專利名稱：內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型屬于機(jī)械傳動裝置，具體涉及一種內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器。
二背景技術(shù)：
在機(jī)械傳動中，往往要求輸出軸能夠?qū)崿F(xiàn)各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，如在機(jī)械加工設(shè)備中，對周向振動鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲加工裝置(或設(shè)備)，實現(xiàn)振動切削主運(yùn)動W＝WH+WA×Sin(a×t)有兩種途徑，第一種途徑是給夾持刀具的主軸提供一個角速度為WH的勻速轉(zhuǎn)動，(或角速度為WA×Sin(a×t)的回轉(zhuǎn)振動)，同時給夾具連同工件一起提供一個WA×Sin(a×t)的回轉(zhuǎn)振動，(或角速度為WH的勻速轉(zhuǎn)動)，在工件和刀具之間實現(xiàn)振動切削主運(yùn)動合成，不需要運(yùn)動合成機(jī)構(gòu)。但當(dāng)夾具連同工件一起振動時，則由于振動部件的轉(zhuǎn)動慣量大，能實現(xiàn)的振動頻率較低(一般不大于200Hz)，因而切削效率低，僅適用于尺寸小、轉(zhuǎn)動慣量小的工件；當(dāng)采用刀具振動形式，雖然可以達(dá)到較高的振動頻率，但因工件旋轉(zhuǎn)的速度較高，故僅適應(yīng)于軸類、盤類等回轉(zhuǎn)型工件在車床上鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲加工，加工范圍窄。第二種途徑是設(shè)計一個能直接輸出W＝WH+WA×Sin(a×t)運(yùn)動規(guī)律的主軸激振驅(qū)動器裝置實現(xiàn)振動切削主運(yùn)動，不需要工件作振動或勻速轉(zhuǎn)動，可以適用于各種形狀和尺寸的工件。但現(xiàn)有的運(yùn)動合成機(jī)構(gòu)大都采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)或曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計思想實現(xiàn)回轉(zhuǎn)振動，曲柄軸和回轉(zhuǎn)軸平行布置。其存在幾個缺點(diǎn)，一是機(jī)構(gòu)尺寸大結(jié)構(gòu)復(fù)雜；二是振動部件的轉(zhuǎn)動慣量大，不能實現(xiàn)較高頻率的振動；三是曲柄每旋轉(zhuǎn)一周振動部件只能振動一次，曲柄軸的轉(zhuǎn)速高，對加工精度要求高，如實現(xiàn)150HZ的振動頻率，曲柄軸的轉(zhuǎn)速高達(dá)9000rpm。目前所用的凸輪連桿式主軸激振驅(qū)動器，其能有效而可靠地實現(xiàn)W＝WH+WA×Sin(a×t)主軸運(yùn)動規(guī)律。但由于該主軸振動驅(qū)動器中采用了內(nèi)凸輪四連桿組合機(jī)構(gòu)原理，為了讓機(jī)構(gòu)不失真地輸出凸輪擺桿的運(yùn)動規(guī)律，四桿機(jī)構(gòu)必須設(shè)計成平行四邊形機(jī)構(gòu)，而當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)為平行四邊形機(jī)構(gòu)時內(nèi)凸輪副的壓力角就不能夠做到最小，那么也就是說減小壓力角(即改善機(jī)構(gòu)的運(yùn)動傳遞性)與機(jī)構(gòu)運(yùn)動傳遞的準(zhǔn)確性之間存在矛盾，為了平衡這一矛盾，該機(jī)構(gòu)擺振運(yùn)動的最大幅值角φA就不可能太大。三、發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠?qū)蓚€勻速轉(zhuǎn)動合成為W＝WH+WA×Sin(a×t)運(yùn)動規(guī)律輸出，且有效地減小內(nèi)凸輪副壓力角，改善主軸激振器的動力傳遞性能，并可通過改變輸入運(yùn)動的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)輸出振動調(diào)頻的內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器。
為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是包括箱體及端蓋，箱體內(nèi)裝有帶軸承的支撐法蘭以及帶有軸承、軸承和密封圈的轉(zhuǎn)臂，箱體內(nèi)還設(shè)有一個內(nèi)凸輪，內(nèi)凸輪裝在支撐法蘭上，并與凸輪輸入軸連接，其特點(diǎn)是，轉(zhuǎn)臂的一端穿過箱體底面的中心孔與擺桿相配合，轉(zhuǎn)臂的另一端與系桿相配合，擺桿安裝在系桿上。
本實用新型的另一特點(diǎn)是擺桿和轉(zhuǎn)臂相互嚙合；擺桿為一具有三個平行孔的半封閉框架式結(jié)構(gòu)，可做成帶彈性部分的結(jié)構(gòu)，也可以做成不帶彈性部分的對稱結(jié)構(gòu)；內(nèi)凸輪為具有連續(xù)多峰谷“升——降——升”規(guī)律的內(nèi)廓線型；系桿為封閉框架式結(jié)構(gòu)，也可為懸臂銷結(jié)構(gòu)，其大端設(shè)有凹槽，軸端可制成單鍵或花鍵；系桿、凸輪輸入軸、內(nèi)凸輪、轉(zhuǎn)臂同軸式布置；擺桿、系桿、轉(zhuǎn)臂、滾輪置于內(nèi)凸輪的空腔內(nèi)；系桿上設(shè)有軸承、間隔套及定距套，凸輪輸入軸上設(shè)有軸承；轉(zhuǎn)臂與內(nèi)凸輪之間還設(shè)置有軸承和滾輪；擺桿和轉(zhuǎn)臂還可以通過設(shè)置在其滑槽內(nèi)的搖塊相聯(lián)接。
由于本實用新型采用了內(nèi)凸輪齒輪式(或內(nèi)凸輪搖塊式)傳動原理，從而有效地減小了內(nèi)凸輪副壓力角，大大改善了主軸激振器的動力傳遞性能，由內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)(或搖塊機(jī)構(gòu))構(gòu)成的內(nèi)凸輪齒輪組合機(jī)構(gòu)(或內(nèi)凸輪搖塊組合機(jī)構(gòu))是一個兩自由度組合機(jī)構(gòu)，分別給內(nèi)凸輪和行星架組件輸入一個勻速轉(zhuǎn)動，激振驅(qū)動器主軸就能實現(xiàn)W＝WH+WA×Sin(a×t)運(yùn)動規(guī)律輸出。
四

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)縱向剖面圖；圖2是本實用新型實施例1的橫向剖面圖；圖3是本實用新型實施例2的橫向剖面圖。
五具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實施例1，參見圖1，2，本實用新型包括箱體9和端蓋6，箱體9內(nèi)設(shè)置有帶軸承20的支撐法蘭10以及帶軸承19、軸承21和密封圈12的轉(zhuǎn)臂15，轉(zhuǎn)臂15的一端穿過箱體9底面的中心孔，轉(zhuǎn)臂15的另一端與系桿1相配合，箱體9內(nèi)還設(shè)置有一個內(nèi)凸輪8，內(nèi)凸輪8為一具有連續(xù)多峰谷“升—降—升”規(guī)律的內(nèi)廓線型式，內(nèi)凸輪8設(shè)置在支撐法蘭10上，并與凸輪輸入軸4連接，軸承3、軸承18、間隔套5及定距套2設(shè)置在系桿1上，系桿1為封閉框架式結(jié)構(gòu)，也可為懸臂銷結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有軸承孔，軸端可制成單鍵或花鍵，凸輪輸入軸4上設(shè)置有軸承7，擺桿14通過銷軸13安裝在系桿1上，轉(zhuǎn)臂15與內(nèi)凸輪8之間還設(shè)置有軸承17和滾輪16，軸承3、軸承17和軸承18為滾動或滑動軸承，系桿1、凸輪輸入軸4、內(nèi)凸輪8、轉(zhuǎn)臂15為同軸式布置，擺桿14及系桿1、轉(zhuǎn)臂15、滾輪16置于內(nèi)凸輪8的空腔內(nèi)，擺桿14為具有三個平行孔的半封閉框架式結(jié)構(gòu)，可以做成帶彈性部分的力封閉結(jié)構(gòu)，也可以做成不帶彈性部分的結(jié)構(gòu)，且擺桿14上設(shè)置有與轉(zhuǎn)臂15相嚙合的扇形齒輪。
實施例2，參見圖1，3，在本實施例中擺桿14與轉(zhuǎn)臂15通過設(shè)置在其滑槽內(nèi)的搖塊11相聯(lián)接。也可以將滑槽制作在轉(zhuǎn)臂15上、搖塊11與擺桿14相聯(lián)接。其它零部件及零部件的聯(lián)接關(guān)系同實施例1。
本實用新型的工作原理如下當(dāng)給內(nèi)凸輪8輸入一個勻速轉(zhuǎn)動而系桿1不動時，轉(zhuǎn)臂15實現(xiàn)回轉(zhuǎn)振動；當(dāng)同時給內(nèi)凸輪8和系桿1輸入一個同向等速轉(zhuǎn)動WH時，則系桿1、擺桿14、滾輪16、轉(zhuǎn)臂15相對靜止，一體勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)內(nèi)凸輪8的輸入轉(zhuǎn)速為w1，系桿1的轉(zhuǎn)速為WH(W1≠WH)，則轉(zhuǎn)臂15的運(yùn)動規(guī)律對于實施例1必為W＝WH+WA×Sin(a×t)；對于實施例2近似為W＝WH+WA×Sin(a×t)。其中a＝k(w1-wH)/2π是由結(jié)構(gòu)參數(shù)內(nèi)凸輪的峰谷數(shù)k和運(yùn)動參數(shù)(w1-wH)決定的系數(shù)；WA是由結(jié)構(gòu)參數(shù)內(nèi)凸輪8的升程和齒輪的齒數(shù)或搖塊的桿件長度決定的系數(shù)；本實用新型采用同軸式布置，置內(nèi)凸輪擺桿與齒輪機(jī)構(gòu)(或搖塊機(jī)構(gòu))于內(nèi)凸輪的空腔內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡單、體積小重量輕。可以作為獨(dú)立的驅(qū)動器使用，也可以和其它被驅(qū)動對象設(shè)計成一體使用。振動部件轉(zhuǎn)動慣量小，振動頻率范圍寬(可達(dá)0-400Hz)；該組合機(jī)構(gòu)中由于采用了齒輪機(jī)構(gòu)(或搖塊機(jī)構(gòu))，故內(nèi)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角可以作到盡可能小；該機(jī)構(gòu)屬于兩自由度機(jī)構(gòu)，可輸入兩個有級或無級可調(diào)轉(zhuǎn)速的勻速轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)變頻振動，亦可采用封閉傳動恒定轉(zhuǎn)速輸入，實現(xiàn)固定頻率振動。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器，包括箱體[9]及端蓋[6]，箱體[9]內(nèi)裝有帶軸承[20]的支撐法蘭[10]以及帶有軸承[19]、軸承[21]和密封圈[12]的轉(zhuǎn)臂[15]，箱體[9]內(nèi)還設(shè)有一個內(nèi)凸輪[8]，內(nèi)凸輪[8]裝在支撐法蘭[10]上，并與凸輪輸入軸[4]連接，其特征在于轉(zhuǎn)臂[15]的一端穿過箱體[9]底面的中心孔與擺桿[14]相配合，轉(zhuǎn)臂[15]的另一端與系桿[1]相配合，擺桿[14]安裝在系桿[1]上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器，其特征在于所說的擺桿[14]和轉(zhuǎn)臂[15]相互嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器，其特征在于所說的擺桿[14]為一具有三個平行孔的半封閉框架式結(jié)構(gòu)，可做成帶彈性部分的結(jié)構(gòu)，也可以做成不帶彈性部分的對稱結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器，其特征在于所述內(nèi)凸輪[8]為具有連續(xù)多峰谷“升——降——升”規(guī)律的內(nèi)廓線型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器，其特征在于所述的系桿[1]為封閉框架式結(jié)構(gòu)，也可為懸臂銷結(jié)構(gòu)，其大端設(shè)有凹槽，軸端可制成單鍵或花鍵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器，其特征在于所述系桿[1]、凸輪輸入軸[4]、內(nèi)凸輪[8]、轉(zhuǎn)臂[15]同軸式布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器，其特征在于所述擺桿[14]、系桿[1]、轉(zhuǎn)臂[15]、滾輪[16]置于內(nèi)凸輪[8]的空腔內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器，其特征在于所說的系桿[1]上設(shè)有軸承[3]、軸承[18]、間隔套[5]及定距套[2]，凸輪輸入軸[4]上設(shè)有軸承[7]。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器，其特征在于所說的轉(zhuǎn)臂[15]與內(nèi)凸輪[8]之間還設(shè)置有軸承[17]和滾輪[16]。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器，其特征在于所述的擺桿[14]和轉(zhuǎn)臂[15]還可以通過設(shè)置在其滑槽內(nèi)的搖塊[11]相聯(lián)接。
專利摘要本實用新型公開了一種內(nèi)凸輪式主軸激振驅(qū)動器，包括箱體及端蓋，箱體內(nèi)裝有支撐法蘭和轉(zhuǎn)臂，內(nèi)凸輪設(shè)置在支撐法蘭上，并與凸輪輸入軸連接，轉(zhuǎn)臂的一端穿過箱體底面的中心孔，另一端與系桿相配合，擺桿安裝在系桿上，擺桿和轉(zhuǎn)臂由齒輪副相互嚙合或通過搖塊機(jī)構(gòu)相聯(lián)接，由于本實用新型采用了內(nèi)凸輪齒輪式(或內(nèi)凸輪搖塊式)傳動原理，從而有效地減小了內(nèi)凸輪副壓力角，改善了主軸激振器的動力傳遞性能，實現(xiàn)了W＝W
文檔編號F16H35/00GK2606218SQ0321845
公開日2004年3月10日 申請日期2003年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月22日
發(fā)明者張 杰, 楊明亮, 嚴(yán)國英, 杜宇波, 劉春榮 申請人:陜西理工學(xué)院