本發(fā)明涉及一種活齒傳動(dòng)裝置，特別涉及推桿活齒減速器消隙方法的設(shè)計(jì)與研究。

背景技術(shù)：

活齒傳動(dòng)具有傳動(dòng)精度高、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)比穩(wěn)定、扭矩大、噪聲小、體積小等優(yōu)點(diǎn)，由于其優(yōu)越的傳動(dòng)性能，活齒減速器被廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)。但在活齒傳動(dòng)裝置中，推桿活齒與中心輪及激波器的配合為間隙配合，本身便存在間隙，在回程階段，會(huì)與激波器有短暫的分離，在激波器的推動(dòng)作用下，推桿活齒再次與中心輪、激波器嚙合時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生沖擊；加之在傳動(dòng)過程中，活齒嚙合副磨損比較嚴(yán)重，使得沖擊現(xiàn)象更加明顯，在傳動(dòng)過程中，減速器也會(huì)產(chǎn)生較大的回差，使得傳動(dòng)性能降低，降低了減速器的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可減緩磨損、實(shí)時(shí)消隙和減緩沖擊的作用，提高減速器的使用壽命的實(shí)時(shí)消隙式弱剛性推桿活齒傳動(dòng)裝置。

本發(fā)明主要包括弱剛性推桿活齒、軸承B、輸入軸端蓋、機(jī)架端蓋、輸入軸、鍵B、五段拼接式激波器、軸承B、軸套、活齒架、軸承A、機(jī)架、中心輪、活齒架端蓋、螺栓、鍵A、輸出軸和軸承。

其中，弱剛性推桿活齒包括上推桿、環(huán)形卡環(huán)、彈簧、下推桿、圓柱凸臺(tái)A、圓柱凸臺(tái)B、軸承A、軸承B、銷軸A和銷軸B。上推桿為側(cè)面開口的槽鋼型，上推桿的嚙合副端設(shè)有一組位置相互對(duì)應(yīng)的通孔，上推桿的接觸端設(shè)有一個(gè)軸向通孔，軸向通孔的內(nèi)部設(shè)有環(huán)形卡環(huán)。上推桿接觸端的軸向通孔的直徑與彈簧的內(nèi)徑相同。下推桿為側(cè)面開口的槽鋼型，下推桿的嚙合副端設(shè)有一組位置相互對(duì)應(yīng)的通孔，下推桿的接觸端設(shè)有兩層直徑不同的圓柱凸臺(tái)，分別為圓柱凸臺(tái)A和圓柱凸臺(tái)B，圓柱凸臺(tái)A的直徑與彈簧的外徑相同，圓柱凸臺(tái)B的直徑與上推桿的環(huán)形卡環(huán)的直徑相同。圓柱凸臺(tái)B插接在上推桿的環(huán)形卡環(huán)內(nèi)，彈簧套接在圓柱凸臺(tái)B上，彈簧的一端與上推桿的環(huán)形卡環(huán)相鄰。在上推桿和下推桿的嚙合副端內(nèi)均設(shè)有一個(gè)軸承，分別為軸承A和軸承B，銷軸A插接在上推桿的嚙合端通孔和軸承A中部的通孔內(nèi)，銷軸B插接在下推桿的嚙合端通孔和軸承B中部的通孔內(nèi)。輸入軸端蓋與機(jī)架端蓋通過螺栓相連，軸承B與機(jī)架端蓋相連。輸入軸的一側(cè)與軸承相連，輸入軸的另一端通過鍵B與五段拼接式激波器連接。在五段拼接式激波器與軸承B之間設(shè)有軸套?；铨X架的一側(cè)與軸承A相連，軸承A和機(jī)架相連接。弱剛性推桿活齒設(shè)在活齒架的導(dǎo)槽內(nèi)，弱剛性推桿活齒與中心輪、五段拼接式激波器組成嚙合副?；铨X架與活齒架端蓋通過螺栓連接?；铨X架通過鍵A與輸出軸的一側(cè)相連，輸出軸的另一側(cè)與軸承相連，軸承與機(jī)架連接，機(jī)架與中心輪通過螺栓相連。

本發(fā)明所述的五段拼接式激波器的理論齒廓由五段拼接式方程曲線所組成，五段拼接式激波器的推程部分分為加速階段、勻速階段和減速階段三部分，回程的齒形方程與推程的齒形方程對(duì)稱。五段拼接式激波器一個(gè)周期的位移方程通式為：

由上式可得到五段拼接式激波器的理論齒廓曲線的直角坐標(biāo)方程為：

式中，x、y為五段拼接式激波器的橫、縱坐標(biāo)，s₁為五段拼接式激波器的位移，θ為轉(zhuǎn)角，h為五段拼接式激波器的行程，ω為角度系數(shù)，φ為推程所對(duì)應(yīng)的角度，即周期T＝2φ，φ₁為第一段的終止角度，并且2π＝ωφ₁，φ＝bφ₁，b為一個(gè)大于2的整數(shù)，R為五段拼接式激波器的基圓半徑。

本發(fā)明所述的中心輪的理論廓線方程是由五段拼接式激波器的理論廓線方程改變基圓半徑和周期后得到。中心輪(7)一個(gè)周期的方程通式為：

式中，X、Y為中心輪的橫、縱坐標(biāo)，l為弱剛性推桿活齒的上推桿與下推桿的端面接觸時(shí)兩端軸承的中心距，R為五段拼接式激波器的基圓半徑，θ為轉(zhuǎn)角，s₁′為中心輪的位移，其表達(dá)式與s₁的表達(dá)式以及參數(shù)關(guān)系完全一致，其中φ₁＝(i-1)φ₁′。

本發(fā)明專利的五段拼接式激波器推程的中段為勻速運(yùn)動(dòng)，無加速度，使得弱剛性推桿活齒所受的內(nèi)力減小，從而使弱剛性推桿活齒與中心輪及五段拼接式激波器的摩擦力減小，并且，弱剛性推桿活齒兩端使用軸承A，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，大大減緩?fù)茥U活齒嚙合副的磨損。

本發(fā)明在使用時(shí)，推桿活齒內(nèi)部裝有彈簧，使得推桿活齒具有弱剛性，初始時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)，在回程階段，彈簧部分恢復(fù)，使得推桿活齒始終保持與中心輪及激波器的接觸，彈簧再次被壓縮時(shí)，在彈力的緩沖作用下，上推桿與下推桿接觸時(shí)的作用力減小，起到減小沖擊的作用。在五段拼接式激波器與弱剛性推桿活齒的共同作用下，使得推桿活齒的磨損得以減小，并提高了推桿活齒減速器的傳動(dòng)性能，延長了減速器的使用壽命。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：可減緩磨損、實(shí)時(shí)消隙和減緩沖擊的作用，提高減速器的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)時(shí)消隙式弱剛性推桿活齒減速器的剖面圖。

圖2是弱剛性推桿活齒結(jié)構(gòu)圖。

圖3主要結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4五段拼接式激波器示意圖。

圖5是上推桿示意圖。

圖6是下推桿示意圖。

圖7是中心輪示意圖。

圖8是激波器一個(gè)周期的行程示意圖。

圖9是激波器一個(gè)周期的類速度示意圖。

圖10是激波器一個(gè)周期的類加速度示意圖。

圖11是激波器一個(gè)周期的類躍動(dòng)度示意圖。

在上述附圖中：1.輸出軸，2.軸承，3.鍵A，4.軸承A，5.機(jī)架，6.活齒架，7.中心輪，8.機(jī)架端蓋，9.軸承A，10.上推桿，11.彈簧，12.下推桿，13.銷軸B，14.五段拼接式激波器，15.輸入軸端蓋，16.鍵B，17.軸套，18.輸入軸，19.軸承B，20.螺栓，21.活齒架端蓋，22.軸承B，23.銷軸A。

具體實(shí)施方式

在圖1至圖7所示的本發(fā)明的示意簡圖中，弱剛性推桿活齒包括上推桿、環(huán)形卡環(huán)、彈簧、下推桿、圓柱凸臺(tái)A、圓柱凸臺(tái)B、軸承A、軸承B、銷軸A和銷軸B。上推桿10為側(cè)面開口的槽鋼型，上推桿的嚙合副端設(shè)有一組位置相互對(duì)應(yīng)的通孔，上推桿的接觸端設(shè)有一個(gè)軸向通孔，軸向通孔的內(nèi)部設(shè)有環(huán)形卡環(huán)。上推桿接觸端的軸向通孔的直徑與彈簧11的內(nèi)徑相同。下推桿12為側(cè)面開口的槽鋼型，下推桿的嚙合副端設(shè)有一組位置相互對(duì)應(yīng)的通孔，下推桿的接觸端設(shè)有兩層直徑不同的圓柱凸臺(tái)，分別為圓柱凸臺(tái)A和圓柱凸臺(tái)B，圓柱凸臺(tái)A的直徑與彈簧的外徑相同，圓柱凸臺(tái)B的直徑與上推桿的環(huán)形卡環(huán)的直徑相同。圓柱凸臺(tái)B插接在上推桿的環(huán)形卡環(huán)內(nèi)，彈簧套接在圓柱凸臺(tái)B上，彈簧的一端與上推桿的環(huán)形卡環(huán)相鄰。在上推桿和下推桿的嚙合副端內(nèi)均設(shè)有一個(gè)軸承，分別為軸承A9和軸承B22，銷軸A23插接在上推桿的嚙合端通孔和軸承A中部的通孔內(nèi)，銷軸B13插接在下推桿的嚙合端通孔和軸承B19中部的通孔內(nèi)。輸入軸端蓋15與機(jī)架端蓋8通過螺栓相連，軸承B與機(jī)架端蓋8相連。輸入軸的一側(cè)與軸承相連，輸入軸18的另一端通過鍵B16與五段拼接式激波器14連接。在五段拼接式激波器與軸承19之間設(shè)有軸套17?；铨X架6的一側(cè)與軸承A4相連，軸承A和機(jī)架5相連接。弱剛性推桿活齒設(shè)在活齒架6的導(dǎo)槽內(nèi)，弱剛性推桿活齒與中心輪7、五段拼接式激波器組成嚙合副。活齒架與活齒架端蓋21通過螺栓20連接。活齒架通過鍵A3與輸出軸1的一側(cè)相連，輸出軸的另一側(cè)與軸承2相連，軸承與機(jī)架連接，機(jī)架與中心輪7通過螺栓相連。

本發(fā)明的五段拼接式激波器為三齒差，其周期，行程h＝4mm，常數(shù)b＝5，即加速階段的轉(zhuǎn)角，角度系數(shù)ω＝30，將數(shù)值帶入通式中可得，五段拼接式激波器的位移方程為：

五段拼接式激波器的基圓半徑R＝50mm，將s₁的表達(dá)式帶入橫縱坐標(biāo)表達(dá)式中即可求得五段拼接式激波器一個(gè)周期的理論廓線坐標(biāo)，軸承A的半徑r＝5mm，再根據(jù)內(nèi)等距曲線原理便可得到五段拼接式激波器的實(shí)際廓線。

本減速器的同向傳動(dòng)比為5，即中心輪齒數(shù)為12個(gè)，中心輪的的周期剛性推桿活齒的上推桿與下推桿的端面接觸時(shí)l＝40mm，由此可得中心輪的理論廓線坐標(biāo)，再根據(jù)外等距原理可得中心輪的實(shí)際廓線。

由圖8、9、10、11得，五段拼接式激波器的類速度、類加速度、類躍動(dòng)度均為連續(xù)變化，即凸輪原理無剛性沖擊，也無柔性沖擊。推程中段弱剛性推桿活齒為勻速運(yùn)動(dòng)，無加速度，所受的內(nèi)力較小。

本減速器在弱剛性推桿活齒和五段拼接式激波器的共同作用下保證減速器的傳動(dòng)性能，延長減速器的使用壽命。