四齿条104平行，第一活塞杆302的一端可滑动地设置在第一缸体301内，第一活塞杆302的另一端与第一齿条101滑动连接，一方面当第一活塞杆302被推出时驱动边框齿条1沿第一方向平动，且另一方面使得边框齿条1在沿第二方向和第四方向平动顺畅；当第一活塞杆302驱动边框齿条1沿第一方向平动时，第一活塞杆302的中心轴线与主轴齿轮2和第四齿条104之间的啮合部位的切线重合或接近。可以理解的是，由于第一活塞杆302的另一端与第一齿条101连接，从而使得当第一活塞杆302被推出时驱动边框齿条1沿第一方向平动；由于第一活塞杆302的另一端与第一齿条101之间可以相对滑动，从而使得边框齿条1在沿第二方向和第四方向平动顺畅；当第一活塞杆302驱动边框齿条1沿第一方向平动时，由于第一活塞杆302的中心轴线与主轴齿轮2和第四齿条104之间的啮合部位的切线重合或接近，第一活塞驱动组件3提供的动力能够有效地转化主轴齿轮2的旋转力矩，边框齿条传动装置1000的传动效率达到100％或者接近100％。

第二活塞驱动组件4包括第二缸体401和第二活塞杆402，第二活塞杆402与第一齿条101和第三齿条103平行，第二活塞杆402的一端可滑动地设置在第二缸体401内，第二活塞杆402的另一端与第二齿条102滑动连接，一方面当第二活塞杆402推出时驱动边框齿条1沿第二方向平动，且另一方面使得边框齿条1在沿第一方向和第三方向平动顺畅；当第二活塞杆402驱动边框齿条1沿第二方向平动时，第二活塞杆402的中心轴线与主轴齿轮2和第一齿条101之间的啮合部位的切线重合或接近。可以理解的是，由于第二活塞杆402的另一端与第二齿条102连接，从而使得当第二活塞杆402被推出时驱动边框齿条1沿第二方向平动；由于第二活塞杆402的另一端与第二齿条102之间为可以相对滑动，从而使得边框齿条1在沿第一方向和第三方向平动顺畅；当第二活塞杆402驱动边框齿条1沿第二方向平动时，由于第二活塞杆402的中心轴线与主轴齿轮2和第一齿条101之间的啮合部位的切线重合或接近，第二活塞驱动组件4提供的动力能够有效地转化主轴齿轮2的旋转力矩，边框齿条传动装置1000的传动效率达到100％或者接近100％。

第三活塞驱动组件5包括第三缸体501和第三活塞杆502，第三活塞杆502与第二齿条102和第四齿条104平行，第三活塞杆502的一端可滑动地设置在第三缸体501内，第三活塞杆502的另一端与第三齿条103滑动连接，一方面当第三活塞杆502推出时驱动边框齿条1沿第三方向平动，且另一方面使得边框齿条1在沿第二方向和第四方向平动顺畅；当第三活塞杆502驱动边框齿条1沿第三方向平动时，第三活塞杆502的中心轴线与主轴齿轮2和第二齿条102之间的啮合部位的切线重合或接近。可以理解的是，由于第三活塞杆502的另一端与第三齿条103连接，从而使得当第三活塞杆502被推出时驱动边框齿条1沿第三方向平动；由于第三活塞杆502的另一端与第三齿条103之间可以相对滑动，从而使得边框齿条1在沿第二方向和第四方向平动顺畅；当第三活塞杆502驱动边框齿条1沿第三方向平动时，由于第三活塞杆502的中心轴线与主轴齿轮2和第二齿条102之间的啮合部位的切线重合或接近，第三活塞驱动组件5提供的动力能够有效地转化主轴齿轮2的旋转力矩，边框齿条传动装置1000的传动效率达到100％或者接近100％。

第四活塞驱动组件6包括第四缸体601和第四活塞杆602，第四活塞杆602与第一齿条101和第三齿条103平行，第四活塞杆602的一端可滑动地设置在第四缸体601内，第四活塞杆602的另一端与第四齿条104滑动连接，一方面当第四活塞杆602推出时驱动边框齿条1沿第四方向平动，且另一方面使得边框齿条1在沿第一方向和第三方向平动顺畅；当第四活塞杆602驱动边框齿条1沿第四方向平动时，第四活塞杆602的中心轴线与主轴齿轮2和第三齿条103之间的啮合部位的切线重合或接近。可以理解的是，由于第四活塞杆602的另一端与第四齿条104连接，从而使得当第四活塞杆602被推出时驱动边框齿条1沿第四方向平动；由于第四活塞杆602的另一端与第四齿条104之间可以相对滑动，从而使得边框齿条1在沿第一方向和第三方向平动顺畅；当第四活塞杆602驱动边框齿条1沿第四方向平动时，由于第四活塞杆602的中心轴线与主轴齿轮2和第三齿条103之间的啮合部位的切线重合或接近，第四活塞驱动组件6提供的动力能够有效地转化主轴齿轮2的旋转力矩，边框齿条传动装置1000的传动效率达到100％或者接近100％。

需要说明的是，第一缸体301、第二缸体401、第三缸体501和第四缸体601可以为气缸或液缸。

根据本发明再进一步的实施例，第一齿条101沿第一齿条101的长度方向上设有第一导槽1011，第一活塞杆302的另一端设有安装在第一导槽1011中的第一滚轮7；可以理解的是，通过在第一齿条101上设置第一导槽1011，在边框传动装置平动过程中，能够对第一活塞杆302起到避让和导向的作用；第一活塞杆302通过第一滚轮7与第一导槽1011可滑动的连接，使得边框齿条1可以平动顺畅。

第二齿条102沿第二齿条102的长度方向上设有第二导槽1021，第二活塞杆402的另一端设有安装在第二导槽1021中的第二滚轮8；可以理解的是，通过在第二齿条102上设置第二导槽1021，在边框传动装置平动过程中，能够对第二活塞杆402起到避让和导向的作用；第二活塞杆402通过第二滚轮8与第二导槽1021可滑动的连接，使得边框齿条1可以平动顺畅。

第三齿条103沿第三齿条103的长度方向上设有第三导槽1031，第三活塞杆502的另一端设有安装在第三导槽1031中的第三滚轮9；可以理解的是，通过在第三齿条103上设置第三导槽1031，在边框传动装置平动过程中，能够对第三活塞杆502起到避让和导向的作用；第三活塞杆502通过第三滚轮9与第三导槽1031可滑动的连接，使得边框齿条1可以平动顺畅。

第四齿条104沿第四齿条104的长度方向上设有第四导槽1041，第四活塞杆602的另一端设有安装在第四导槽1041中的第四滚轮10。可以理解的是，通过在第四齿条104上设置第四导槽1041，在边框传动装置平动过程中，能够对第四活塞杆602起到避让和导向的作用；第四活塞杆602通过第四滚轮10与第四导槽1041可滑动的连接，使得边框齿条1可以平动顺畅。

根据本发明再进一步的实施例，第一导槽1011的一端临接于第四齿条104和第一齿条101的交叉处，第二导槽1021的一端临接于第一齿条101和第二齿条102的交叉处，第三导槽1031的一端临接于第二齿条102和第三齿条103的交叉处，第四导槽1041的一端临接于第三齿条103和第四齿条104的交叉处，且第一导槽1011以及第三导槽1031的长度同时与第二活塞杆402和第四活塞杆602的行程匹配；第二导槽1021以及第四导槽1041的长度同时与第一活塞杆302和第三活塞杆502的行程匹配。可以理解的是，这样可以确保第一活塞杆302在第一导槽1011的一端处推动边框齿条1沿第一方向平动，确保第二活塞杆402在第二导槽1021的一端处推动边框齿条1沿第二方向平动，确保第三活塞杆502在第三导槽1031的一端处推动边框齿条1沿第三方向平动，确保第四活塞杆602在第四导槽1041的一端处推动边框齿条1沿第四方向平动，由此使得边框齿条传动装置1000的传动效率达到100％或者接近100％。

根据本发明再进一步的实施例，第一活塞驱动组件3还包括第一轴套303，第一活塞杆302可滑动地穿过第一轴套303；第二活塞驱动组件4还包括第二轴套403，第二活塞杆402可滑动地穿过第二轴套403；第三活塞驱动组件5还包括第三轴套503，第三活塞杆502可滑动地穿过第三轴套503；第四活塞驱动组件6还包括第四轴套603，第四活塞杆602可滑动地穿过第四轴套603。可以理解的是，通过将第一活塞杆302可滑动地支撑在第一轴套303上，使得第一活塞杆302可以平稳地滑动，确保第一活塞杆302对边框齿条1的作用力方向与第一方向平行，有利于保证边框齿条传动装置1000的传动效率达到100％或者接近100％；通过将第二活塞杆402可滑动地支撑在第二轴套403上，使得第二活塞杆402可以平稳地滑动，确保第二活塞杆402对边框齿条1的作用力方向与第二方向平行，有利于保证边框齿条传动装置1000的传动效率达到100％或者接近100％；通过将第三活塞杆502可滑动地支撑在第三轴套503上，使得第三活塞杆502可以平稳地滑动，确保第三活塞杆502对边框齿条1的作用力方向与第三方向平行，有利于保证边框齿条传动装置1000的传动效率达到100％或者接近100％；通过将第四活塞杆602可滑动地支撑在第四轴套603上，使得第四活塞杆602可以平稳地滑动，确保第四活塞杆602对边框齿条1的作用力方向与第四方向平行，有利于保证边框齿条传动装置1000的传动效率达到100％或者接近100％。

需要说明的是，本发明实施例的边框齿条传动装置1000可以在较多的场景上应用，例如可以应用在汽车、拖拉机及舰船等的内燃发动机上，能够有效地提高动力的传送效率，有效地降低汽车、拖拉机或舰船的耗油量；未来还可以应用在活塞式水压发电机方面、潮汐发电站方面。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。