并聯(lián)減變速一體化滾動活齒機構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于變速比傳動領域，具體設及一種變速比滾動活齒傳動機構。
【背景技術】
[0002] 隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科技的進步，常規(guī)的勻速傳動在很多場合已經(jīng)無法滿足新工藝 和新設備的要求，而根據(jù)實際工況反求出的變速比運動規(guī)律，往往是設備運行的理想狀態(tài)， 因此變速比傳動在機械領域占據(jù)愈來愈重要的地位。
[0003] 在眾多變速比傳動機構中，非圓齒輪結合了凸輪與齒輪的特點，能夠實現(xiàn)兩軸間 精確的變速比規(guī)律。與連桿機構相比，非圓齒輪結構緊湊，傳動平穩(wěn)，易于實現(xiàn)動平衡；與凸 輪機構相比，非圓齒輪結構簡單，能實現(xiàn)單向連續(xù)旋轉的非勻速傳動，故非圓齒輪在各個領 域得到廣泛應用。當兩個非圓齒輪的齒數(shù)不同時，可W實現(xiàn)減變速傳動規(guī)律，但是由于非圓 齒輪構造的特殊性，非圓齒輪的減速比等于大、小非圓齒輪節(jié)曲線的周期之比，運就導致非 圓齒輪只能實現(xiàn)某些角速度大小和周期固定的減變速傳動規(guī)律。而實際生產(chǎn)中，執(zhí)行機構 的速度要求具有多樣性，因此非圓齒輪在使用時，往往需要與一級甚至兩級圓齒輪副配合 使用，造成機構冗長，占用空間大，傳動效率下降等問題。
[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。鑒于活齒機構具有多齒曬合，承載力大，傳動平穩(wěn)，傳動比大，制造工藝簡單等 優(yōu)點，人們將活齒機構拓展的變速比傳動領域。陳志同等人在1999年《機械工程學報》， 35(1) :30-33文中將變速比傳動簡化成線性運動和正弦運動的疊加，提出了非勻速活齒機 構的設計方法，該活齒機構的組成與普通活齒機構相同，都是由激波器，活齒架，內(nèi)齒圈和 活齒組成，通過控制激波器和外齒圈的齒廓形狀實現(xiàn)變速比傳動，但是簡化的傳動函數(shù)不 能完全滿足實際生產(chǎn)中復雜多變的非勻速運動要求。劉大偉等人在2014年《機械工程學 報》，50 (1) :47-54文中借鑒非圓齒輪理論，提出了非勻速推桿活齒機構，其中激波器的齒廓 采用了蝸線函數(shù)，內(nèi)齒圈的齒廓曲線由傳動比確定，可實現(xiàn)多周期非圓齒輪的傳動效果。另 外還有一種單列減變速一體化滾動活齒機構，是在變速比活齒機構上發(fā)展而來，其滾動體 的中屯、分布在同一個平面上，故稱為單列活齒機構。其優(yōu)點是能通過簡單的結構實現(xiàn)減速 和變速功能的集成傳動。它們的不足之處：使用時要與減速機構串聯(lián)使用，不僅增加了機構 的繁瑣程度，降低了系統(tǒng)的效率，而且無法發(fā)揮出常規(guī)活齒機構大減速比的特點。減速比受 變速比的周期數(shù)控制，只能適應某些特殊的場合，而無法實現(xiàn)任意減速比和變速比的復合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種可實現(xiàn)任意減速和變速規(guī)律的復合傳動，從而省掉傳統(tǒng) 變速比傳動機構中的減速機構，提高整個傳動系統(tǒng)的效率和可靠性，減小其重量和所占空 間的并聯(lián)減變速一體化滾動活齒機構。
[0006] 本發(fā)明主要包括激波器，活齒架，內(nèi)齒圈，滾子活齒、輸入軸、輸出軸和機座。其中， 機座為中空圓柱形殼體，機座的一側壁上設有通孔，通孔內(nèi)部設有軸承A，輸入軸插接在軸 承A的內(nèi)部，且自由端延伸到機座一側壁的外部，輸入軸的另一端穿過激波器的中部?；铨X 架為一端開口的圓筒殼體，活齒架的另一端與機座的一側內(nèi)壁固定連接，在活齒架的圓周 外壁上，均勻分布導向槽，即導向槽在活齒架的外壁的軸向方向上間隔分布，在導向槽內(nèi)部 設有滾子活齒。活齒架置于激波器與內(nèi)齒圈之間。內(nèi)齒圈的內(nèi)壁上設有若干列齒廓曲面， 內(nèi)齒圈內(nèi)壁上的齒廓曲面與活齒架外壁導向槽內(nèi)部的滾子活齒相曬合。機座的另一側壁上 設有通孔，通孔內(nèi)部設有軸承B，輸出軸插接在軸承B的內(nèi)部，且輸出軸的自由端延伸到機 座另一側壁的外部，輸出軸的另一端插接在內(nèi)齒圈的中部。
[0007] 在W激波器回轉中屯、為原點的極坐標系中，激波器的偏屯、圓齒廓曲線方程為
Cl)
[0009] 式中，R為激波器齒廓的半徑；e為激波器齒廓的偏屯、距；d為滾子活齒的直徑； 和妍為激波器齒廓在極坐標中的向徑與極角。
[0010] 相應的，內(nèi)齒圈上每列齒廓曲線的方程為
口）
[0012] 式中，X2,、y2,-一第j個活齒對應的內(nèi)齒圈齒廓曲線的坐標，其中j為滾子活齒的 序號；
[0013] d-為滾子活齒的直徑；
[0014] 9ii--第j個活齒對應的內(nèi)齒圈初始齒廓曲線的極角，其計算公式為
t為活齒的總個數(shù)，ii2為激波器與內(nèi)齒圈的轉速之比，j為滾子活 齒的序號，巧為激波器齒廓在極坐標中的極角；
[001引一-第j個活齒對應的內(nèi)齒圈初始齒廓曲線的向徑，其計算公式為
[0016] 式中，R為激波器齒廓的半徑，e為激波器齒廓的偏屯、距，妍為激波器齒廓在極坐 標中的極角，j為滾子活齒的序號，t為活齒的總個數(shù)；
[0017] in,--第j個活齒對應的內(nèi)齒圈初始齒廓曲線某一點處的切線與向徑之間的夾 角，其計算公式為
[001引式中，一-第j個活齒對應的內(nèi)齒圈初始齒廓曲線的向徑，分母代表對求關 于賴的導數(shù)。
[0019] 為了令內(nèi)齒圈的齒廓曲線光滑且封閉，減變速一體化滾動活齒機構的傳動比ii2 滿足公式
，:其中，Z2為內(nèi)齒圈單排輪齒的齒數(shù)，巧為激波器齒廓在極坐標 中的極角。
[0020] 為了減小激波器和滾子活齒之間的磨損，激波器上可W安裝軸承，軸承外圓的直 徑與公式（1)中激波器齒廓曲線的直徑相同。
[0021] 本發(fā)明在使用時，激波器作為輸入構件與原動機相連，激波器勻速旋轉，其偏屯、圓 齒廓推動部分滾子活齒沿活齒架的導向槽向內(nèi)齒圈運動，運部分活齒稱為主動活齒。主動 活齒將動力傳遞到內(nèi)齒圈對應的齒廓上，推動內(nèi)齒圈旋轉，由于內(nèi)齒圈的每列齒廓曲線方 程都是根據(jù)激波器齒廓和傳動比推導出來的，所W內(nèi)齒圈會按照給定的具有減變速特征的 傳動比進行旋轉，另外內(nèi)齒圈上每列齒廓只對應一個活齒，運樣就能夠保證任意減速比和 變速比的復合。隨著內(nèi)齒圈旋轉，內(nèi)齒圈會推動另一部分活齒沿導向槽向激波器運動，運 部分活齒稱為從動活齒。主動活齒和從動活齒分別運動到激波器最大和最小向徑處時，二 者的角色互相轉變，由于滾子活齒的個數(shù)不少于3,運樣就保證在任意瞬時總有一個主動活 齒，保證動力能夠隨激波器的轉動連續(xù)傳遞。
[0022] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0023] (1)與變速比活齒機構相比，該機構不需減速機構，可實現(xiàn)任意減速和變速的一體 化傳動，不僅能夠提高系統(tǒng)效率，縮小傳動空間，而且設計時減速比和變速比獨立調(diào)整，具 有極大的靈活性。
[0024] (2)與非圓齒輪相比，該機構制造方便，滾子和激波器都是標準圓形構件，內(nèi)齒圈 可通過數(shù)控銳或線切割獲得，其齒形相對非圓齒輪簡單許多，而且同時參與曬合的齒數(shù)多， 剛度大，承載能力大，傳動平穩(wěn)。
【附圖說明】
[0025] 圖1是圓齒輪與非圓齒輪組成的減變速傳動輪系；
[0026] 圖2是減變速傳動比曲線；
[0027] 圖3是激波器的齒廓曲線；
[0028] 圖4是第一個活齒對應的內(nèi)齒圈齒廓曲線；
[0029] 圖5是第二個活齒對應的內(nèi)齒圈齒廓曲線；
[0030] 圖6是第S個活齒對應的內(nèi)齒圈齒廓曲線；
[0031] 圖7是第四個活齒對應的內(nèi)齒圈齒廓曲線；
[0032] 圖8是本發(fā)明的裝配圖；
[0033] 圖9是本發(fā)明中激波器，活齒架和內(nèi)齒圈的左視圖。
[0034] 附圖標號：1-激波器、2-內(nèi)齒圈、3-滾子活齒、4-活齒架、5-機座、6-輸入軸7-輸 出軸。
【具體實施方式】
[003引圖1為圓齒輪與楠圓齒輪組成的減變速串聯(lián)機構，圖2為該機構的傳動比曲線，W實現(xiàn)該減變速串聯(lián)機構的傳