專利名稱：行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具體講是一種可廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、機(jī)械電子、石 油運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在目前用于傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，減速機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。幾乎在各式機(jī)械 的傳動(dòng)系統(tǒng)中都可以見(jiàn)到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機(jī)車，建筑用的重型機(jī)具， 機(jī)械工業(yè)所用的加工機(jī)具及自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見(jiàn)的家電，鐘表等等，其應(yīng)用 從大動(dòng)力的傳輸工作，到小負(fù)荷，精確的角度傳輸都可以見(jiàn)到減速機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。而且在工業(yè) 應(yīng)用上，減速機(jī)構(gòu)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能，因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備?，F(xiàn)有 的減速機(jī)構(gòu)一般利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)。但是這種減速 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有下面的缺點(diǎn)它的構(gòu)造比較復(fù)雜，包含了各級(jí)齒輪，因此制造成本也較高。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括輸入軸、輸出軸，所述的輸 入軸和輸出軸均與機(jī)座連接，所述的輸入軸的軸線與輸出軸的軸線在同一條直線上，輸入軸
與輸出軸之間設(shè)有彈性應(yīng)變層，所述的彈性應(yīng)變層的周邊與機(jī)座固定；在輸入軸與彈性應(yīng)變 層的之間設(shè)有若干個(gè)滾柱，輸入軸的端面上有與滾柱相配的凹槽，所述的滾柱沿輸入軸的接 觸面圓周方向均勻分布；所述的輸入軸與輸出軸通過(guò)機(jī)座壓緊；所述的彈性應(yīng)變層與滾柱的 接觸面為光滑面，與輸出軸的接觸面為粗糙面。
采用以上結(jié)構(gòu)后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下的優(yōu)點(diǎn)
首先，是機(jī)械行波的產(chǎn)生輸入軸上的滾柱在對(duì)彈性應(yīng)變層進(jìn)行擠壓的過(guò)程中，使彈性 應(yīng)變層產(chǎn)生應(yīng)變從而產(chǎn)生上下的振動(dòng)，同時(shí)，整個(gè)輸入軸帶動(dòng)滾柱作旋轉(zhuǎn)，即使上述所說(shuō)的 振動(dòng)有了平面的移動(dòng)，因此在彈性應(yīng)變層的兩側(cè)表面形成了機(jī)械行波。
其次，是行波的傳動(dòng)由行波引發(fā)的彈性應(yīng)變層表面質(zhì)點(diǎn)作橢圓形軌跡的運(yùn)動(dòng)。由于彈
3性應(yīng)變層與滾柱的接觸面光滑，即摩擦系數(shù)小，與輸出軸的接觸面粗糙，即摩擦系數(shù)大，因 此在彈性應(yīng)變層橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡的波峰處，彈性應(yīng)變層質(zhì)點(diǎn)與輸出軸接觸處產(chǎn)生摩擦力，從而 產(chǎn)生傳動(dòng)力(力矩)，推動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
接著，是減速傳動(dòng)的實(shí)現(xiàn)滾柱沿輸入軸的接觸面圓周方向均勻分布，彈性應(yīng)變層的剖 面呈周期性波紋狀，每一個(gè)波紋狀周期的彈性應(yīng)變層內(nèi)可和一個(gè)或若干個(gè)滾柱同時(shí)擠壓，上 述若干個(gè)滾柱稱為一組滾柱。每一組滾柱中，單個(gè)滾柱和彈性應(yīng)變層的擠壓振動(dòng)為周期性的， 則每組滾柱的周期性振動(dòng)將進(jìn)行疊加，可形成一個(gè)合成的行波。很明顯，不同數(shù)量的滾柱和 不同周期的彈性剖面層，可形成不同周期和振幅的合成行波。在一定范圍內(nèi)，彈性應(yīng)變層粗 糙面質(zhì)點(diǎn)的橢圓形軌跡的運(yùn)動(dòng)速度和行波的角速度、振幅、彈性應(yīng)變層基本厚度呈正比，和 滾柱數(shù)量、波長(zhǎng)、應(yīng)變層有效半徑呈反比。調(diào)節(jié)上述參數(shù)，則可調(diào)節(jié)行波的傳播速度、頻率 和振幅，由此調(diào)節(jié)輸出軸轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到減速傳動(dòng)的目的。
由于省略了齒輪減速傳動(dòng)中的許多零部件，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低。
所述的輸入軸和輸出軸的端面均為圓錐面，相應(yīng)的彈性應(yīng)變層也為圓錐形；所述的滾柱 為圓錐狀。采用圓錐形接觸面，可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到更好地減速傳動(dòng)效果。
所述的輸入軸與輸出軸通過(guò)機(jī)座壓緊，是指輸入軸與輸出軸各設(shè)有臺(tái)階面，所述的輸入 軸與輸出軸上各緊配合有壓環(huán)，壓環(huán)的一個(gè)端面與臺(tái)階面緊貼，另一個(gè)端面與推力軸承的一 個(gè)端面緊貼，推力軸承的另一個(gè)端面與機(jī)座緊貼。采用以上結(jié)構(gòu)后，只要將兩端軸承壓緊， 就可以使輸入軸、彈性應(yīng)變層、輸出軸之間產(chǎn)生預(yù)緊力，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，通用性更強(qiáng)。

圖l所示的是本實(shí)用新型行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2所示的是本實(shí)用新型行波質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡分析示意圖； 圖3所示的是本實(shí)用新型行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)局部剖視示意圖4所示的是本實(shí)用新型行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變滾柱數(shù)量的局部剖視示意圖5所示的是本實(shí)用新型行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變滾柱數(shù)量的局部剖視示意圖。
其中，1、輸入軸；2、臺(tái)階面；3、機(jī)座；4、彈性應(yīng)變層；5、輸出軸；6、推力軸承；7、 壓環(huán)；8、滾柱；a、質(zhì)點(diǎn)；b、質(zhì)點(diǎn)；C、質(zhì)點(diǎn)；F、輸出軸的運(yùn)動(dòng)方向；Fc、滾柱的擠壓方向；
Va、質(zhì)點(diǎn)a的運(yùn)動(dòng)方向；Vax、質(zhì)點(diǎn)a的水平運(yùn)動(dòng)方向；Vay、質(zhì)點(diǎn)a的垂直運(yùn)動(dòng)方向；Vb、 質(zhì)點(diǎn)b的運(yùn)動(dòng)方向；Vc、質(zhì)點(diǎn)c的運(yùn)動(dòng)方向；Vcx、質(zhì)點(diǎn)c的水平運(yùn)動(dòng)方向；Vcy、質(zhì)點(diǎn)c的
垂直運(yùn)動(dòng)方向。
具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
由圖1所示的本實(shí)用新型行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖可知，包括輸入軸1、輸出軸5， 所述的輸入軸1和輸出軸5均與機(jī)座3連接，所述的輸入軸1的軸線與輸出軸5的軸線在同 一條直線上，輸入軸1與輸出軸5之間設(shè)有彈性應(yīng)變層4，所述的彈性應(yīng)變層4的周邊與機(jī) 座3固定。在輸入軸1與彈性應(yīng)變層4的之間設(shè)有若干個(gè)滾柱8，輸入軸1的端面上有與滾 柱8相配的凹槽，所述的滾柱8沿輸入軸1的接觸面圓周方向均勻分布。所述的輸入軸1與 輸出軸5通過(guò)機(jī)座3壓緊，即所述的輸入軸1與輸出軸5通過(guò)機(jī)座3壓緊，是指輸入軸1與 輸出軸5各設(shè)有臺(tái)階面2，所述的輸入軸1與輸出軸5上各緊配合有壓環(huán)7，壓環(huán)7的一個(gè)端 面與臺(tái)階面2緊貼，另一個(gè)端面與推力軸承6的一個(gè)端面緊貼，推力軸承6的另一個(gè)端面與 機(jī)座3緊貼。預(yù)緊力的施加有很多的種方法，如可設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)螺旋的機(jī)構(gòu)來(lái)施加，在這里不作 詳細(xì)表述。所述的彈性應(yīng)變層4與滾柱8的接觸面光滑，與輸出軸5的接觸面粗糙。所述的 輸入軸1和輸出軸5的端面均為圓錐面，相應(yīng)的彈性應(yīng)變層4也為圓錐形；所述的滾柱8為 圓錐狀。所述的彈性應(yīng)變層4的材料為40CrNi或30CrMnSi或尼龍66或卡普倫V或聚甲醛 或縮醛樹(shù)脂等高彈性的金屬或非金屬，當(dāng)彈性應(yīng)變層4經(jīng)摩擦磨損后會(huì)變薄，此時(shí)在機(jī)座彈 性預(yù)緊力的作用下，使輸入軸1與輸出軸5再次壓緊，再次進(jìn)行減速傳動(dòng)。
相反，當(dāng)所述的輸出軸5作為動(dòng)力輸入端時(shí)，由于彈性應(yīng)變層4與輸出軸5的大摩擦力 作用，并不會(huì)把轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給輸入軸l，因此能實(shí)現(xiàn)輸入軸l停轉(zhuǎn)自鎖的功能。
由圖2所示的本實(shí)用新型行波質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡分析示意圖可知，輸入軸上的滾柱在對(duì)彈 性應(yīng)變層進(jìn)行擠壓Fc的過(guò)程中，使彈性應(yīng)變層產(chǎn)生應(yīng)變從而產(chǎn)生上下的振動(dòng)，滾柱沿輸入軸 的接觸面圓周方向是均勻分布的，所以這個(gè)振動(dòng)是周期性的，即彈性應(yīng)變層與輸出軸接觸的 一側(cè)表面上的質(zhì)點(diǎn)(a、 b、 c)運(yùn)動(dòng)軌跡是上下振動(dòng)的波形。同時(shí)，整個(gè)輸入軸帶動(dòng)滾柱作旋 轉(zhuǎn)，使上述所說(shuō)的振動(dòng)有了平面的移動(dòng)，因此在彈性應(yīng)變層的兩側(cè)表面形成了機(jī)械行波，這 樣各個(gè)質(zhì)點(diǎn)(a、 b、 c)的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓形。從各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向來(lái)看，質(zhì)點(diǎn)a的運(yùn)動(dòng)方向 可以分解為水平方向Vax和垂直方向Vay，質(zhì)點(diǎn)b由于在橢圓的頂端，只有一個(gè)Vb的水平運(yùn) 動(dòng)方向，質(zhì)點(diǎn)c的運(yùn)動(dòng)方向可以分解為水平方向Vcx和垂直方向Vcy。這樣每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的水平 運(yùn)動(dòng)方向均為同一個(gè)方向，這樣各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的疊加運(yùn)動(dòng)，使彈性應(yīng)變層有了一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)趨 勢(shì)。根據(jù)作用力與反作用力的原理，再加上彈性應(yīng)變層的周邊由機(jī)座來(lái)固定住的，因此與彈 性應(yīng)變層有較大摩擦系數(shù)的輸出軸就有了反方向的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)F，從而使輸出軸得到一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng) 的力。
由圖3所示的本實(shí)用新型行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)局部剖視示意圖可知，滾柱8沿輸入軸1的接觸面圓周方向均勻分布，彈性應(yīng)變層4的剖面呈周期性波紋狀，每一個(gè)波紋狀周期的彈性 應(yīng)變層內(nèi)可和一個(gè)或若干個(gè)滾柱8同時(shí)擠壓，上述若干個(gè)滾柱8稱為一組滾柱。每一組滾柱 中，單個(gè)滾柱8和彈性應(yīng)變層4的擠壓振動(dòng)為周期性的，則每組滾柱的周期性振動(dòng)將進(jìn)行疊 加，可形成一個(gè)合成的行波。很明顯，不同數(shù)量的滾柱8和不同周期的彈性剖面層4，可形 成不同周期和振幅的合成行波。在一定范圍內(nèi)，彈性應(yīng)變層4粗糙面質(zhì)點(diǎn)的橢圓形軌跡的運(yùn) 動(dòng)速度和行波的角速度、振幅、彈性應(yīng)變層基本厚度呈正比，和滾柱8數(shù)量、波長(zhǎng)、應(yīng)變層 有效半徑呈反比。調(diào)節(jié)上述參數(shù)，則可調(diào)節(jié)行波的傳播速度、頻率和振幅，由此調(diào)節(jié)輸出軸 轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到減速傳動(dòng)的目的。
由圖4、圖5所示的本實(shí)用新型行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變滾柱數(shù)量的局部剖視示意圖可知， 滾柱8分布的數(shù)量越少，即彈性應(yīng)變層4上的波的間隔越大，也就是說(shuō)振動(dòng)的頻率越小，這 樣輸入軸1與輸出軸5的傳動(dòng)比越大；反之，傳動(dòng)比越小。因此，改變滾柱8分布的數(shù)量， 就可以改變行波的傳播速度、頻率和振幅，由此改變輸出軸的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到各級(jí)減速的目 的。
本實(shí)用新型行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)并不局限于以上所述的結(jié)構(gòu)，所述的輸入軸1與輸出軸5 和彈性應(yīng)變層4的接觸面還可以是圓柱形，此時(shí)的結(jié)構(gòu)就為輸入軸1的外圓周面上嵌有均勻 分布的滾柱8，外面緊貼有圓柱形內(nèi)凹的彈性應(yīng)變層4，再在外面緊貼有圓柱形內(nèi)凹的輸出軸
所述的輸入軸1與輸出軸5和彈性應(yīng)變層4的接觸面還可以是平面，即均為端面接觸， 此吋的結(jié)構(gòu)就為輸入軸1的端面上嵌有均勻分布的滾柱8，接著緊貼平面的彈性應(yīng)變層4，再 緊貼平面的輸出軸5的端面。 -
以上這些變化均落入本實(shí)用新型行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括輸入軸(1)、輸出軸(5)，所述的輸入軸(1)和輸出軸(5)均與機(jī)座(3)連接，其特征在于所述的輸入軸(1)的軸線與輸出軸(5)的軸線在同一條直線上，輸入軸(1)與輸出軸(5)之間設(shè)有彈性應(yīng)變層(4)，所述的彈性應(yīng)變層(4)的周邊與機(jī)座(3)固定；在輸入軸(1)與彈性應(yīng)變層(4)的之間設(shè)有若干個(gè)滾柱(8)，輸入軸(1)的端面上有與滾柱(8)相配的凹槽，所述的滾柱(8)沿輸入軸(1)的接觸面圓周方向均勻分布；所述的輸入軸(1)與輸出軸(5)通過(guò)機(jī)座(3)壓緊；所述的彈性應(yīng)變層(4)與滾柱(8)的接觸面為光滑面，與輸出軸(5)的接觸面為粗糙面。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的輸入軸(1)和輸出軸(5)的端面均為圓錐面，相應(yīng)的彈性應(yīng)變層(4)也為圓錐形；所述的滾柱(8)為圓錐狀。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的輸入軸(1)與 輸出軸(5)通過(guò)機(jī)座(3)壓緊，是指輸入軸(1)與輸出軸(5)各設(shè)有臺(tái)階面(2)， 所述的輸入軸(1)與輸出軸(5)上各緊配合有壓環(huán)(7)，壓環(huán)(7)的一個(gè)端面與臺(tái) 階面(2)緊貼，另一個(gè)端面與推力軸承(6)的一個(gè)端面緊貼，推力軸承(6)的另一 個(gè)端面與機(jī)座(3)緊貼。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種行波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括均與機(jī)座(3)連接的輸入軸(1)和輸出軸(5)，輸入軸(1)軸線與輸出軸(5)軸線在同一條直線上，輸入軸(1)與輸出軸(5)之間設(shè)有彈性應(yīng)變層(4)，彈性應(yīng)變層(4)周邊與機(jī)座(3)固定；在輸入軸(1)與彈性應(yīng)變層(4)之間設(shè)有若干個(gè)滾柱(8)，輸入軸(1)端面上有與滾柱(8)相配的凹槽，滾柱(8)沿輸入軸(1)接觸面圓周方向均勻分布；輸入軸(1)與輸出軸(5)通過(guò)機(jī)座(3)壓緊；彈性應(yīng)變層(4)與滾柱(8)接觸面為光滑面，與輸出軸(5)接觸面為粗糙面。采用以上結(jié)構(gòu)后，由于省略了齒輪減速傳動(dòng)中許多零部件，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低。
文檔編號(hào)F16H13/00GK201330826SQ200820171399
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者宋瑞銀, 應(yīng)涵秉, 沈文杰 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院