專利名稱：行波減速傳動機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳動機構，具體講是一種可廣泛應用于礦山、冶金、機械電子、石 油運輸等領域的行波減速傳動機構。
背景技術：
在目前用于傳遞動力與運動的機構中，減速機構的應用范圍相當廣泛。幾乎在各式機械 的傳動系統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， 機械工業所用的加工機具及自動化生產設備，到日常生活中常見的家電，鐘表等等，其應用 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的應用。而且在工業 應用上，減速機構具有減速及增加轉矩功能，因此廣泛應用在速度與扭矩的轉換設備。現有 的減速機構一般利用齒輪的速度轉換，將馬達的回轉數減速到所要的回轉數。但是這種減速 傳動機構有下面的缺點它的構造比較復雜，包含了各級齒輪，因此制造成本也較高。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種結構簡單、制造成本低的行波減速傳動機構。
為解決上述技術問題，本實用新型行波減速傳動機構，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
與輸出軸之間設有彈性應變層，所述的彈性應變層的周邊與機座固定；在輸入軸與彈性應變 層的之間設有若干個滾柱，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。
采用以上結構后，與現有技術相比，本實用新型具有以下的優點
首先，是機械行波的產生輸入軸上的滾柱在對彈性應變層進行擠壓的過程中，使彈性 應變層產生應變從而產生上下的振動，同時，整個輸入軸帶動滾柱作旋轉，即使上述所說的 振動有了平面的移動，因此在彈性應變層的兩側表面形成了機械行波。
其次，是行波的傳動由行波引發的彈性應變層表面質點作橢圓形軌跡的運動。由于彈
3性應變層與滾柱的接觸面光滑，即摩擦系數小，與輸出軸的接觸面粗糙，即摩擦系數大，因 此在彈性應變層橢圓運動軌跡的波峰處，彈性應變層質點與輸出軸接觸處產生摩擦力，從而 產生傳動力(力矩)，推動輸出軸轉動。
接著，是減速傳動的實現滾柱沿輸入軸的接觸面圓周方向均勻分布，彈性應變層的剖 面呈周期性波紋狀，每一個波紋狀周期的彈性應變層內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，彈性應變層粗 糙面質點的橢圓形軌跡的運動速度和行波的角速度、振幅、彈性應變層基本厚度呈正比，和 滾柱數量、波長、應變層有效半徑呈反比。調節上述參數，則可調節行波的傳播速度、頻率 和振幅，由此調節輸出軸轉速，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，因此結構簡單、制造成本低。
所述的輸入軸和輸出軸的端面均為圓錐面，相應的彈性應變層也為圓錐形；所述的滾柱 為圓錐狀。采用圓錐形接觸面，可以簡化結構，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有臺階面，所述的輸入 軸與輸出軸上各緊配合有壓環，壓環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。采用以上結構后，只要將兩端軸承壓緊， 就可以使輸入軸、彈性應變層、輸出軸之間產生預緊力，結構更簡單，通用性更強。
圖l所示的是本實用新型行波減速傳動機構的結構示意圖； 圖2所示的是本實用新型行波質點的運動軌跡分析示意圖； 圖3所示的是本實用新型行波減速傳動機構局部剖視示意圖4所示的是本實用新型行波減速傳動機構改變滾柱數量的局部剖視示意圖5所示的是本實用新型行波減速傳動機構改變滾柱數量的局部剖視示意圖。
其中，1、輸入軸；2、臺階面；3、機座；4、彈性應變層；5、輸出軸；6、推力軸承；7、 壓環；8、滾柱；a、質點；b、質點；C、質點；F、輸出軸的運動方向；Fc、滾柱的擠壓方向；
Va、質點a的運動方向；Vax、質點a的水平運動方向；Vay、質點a的垂直運動方向；Vb、 質點b的運動方向；Vc、質點c的運動方向；Vcx、質點c的水平運動方向；Vcy、質點c的
垂直運動方向。
具體實施方式
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以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。
由圖1所示的本實用新型行波減速傳動機構的結構示意圖可知，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之間設有彈性應變層4，所述的彈性應變層4的周邊與機 座3固定。在輸入軸1與彈性應變層4的之間設有若干個滾柱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1與 輸出軸5各設有臺階面2，所述的輸入軸1與輸出軸5上各緊配合有壓環7，壓環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，如可設計調節螺旋的機構來施加，在這里不作 詳細表述。所述的彈性應變層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，相應的彈性應變層4也為圓錐形；所述的滾柱8為 圓錐狀。所述的彈性應變層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，當彈性應變層4經摩擦磨損后會變薄，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，由于彈性應變層4與輸出軸5的大摩擦力 作用，并不會把轉動傳遞給輸入軸l，因此能實現輸入軸l停轉自鎖的功能。
由圖2所示的本實用新型行波質點的運動軌跡分析示意圖可知，輸入軸上的滾柱在對彈 性應變層進行擠壓Fc的過程中，使彈性應變層產生應變從而產生上下的振動，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，即彈性應變層與輸出軸接觸的 一側表面上的質點(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，使上述所說的振動有了平面的移動，因此在彈性應變層的兩側表面形成了機械行波，這 樣各個質點(a、 b、 c)的運動軌跡為橢圓形。從各質點的運動方向來看，質點a的運動方向 可以分解為水平方向Vax和垂直方向Vay，質點b由于在橢圓的頂端，只有一個Vb的水平運 動方向，質點c的運動方向可以分解為水平方向Vcx和垂直方向Vcy。這樣每個質點的水平 運動方向均為同一個方向，這樣各個質點的疊加運動，使彈性應變層有了一個方向的運動趨 勢。根據作用力與反作用力的原理，再加上彈性應變層的周邊由機座來固定住的，因此與彈 性應變層有較大摩擦系數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動 的力。
由圖3所示的本實用新型行波減速傳動機構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 應變層內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，彈性應變層4粗糙面質點的橢圓形軌跡的運 動速度和行波的角速度、振幅、彈性應變層基本厚度呈正比，和滾柱8數量、波長、應變層 有效半徑呈反比。調節上述參數，則可調節行波的傳播速度、頻率和振幅，由此調節輸出軸 轉速，從而達到減速傳動的目的。
由圖4、圖5所示的本實用新型行波減速傳動機構改變滾柱數量的局部剖視示意圖可知， 滾柱8分布的數量越少，即彈性應變層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速，從而達到各級減速的目 的。
本實用新型行波減速傳動機構并不局限于以上所述的結構，所述的輸入軸1與輸出軸5 和彈性應變層4的接觸面還可以是圓柱形，此時的結構就為輸入軸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凹的彈性應變層4，再在外面緊貼有圓柱形內凹的輸出軸
所述的輸入軸1與輸出軸5和彈性應變層4的接觸面還可以是平面，即均為端面接觸， 此吋的結構就為輸入軸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實用新型行波減速傳動機構的保護范圍之內。
權利要求1、一種行波減速傳動機構，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)之間設有彈性應變層(4)，所述的彈性應變層(4)的周邊與機座(3)固定；在輸入軸(1)與彈性應變層(4)的之間設有若干個滾柱(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、根據權利要求1所述的行波減速傳動機構，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，相應的彈性應變層(4)也為圓錐形；所述的滾柱(8)為圓錐狀。
3、根據權利要求1所述的行波減速傳動機構，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(7)，壓環(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。
專利摘要本實用新型公開了一種行波減速傳動機構，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)之間設有彈性應變層(4)，彈性應變層(4)周邊與機座(3)固定；在輸入軸(1)與彈性應變層(4)之間設有若干個滾柱(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。采用以上結構后，由于省略了齒輪減速傳動中許多零部件，因此結構簡單、制造成本低。
文檔編號F16H13/00GK201330826SQ200820171399
公開日2009年10月21日 申請日期2008年12月19日 優先權日2008年12月19日
發明者宋瑞銀, 應涵秉, 沈文杰 申請人:浙江大學寧波理工學院