一種單列減變速一體化圓柱正弦活齒機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001] 本發(fā)明涉及變速比傳動(dòng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】 [0002] 隨著生產(chǎn)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)提出了越來越高的要 求。而常規(guī)勻速傳動(dòng)已經(jīng)難以滿足系統(tǒng)的要求，因此研究出適用于新技術(shù)、新設(shè)備等發(fā)展要 求的理想傳動(dòng)裝置，已經(jīng)成為機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域越來越重要的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003] 在眾多變速比機(jī)構(gòu)中，對(duì)于非圓齒輪，其節(jié)曲線形狀是根據(jù)運(yùn)動(dòng)要求專門設(shè)計(jì)，因 此可以實(shí)現(xiàn)兩軸間精確的非勻速運(yùn)動(dòng)。與其他非勻速比傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)相比，例如凸輪和連桿 機(jī)構(gòu)，其具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，如非圓齒輪副可以精確的按運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)和制造，運(yùn)動(dòng)精度高； 節(jié)曲線封閉的非圓齒輪可以獲得周期性的變速比傳動(dòng);并且其具有結(jié)構(gòu)緊湊，易于實(shí)現(xiàn)動(dòng) 平衡等優(yōu)點(diǎn)。但其加工制造復(fù)雜，成本高，而且非圓齒輪為了避免直接與高轉(zhuǎn)速的原動(dòng)機(jī)相 連，會(huì)采用與圓柱齒輪減速器配合使用，因此會(huì)造成傳動(dòng)鏈冗長(zhǎng)，使得效率降低。
[0004] 活齒少齒差行星齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)稱活齒傳動(dòng)，是一種用來傳遞兩同軸間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī) 械傳動(dòng)，它具有傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比范圍廣、承載能力大，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。1999年，陳 志同等人在《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》，35(1) :30_33文中將變速比傳動(dòng)簡(jiǎn)化成線性運(yùn)動(dòng)和正弦運(yùn)動(dòng) 的疊加，提出了非勻速活齒機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，該活齒機(jī)構(gòu)的組成與普通活齒機(jī)構(gòu)相同，都是 由激波器，活齒輪，中心輪和活齒組成，通過控制激波器和中心輪的齒廓形狀實(shí)現(xiàn)變速比傳 動(dòng)，但是簡(jiǎn)化的傳動(dòng)函數(shù)不能完全滿足實(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 人在2014年《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》，50(1) :47-54文中借鑒非圓齒輪理論，提出了非勻速推桿活齒 機(jī)構(gòu)，其中激波器的齒廓采用了蝸線函數(shù)，中心輪的齒廓曲線由傳動(dòng)比確定，可實(shí)現(xiàn)多周期 非圓齒輪的傳動(dòng)效果。它的不足在于:使用時(shí)需要與減速機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，無法發(fā)揮出活齒機(jī) 構(gòu)大減速比的特性。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種不需與減速機(jī)構(gòu)組合，并能實(shí)現(xiàn)軸向激波的 單列減變速一體化圓柱正弦活齒機(jī)構(gòu)。
[0006] 本發(fā)明主要包括激波器、活齒輪、中心輪、輸入軸、輸出軸、軸承A、軸承B、彈性擋圈 A、彈性擋圈B、箱體、前端蓋、后端蓋和活齒，其中，輸入軸的一端延伸至前端蓋的外部，與原 動(dòng)機(jī)相連，輸入軸的另一端插接在激波器的中部，激波器的外滾道齒廓與活齒的內(nèi)側(cè)相接， 活齒通過柱銷設(shè)在活齒輪的軸向?qū)Р蹆?nèi)，在激波器與活齒輪之間設(shè)有軸承A，在輸入軸上， 鄰近軸承A處，套接彈性擋圈A?；铨X的外側(cè)與中心輪的外滾道齒廓相接，中心輪的一側(cè)穿過 后端蓋，與工作機(jī)相連，上述激波器、活齒輪和中心輪的軸線相同，且激波器、活齒輪和中心 輪均設(shè)在箱體內(nèi)，在中心輪與箱體之間設(shè)有軸承B，在輸入軸上，鄰近軸承B處，套接彈性擋 圈B。箱體兩側(cè)面開口，兩側(cè)面分別與前端面、后端面相連。
[0007] 幾何參數(shù):活齒的最大個(gè)數(shù)為激波器旋轉(zhuǎn)一周傳動(dòng)比iHK變化的周期數(shù)Hi1^1為大 于1的正整數(shù)，且滿足等式Z K=nu+l，其中Zk為中心輪的齒數(shù)，活齒的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)活齒輪的導(dǎo)槽 數(shù)，并且在圓周方向上均勻分布。
[0008] 激波器理論齒廓曲線的直角坐標(biāo)方程為
[001 O]式中，XH、yH、ZH-一激波器理論齒廓曲線的直角坐標(biāo)；
[0011] φ?--激波器轉(zhuǎn)角；
[0012] ΠΗ 一一激波器理論齒廓曲線的周期數(shù)；
[0013] e 一一激波器軸向激波幅值；
[0014] R一一激波器理論齒廓曲線所在圓柱面的半徑。
[0015]中心輪理論齒廓曲線的直角坐標(biāo)方程為
[0017] 式中，XK、yK、ZK-一中心輪理論齒廓曲線的直角坐標(biāo)；
[0018] iiK為總傳動(dòng)比；
[0019] Ψη--激波器轉(zhuǎn)角；
[0020] ηπ一一激波器理論齒廓曲線的周期數(shù)；
[0021] e一一激波器軸向激波幅值；
[0022] R一一激波器理論齒廓曲線所在圓柱面的半徑；
[0023] ψκ--中心輪轉(zhuǎn)角；
[0024] ηκ一一中心輪理論齒廓曲線的周期數(shù)。
[0025]激波器實(shí)際齒廓曲面的直角坐標(biāo)方程為
[0027]式中，XGH、yGH、ZGH--激波器實(shí)際齒廓曲面的直角坐標(biāo)；
[0028] r為活齒半徑；
[0029] 料--激波器轉(zhuǎn)角；
[0030] ΠΗ一一激波器理論齒廓曲線的周期數(shù)；
[0031] e一一激波器軸向激波幅值；
[0032] R一一激波器理論齒廓曲線所在圓柱面的半徑；
[0033] UnV--球面方程參數(shù)。
[0034] 中心輪實(shí)際齒廓曲面的直角坐標(biāo)方程為
[0036] 式中，xCK、yCK、zcK--中心輪實(shí)際齒廓曲面的直角坐標(biāo)，
[0037] r為活齒半徑；
[0038] ，--中心輪轉(zhuǎn)角；
[0039] UnV--球面方程參數(shù)；
[0040] e一一激波器軸向激波幅值；
[0041] R一一激波器理論齒廓曲線所在圓柱面的半徑；
[0042] ηπ一一激波器理論齒廓曲線的周期數(shù)。
[0043]為使減變速一體化圓柱正弦活齒傳動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)傳動(dòng)，其總傳動(dòng)比iHK應(yīng)滿足
:式中I為機(jī)構(gòu)的減速比，iHK為總傳動(dòng)比，為激波器轉(zhuǎn)角，并且 其活齒的半徑r應(yīng)必須小于或等于理論齒廓曲線的最小曲率半徑，即r Spmin。為了減小激波 器、中心輪與活齒接觸間的磨損，可以在激波器和中心輪上安裝軸承，從而有效減小活齒與 齒廓之間的磨損。
[0044] 本發(fā)明在使用時(shí)，使激波器與原動(dòng)機(jī)相連，當(dāng)給激波器施加順時(shí)針驅(qū)動(dòng)力矩后，激 波器以等角速度ωΗ順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從而使活齒受到由激波器齒廓產(chǎn)生的軸向推力，迫使與中 心輪齒廓嚙合的活齒沿著活齒輪的軸向?qū)Р圩鱿鄬?duì)直線運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，由于活齒受到中 心輪齒廓、活齒輪軸向?qū)Р鄣募s束，在沿著激波器滾道和活齒輪軸向?qū)Р鄣倪\(yùn)動(dòng)過程中，推 動(dòng)中心輪以ω κ轉(zhuǎn)動(dòng)，由于中心輪內(nèi)齒廓是根據(jù)激波器外齒廓和傳動(dòng)比推導(dǎo)出來的，所以輸 出軸會(huì)按照給定的具有減變速特征的傳動(dòng)比進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。從而實(shí)現(xiàn)了軸向激波的減變速傳 動(dòng)。
[0045] 與現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)：
[0046] (1)與常速活齒機(jī)構(gòu)相比，在不增加任何構(gòu)件的前提下，實(shí)現(xiàn)減速和變速一體化傳 動(dòng)，從而最大限度地縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)效率和可靠性。
[0047] (2)與非圓齒輪相比，減變速一體化圓柱正弦活齒機(jī)構(gòu)制造方便，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)。
[0048] (3)與一般活齒輪相比，其具有自平衡，軸向激波的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0049]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0050]圖2是機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比曲線；
[0051]圖3是激波器的理論齒廓曲線；
[0052]圖4是中心輪的理論齒廓曲線；
[0053]圖5是激波器的實(shí)際齒廓曲面；
[0054]圖6是中心輪的實(shí)際齒廓曲面；
[0055] 圖7是本發(fā)明的裝配圖。
[0056] 在上述附圖中，1、輸入軸，2、前