專利名稱：活齒端面諧波齒輪傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及齒輪傳動裝置，特別是一種活齒端面諧波齒輪傳動裝置。
背景技術：
目前常用的諧波齒輪傳動裝置，通常采用內外齒圈在徑向嚙合的形式，薄壁柔輪在波發生器的作用下產生變形，使其外齒與剛輪的內齒在徑向嚙合，并且嚙合區沿圓周方向周期性地變動，從而傳遞運動和動力。由于柔輪必須產生周期性的變形，故其輪齒的模數很小，不能傳遞較大的功率，傳遞功率通常小于30kW。為了解決這個問題，出現了用活齒代替柔輪的結構，但現有的活齒傳動裝置，其活齒與剛輪的內齒是在徑向嚙合，結構比較復雜。
現有的端面諧波齒輪傳動裝置，由于具有能變形的平面柔輪，所傳遞的功率受到很大的限制，只能應用于小功率的傳動系統中，并且由于平面柔輪的受力和變形狀況非常復雜，致使理論設計計算相當困難，因此其應用非常有限。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種活齒端面諧波齒輪傳動裝置，該裝置能夠克服現有諧波齒輪傳動中柔輪的變形與其承載能力之間的矛盾，并能增加同時嚙合的齒數，擴大所適用的齒數范圍，以及采用大模數的齒輪，使其所傳遞的功率增加數十倍。
本發明所采用的技術方案如下設有箱體、波發生器和連為一體的從動軸、主動軸，還設有端面齒輪和若干個分布在槽輪孔中的活齒，槽輪位于端面齒輪和波發生器之間。在波發生器端面的作用下，活齒在槽輪的孔中作軸向往復運動，并與端面齒輪相互嚙合，進行嚙入、嚙出的錯齒運動，使槽輪與端面齒輪作相對的轉動，同時由從動軸向外傳遞動力。
本發明由于采用了將現有的端面諧波齒輪傳動與活齒傳動相結合，利用非定常升力面理論進行傳動的技術，因此能夠在保留現有諧波齒輪傳動裝置單級傳動比大、同時嚙合的齒數多、運動精度高、體積小、重量輕等優點的基礎上，可以使同時嚙合的齒數和所適用的齒數范圍都有所增加，并且由于采用大模數的齒輪，還可使其傳遞的功率達到數百kW乃至數千kW，因此具有廣泛的應用前景，特別適用于需要大傳動比、大功率減速器的機械、礦山、冶金、建材等多種行業。
圖1是本發明一種單邊傳動的結構示意圖(端面齒輪2固定)。
圖2是本發明另一種單邊傳動的結構示意圖(槽輪3固定)。
圖3是本發明雙邊傳動的結構示意圖。
圖4是本發明單齒傳動結構的周向展開圖(空缺八塊活齒4)。
圖5是本發明多齒傳動結構的周向展開圖(活齒4的理論總齒數小于端面齒輪2的齒數)。
圖6是本發明多齒傳動結構的周向展開圖(活齒4的理論總齒數大于端面齒輪2的齒數，不空缺輪齒，活齒4之間在A處產生干涉)。
圖7是本發明多齒傳動結構的周向展開圖(活齒4的理論總齒數大于端面齒輪2的齒數，空缺一個輪齒，活齒4之間不產生干涉)。
圖8是本發明雙波傳動結構的周向展開圖。
圖9是采用齒面修形的活齒端面諧波齒輪傳動裝置的周向展開圖。
圖10是圖9中B處的放大示意圖。
圖11是采用非對稱齒面的活齒端面諧波齒輪傳動裝置的周向展開圖。
具體實施例方式
本發明是綜合現有的端面諧波齒輪傳動和活齒傳動的優點而構成的，主要由端面齒輪、波發生器、活齒及槽輪等四個基本構件組成，根據用途的不同，可以采用單邊傳動或雙邊傳動的型式。這種新型的活齒端面諧波齒輪傳動裝置屬于行星輪系的范疇，其主要的結構特點是將現有諧波齒輪傳動中的剛輪改為端面齒輪，剛輪的內齒改為端面上沿圓周方向均勻分布的輪齒；將波發生器由徑向的圓盤凸輪改為軸向的圓柱端面凸輪；將平面柔輪分成若干塊活齒，并將活齒置于槽輪中使其可作軸向的往復運動。每塊活齒的一端與波發生器的端面凸輪相接觸，其另一端有若干個與端面齒輪相對應的輪齒，利用非定常升力面理論進行傳動，可與端面齒輪進行嚙入、嚙出的錯齒運動。在傳動過程中，活齒與端面齒輪在一側齒面的嚙入運動是依靠波發生器6端面凸輪的推動，而嚙出運動則是依靠端面齒輪另一側齒面的反推作用。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
如圖1、圖2所示設有箱體5、波發生器6和連為一體的主動軸7、從動軸1，還設有端面齒輪2和若干個分布在槽輪3孔中的活齒4，槽輪3位于端面齒輪2和波發生器6之間，在波發生器6端面的作用下，活齒4在槽輪3的孔中作軸向往復運動，并與端面齒輪2相互嚙合，進行嚙入、嚙出的錯齒運動，使槽輪3與端面齒輪2作相對的轉動，同時由從動軸1向外傳遞動力。
波發生器6的一端可以被加工成圓柱端面凸輪，該凸輪可設計成單波(見圖4、圖5、圖7)，或雙波(見圖8)，或多波的形狀，并與活齒4相接觸，構成單邊傳動機構(見圖1、圖2)。
如圖3所示在波發生器6的兩側分別設有一組端面齒輪2、槽輪3和活齒4，并且，波發生器6兩端被加工成圓柱端面凸輪，該凸輪可設計成單波(見圖4、圖5、圖7)，或雙波(見圖8)，或多波的形狀，并與對應的活齒4相接觸，構成雙邊傳動機構。波發生器6兩側的槽輪3，可通過支撐在滑動軸承11上的連接套9相連，并用壓塊10限位。
本裝置的每一塊活齒4，在與波發生器6的端面凸輪相接觸的一端，接觸的形式可以是滾動(此端裝有滾珠或軸承8)，也可以是滑動；在與端面齒輪嚙合的一端，可以只有一個輪齒(稱為單齒傳動，見圖4)，也可以有多個輪齒(稱為多齒傳動，見圖5)。本裝置中的所有活齒4的理論總齒數可以小于端面齒輪的齒數(參見圖5)，也可以大于端面齒輪的齒數(參見圖6)。在單齒傳動的結構中，活齒的寬度必須小于端面齒輪的周節，或者抽去若干塊活齒(見圖4)；而在多齒傳動的結構中，為了避免活齒之間產生如圖6中A所示的干涉，通常每個活齒上必須空缺一個或一個以上的輪齒(見圖7)。活齒4與端面齒輪2嚙合的形式是滑動或滾動，或者是二者的結合。活齒4與端面齒輪2在軸向嚙合時，其嚙合部分是面接觸，或線接觸，或點接觸。活齒4與端面齒輪2的輪齒，其齒面是螺旋面，或能夠實現瞬時傳動比恒定或近似恒定的其他曲面，并且對齒面進行修形(見圖9、圖10)。活齒4與端面齒輪2的輪齒，可設計成對稱的齒面(見圖4)；為了提高同時嚙合的齒數，也可以設計成非對稱的齒面(見圖11)。
在波發生器6作為主動軸旋轉時，既可以將端面齒輪2固定在箱體5上，使槽輪3作為從動軸輸出(見圖1)，也可以將槽輪3固定在箱體5上，使端面齒輪2作為從動軸輸出(見圖2)。還可以將波發生器6固定在箱體5上，作為差動機構使用。箱體5可設計成整體形式，或設計成水平中分的形式。
單邊傳動的活齒端面諧波齒輪傳動裝置的工作原理是當安裝在主動軸7上的波發生器6旋轉時，在其端面凸輪的作用下，活齒4可在槽輪3中作軸向往復運動，并與端面齒輪2相互嚙合，從而帶動槽輪3與端面齒輪2作相對的轉動。當端面齒輪2固定時，固裝在從動軸1上的槽輪3旋轉(槽輪3固定時，端面齒輪2旋轉)，達到傳遞動力的目的。在傳動過程中，利用非定常升力面原理，使活齒4的一端始終與波發生器6相接觸，而另一端則相應地與端面齒輪2處于嚙入或嚙出的狀態。活齒4與端面齒輪2在一側齒面的嚙入運動是依靠波發生器6端面凸輪的推動，而其嚙出運動則是依靠端面齒輪2另一側齒面的反向推動作用。
雙邊傳動的活齒端面諧波齒輪的工作原理是在傳動過程中，兩端槽輪3中的各個活齒4，在波發生器6的推動下，分別與固定在箱體5兩端的端面齒輪2相嚙合，帶動兩端的槽輪3(通過連接套9成為一個整體)作同步的同向回轉，由從動軸1輸出動力。
權利要求
1.一種活齒端面諧波齒輪傳動裝置，設有箱體(5)、波發生器(6)和連為一體的主動軸(7)、從動軸(1)，其特征是設有端面齒輪(2)和若干個分布在槽輪(3)孔中的活齒(4)，槽輪(3)位于端面齒輪(2)與波發生器(6)之間，在波發生器(6)端面的作用下，活齒(4)在槽輪(3)的孔中作軸向往復運動，并與端面齒輪(2)相互嚙合，進行嚙入、嚙出的錯齒運動，使槽輪(3)與端面齒輪(2)作相對的轉動，同時由從動軸(1)向外傳遞動力。
2.根據權利要求1所述的活齒端面諧波齒輪傳動裝置，其特征是所述的波發生器(6)的一端被加工成圓柱端面凸輪，該凸輪設計成單波或雙波或多波的形狀，并與活齒(4)接觸，構成單邊傳動機構。
3.根據權利要求1所述的活齒端面諧波齒輪傳動裝置，其特征是在波發生器(6)的兩側分別設有一組端面齒輪(2)、槽輪(3)和活齒(4)，并且，波發生器(6)兩端被加工成圓柱端面凸輪，該凸輪設計成單波或雙波或多波的形狀，并與對應的活齒(4)接觸，構成雙邊傳動機構。
4.根據權利要求3所述的活齒端面諧波齒輪傳動裝置，其特征是位于波發生器(6)兩側的槽輪(3)，通過支撐在滑動軸承(11)上的連接套(9)相連。
5.根據權利要求2或3所述的活齒端面諧波齒輪傳動裝置，其特征是所述的活齒(4)，一端通過滾動或滑動方式與波發生器(6)的圓柱端面凸輪接觸，另一端由其一個輪齒或多個輪齒與端面齒輪(2)嚙合，構成單齒傳動或多齒傳動；活齒(4)與端面齒輪(2)嚙合的形式是滑動或滾動，或者是二者的結合。
6.根據權利要求5所述的活齒端面諧波齒輪傳動裝置，其特征是所述的活齒(4)，其理論總齒數小于或大于端面齒輪(2)的齒數。
7.根據權利要求5所述的活齒端面諧波齒輪傳動裝置，其特征是在單齒傳動的結構中，活齒的寬度小于端面齒輪的周節，或者抽去若干塊活齒(4)；在多齒傳動的結構中，每塊活齒(4)空缺一個或以上的輪齒。
8.根據權利要求5所述的活齒端面諧波齒輪傳動裝置，其特征是活齒(4)與端面齒輪(2)在軸向嚙合時，其嚙合部分是面接觸，或線接觸，或點接觸；活齒(4)與端面齒輪(2)的輪齒，其齒面是螺旋面，或能夠實現瞬時傳動比恒定或近似恒定的其他曲面，并且對齒面進行修形。
9.根據權利要求8所述的活齒端面諧波齒輪傳動裝置，其特征是所述的活齒(4)和端面齒輪(2)的輪齒，設計成對稱的齒面，或設計成非對稱的齒面。
10.根據權利要求1所述的活齒端面諧波齒輪傳動裝置，其特征是所述的箱體(5)與端面齒輪(2)固連，或者與槽輪(3)固連，或者與波發生器(6)固連；箱體(5)設計成整體形式，或設計成水平中分的形式。
全文摘要
本發明是一種活齒端面諧波齒輪傳動裝置，設有箱體(5)、波發生器(6)和連為一體的主動軸(7)、從動軸(1)，還有端面齒輪(2)和若干個分布在槽輪(3)孔中的活齒(4)，槽輪位于端面齒輪和波發生器之間，在波發生器端面的作用下，活齒在槽輪的孔中作軸向往復運動，并與端面齒輪相互嚙合，進行嚙入、嚙出的錯齒運動，使槽輪與端面齒輪作相對的轉動，同時由從動軸向外傳遞動力。本發明在保留現有諧波齒輪傳動裝置單級傳動比大、運動精度高、體積小、重量輕等優點的基礎上，可以使同時嚙合的齒數和所適用的齒數范圍都有所增加，還可使其傳遞的功率達到數百kW乃至數千kW，因此具有廣泛的應用前景。
文檔編號F16H1/24GK1563740SQ20041001299
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月8日 優先權日2004年4月8日
發明者張佑林, 姚傳志, 李峰 申請人:武漢理工大學