專利名稱：行波減速傳動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳動機構(gòu)，具體講是一種可廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、機械電子、石油運 輸?shù)阮I(lǐng)域的行波減速傳動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
在目前用于傳遞動力與運動的機構(gòu)中，減速機構(gòu)的應(yīng)用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械 的傳動系統(tǒng)中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的船舶、汽車、機車，建筑用的重型機具， 機械工業(yè)所用的加工機具及自動化生產(chǎn)設(shè)備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等，其應(yīng)用 從大動力的傳輸工作，到小負荷，精確的角度傳輸都可以見到減速機構(gòu)的應(yīng)用。而且在工業(yè) 應(yīng)用上，減速機構(gòu)具有減速及增加轉(zhuǎn)矩功能，因此廣泛應(yīng)用在速度與扭矩的轉(zhuǎn)換設(shè)備?，F(xiàn)有 的減速機構(gòu)一般利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換，將馬達的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)。但是這種減速 傳動機構(gòu)有下面的缺點它的構(gòu)造比較復雜，包含了各級齒輪，因此制造成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的行波減速傳動機構(gòu)。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明行波減速傳動機構(gòu)，包括輸入軸、輸出軸，所述的輸入軸 和輸出軸均與機座連接，所述的輸入軸的軸線與輸出軸的軸線在同一條直線上，輸入軸與輸 出軸之間設(shè)有彈性應(yīng)變層，所述的彈性應(yīng)變層的周邊與機座固定；在輸入軸與彈性應(yīng)變層的 之間設(shè)有若干個滾柱，輸入軸的端面上有與滾柱相配的凹槽，所述的滾柱沿輸入軸的接觸面 圓周方向均勻分布；所述的輸入軸與輸出軸通過機座壓緊；所述的彈性應(yīng)變層與滾柱的接觸 面為光滑面，與輸出軸的接觸面為粗糙面。
采用以上結(jié)構(gòu)后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點
首先，是機械行波的產(chǎn)生輸入軸上的滾柱在對彈性應(yīng)變層進行擠壓的過程中，使彈性 應(yīng)變層產(chǎn)生應(yīng)變從而產(chǎn)生上下的振動，同時，整個輸入軸帶動滾柱作旋轉(zhuǎn)，即使上述所說的 振動有了平面的移動，因此在彈性應(yīng)變層的兩側(cè)表面形成了機械行波。
其次，是行波的傳動由行波引發(fā)的彈性應(yīng)變層表面質(zhì)點作橢圓形軌跡的運動。由于彈 性應(yīng)變層與滾柱的接觸面光滑，即摩擦系數(shù)小，與輸出軸的接觸面粗糙，即摩擦系數(shù)大，因此在彈性應(yīng)變層橢圓運動軌跡的波峰處，彈性應(yīng)變層質(zhì)點與輸出軸接觸處產(chǎn)生摩擦力，從而 產(chǎn)生傳動力(力矩)，推動輸出軸轉(zhuǎn)動。
接著，是減速傳動的實現(xiàn)滾柱沿輸入軸的接觸面圓周方向均勻分布，彈性應(yīng)變層的剖 面呈周期性波紋狀，每一個波紋狀周期的彈性應(yīng)變層內(nèi)可和一個或若干個滾柱同時擠壓，上 述若干個滾柱稱為一組滾柱。每一組滾柱中，單個滾柱和彈性應(yīng)變層的擠壓振動為周期性的， 則每組滾柱的周期性振動將進行疊加，可形成一個合成的行波。很明顯，不同數(shù)量的滾柱和 不同周期的彈性剖面層，可形成不同周期和振幅的合成行波。在一定范圍內(nèi)，彈性應(yīng)變層粗 糙面質(zhì)點的橢圓形軌跡的運動速度和行波的角速度、振幅、彈性應(yīng)變層基本厚度呈正比，和 滾柱數(shù)量、波長、應(yīng)變層有效半徑呈反比。調(diào)節(jié)上述參數(shù)，則可調(diào)節(jié)行波的傳播速度、頻率 和振幅，由此調(diào)節(jié)輸出軸轉(zhuǎn)速，從而達到減速傳動的目的。
由于省略了齒輪減速傳動中的許多零部件，因此結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。
所述的輸入軸和輸出軸的端面均為圓錐面，相應(yīng)的彈性應(yīng)變層也為圓錐形；所述的滾柱 為圓錐狀。采用圓錐形接觸面，可以簡化結(jié)構(gòu)，達到更好地減速傳動效果。
所述的輸入軸與輸出軸通過機座壓緊，是指輸入軸與輸出軸各設(shè)有臺階面，所述的輸入 軸與輸出軸上各緊配合有壓環(huán)，壓環(huán)的一個端面與臺階面緊貼，另一個端面與推力軸承的一 個端面緊貼，推力軸承的另一個端面與機座緊貼。所述的彈性應(yīng)變層的材料為40CrNi或 30CrMnSi或尼龍66或卡普倫V或聚甲醛或縮醛樹脂。采用以上結(jié)構(gòu)后，只要將兩端軸承壓 緊，就可以使輸入軸、彈性應(yīng)變層、輸出軸之間產(chǎn)生預緊力，結(jié)構(gòu)更簡單，通用性更強。


圖l所示的是本發(fā)明行波減速傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖2所示的是本發(fā)明行波質(zhì)點的運動軌跡分析示意圖3所示的是本發(fā)明行波減速傳動機構(gòu)局部剖視示意圖4所示的是本發(fā)明行波減速傳動機構(gòu)改變滾柱數(shù)量的局部剖視示意圖5所示的是本發(fā)明行波減速傳動機構(gòu)改變滾柱數(shù)量的局部剖視示意圖。
其中，1、輸入軸；2、臺階面；3、機座；4、彈性應(yīng)變層；5、輸出軸；6、推力軸承；7、 壓環(huán)；8、滾柱；a、質(zhì)點；b、質(zhì)點；C、質(zhì)點；F、輸出軸的運動方向；Fc、滾柱的擠壓方向；
Va、質(zhì)點a的運動方向；Vax、質(zhì)點a的水平運動方向；Vay、質(zhì)點a的垂直運動方向；Vb、 質(zhì)點b的運動方向；Vc、質(zhì)點c的運動方向；Vcx、質(zhì)點c的水平運動方向；Vcy、質(zhì)點c的 垂直運動方向。
具體實施例方式
4下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
由圖1所示的本發(fā)明行波減速傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖可知，包括輸入軸1、輸出軸5，所 述的輸入軸1和輸出軸5均與機座3連接，所述的輸入軸1的軸線與輸出軸5的軸線在同一 條直線上，輸入軸1與輸出軸5之間設(shè)有彈性應(yīng)變層4，所述的彈性應(yīng)變層4的周邊與機座3 固定。在輸入軸1與彈性應(yīng)變層4的之間設(shè)有若干個滾柱8，輸入軸1的端面上有與滾柱8 相配的凹槽，所述的滾柱8沿輸入軸1的接觸面圓周方向均勻分布。所述的輸入軸1與輸出 軸5通過機座3壓緊，即所述的輸入軸1與輸出軸5通過機座3壓緊，是指輸入軸l與輸出 軸5各設(shè)有臺階面2，所述的輸入軸1與輸出軸5上各緊配合有壓環(huán)7，壓環(huán)7的一個端面與 臺階面2緊貼，另一個端面與推力軸承6的一個端面緊貼，推力軸承6的另一個端面與機座 3緊貼。預緊力的施加有很多的種方法，如可設(shè)計調(diào)節(jié)螺旋的機構(gòu)來施加，在這里不作詳細 表述。所述的彈性應(yīng)變層4與滾柱8的接觸面光滑，與輸出軸5的接觸面粗糙。所述的輸入 軸1和輸出軸5的端面均為圓錐面，相應(yīng)的彈性應(yīng)變層4也為圓錐形；所述的滾柱8為圓錐 狀。所述的彈性應(yīng)變層4的材料為40CrNi或30CrMnSi或尼龍66或卡普倫V或聚甲醛或縮 醛樹脂等高彈性的金屬或非金屬，當彈性應(yīng)變層4經(jīng)摩擦磨損后會變薄，此時在機座彈性預 緊力的作用下，使輸入軸1與輸出軸5再次壓緊，再次進行減速傳動。
相反，當所述的輸出軸5作為動力輸入端時，由于彈性應(yīng)變層4與輸出軸5的大摩擦力 作用，并不會把轉(zhuǎn)動傳遞給輸入軸l，因此能實現(xiàn)輸入軸l停轉(zhuǎn)自鎖的功能。
由圖2所示的本發(fā)明行波質(zhì)點的運動軌跡分析示意圖可知，輸入軸上的滾柱在對彈性應(yīng) 變層進行擠壓Fc的過程中，使彈性應(yīng)變層產(chǎn)生應(yīng)變從而產(chǎn)生上下的振動，滾柱沿輸入軸的接 觸面圓周方向是均勻分布的，所以這個振動是周期性的，即彈性應(yīng)變層與輸出軸接觸的一側(cè) 表面上的質(zhì)點(a、 b、 c)運動軌跡是上下振動的波形。同時，整個輸入軸帶動滾柱作旋轉(zhuǎn)， 使上述所說的振動有了平面的移動，因此在彈性應(yīng)變層的兩側(cè)表面形成了機械行波，這樣各 個質(zhì)點(a、 b、 c)的運動軌跡為橢圓形。從各質(zhì)點的運動方向來看，質(zhì)點a的運動方向可以 分解為水平方向Vax和垂直方向Vay，質(zhì)點b由于在橢圓的頂端，只有一個Vb的水平運動方 向，質(zhì)點c的運動方向可以分解為水平方向Vcx和垂直方向Vcy。這樣每個質(zhì)點的水平運動 方向均為同一個方向，這樣各個質(zhì)點的疊加運動，使彈性應(yīng)變層有了一個方向的運動趨勢。 根據(jù)作用力與反作用力的原理，再加上彈性應(yīng)變層的周邊由機座來固定住的，因此與彈性應(yīng) 變層有較大摩擦系數(shù)的輸出軸就有了反方向的運動趨勢F，從而使輸出軸得到一個轉(zhuǎn)動的力。
由圖3所示的本發(fā)明行波減速傳動機構(gòu)局部剖視示意圖可知，滾柱8沿輸入軸1的接觸 面圓周方向均勻分布，彈性應(yīng)變層4的剖面呈周期性波紋狀，每一個波紋狀周期的彈性應(yīng)變層內(nèi)可和一個或若干個滾柱8同時擠壓，上述若干個滾柱8稱為一組滾柱。每一組滾柱中， 單個滾柱8和彈性應(yīng)變層4的擠壓振動為周期性的，則每組滾柱的周期性振動將進行疊加， 可形成一個合成的行波。很明顯，不同數(shù)量的滾柱8和不同周期的彈性剖面層4，可形成不 同周期和振幅的合成行波。在一定范圍內(nèi)，彈性應(yīng)變層4粗糙面質(zhì)點的橢圓形軌跡的運動速 度和行波的角速度、振幅、彈性應(yīng)變層基本厚度呈正比，和滾柱8數(shù)量、波長、應(yīng)變層有效 半徑呈反比。調(diào)節(jié)上述參數(shù)，則可調(diào)節(jié)行波的傳播速度、頻率和振幅，由此調(diào)節(jié)輸出軸轉(zhuǎn)速， 從而達到減速傳動的目的。
由圖4、圖5所示的本發(fā)明行波減速傳動機構(gòu)改變滾柱數(shù)量的局部剖視示意圖可知，滾 柱8分布的數(shù)量越少，即彈性應(yīng)變層4上的波的間隔越大，也就是說振動的頻率越小，這樣 輸入軸1與輸出軸5的傳動比越大；反之，傳動比越小。因此，改變滾柱8分布的數(shù)量，就 可以改變行波的傳播速度、頻率和振幅，由此改變輸出軸的轉(zhuǎn)速，從而達到各級減速的目的。
本發(fā)明行波減速傳動機構(gòu)并不局限于以上所述的結(jié)構(gòu)，所述的輸入軸1與輸出軸5和彈 性應(yīng)變層4的接觸面還可以是圓柱形，此時的結(jié)構(gòu)就為輸入軸1的外圓周面上嵌有均勻分布 的滾柱8，外面緊貼有圓柱形內(nèi)凹的彈性應(yīng)變層4，再在外面緊貼有圓柱形內(nèi)凹的輸出軸5;
所述的輸入軸1與輸出軸5和彈性應(yīng)變層4的接觸面還可以是平面，即均為端面接觸， 此時的結(jié)構(gòu)就為輸入軸1的端面上嵌有均勻分布的滾柱8，接著緊貼平面的彈性應(yīng)變層4，再 緊貼平面的輸出軸5的端面。
以上這些變化均落入本發(fā)明行波減速傳動機構(gòu)的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種行波減速傳動機構(gòu)，包括輸入軸(1)、輸出軸(5)，所述的輸入軸(1)和輸出軸(5)均與機座(3)連接，其特征在于所述的輸入軸(1)的軸線與輸出軸(5)的軸線在同一條直線上，輸入軸(1)與輸出軸(5)之間設(shè)有彈性應(yīng)變層(4)，所述的彈性應(yīng)變層(4)的周邊與機座(3)固定；在輸入軸(1)與彈性應(yīng)變層(4)的之間設(shè)有若干個滾柱(8)，輸入軸(1)的端面上有與滾柱(8)相配的凹槽，所述的滾柱(8)沿輸入軸(1)的接觸面圓周方向均勻分布；所述的輸入軸(1)與輸出軸(5)通過機座(3)壓緊；所述的彈性應(yīng)變層(4)與滾柱(8)的接觸面為光滑面，與輸出軸(5)的接觸面為粗糙面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波減速傳動機構(gòu)，其特征在于所述的輸入軸(1)和 輸出軸(5)的端面均為圓錐面，相應(yīng)的彈性應(yīng)變層(4)也為圓錐形；所述的滾柱(8) 為圓錐狀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波減速傳動機構(gòu)，其特征在于所述的輸入軸(1)與 輸出軸(5)通過機座(3)壓緊，是指輸入軸(1)與輸出軸(5)各設(shè)有臺階面(2)， 所述的輸入軸(1)與輸出軸(5)上各緊配合有壓環(huán)(7)，壓環(huán)(7)的一個端面與臺 階面(2)緊貼，另一個端面與推力軸承(6)的一個端面緊貼，推力軸承(6)的另一 個端面與機座(3)緊貼。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波減速傳動機構(gòu)，其特征在于所述的彈性應(yīng)變層(4) 的材料為40CrNi或30CrMnSi或尼龍66或卡普倫V或聚甲醛或縮醛樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種行波減速傳動機構(gòu)，包括均與機座(3)連接的輸入軸(1)和輸出軸(5)，輸入軸(1)軸線與輸出軸(5)軸線在同一條直線上，輸入軸(1)與輸出軸(5)之間設(shè)有彈性應(yīng)變層(4)，彈性應(yīng)變層(4)周邊與機座(3)固定；在輸入軸(1)與彈性應(yīng)變層(4)之間設(shè)有若干個滾柱(8)，輸入軸(1)端面上有與滾柱(8)相配的凹槽，滾柱(8)沿輸入軸(1)接觸面圓周方向均勻分布；輸入軸(1)與輸出軸(5)通過機座(3)壓緊；彈性應(yīng)變層(4)與滾柱(8)接觸面為光滑面，與輸出軸(5)接觸面為粗糙面。采用以上結(jié)構(gòu)后，由于省略了齒輪減速傳動中許多零部件，因此結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。
文檔編號F16H35/02GK101457826SQ20081016368
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者宋瑞銀, 應(yīng)涵秉, 沈文杰 申請人:浙江大學寧波理工學院