專利名稱：廣義擺線活齒傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械傳動裝置，屬本發(fā)明人已經(jīng)公布的廣義雙余弦活齒傳動的一個特例的擴展，尤其涉及一種一齒差活齒傳動裝置。
背景技術(shù)：
目前，公知的一齒差平面活齒傳動裝置，為了實現(xiàn)動平衡，一般采用雙排雙偏心的結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，零件精度高，均載效果難以保證，大大降低了產(chǎn)品的可靠性。并且，雙排式結(jié)構(gòu)對機座產(chǎn)生了一個附加力矩，無法平衡。上述問題同樣存在于擺線針輪傳動和少齒差漸開線齒輪行星傳動裝置中。
專利號為CN200410079279.3的《任意齒差數(shù)平面活齒傳動裝置》專利中，當(dāng)齒差數(shù)大于等于2時，雖然順利地解決了動平衡的問題，但卻使單級傳動比的最大值降低了齒差數(shù)的倍數(shù)，也降低了零件的強度，提高了零件的旋轉(zhuǎn)線速度，不利于改善裝置的動態(tài)性能。
對于活齒傳動與目前得到廣泛應(yīng)用的擺線針輪傳動的本質(zhì)聯(lián)系，基本沒有得到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注，使得人們在擺線針輪傳動中積累的大量經(jīng)驗無法順利應(yīng)用到活齒傳動的開發(fā)和生產(chǎn)中。這方面研究的缺乏實際上又反過來阻礙了擺線針輪傳動的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明使人們對傳統(tǒng)活齒傳動及擺線針輪傳動的認識向前大大地推進了一步，證明了傳統(tǒng)的一齒差活齒傳動與擺線針輪傳動本質(zhì)上都是一種廣義擺線活齒傳動的特例。并公布了廣義擺線活齒傳動裝置的基本結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是將傳統(tǒng)的一齒差活齒傳動(以下簡稱活齒傳動)與擺線針輪傳動進行對比，會發(fā)現(xiàn)擺線針輪傳動中的針輪實際上非常象是活齒傳動中的外激波器與活齒銷的固化。也就是說，如果將擺線針輪傳動中的擺線輪假想為活齒傳動中的固齒輪(活齒傳動的術(shù)語參見化學(xué)工業(yè)出版社出版的《機械設(shè)計手冊》第四版第3卷的“活齒傳動”一章)，將針輪的針齒銷假設(shè)為活齒銷，將針齒銷所在的圓假想為激波器的理論曲線，這時，忽略掉輸出機構(gòu)差異，按活齒傳動的運動分析方法來分析擺線針輪傳動，會發(fā)現(xiàn)擺線針輪傳動中的活齒運動與活齒傳動中的活齒只有下列兩點不同1.擺線針輪傳動中的活齒嚴格地均布在激波器理想廓線的圓周上，而活齒傳動中的活齒在激波器理想廓線上的分布卻是不均勻的；2.擺線針輪傳動中的活齒是嚴格地回繞著激波器零件的中心勻速地公轉(zhuǎn)，而活齒傳動中的活齒卻是嚴格地回繞固齒輪中心勻速地公轉(zhuǎn)。
由于上述兩點差異，我們有理由假設(shè)，一定存在一種這樣的活齒機構(gòu)，其傳動時，活齒可以是回繞著相對于輸入軸靜止的任意一點勻速旋轉(zhuǎn)。經(jīng)過數(shù)學(xué)證明，這樣機構(gòu)是完全可行的。為了實現(xiàn)動平衡和簡化計算的需要，一般將活齒勻速公轉(zhuǎn)的回繞點取在固齒輪中心與激波器零件中心的連線上。
按照上述的理想模型，假設(shè)激波器的理想廓線為半徑R的圓，固齒輪中心到激波器中心的距離為e，激波器作為輸入，活齒圈輸出時傳動比為i，活齒圈的公轉(zhuǎn)中心為距離固齒輪中心λe(0≤λ≤1)的點，則固齒輪的理想廓線方程為如下的廣義擺線方程 不難證明，活齒數(shù)為Zp＝i，固齒輪齒數(shù)Zc＝i1，取“-”時，傳動為正向傳動，取“+”時，傳動為逆向傳動。當(dāng)λ＝0時，傳動退化為傳統(tǒng)的一齒差活齒傳動，當(dāng)λ＝1時，傳動退化為擺線針輪行星傳動，如果進一步將激波器、傳力盤和活齒固化為一體并采用外激波式結(jié)構(gòu)，就得到目前已廣泛應(yīng)用的擺線針輪傳動。
上述分析中，由于活齒圈公轉(zhuǎn)的中心點偏離了固齒輪的中心，故該點其自身處于圓周運動之中，為了便于輸入與輸出，以及為了實現(xiàn)動平衡，通常將輸入軸與輸出軸的中心與活齒圈的公轉(zhuǎn)中心重合，而采取少齒差行星傳動中常用的W機構(gòu)使固齒輪在不自轉(zhuǎn)(零旋轉(zhuǎn))的情況下繞輸入或輸出軸公轉(zhuǎn)。如此即可實現(xiàn)單排雙偏心活齒傳動，只要λ選取合適，就能很好地實現(xiàn)動平衡傳動。
上述的分析方法，同樣可以應(yīng)用于專利號為CN200410046702.X的空間活齒傳動中，只需在固齒輪方程中引入z向方程即可。
當(dāng)然，上述分析模型中的激波器、固齒輪和活齒圈，三者中的任意一個固定，其余兩個均可作為輸入或輸出機構(gòu)，從而實現(xiàn)更加靈活的傳動方案，只是在出現(xiàn)零件的自轉(zhuǎn)中心同時處于公轉(zhuǎn)的運動形式時，無論是輸入、輸出或零旋轉(zhuǎn)部分，都必須采用W形式的傳動機構(gòu)取消掉公轉(zhuǎn)部分的運動。
理論上，激波器的形式既可是內(nèi)激波式，也可是象擺線針輪傳動中的外激波式。較大的λ值更適合采用外激波式，如傳統(tǒng)的擺線針輪傳動λ＝1；較小的λ值更適合采用內(nèi)激波式，如ORT活齒傳動λ＝0。激波器因為是簡單的偏心圓，故傳動裝置既可以設(shè)計成傳統(tǒng)的帶轉(zhuǎn)臂軸承的結(jié)構(gòu)；也可以設(shè)計成類似專利CN200410079279.3中的偏心凸輪結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的有益效果是1.找到了一齒差的擺線針輪傳動與活齒傳動的數(shù)學(xué)通解，有利于開展對擺線針輪及活齒傳動的深入研究和優(yōu)化。
2.采用單排雙偏心結(jié)構(gòu)的傳動形式，在保持擺線針輪及傳統(tǒng)活齒傳動的所有優(yōu)點的基礎(chǔ)上，提高了動平衡的性能，并很好地簡化了結(jié)構(gòu)，改善了工藝，減少了零件數(shù)，降低了成本。由于采用單排式結(jié)構(gòu)，克服了雙排式結(jié)構(gòu)中載荷的均衡分配問題，可較好地保證理論設(shè)計值與實際工況值的一致性，提高了裝置的可靠性，避免制造裝配中隨機因素對產(chǎn)品性能的嚴重干擾。
3.單排雙偏心裝置中傳動件的線速度、轉(zhuǎn)動慣量等參數(shù)是所有一齒差行星傳動中最小的，所以動態(tài)性能優(yōu)良。
4.糾正了人們對擺線針輪傳動的狹隘認識。傳統(tǒng)的擺線針輪傳動如果采用活齒傳動的結(jié)構(gòu)形式，一方面可以改善傳統(tǒng)擺線針輪傳動的工藝性和傳動性能，另一方面又是活齒傳動的重大突破，由于活齒只是做簡單的圓周運動，使活齒傳動的動態(tài)性能達到最佳；在輸入輸出形式不變的情況下，擺線針輪傳動與活齒傳動一樣均可實現(xiàn)正向或逆向傳動。
5.為一齒差的空間活齒傳動的動平衡問題的解決提供了方案。


圖1為本發(fā)明內(nèi)激波式傳動裝置的一般實施例的裝配圖。
圖2為本發(fā)明外激波式傳動裝置的一般實施例的裝配圖。
圖中1.固齒輪，2.偏心套，3.輸出軸，4.傳力盤，5.激波器，6.激波器自轉(zhuǎn)軸心，7.固齒輪自轉(zhuǎn)軸心，8.傳力盤自轉(zhuǎn)軸心(或活齒公轉(zhuǎn)軸心)，9.輸入軸，10.活齒，11.活齒槽，12.固齒輪銷孔。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1、圖2中的所有零件的形狀和名稱均以化學(xué)工業(yè)出版社出版的《機械設(shè)計手冊》第四版第3卷的“活齒傳動”一章為依據(jù)并參考了傳統(tǒng)的擺線針輪傳動的國家標準。特別補充說明的是，由于傳動件兩兩偏心，在固齒輪上增設(shè)了供W機構(gòu)安裝用的固齒輪銷孔12。
如圖1所示，為敘述方便，假設(shè)輸入軸9、輸出軸3及傳力盤自轉(zhuǎn)軸心8(活齒公轉(zhuǎn)軸心)同軸(實際設(shè)計時可靈活處理)，且輸入軸9與輸出軸3安裝在機座上。
顯然，圖1中的激波器自轉(zhuǎn)軸心6與固齒輪自轉(zhuǎn)軸心7在傳動時是繞傳力盤自轉(zhuǎn)軸心8作圓周運動(即公轉(zhuǎn))的。現(xiàn)假設(shè)固齒輪1為零自轉(zhuǎn)，即固齒輪1只作繞傳力盤自轉(zhuǎn)軸心8的圓周平動，則活齒10在偏心圓激波器5的推動下，正向或逆向繞傳力盤自轉(zhuǎn)軸心8作圓周運動，由于活齒10兩端是安裝在傳力盤4上的徑向活齒槽11中，傳力盤4與輸出軸3實際是一體的，所以，活齒10的圓周運動最后將從輸出軸3傳出。實現(xiàn)定比傳動。
為了保證固齒輪的受力平衡，在圖1的左端增加了偏心套2，為了提高傳動效率，偏心套2的內(nèi)孔及外徑可增設(shè)滾動或滑動軸承。
如圖2所示，當(dāng)λ值較大時，固齒輪曲線方程的特性決定了采用外激波式結(jié)構(gòu)更為合理。在這種情況下，由于激波器為一偏心圓，其繞激波器自轉(zhuǎn)軸心6的自轉(zhuǎn)是不能傳遞運動的，因此，結(jié)構(gòu)上常將外激波器固定在機座上，所以，圖2中的輸入軸9的軸心被設(shè)計成與激波器自轉(zhuǎn)軸心6同軸。此時，固齒輪的自轉(zhuǎn)軸心7與傳力盤自轉(zhuǎn)軸心8將繞激波器自轉(zhuǎn)軸心6作圓周運動，即固齒輪1與傳力盤4在自轉(zhuǎn)的同時繞繞激波器自轉(zhuǎn)軸心6公轉(zhuǎn)。如果假設(shè)固齒輪1為零自轉(zhuǎn)而采用傳力盤4輸出，則在機構(gòu)設(shè)計時必須通過固齒輪銷孔12進行限轉(zhuǎn)(該限轉(zhuǎn)機構(gòu)實際上是一種靜止的W機構(gòu))，而在輸出軸3上則必須設(shè)計一個旋轉(zhuǎn)的W機構(gòu)將活齒10傳遞到傳力盤4上的運動傳遞出去。
特別地，當(dāng)λ＝1時，圖2裝置可退化為擺線針輪傳動。此時，激波器自轉(zhuǎn)軸心6與傳力盤自轉(zhuǎn)軸心8同軸，故傳力盤4與激波器5以及活齒10可進一步固化為一體，進而得到W機構(gòu)靜止的傳統(tǒng)擺線針輪傳動，使得活齒傳動的結(jié)構(gòu)得到極大地簡化。因此，當(dāng)λ＝1時圖2所示的擺線針輪傳動將是最優(yōu)化的一齒差活齒傳動，為了實現(xiàn)動平衡，可以參考傳統(tǒng)的擺線針輪傳動采用雙排雙偏心固齒輪結(jié)構(gòu)。
無論是內(nèi)激波式或外激波式結(jié)構(gòu)，活齒10均為回轉(zhuǎn)體零件或組件，平面?zhèn)鲃訒r，為了提高傳動效率，可在傳動接觸面存在相對滑動的部位增設(shè)徑向滾動或滑動軸承。
權(quán)利要求
1.一種廣義擺線活齒傳動裝置，其輸入輸出軸平行或重合(設(shè)為z方向)，一般情況下，在垂直于輸入輸出軸的平面內(nèi)(設(shè)為xoy平面)固齒輪、激波器及活齒圈的理想中心投影均兩兩不重合。其特征是在投影面xoy上，設(shè)xoy坐標系的原點為固齒輪的中心，激波器理想廓線為半徑R的圓，固齒輪中心與激波器圓心距離為e，活齒圈的公轉(zhuǎn)中心位于固齒輪中心與激波器中心的連線上，且距離固齒輪中心λe(0≤λ≤1)，當(dāng)固齒輪零旋轉(zhuǎn)，活齒圈相對激波器的傳動比為±i(i為正整數(shù))時，固齒輪的理想廓線方程為 (θ為角參變量)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述廣義擺線活齒傳動裝置，其特征是平面?zhèn)鲃訒r的活齒可以是光軸、帶臺階的圓柱形回轉(zhuǎn)體零件、安裝有徑向滾動或滑動軸承的組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述廣義擺線活齒傳動裝置，其特征是在固齒輪、激波器或活齒圈三者中的任何一個，如果存在公轉(zhuǎn)運動，須設(shè)置W機構(gòu)對其公轉(zhuǎn)運動進行“去公轉(zhuǎn)”處理，以便實現(xiàn)各部件旋轉(zhuǎn)運動的正常輸入、輸出或靜止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述廣義擺線活齒傳動裝置，其特征是只要將固齒輪、激波器或活齒圈中的任意一個設(shè)為零旋轉(zhuǎn)，其他兩個均可作為輸入輸出機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述廣義擺線活齒傳動裝置，其特征是傳動裝置既可以設(shè)計成帶轉(zhuǎn)臂軸承的結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)計成偏心圓凸輪式結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述廣義擺線活齒傳動裝置，其特征是當(dāng)λ＝1時，用一靜止的W機構(gòu)限制固齒輪自轉(zhuǎn)，采用雙排雙偏心固齒輪結(jié)構(gòu)實現(xiàn)動平衡，可實現(xiàn)最優(yōu)的活齒傳動結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述廣義擺線活齒傳動裝置，其特征是激波器、傳力盤及活齒三者可固化為一體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述廣義擺線活齒傳動裝置，其特征是在引入平行于輸入輸出軸方向的軸向活齒傳動后，將軸向及垂直于軸向的兩個活齒傳動疊加即可實現(xiàn)單排雙偏心空間活齒傳動。
全文摘要
一種廣義擺線活齒傳動裝置。其輸入輸出軸平行或重合，在垂直于輸入輸出軸的平面內(nèi)，固齒輪、激波器及活齒圈的理想中心投影均兩兩不重合，為實現(xiàn)動平衡，一般將活齒圈的公轉(zhuǎn)中心點取在固齒輪中心與激波器圓心的連線上，當(dāng)偏心圓激波器作為輸入，活齒圈作為輸出，且二者旋轉(zhuǎn)中心重合時，固齒輪的中心和激波器的圓心將同時作圓周運動，二者的偏心質(zhì)量產(chǎn)生的離心力將通過合理的設(shè)計而相互抵銷。采用單排雙偏心結(jié)構(gòu)或者采用傳統(tǒng)擺線針輪傳動的雙排雙偏心結(jié)構(gòu)，綜合了傳統(tǒng)的擺線針輪傳動及活齒傳動的優(yōu)點，克服了二者的缺點，提高了動平衡的性能和產(chǎn)品可靠性，并很好地簡化了結(jié)構(gòu)，改善了工藝，降低了成本。
文檔編號F16H1/32GK1851287SQ20061003164
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者陳賢湘 申請人:陳賢湘