專(zhuān)利名稱(chēng)：軸承式偏心滾壓減速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域中的基本構(gòu)件之一，是新型機(jī)械減速器。
通用的減速器有齒輪副、蝸輪蝸桿、行星齒輪組、諧波減速等多種形式，這些減速器都存在材料多、體積大、結(jié)構(gòu)繁、加工難、成本高的缺點(diǎn)。1996年9月18日授權(quán)，專(zhuān)利號(hào)ZL95226476.5“軸承式-齒差活齒減速器”，對(duì)上述缺陷雖有較大改進(jìn)，但仍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件多，其活齒滾柱被彈簧牽制，運(yùn)作時(shí)活齒只能滑動(dòng)，不能滾動(dòng)，傳動(dòng)效率相對(duì)低等問(wèn)題。
本實(shí)用新型的目的是提供一種技術(shù)上更進(jìn)步，運(yùn)作原理更合理的減速器。利用中間偏心輪在特定的外圈曲線上滾壓滾柱，使處在滾向曲線深處的滾柱向下滾動(dòng)時(shí)推動(dòng)輸出件傳動(dòng)工作；同時(shí)使處在遠(yuǎn)離曲線深處的滾柱被帶動(dòng)向上。這樣滾柱就能在各曲線弧上自動(dòng)滾壓、復(fù)原，有效地連續(xù)工作。從而取消ZL95226476.5號(hào)專(zhuān)利上，為防止圓柱體活齒自重下落設(shè)置的彈簧零件，使減速器運(yùn)作更為合理。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案軸承式偏心滾壓減速器主體零件為偏心輪、滾柱(滾珠)、保持架、外圈及其附件擋圈等組成。與通用的軸承相似。零件外形都為圓柱體。偏心輪居中，保持架位于外圈內(nèi)，偏心輪外端，其側(cè)向設(shè)置與滾柱數(shù)量對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向孔，孔狀與滾柱軸向一致，滾柱在孔內(nèi)可作徑向來(lái)回移動(dòng)。滾柱有N個(gè)，為外圈內(nèi)側(cè)單元弧數(shù)加1，N=M+1。外圈內(nèi)側(cè)制有M個(gè)單元內(nèi)弧曲線，滾柱與偏心輪接合的同時(shí)應(yīng)分別依次與對(duì)應(yīng)的內(nèi)弧曲線嚙合。滾壓減速器是利用偏心圓轉(zhuǎn)動(dòng)一周，長(zhǎng)短半徑周期變換一次，迫使?jié)L柱在保持架內(nèi)沿特定的弧形曲線切向移動(dòng)一格。設(shè)偏心輪為輸入主動(dòng)輪，繞圓心O轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈或保持架都可作為輸出件，如外圈固定，保持架為輸出件，反之則外圈為輸出件。本例設(shè)定內(nèi)弧外圈固定，保持架輸出。當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，整個(gè)減速器有一半滾柱滾壓向弧線深處；另一半滾柱由深向淺弧方向滾動(dòng)。滾柱滾動(dòng)中以曲線弧上的點(diǎn)為支點(diǎn)，帶動(dòng)保持架跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，完成減速傳動(dòng)功能。
偏心滾壓減速器的單級(jí)傳動(dòng)比i與外圈曲線弧數(shù)M和滾柱數(shù)N配置有關(guān)。下面結(jié)合原理圖說(shuō)明


圖1是軸承式偏心滾壓減速器工作原理圖。
圖1上外圈單元曲線弧M=8個(gè)，滾柱N=9個(gè)。
當(dāng)偏心輪(1)轉(zhuǎn)動(dòng)1/8圈，其長(zhǎng)半徑由a0點(diǎn)轉(zhuǎn)到a1位置與1#滾柱相遇時(shí)，1#滾柱將由原來(lái)位置被滾壓到內(nèi)弧曲線的最深處b1點(diǎn)，滾壓范圍為1/9內(nèi)弧曲線。在此同時(shí)，保持架(3)將被一起帶動(dòng)，順時(shí)針滾動(dòng)1/9個(gè)外圈單元弧。由圖(1)可知，偏心輪(1)由a0轉(zhuǎn)到a1位置1/M圈為 在此同時(shí)保持架(3)也被一起帶動(dòng)，1#滾柱中心O1移到(O1)上，移動(dòng)位置為 偏心輪與保持架之間的減速傳動(dòng)比i。 傳動(dòng)比i與外圈內(nèi)弧數(shù)M及滾棒配置數(shù)N有關(guān)，如果要求大傳動(dòng)比，則M、N選大，但N-M=1。當(dāng)然也可多個(gè)減速器串聯(lián)使用，傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比的乘積。
單級(jí)偏心滾壓減速器傳動(dòng)比i，可由大于1、i=2增加到N與M數(shù)滿足結(jié)構(gòu)空間和強(qiáng)度要求為止，約i=100。
傳動(dòng)比i與偏心輪、保持架、外圈相互不同的結(jié)構(gòu)固定、輸入端、輸出端的形式有關(guān)，這種關(guān)系還可改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，使減速變?yōu)樵鏊佟?br> A，外圈固定，偏心輪輸入，保持架輸出，減速同向輸出。
B，外圈輸出，偏心輪輸入，保持架固定，減速反向輸出。
C，外圈輸出，偏心輪固定，保持架輸入，增速同向輸出。
D，外圈輸入，偏心輪固定，保持架輸出，減速同向輸出。
偏心滾壓減速器，能正常工作，其主要構(gòu)件外圈的內(nèi)弧曲線軌跡應(yīng)該準(zhǔn)確，應(yīng)保證滾柱在360°工作范圍內(nèi)按規(guī)律順暢運(yùn)動(dòng)，不被卡住，又無(wú)間隙，正確決定圓弧曲線是關(guān)鍵，其規(guī)律由以下說(shuō)明。
圖2是外圈內(nèi)弧曲線形成說(shuō)明圖。
由圖2中可以看到偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滾柱貼合滾動(dòng)時(shí)，滾柱各位置上最外側(cè)接觸點(diǎn)的包絡(luò)線，就是各滾柱與外圈內(nèi)弧曲線的接觸點(diǎn)，也就是滾柱轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐點(diǎn)。這些由不同圓心位置滾柱形成的外側(cè)包絡(luò)線，正是外圈上所有M個(gè)內(nèi)弧曲線上都應(yīng)有且相同的。當(dāng)1#滾柱轉(zhuǎn)到b1位置與弧線接觸時(shí)，0#滾柱圓心跟隨轉(zhuǎn)到原8#滾柱相對(duì)位置，也就是這時(shí)0#滾柱接觸的弧線上，具備原8#滾柱對(duì)應(yīng)弧線上的接觸點(diǎn)；2#滾柱圓心跟隨轉(zhuǎn)到原1#滾柱位置；3#滾柱圓心跟隨轉(zhuǎn)到原2#位置，……，8#滾柱圓心跟隨轉(zhuǎn)到原7#位置，都將具有原前號(hào)滾柱與曲線的接觸點(diǎn)，也就是每條圓弧曲線上都具有相同的滾柱接觸點(diǎn)，這樣才能使偏心輪轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置使?jié)L柱在這條曲線上的這些位置上得以通過(guò)。因此找出偏心輪在某一特定位置(例圖2位置)，360°范圍內(nèi)各滾柱圓心所在位置，將該位置相對(duì)原點(diǎn)O的距離Ln集中移植到M等分中的一條內(nèi)弧曲線的對(duì)應(yīng)射線上，以這些圓心點(diǎn)(0,1,2……8)作r為半徑的圓，其包絡(luò)線就是外圈上所有相同的內(nèi)弧曲線。
按照上面所述，先找出某一設(shè)定偏心輪位置形成的各滾柱圓心對(duì)原點(diǎn)的距離Ln，再移植到M等分外圓一個(gè)等分內(nèi)相應(yīng)N等分射線上，得到各滾柱圓心，以半徑r作圓，各圓的外側(cè)包絡(luò)線就是內(nèi)弧曲線的方法，也可以列出方程式，求證、計(jì)算這條外圈內(nèi)弧曲線。
圖3是外圈內(nèi)弧曲線計(jì)算原理圖。
下面列式計(jì)算圖3 Ln--各滾柱圓心對(duì)原點(diǎn)O的距離。
Δβ--兩相鄰滾柱的夾角，為360°/N。
nΔβ--第n個(gè)滾柱對(duì)水平位置的夾角。滾柱數(shù)N，半徑r，外圈內(nèi)弧數(shù)M，偏心輪半徑Rp，偏心量S。Ln的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可按三角函數(shù)列出方程式，其正弦公式 式中Δrn=arcsinsSinnΔβRp+r]]>也可列出余弦等其他形式三角函數(shù)方程式。
Ln隨Δβ變化(n=1,2,3……9)。設(shè)定n越多，增量Δβ越小，Ln精確度越高。
將各nΔβ對(duì)應(yīng)的Ln，按次序分別移植安排在360°/M角的N等分的射線上(圖2)，得出滾柱通過(guò)該處的圓心(0,1,2……8)，以r為半徑作圓，其外包絡(luò)線即是內(nèi)弧曲線。其他曲線與這條曲線完全相等。
本減速器的厚度取決于外載荷和材料強(qiáng)度。
圖4是外圈內(nèi)弧5個(gè)、滾柱6個(gè)組成減速器工作圖。
圖5是外圈內(nèi)弧6個(gè)、滾柱5個(gè)組成減速器工作圖。
圖4和圖5顯示滾柱數(shù)N與外圓內(nèi)弧槽數(shù)M，二種結(jié)構(gòu)安排不同的工作情況。
圖4所示，滾柱數(shù)N=6，多于弧槽數(shù)M=5。當(dāng)偏心輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上半?yún)^(qū)2#-3#滾棒在偏心輪半徑趨長(zhǎng)的情況下被帶動(dòng)反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，連轉(zhuǎn)加壓滾向弧槽深凹處，外圈偏心輪和滾柱間具有滾壓趨勢(shì)，為滾動(dòng)摩擦。這里就是滾壓的特點(diǎn)。圖5所示，滾柱數(shù)N少于弧槽數(shù)，偏心輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上半?yún)^(qū)滾柱只能被反向壓向凹槽深處，是擠壓，不存在滾壓，二者之間存在滑動(dòng)摩擦，摩擦力增大。因此圖4所示滾柱多于凹槽數(shù)的結(jié)構(gòu)，N＞M，優(yōu)于凹槽數(shù)多于滾柱數(shù)的結(jié)構(gòu)，更為合理。
本減速器偏心輪與各滾柱的相對(duì)位置是按規(guī)律特定的，偏心輪轉(zhuǎn)到某位置，滾柱也跟隨著肯定處于某特定點(diǎn)，因此傳動(dòng)過(guò)程可靠，準(zhǔn)確度高；約有50％的嚙合點(diǎn)傳動(dòng)，載荷大，且穩(wěn)定；傳動(dòng)比由滾柱與圓弧凹槽數(shù)設(shè)定，空間限制小，這樣可進(jìn)行大減速比傳動(dòng)，同時(shí)體積、重量也均可減?。灰部梢灾瞥沙⌒蜏p速器，滿足小型化要求；由于減速器組成零件少且形狀簡(jiǎn)單，為圓及圓弧外形，便于組織生產(chǎn)，不需要復(fù)雜工藝設(shè)備，有利于象軸承一樣使減速器標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
圖6是軸承式偏心滾壓減速器結(jié)構(gòu)示意圖。
參照?qǐng)D6出示的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖6所示軸承式偏心滾壓減速器具有偏心輪(1)，7個(gè)滾柱(2)，保持架(3)，有6條弧形曲線的外圈(4)都為圓柱體外形。偏心輪(1)居中，保持架位于外圈(4)內(nèi)，偏心輪(1)外端。保持架(3)側(cè)向設(shè)置與滾柱數(shù)量對(duì)應(yīng)的方形導(dǎo)向孔，滾柱在孔內(nèi)可來(lái)回移動(dòng)。載荷較小時(shí)，滾柱可改用滾珠，導(dǎo)向孔為圓形。設(shè)定偏心輪(1)主動(dòng)輸入，外圈(4)固定，保持架(3)輸出。偏心輪(1)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)所有滾柱跟著反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于偏心輪(1)與滾柱(2)接合處的半徑跟著變化，4#-2#滾柱處偏心輪半徑變大壓出滾柱，帶動(dòng)滾柱(2)滾壓向弧線深處；7#-5#滾柱處于偏心輪(1)半徑變小的區(qū)域，壓入滾柱帶動(dòng)滾柱滾壓由深向淺弧方向滾動(dòng)，在此同時(shí)帶動(dòng)保持架(3)跟著一起順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，完成傳動(dòng)功能。由于偏心輪(1)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈360°，保持架(3)轉(zhuǎn)動(dòng)七分之一圈，所以傳動(dòng)比為7∶1。
權(quán)利要求1.一種軸承式偏心滾壓減速器，其特征是由主體零件為偏心輪(1)、N個(gè)滾柱(2)、保持架(3)、外圈(4)等組成，外形都為圓柱體，偏心輪(1)居中，保持架(3)位于外圈(4)內(nèi)、偏心輪外端，其側(cè)向設(shè)置與滾柱數(shù)量N對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向孔，孔狀與滾柱軸向一致，滾柱(2)在孔內(nèi)可作徑向來(lái)回移動(dòng)，外圈(4)內(nèi)側(cè)制有M個(gè)單元內(nèi)弧曲線，滾柱(2)與偏心輪(1)接合的同時(shí)應(yīng)分別依次與對(duì)應(yīng)的內(nèi)弧曲線嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述軸承式偏心滾壓減速器，其特征為其外圈(4)外形是圓柱體，內(nèi)側(cè)有M個(gè)相同的單元內(nèi)弧，每個(gè)單元圓弧同時(shí)與N個(gè)對(duì)應(yīng)滾柱(3)嚙合，內(nèi)弧曲線的形成是將外圈(4)固定，滾柱(2)在偏心輪轉(zhuǎn)一圈滾壓下，在保持架(3)側(cè)孔中徑向來(lái)回移動(dòng)一次，滾柱(2)滾動(dòng)過(guò)程中形成的外側(cè)包絡(luò)線，滾柱滾動(dòng)經(jīng)過(guò)的圓心軌跡由正弦三角函數(shù)給定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述軸承式偏心滾壓減速器，其特征為外圈(4)的內(nèi)單元弧的設(shè)置數(shù)為M，滾柱(2)的設(shè)置數(shù)為N，M+1=N,M與N的設(shè)置由傳動(dòng)比決定，內(nèi)弧曲線數(shù)M少于滾柱設(shè)置數(shù)N。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述軸承式偏心滾壓減速器，其特征為外圈(4)固定，偏心輪(1)作為載荷輸入端，保持架(3)作為輸出傳動(dòng)端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述軸承式偏心滾壓減速器，其特征為保持架(3)固定，偏心輪(1)作為載荷輸入端，外圈(4)作為輸出傳動(dòng)端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述軸承式偏心滾壓減速器，其特征為偏心輪(1)固定，保持架(3)作為載荷輸入端，外圈(4)作為輸出傳動(dòng)端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述軸承式偏心滾壓減速器，其特征為偏心輪(1)固定，外圈(4)作為載荷輸入端，保持架(3)作為輸出傳動(dòng)端。
專(zhuān)利摘要軸承式偏心滾壓減速器是機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域基礎(chǔ)構(gòu)件,由主體零件(1)，偏心輪,(2)滾柱,(3)保持架,(4)內(nèi)弧外圈及擋圈等附件組成,是利用偏心圓轉(zhuǎn)動(dòng)一周,文檔編號(hào)F16H13/00GK2436717SQ0021896
公開(kāi)日2001年6月27日 申請(qǐng)日期2000年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月24日
發(fā)明者張拯 申請(qǐng)人:張拯, 張忠儉, 蔡震洲