并聯減變速一體化端面活齒機構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于變速比傳動領域，具體涉及一種變速比端面活齒傳動機構。
【背景技術】
[0002] 隨著生產多樣化，機械隨之朝著復雜化方向發展，勻速傳動已經不能滿足復雜的 傳動要求。為了實現復雜的生產，非勻速傳動在生產中所占的地位越來越重。
[0003] 凸輪機構是眾多變速機構中的一種，它雖然能夠實現變速比傳動，但是凸輪機構 易磨損，有噪聲，高速凸輪的設計比較復雜，制造要求較高，而且不適用于高速重載設備，因 此應用受到很大的局限性;非圓齒輪結合了凸輪與齒輪的特點，能夠實現兩軸間精確的變 速比規律，以實現非勻速連續傳動，在提升設備性能和實現特殊功能方面展現出獨特的技 術優勢，但是由于非圓齒輪的制造成本高，動態性能差，不利于高速重載設備的運行。因此 設計具有大剛度和高承載能力的變速比傳動機構對提升設備性能具有重要意義。
[0004] 活齒機構是在行星齒輪基礎上演化而成的一種高效高強度的傳動機構，一般用作 勻速傳動。考慮到活齒機構嚙合度大，承載力大，傳動平穩，傳動比大，制造工藝簡單等優 點，人們將活齒機構拓展到變速比傳動領域。陳志同等人提出了將變速比傳動簡化成線性 運動和正弦運動的疊加的非勻速活齒機構的設計方法，但是簡化的傳動函數不能完全滿足 實際生產中復雜多變的非勻速運動要求。劉大偉等人借鑒非圓齒輪理論，提出了非勻速推 桿活齒機構，可實現多周期非圓齒輪的傳動效果，但是此機構中零件眾多且推桿約有一半 周期不受力。另外還有一種單列活齒機構，它雖然能通過簡單的結構實現減速和變速功能 的集成傳動但是使用時要與減速機構串聯使用，不僅增加了機構的繁瑣程度，降低了系統 的效率，而且無法發揮出常規活齒機構大減速比的特點。其減速比受變速比的周期數控制， 只能適應某些特殊的場合，而無法實現任意減速比和變速比的復合。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種可實現任意減速和變速規律的復合傳動，從而精簡減速 機構，縮短傳動鏈，提高整個傳動系統的效率和可靠性，實現集成化的并聯減變速一體化端 面活齒機構。
[0006] 本發明主要包括基座、左端蓋、軸承A、輸入軸、主動盤、右端蓋、軸承B、輸出軸、從 動盤、循環鋼球和活齒架。其中，基座為兩側開口的軸向圓柱形筒體，基座與左端蓋通過螺 栓進行連接，在左端蓋的中部設有通孔，左端蓋中部的通孔處設有軸承A，輸入軸插接在軸 承A中，輸入軸與主動盤通過鍵連接，主動盤上設有若干光滑且連續的梯形槽。基座與右端 蓋通過螺栓連接，在右端蓋的中部設有通孔，右端蓋中部的通孔內設有軸承B，輸出軸插接 在軸承B中，輸出軸與從動盤通過鍵連接，從動盤上設有若干光滑且連續的梯形槽。在從動 盤與主動盤的梯形槽內，設有循環鋼球。從動盤與主動盤上的梯形槽的數量不同，從動盤與 主動盤同軸，均為圓盤形結構。在基座的內部，基座與活齒架通過螺栓相連，循環鋼球可沿 活齒架的導向槽移動。
[0007] 并聯減變速一體化端面滾珠活齒機構，在以主動盤激波器回轉中心為原點的極坐 標系中，激波器的偏心圓齒廓曲線方程為
[0008]
.(1)
[0009]式中，R為激波器齒廓的半徑;e為激波器齒廓的偏心距;^和奶分別為激波器齒廓 在極坐標中的向徑與極角;相應的，激波器齒廓外圈輪廓線曲線的直角坐標系方程為：
[0010]
(2)
[0011] ri為激波器齒廓在極坐標中的向徑；
[0012] 奶為激波器齒廓在極坐標中的極角；
[0013] d為滾珠活齒的直徑；
[0014] γ 一一滾珠、主動盤齒廓接觸點與滾珠球心所成的夾角的1/2;
[0015] μι--主動盤上與活齒對應的激波器原始齒廓曲線某一點處的切線與向徑之間 的夾角，計算公式為Μ = ))
[0016] 激波器齒廓外圈輪廓線曲線的直角坐標系方程為：
[0017]
(3)
[0018] η為激波器齒廓在極坐標中的向徑；
[0019] 判為激波器齒廓在極坐標中的極角；
[0020] d為滾珠活齒的直徑；
[0021] γ 一一滾珠、主動盤齒廓接觸點與滾珠球心所成的夾角的1/2;
[0022] μι--主動盤上與活齒對應的激波器原始齒廓曲線某一點處的切線與向徑之間 的夾角，計算公式為Α彳=arctanO; / 〇//彳/ i/q))
[0023] 從動盤的原始齒廓向徑與極角公式為：
[0024]
(4)
[0025] 式中，?、奶分別為從動盤原始齒廓的向徑與極角；
[0026] η為激波器齒廓在極坐標中的向徑；
[0027] 釣為激波器齒廓在極坐標中的極角；
[0028] ij--減速比，計算公式為i j = Z2/zi，其中Z1、Z2分別為激波器與從動盤的齒數，Z1 =1 ；
[0029] i--減變速比，計算公式為i = ij X ib，ib代表變速比。
[0030] 相應的，從動盤真實齒廓曲線直角坐標表達的內圈輪廓線為：
[0031]
(5)
[0032] η為激波器齒廓在極坐標中的向徑；
[0033] 妗為從動盤原始齒廓的極角；
[0034] d為滾珠活齒的直徑；
[0035] γ 一一滾珠、主動盤齒廓接觸點與滾珠球心所成的夾角的1/2;
[0036] μ2一一從動盤上與活齒對應的原始齒廓曲線某一點處的切線與向徑之間的夾角， 計算公式為外=arctan(r2 /(c/r2 "/仍)）
[0037] 從動盤真實齒廓曲線直角坐標表達的外輪廓線為：
[0038]
(6)
[0039]式中，d為滾珠活齒的直徑；
[0040] η為激波器齒廓在極坐標中的向徑；
[0041] 為從動盤原始齒廓的極角；
[0042] γ為滾珠、主動盤齒廓接觸點與滾珠球心所成的夾角的1/2;
[0043] μ2為從動盤上與活齒對應的原始齒廓曲線某一點處的切線與向徑之間的夾角，計 算公式為
[0044] 減變速一體化滾動活齒機構的傳動比i滿足公￥
其中，ii2 = ijX ib，22為從動盤的齒數，奶為激波器齒廓在極坐標中的極角，i為減變速比。
[0045] 與現有技術相比，本發明具有如下優點：
[0046] (1)與變速比活齒機構相比，該機構不需減速機構，可實現任意減速和變速的一體 化傳動，不僅能夠提高系統效率，縮小軸向傳動空間，而且設計時減速比和變速比可獨立調 整，具有極大的靈活性。
[0047] (2)與非圓齒輪相比，該機構制造方便，鋼球是標準件，主、從動盤齒槽可通過數控 銑削獲得，其齒形相對非圓齒輪簡單許多，而且同時參與嚙合的齒數多，剛度大，承載能力 大，傳動平穩。
【附圖說明】
[0048] 圖1是圓齒輪與橢圓齒輪組成的減變速串聯機構；
[0049] 圖2是減變速傳動比曲線；
[0050] 圖3是激波器齒廓曲線；
[00511圖4是從動盤齒廓曲線；
[0052]圖5是活齒布置示意圖；
[0053]圖6是活齒架開槽示意圖；
[0054]圖7是活齒機構組裝示意圖；
【具體實施方式】
[0055] 圖1為圓齒輪與橢圓齒輪組成的減變速串聯機構，圖2為該機構的傳動比曲線，圖3 為激波器齒廓曲線，以實現該