并聯(lián)減變速一體化端面活齒機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于變速比傳動(dòng)領(lǐng)域，具體涉及一種變速比端面活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生產(chǎn)多樣化，機(jī)械隨之朝著復(fù)雜化方向發(fā)展，勻速傳動(dòng)已經(jīng)不能滿(mǎn)足復(fù)雜的 傳動(dòng)要求。為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的生產(chǎn)，非勻速傳動(dòng)在生產(chǎn)中所占的地位越來(lái)越重。
[0003] 凸輪機(jī)構(gòu)是眾多變速機(jī)構(gòu)中的一種，它雖然能夠?qū)崿F(xiàn)變速比傳動(dòng)，但是凸輪機(jī)構(gòu) 易磨損，有噪聲，高速凸輪的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，制造要求較高，而且不適用于高速重載設(shè)備，因 此應(yīng)用受到很大的局限性;非圓齒輪結(jié)合了凸輪與齒輪的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)兩軸間精確的變 速比規(guī)律，以實(shí)現(xiàn)非勻速連續(xù)傳動(dòng)，在提升設(shè)備性能和實(shí)現(xiàn)特殊功能方面展現(xiàn)出獨(dú)特的技 術(shù)優(yōu)勢(shì)，但是由于非圓齒輪的制造成本高，動(dòng)態(tài)性能差，不利于高速重載設(shè)備的運(yùn)行。因此 設(shè)計(jì)具有大剛度和高承載能力的變速比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)提升設(shè)備性能具有重要意義。
[0004] 活齒機(jī)構(gòu)是在行星齒輪基礎(chǔ)上演化而成的一種高效高強(qiáng)度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般用作 勻速傳動(dòng)?？紤]到活齒機(jī)構(gòu)嚙合度大，承載力大，傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比大，制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu) 點(diǎn)，人們將活齒機(jī)構(gòu)拓展到變速比傳動(dòng)領(lǐng)域。陳志同等人提出了將變速比傳動(dòng)簡(jiǎn)化成線(xiàn)性 運(yùn)動(dòng)和正弦運(yùn)動(dòng)的疊加的非勻速活齒機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，但是簡(jiǎn)化的傳動(dòng)函數(shù)不能完全滿(mǎn)足 實(shí)際生產(chǎn)中復(fù)雜多變的非勻速運(yùn)動(dòng)要求。劉大偉等人借鑒非圓齒輪理論，提出了非勻速推 桿活齒機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)多周期非圓齒輪的傳動(dòng)效果，但是此機(jī)構(gòu)中零件眾多且推桿約有一半 周期不受力。另外還有一種單列活齒機(jī)構(gòu)，它雖然能通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減速和變速功能 的集成傳動(dòng)但是使用時(shí)要與減速機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，不僅增加了機(jī)構(gòu)的繁瑣程度，降低了系統(tǒng) 的效率，而且無(wú)法發(fā)揮出常規(guī)活齒機(jī)構(gòu)大減速比的特點(diǎn)。其減速比受變速比的周期數(shù)控制， 只能適應(yīng)某些特殊的場(chǎng)合，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)任意減速比和變速比的復(fù)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)任意減速和變速規(guī)律的復(fù)合傳動(dòng)，從而精簡(jiǎn)減速 機(jī)構(gòu)，縮短傳動(dòng)鏈，提高整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的效率和可靠性，實(shí)現(xiàn)集成化的并聯(lián)減變速一體化端 面活齒機(jī)構(gòu)。
[0006] 本發(fā)明主要包括基座、左端蓋、軸承A、輸入軸、主動(dòng)盤(pán)、右端蓋、軸承B、輸出軸、從 動(dòng)盤(pán)、循環(huán)鋼球和活齒架。其中，基座為兩側(cè)開(kāi)口的軸向圓柱形筒體，基座與左端蓋通過(guò)螺 栓進(jìn)行連接，在左端蓋的中部設(shè)有通孔，左端蓋中部的通孔處設(shè)有軸承A，輸入軸插接在軸 承A中，輸入軸與主動(dòng)盤(pán)通過(guò)鍵連接，主動(dòng)盤(pán)上設(shè)有若干光滑且連續(xù)的梯形槽?；c右端 蓋通過(guò)螺栓連接，在右端蓋的中部設(shè)有通孔，右端蓋中部的通孔內(nèi)設(shè)有軸承B，輸出軸插接 在軸承B中，輸出軸與從動(dòng)盤(pán)通過(guò)鍵連接，從動(dòng)盤(pán)上設(shè)有若干光滑且連續(xù)的梯形槽。在從動(dòng) 盤(pán)與主動(dòng)盤(pán)的梯形槽內(nèi)，設(shè)有循環(huán)鋼球。從動(dòng)盤(pán)與主動(dòng)盤(pán)上的梯形槽的數(shù)量不同，從動(dòng)盤(pán)與 主動(dòng)盤(pán)同軸，均為圓盤(pán)形結(jié)構(gòu)。在基座的內(nèi)部，基座與活齒架通過(guò)螺栓相連，循環(huán)鋼球可沿 活齒架的導(dǎo)向槽移動(dòng)。
[0007] 并聯(lián)減變速一體化端面滾珠活齒機(jī)構(gòu)，在以主動(dòng)盤(pán)激波器回轉(zhuǎn)中心為原點(diǎn)的極坐 標(biāo)系中，激波器的偏心圓齒廓曲線(xiàn)方程為
[0008]
.(1)
[0009]式中，R為激波器齒廓的半徑;e為激波器齒廓的偏心距;^和奶分別為激波器齒廓 在極坐標(biāo)中的向徑與極角;相應(yīng)的，激波器齒廓外圈輪廓線(xiàn)曲線(xiàn)的直角坐標(biāo)系方程為：
[0010]
(2)
[0011] ri為激波器齒廓在極坐標(biāo)中的向徑；
[0012] 奶為激波器齒廓在極坐標(biāo)中的極角；
[0013] d為滾珠活齒的直徑；
[0014] γ 一一滾珠、主動(dòng)盤(pán)齒廓接觸點(diǎn)與滾珠球心所成的夾角的1/2;
[0015] μι--主動(dòng)盤(pán)上與活齒對(duì)應(yīng)的激波器原始齒廓曲線(xiàn)某一點(diǎn)處的切線(xiàn)與向徑之間 的夾角，計(jì)算公式為Μ = ))
[0016] 激波器齒廓外圈輪廓線(xiàn)曲線(xiàn)的直角坐標(biāo)系方程為：
[0017]
(3)
[0018] η為激波器齒廓在極坐標(biāo)中的向徑；
[0019] 判為激波器齒廓在極坐標(biāo)中的極角；
[0020] d為滾珠活齒的直徑；
[0021] γ 一一滾珠、主動(dòng)盤(pán)齒廓接觸點(diǎn)與滾珠球心所成的夾角的1/2;
[0022] μι--主動(dòng)盤(pán)上與活齒對(duì)應(yīng)的激波器原始齒廓曲線(xiàn)某一點(diǎn)處的切線(xiàn)與向徑之間 的夾角，計(jì)算公式為Α彳=arctanO; / 〇//彳/ i/q))
[0023] 從動(dòng)盤(pán)的原始齒廓向徑與極角公式為：
[0024]
(4)
[0025] 式中，?、奶分別為從動(dòng)盤(pán)原始齒廓的向徑與極角；
[0026] η為激波器齒廓在極坐標(biāo)中的向徑；
[0027] 釣為激波器齒廓在極坐標(biāo)中的極角；
[0028] ij--減速比，計(jì)算公式為i j = Z2/zi，其中Z1、Z2分別為激波器與從動(dòng)盤(pán)的齒數(shù)，Z1 =1 ；
[0029] i--減變速比，計(jì)算公式為i = ij X ib，ib代表變速比。
[0030] 相應(yīng)的，從動(dòng)盤(pán)真實(shí)齒廓曲線(xiàn)直角坐標(biāo)表達(dá)的內(nèi)圈輪廓線(xiàn)為：
[0031]
(5)
[0032] η為激波器齒廓在極坐標(biāo)中的向徑；
[0033] 妗為從動(dòng)盤(pán)原始齒廓的極角；
[0034] d為滾珠活齒的直徑；
[0035] γ 一一滾珠、主動(dòng)盤(pán)齒廓接觸點(diǎn)與滾珠球心所成的夾角的1/2;
[0036] μ2一一從動(dòng)盤(pán)上與活齒對(duì)應(yīng)的原始齒廓曲線(xiàn)某一點(diǎn)處的切線(xiàn)與向徑之間的夾角， 計(jì)算公式為外=arctan(r2 /(c/r2 "/仍)）
[0037] 從動(dòng)盤(pán)真實(shí)齒廓曲線(xiàn)直角坐標(biāo)表達(dá)的外輪廓線(xiàn)為：
[0038]
(6)
[0039]式中，d為滾珠活齒的直徑；
[0040] η為激波器齒廓在極坐標(biāo)中的向徑；
[0041] 為從動(dòng)盤(pán)原始齒廓的極角；
[0042] γ為滾珠、主動(dòng)盤(pán)齒廓接觸點(diǎn)與滾珠球心所成的夾角的1/2;
[0043] μ2為從動(dòng)盤(pán)上與活齒對(duì)應(yīng)的原始齒廓曲線(xiàn)某一點(diǎn)處的切線(xiàn)與向徑之間的夾角，計(jì) 算公式為
[0044] 減變速一體化滾動(dòng)活齒機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i滿(mǎn)足公￥
其中，ii2 = ijX ib，22為從動(dòng)盤(pán)的齒數(shù)，奶為激波器齒廓在極坐標(biāo)中的極角，i為減變速比。
[0045] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0046] (1)與變速比活齒機(jī)構(gòu)相比，該機(jī)構(gòu)不需減速機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)任意減速和變速的一體 化傳動(dòng)，不僅能夠提高系統(tǒng)效率，縮小軸向傳動(dòng)空間，而且設(shè)計(jì)時(shí)減速比和變速比可獨(dú)立調(diào) 整，具有極大的靈活性。
[0047] (2)與非圓齒輪相比，該機(jī)構(gòu)制造方便，鋼球是標(biāo)準(zhǔn)件，主、從動(dòng)盤(pán)齒槽可通過(guò)數(shù)控 銑削獲得，其齒形相對(duì)非圓齒輪簡(jiǎn)單許多，而且同時(shí)參與嚙合的齒數(shù)多，剛度大，承載能力 大，傳動(dòng)平穩(wěn)。
【附圖說(shuō)明】
[0048] 圖1是圓齒輪與橢圓齒輪組成的減變速串聯(lián)機(jī)構(gòu)；
[0049] 圖2是減變速傳動(dòng)比曲線(xiàn)；
[0050] 圖3是激波器齒廓曲線(xiàn)；
[00511圖4是從動(dòng)盤(pán)齒廓曲線(xiàn)；
[0052]圖5是活齒布置示意圖；
[0053]圖6是活齒架開(kāi)槽示意圖；
[0054]圖7是活齒機(jī)構(gòu)組裝示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0055] 圖1為圓齒輪與橢圓齒輪組成的減變速串聯(lián)機(jī)構(gòu)，圖2為該機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比曲線(xiàn)，圖3 為激波器齒廓曲線(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)該