本發(fā)明涉及齒側(cè)間隙自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，詳細(xì)講是一種可自適應(yīng)調(diào)節(jié)輪齒嚙合間隙、承載能力大、傳動(dòng)精度高、傳動(dòng)效率高、具有過載保護(hù)功能的用于端面活齒諧波傳動(dòng)的齒側(cè)間隙自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)：

隨著世界航天事業(yè)的迅速發(fā)展，外太空探索的需求不斷增加，對(duì)于空間靜止或移動(dòng)目標(biāo)的觀察技術(shù)、在軌維護(hù)與建設(shè)技術(shù)、月球及深空探測(cè)技術(shù)的要求也不斷增高，空間機(jī)械臂和桅桿機(jī)構(gòu)的承載能力與運(yùn)動(dòng)精度也被提出越來(lái)越高的要求。空間機(jī)械臂的關(guān)節(jié)和桅桿機(jī)構(gòu)的展開關(guān)節(jié)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度和承載能力起決定性的作用，是其核心部件。關(guān)節(jié)是實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)的直接執(zhí)行部件，其由動(dòng)力源（通常是電機(jī)）、傳動(dòng)副（通常是諧波齒輪傳動(dòng)副）、測(cè)量元件、線束管理裝置、軸系、殼體以及熱控組件等部分組成。其中，傳動(dòng)副部件的零部件數(shù)目最多，最為復(fù)雜，也是影響關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)精度和承載能力的核心部件。

目前，空間機(jī)械臂的關(guān)節(jié)傳動(dòng)副主要采用徑向嚙合的諧波齒輪傳動(dòng)副，其傳動(dòng)原理是依靠柔輪部件的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)柔輪輪齒與剛輪輪齒的錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比。但是這種傳動(dòng)副具有承載能力低、易疲勞破壞、輪齒磨損后精度下降、不易維修等缺點(diǎn)，因而不能有效地滿足未來(lái)空間機(jī)械臂和桅桿關(guān)節(jié)的需求。而傳統(tǒng)的端面活齒諧波傳動(dòng)副雖然能夠解決徑向嚙合的諧波齒輪傳動(dòng)副承載能力低、易疲勞破壞的缺點(diǎn)，但在安裝過程中不可避免存在齒側(cè)間隙，并在輪齒和空間凸輪機(jī)構(gòu)不間斷運(yùn)動(dòng)磨損后，造成齒側(cè)間隙動(dòng)態(tài)變大，呈現(xiàn)嚴(yán)重影響精度下降的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可自適應(yīng)調(diào)節(jié)輪齒嚙合間隙、承載能力大、傳動(dòng)精度高、傳動(dòng)效率高、具有過載保護(hù)功能的用于端面活齒諧波傳動(dòng)的齒側(cè)間隙自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置。

本發(fā)明解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足所采用的技術(shù)方案是：

一種用于端面活齒諧波傳動(dòng)的齒側(cè)間隙自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：包括殼體、端面齒輪、空心螺桿、限位軸承一、鎖緊裝置、限位軸承二和扭力彈簧；端面齒輪可軸向滑動(dòng)的嵌套在殼體左側(cè)內(nèi)，空心螺桿左側(cè)的外壁與端面齒輪的內(nèi)壁經(jīng)螺紋配合連接，鎖緊裝置設(shè)在空心螺桿的右端上，鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)為：設(shè)有與空心螺桿固定連接的、呈圓環(huán)狀的鎖緊盤，鎖緊盤的的外周上均布有至少兩個(gè)鎖緊孔，鎖緊孔內(nèi)設(shè)有鎖緊彈簧，殼體內(nèi)壁上與鎖緊孔相對(duì)處均布有鎖緊凹槽，鎖緊彈簧外端、鎖緊孔內(nèi)設(shè)有鎖緊鋼珠；限位軸承一安裝在空心螺桿右側(cè)上，限位軸承一的兩個(gè)端面分別與鎖緊盤和鎖緊盤左側(cè)的殼體貼緊，鎖緊盤右側(cè)設(shè)有軸承座，限位軸承二安裝在軸承座上，限位軸承二的兩個(gè)端面分別與鎖緊盤和鎖緊盤右側(cè)的殼體貼緊，扭力彈簧安裝在鎖緊盤與殼體間。

本發(fā)明中所述的殼體包括左殼體、中間殼體和右殼體，左殼體、中間殼體和右殼體間通過螺釘固定連接，

本發(fā)明中所述的端面齒輪通過非圓形的形狀嵌套在左殼體的內(nèi)部；端面齒輪和左殼體嵌套處的截面形狀為非圓形的任意形狀。實(shí)現(xiàn)端面齒輪與左殼體在軸向上可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)、在繞軸線方向不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明中所述的空心螺桿的外壁和端面齒輪的內(nèi)壁上設(shè)有相互配合的非自鎖螺紋；空心螺桿與端面齒輪經(jīng)非自鎖的螺紋配合連接。

本發(fā)明中所述限位軸承一的內(nèi)圈與空心螺桿右側(cè)的外圓柱面配合連接，限位軸承一的兩個(gè)端面分別與左殼體右端面和鎖緊盤左側(cè)面貼緊；限位軸承二的內(nèi)圈與軸承座的外圓柱面配合連接，限位軸承二的兩個(gè)端面分別與鎖緊盤右側(cè)和右殼體左端面貼緊。

本發(fā)明中所述的右殼體上設(shè)有向左凸出的安裝套筒，扭力彈簧套設(shè)在安裝套筒上，限位軸承二的一個(gè)端面與安裝套筒的左端面貼緊；鎖緊盤和右殼體上分別設(shè)有扭力彈簧擋柱，扭力彈簧的首末兩端分別與鎖緊盤和右殼體上的擋柱固連。

本發(fā)明中所述的限位軸承一和限位軸承二為軸承兩端面獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，并且能承受軸向載荷的軸承。如推力球軸承、推力圓柱滾子軸承、推力調(diào)心滾子軸承等。

本發(fā)明使用時(shí)，殼體（左殼體）左端與端面活齒諧波傳動(dòng)副的殼體固定連接；端面活齒諧波傳動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)輸入機(jī)構(gòu)、端面活齒諧波傳動(dòng)副的空間凸輪機(jī)構(gòu)、端面活齒諧波傳動(dòng)副的槽輪與活齒部分安裝在端面活齒諧波傳動(dòng)副的殼體中；端面活齒諧波傳動(dòng)副的槽輪及活齒部分與端面齒輪嚙合；端面活齒諧波傳動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)安裝在空心螺桿、鎖緊盤和右殼體的中心通孔中。當(dāng)端面齒輪受到的軸向嚙合力在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，表示輪齒嚙合齒側(cè)間隙正常，鎖緊鋼珠與（中間）殼體上的鎖緊凹槽之間的壓力和鎖緊彈簧的彈簧力使得空心螺桿不會(huì)因?yàn)槭芘ち椈傻呐まD(zhuǎn)力或者端面齒輪受到的軸向嚙合力而繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使端面齒輪的軸向位置保持不變；當(dāng)端面齒輪受到的軸向嚙合力小于設(shè)定范圍時(shí)，表示嚙合輪齒齒側(cè)間隙有變大的趨勢(shì)或已經(jīng)出現(xiàn)齒側(cè)間隙，此時(shí)扭力彈簧的扭轉(zhuǎn)力克服鎖緊鋼珠與（中間）殼體上的鎖緊凹槽之間的壓力、鎖緊彈簧的彈簧力和端面齒輪受到的軸向嚙合力使空心螺桿繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使端面齒輪沿軸線方向直線移動(dòng)減小嚙合輪齒齒側(cè)間隙；當(dāng)端面齒輪受到的軸向嚙合力大于設(shè)定范圍時(shí)，表示嚙合輪齒受到的載荷過大，此時(shí)端面齒輪受到的軸向嚙合力克服鎖緊鋼珠與中間殼體上的鎖緊凹槽之間的壓力、鎖緊彈簧的彈簧力和扭力彈簧的扭轉(zhuǎn)力使空心螺桿繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使端面齒輪沿軸線方向直線移動(dòng)增大嚙合輪齒齒側(cè)間隙，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。本發(fā)明解決了徑向嚙合的諧波齒輪傳動(dòng)副承載能力低下、輪齒磨損后精度下降、易疲勞破壞的缺點(diǎn)，可以勝任大載荷的工作任務(wù)，并且當(dāng)端面活齒諧波傳動(dòng)副出現(xiàn)齒側(cè)間隙時(shí)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償，傳動(dòng)精度和效率得到了提高，并且具有過載保護(hù)的功能。具體地說，本發(fā)明通過扭力彈簧、鎖緊彈簧、鎖緊鋼珠、鎖緊盤和中間殼體上的鎖緊凹槽檢測(cè)端面齒輪受到的軸向嚙合力，并通過空心螺桿旋轉(zhuǎn)使端面齒輪相對(duì)左殼體沿軸線方向直線移動(dòng)來(lái)改變嚙合輪齒彈性變形的大小，從而改變嚙合力的大小，進(jìn)而控制嚙合輪齒齒側(cè)間隙的大小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中端面齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中空心螺桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中鎖緊盤和軸承座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中右殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中中間殼體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖6的ⅰ處放大圖；

圖8是本發(fā)明與端面活齒諧波傳動(dòng)副的連接示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-7所示的用于端面活齒諧波傳動(dòng)的齒側(cè)間隙自適應(yīng)調(diào)節(jié)裝置，包括殼體、端面齒輪4、空心螺桿5、限位軸承一6、鎖緊裝置、限位軸承二10和扭力彈簧11；殼體包括左殼體1、中間殼體2和右殼體3，左殼體1、中間殼體2和右殼體3間通過螺釘固定連接；端面齒輪4僅可軸向滑動(dòng)的嵌套在左殼體1內(nèi)，本實(shí)施例中端面齒輪4通過非圓形的形狀嵌套在左殼體的內(nèi)部；端面齒輪4和左殼體嵌套處的截面形狀為非圓形的任意形狀；實(shí)現(xiàn)端面齒輪與左殼體在軸向上可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)、在繞軸線方向不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。空心螺桿5左側(cè)的外壁與端面齒輪4的內(nèi)壁經(jīng)螺紋配合連接；所述的空心螺桿5的外壁和端面齒輪4的內(nèi)壁上設(shè)有相互配合的非自鎖螺紋；空心螺桿5與端面齒輪經(jīng)非自鎖的螺紋配合連接。鎖緊裝置設(shè)在空心螺桿5的右端上，鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)為：設(shè)有與空心螺桿5右端固定連接的、呈圓環(huán)狀的鎖緊盤7，鎖緊盤7的外周上周向均布有至少兩個(gè)徑向設(shè)置的鎖緊孔7-a，鎖緊孔7-a內(nèi)設(shè)有鎖緊彈簧8，中間殼體內(nèi)壁上與鎖緊孔7-a相對(duì)處周向均布有鎖緊凹槽2-a，鎖緊彈簧8外端、鎖緊孔7-a內(nèi)設(shè)有與鎖緊凹槽2-a配合的鎖緊鋼珠9,鎖緊彈簧8處于壓縮狀態(tài)；限位軸承一6的內(nèi)圈與空心螺桿5右側(cè)的外圓柱面5-a配合連接，限位軸承一的兩個(gè)端面分別與左殼體右端面和鎖緊盤左側(cè)面貼緊；鎖緊盤7右側(cè)設(shè)有軸承座7-b，限位軸承二10的內(nèi)圈與軸承座7-b的外圓柱面配合連接，限位軸承二10的兩個(gè)端面分別與鎖緊盤右側(cè)和右殼體左端面貼緊，限位軸承一和限位軸承二對(duì)鎖緊盤軸向限位。所述的限位軸承一和限位軸承二為軸承兩端面獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，并且能承受軸向載荷的軸承。如推力球軸承、推力圓柱滾子軸承、推力調(diào)心滾子軸承等。扭力彈簧11安裝在鎖緊盤與殼體間，從圖中可以看出，所述的右殼體3上設(shè)有向左凸出的安裝套筒3-a，扭力彈簧11套設(shè)在安裝套筒3-a上，限位軸承二10的一個(gè)端面與安裝套筒3-a的左端面貼緊；鎖緊盤和右殼體上分別設(shè)有扭力彈簧擋柱7-c、3-b，扭力彈簧的首末兩端分別與鎖緊盤和右殼體上的擋柱7-c、3-b固連。

本發(fā)明使用時(shí)，如圖8所示，將本發(fā)明的其左殼體左端與端面活齒諧波傳動(dòng)副的殼體固定連接；端面活齒諧波傳動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)輸入機(jī)構(gòu)01、端面活齒諧波傳動(dòng)副的空間凸輪機(jī)構(gòu)02、端面活齒諧波傳動(dòng)副的槽輪與活齒04部分03安裝在端面活齒諧波傳動(dòng)副的殼體中；端面活齒諧波傳動(dòng)副的槽輪及活齒部分03與本發(fā)明04的端面齒輪嚙合；端面活齒諧波傳動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)05安裝在空心螺桿、鎖緊盤和右殼體的中心通孔中。當(dāng)端面齒輪受到的軸向嚙合力在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，表示輪齒嚙合齒側(cè)間隙正常，鎖緊鋼珠與中間殼體上的鎖緊凹槽之間的壓力和鎖緊彈簧的彈簧力使得空心螺桿不會(huì)因?yàn)槭芘ち椈傻呐まD(zhuǎn)力或者端面齒輪受到的軸向嚙合力而繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使端面齒輪的軸向位置保持不變；當(dāng)端面齒輪受到的軸向嚙合力小于設(shè)定范圍時(shí)，表示嚙合輪齒齒側(cè)間隙有變大的趨勢(shì)或已經(jīng)出現(xiàn)齒側(cè)間隙，此時(shí)扭力彈簧的扭轉(zhuǎn)力克服鎖緊鋼珠與中間殼體上的鎖緊凹槽之間的壓力、鎖緊彈簧的彈簧力和端面齒輪受到的軸向嚙合力使空心螺桿繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使端面齒輪沿軸線方向直線移動(dòng)減小嚙合輪齒齒側(cè)間隙；當(dāng)端面齒輪受到的軸向嚙合力大于設(shè)定范圍時(shí)，表示嚙合輪齒受到的載荷過大，此時(shí)端面齒輪受到的軸向嚙合力克服鎖緊鋼珠與中間殼體上的鎖緊凹槽之間的壓力、鎖緊彈簧的彈簧力和扭力彈簧的扭轉(zhuǎn)力使空心螺桿繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使端面齒輪沿軸線方向直線移動(dòng)增大嚙合輪齒齒側(cè)間隙，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。本發(fā)明解決了徑向嚙合的諧波齒輪傳動(dòng)副承載能力低下、輪齒磨損后精度下降、易疲勞破壞的缺點(diǎn)，可以勝任大載荷的工作任務(wù)，并且當(dāng)端面活齒諧波傳動(dòng)副出現(xiàn)齒側(cè)間隙時(shí)會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償，傳動(dòng)精度和效率得到了提高，并且具有過載保護(hù)的功能。具體地說，本發(fā)明通過扭力彈簧、鎖緊彈簧、鎖緊鋼珠、鎖緊盤和中間殼體上的鎖緊凹槽檢測(cè)端面齒輪受到的軸向嚙合力，并通過空心螺桿旋轉(zhuǎn)使端面齒輪相對(duì)左殼體沿軸線方向直線移動(dòng)來(lái)改變嚙合輪齒彈性變形的大小，從而改變嚙合力的大小，進(jìn)而控制嚙合輪齒齒側(cè)間隙的大小。