單列減變速一體化滾動活齒機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001] 本發(fā)明屬于變速比傳動領(lǐng)域，具體涉及一種變速比滾動活齒傳動機構(gòu)。
【背景技術(shù)】 [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(shè)備的要求，而根據(jù)實際工況反求出的變速比運動，往往是設(shè)備運行的理 想狀態(tài)，因此變速比傳動在機械領(lǐng)域占據(jù)愈來愈重要的地位。
[0003] 在眾多變速比傳動機構(gòu)中，非圓齒輪結(jié)合了凸輪與齒輪的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)兩軸間 精確的變速比規(guī)律。與連桿機構(gòu)相比，非圓齒輪結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，易于實現(xiàn)動平衡；與凸 輪機構(gòu)相比，非圓齒輪結(jié)構(gòu)簡單，能實現(xiàn)單向連續(xù)旋轉(zhuǎn)的非勻速傳動，故非圓齒輪在各個領(lǐng) 域得到廣泛應(yīng)用。但是非圓齒輪加工過程復(fù)雜，成本高，而且非圓齒輪在使用時，由于原動 機的轉(zhuǎn)速較高，非圓齒輪要與一級甚至兩級圓齒輪副配合使用，造成機構(gòu)冗長，傳動系統(tǒng)效 率下降。
[0004] 活齒機構(gòu)是在行星齒輪基礎(chǔ)上演化而成的一種高效高強度的傳動機構(gòu)，一般用作 勻速傳動。鑒于活齒機構(gòu)具有多齒嚙合，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(gòu)拓展的變速比傳動領(lǐng)域。陳志同等人在1999年《機械工程學(xué)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(gòu)的設(shè)計方法，該活齒機構(gòu)的組成與普通活齒機構(gòu)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(fù)雜多變的非勻速運動要求。劉大偉等人在2014年《機械工程學(xué) 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(gòu)，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。它 不不足之處：使用時需要與減速機構(gòu)串聯(lián)使用，無法發(fā)揮出活齒機構(gòu)大減速比的特性。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種不需要與減速機構(gòu)組合，能夠?qū)崿F(xiàn)減變速一 體化傳動的單列減變速一體化滾動活齒機構(gòu)。
[0006] 本發(fā)明主要包括：激波器、內(nèi)齒圈、滾子活齒、活齒架、機座、輸入軸和輸出軸。其 中，輸入軸的一端延伸到機座一端的外部，輸入軸的另一端插接在激波器的中部，滾子活齒 通過柱銷置于活齒架的導(dǎo)向槽內(nèi)，活齒架固定連接在機座的內(nèi)部。內(nèi)齒圈的內(nèi)圈為滾子活 齒嗤合的輪廓，內(nèi)齒圈的中部插接輸出軸的一端，該輸出軸的另一端延伸到機座另一端的 外部。激波器、內(nèi)齒圈與活齒架的幾何軸線重合。所有滾子活齒的形心在同一個平面內(nèi)，即 該活齒機構(gòu)為單列激波。
[0007] 滾子活齒的最大個數(shù)等于激波器旋轉(zhuǎn)一圈時機構(gòu)傳動比i12變化的周期數(shù)叫^:為 大于1的正整數(shù)，且滿足等式z 2=mi+l，其中z2為內(nèi)齒圈的齒數(shù)；活齒架在圓周上均勻分布 與滾子活齒個數(shù)相同的導(dǎo)向槽，機構(gòu)旋轉(zhuǎn)時，滾子活齒在導(dǎo)向槽中做直線往復(fù)運動；在以回 轉(zhuǎn)中心為原點的極坐標(biāo)系中，所述激波器的齒廓曲線方程為
[0008]
[0009] 式中，R--激波器齒廓的半徑； (1)
[0010] e一一激波器齒廓的偏心距；
[0011] d一一滾子活齒的直徑；
[0012] rzl,^r--激波器齒廓在極坐標(biāo)中的向徑與極角。
[0013] 相應(yīng)內(nèi)齒圈的齒廓曲線方程為
[0014]
[0015] 式中，x2, y2--內(nèi)齒圈齒廓曲線在直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；
[0016] (pi--內(nèi)齒圈齒廓在極坐標(biāo)中的極角，計算公式為
，其中i12為激 波器旋轉(zhuǎn)一圈時機構(gòu)傳動比，爐1 一一激波器齒廓在極坐標(biāo)中的極角；
[0017] r2--內(nèi)齒圈的基本齒廓向徑，計算公式關(guān)
[0018] 式中，R--激波器齒廓的半徑；
[0019] e一一激波器齒廓的偏心距；
[0020] Pi--激波器齒廓在極坐標(biāo)中的極角。
[0021] d一一滾子活齒的直徑；
[0022] y2一一內(nèi)齒圈基本齒廓上某一點的切線與向徑的夾角，計算公式為
其中，i12為激波器旋轉(zhuǎn)一圈時機構(gòu)傳動比；r 2-一內(nèi)齒圈的基本 齒廓向徑。
[0023] 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(gòu)的傳動比i12 滿足公￥
其中，奶為激波器齒廓在極坐標(biāo)中的極角；i12為激波器旋轉(zhuǎn)一 圈時機構(gòu)傳動比；z2為內(nèi)齒圈的齒數(shù)。
[0024] 為了減小激波器和滾子活齒之間的磨損，激波器上可以安裝軸承，軸承外圓的直 徑與公式（1)中激波器齒廓曲線的直徑相同。
[0025] 本發(fā)明在使用時，激波器作為輸入構(gòu)件與原動機相連，激波器勻速旋轉(zhuǎn)，其偏心圓 輪廓（齒廓）推動部分滾子活齒沿活齒架的導(dǎo)向槽向內(nèi)齒圈運動，這部分活齒稱為主動活 齒。主動活齒將動力傳遞到內(nèi)齒圈的齒廓上，推動內(nèi)齒圈旋轉(zhuǎn)，由于內(nèi)齒圈的齒廓曲線方程 是根據(jù)激波器齒廓和傳動比推導(dǎo)出來的，所以內(nèi)齒圈會按照給定的具有減變速特征的傳動 比進行旋轉(zhuǎn)。隨著內(nèi)齒圈旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈會推動另一部分活齒沿導(dǎo)向槽向激波器運動，這部分 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(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)動力隨激波器的轉(zhuǎn)動連續(xù)傳遞。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0027] (1)與常速活齒機構(gòu)相比，在不增加任何構(gòu)件的前提下，實現(xiàn)減速和變速一體化傳 動，從而最大限度地縮短傳動鏈，提高傳動效率和可靠性。
[0028] (2)與非圓齒輪相比，減變速一體化活齒機構(gòu)制造方便，滾子和激波器都是標(biāo)準(zhǔn)圓 形構(gòu)件，內(nèi)齒圈可通過數(shù)控銑或線切割獲得，其齒形相對非圓齒輪簡單許多，而且同時參與 嚙合的齒數(shù)多，剛度大，承載能力大，傳動平穩(wěn)。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0030] 圖2是本發(fā)明的裝配圖；
[0031] 圖3是激波器的齒廓曲線；
[0032] 圖4是減變速傳動比曲線；
[0033] 圖5是內(nèi)齒圈的齒廓曲線。
[0034] 在上述附圖中，輸入軸1、機座2、激波器3、滾子活齒4、活齒架5、內(nèi)齒圈6、輸出軸 1。
【具體實施方式】 [0035] 圖1至圖5為本發(fā)明的示意簡圖，輸入軸1的一端延伸到機座2 - 端的外部，輸入軸的另一端插接在激波器3的中部，滾子活齒4通過柱銷置于活齒架5的