CN106826627A

CN106826627A - 一种适用于微型电动液压钳的传动装置及传动方法

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Publication number: CN106826627A
Application number: CN201710195371.3A
Authority: CN
Inventors: 左都全; 谷上楷; 赵英杰; 龙飞; 杨乔文; 段人蜜; 杨军; 李露阳
Original assignee: Chongqing Three Gorges University
Current assignee: Chongqing Three Gorges University
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2017-06-13

Abstract

本发明提供了一种适用于微型电动液压钳的传动装置及传动方法，属于摩擦传动技术领域。其特征在于：所述传动装置位于电机与柱塞钳压装置之间，其主要包括底座、行星轮机构和凸轮座，凸轮座内设有一与行星轮机构作用的曲面。工作状态时，行星轮机构随电机轴做周转运动的同时又沿着曲面轨迹作正弦周期运动，并推动凸轮座沿着X轴线方向移动，从而将电机的高速旋转运动转换为凸轮座的直线往复运动。本发明的传动装置结构简单、易拆卸、体积小，不但有效解决了现有传动装置重量重、噪音大、传动效率低等缺陷，而且还提高了传动装置的可靠性和使用寿命。

Description

一种适用于微型电动液压钳的传动装置及传动方法

技术领域

本发明提供了一种适用于微型电动液压钳的传动装置及传动方法，属于摩擦传动技术领域。其特征在于：所述传动装置位于电机与柱塞钳压装置之间，其主要包括底座、行星轮机构和凸轮座，凸轮座内设有一与行星轮机构作用的曲面。工作状态时，滚动轮随电机轴做周转运动的同时又沿着曲面轨迹作正弦周期运动，并推动凸轮座沿着X轴线方向移动，从而实现了将电机的高速旋转运动转换为凸轮座的直线往复运动。

背景技术

美国、俄罗斯以及德国等发达国家对微型电动液压钳的研究与应用已经取得了突破成就，而我国对微型电动液压钳的研究与应用因起步较晚，其技术远远落后于上述等发达国家，尤其是在微型电动液压钳的传动装置上。通过查阅大量的资料发现：我国所研发的传动装置太过于复杂，既不便于安装与拆卸，又还重量重、噪音大，而且使用寿命短、输出频率低。

由此可见，我国的微型电动液压钳的传动装置与现有的传动装置在使用与设计上存在明显的缺陷，本设计就此加以积极研究与创新，以期发明出一种新的适用于微型电动液压钳的传动装置。本发明的传动装置结构简单、易拆卸、体积小，不但有效解决了现有传动装置重量重、噪音大、可靠性差等缺陷，而且还提高了传动装置的使用寿命和输出频率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中所存在的上述问题，从而提供一种结构简单、易拆卸、体积小、重量轻、噪音小、可靠性好以及使用寿命长和高输出频率的微型电动液压钳传动装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：提供一种适用于微型电动液压钳的传动装置及传动方法，所述传动装置位于电机与柱塞钳压装置之间，其主要包括底座、行星轮机构和凸轮座，凸轮座内设有一与滚动轮作用的曲面。工作状态时，滚动轮随电机轴做周转运动的同时又沿着曲面轨迹作正弦周期运动，并推动凸轮座沿着X轴线方向移动。

作为优选，所述传动装置位于电机与柱塞钳压装置之间，其主要包括底座、行星轮机构和凸轮座；所述行星轮机构由电机轴及滚动轮组成；所述凸轮座上设有一导向槽二、一圆锥面和一与滚动轮作用的曲面，圆锥面为一光滑面，圆锥面与外圆柱面之间的夹角2°~3°，曲面与正X轴线夹角为135°。

作为优选，所述底座内部设有一内螺纹、一导向槽一、一斜面以及孔一，斜面与正X轴线夹角为45°。

作为优选，所述滚动轮为三个结构完全相同的圆柱体，滚动轮两端分别设有一等半径的弧面，弧面在工作过程中始终与斜面及曲面保持接触，滚动轮在斜面上的作用轨迹为一圆，在曲面上的作用轨迹为一正弦曲线，正弦曲线周期为2π/3。

作为优选，所述滚动轮随电机轴沿斜面周转一圈，则凸轮座沿X轴方向直线往复移动三次。

作为优选，所述的导向槽二与导向槽一为一等半径圆弧槽，共同形成一圆槽，圆槽内装配有一导向轴，导向轴约束了凸轮座的周向旋转运动，凸轮座可沿着导向轴在X轴线方向的[d1, d2]区间内移动。

作为优选，一种传动方法，使用根据权利要求1所述的一种适用于微型电动液压钳的传动装置，工作状态时，滚动轮随电机轴做周转运动的同时，又沿着曲面轨迹做正弦周期运动，并推动凸轮座沿着X轴线方向移动，从而将电机的高速旋转运动转换为凸轮座的直线往复运动。其特征在于：所述的传动方法步骤如下：

步骤1：打开电机开关按钮，选择一合适的速度档位，使电机轴处于平稳的旋转运动状态；

步骤2：在润滑油作用下，电机轴带动滚动轮在斜面与曲面之间做周转运动，滚动轮做周转运动的同时其自身也在做自转运动，且自转方向与电机轴的旋转方向相反；

步骤3：当滚动轮处于曲面波谷处时，凸轮座即将沿着正X轴线方向推进；当滚动轮处于曲面波峰处时，凸轮座即将沿着负X轴线方向回复，波谷与波峰之间角度为60°；

步骤4：凸轮座沿X轴线方向不断地做往复移动，从而激励柱塞钳压装置做出响应，并将这种响应传给推动钳头装置，最终实现微型电动液压钳的工作。

本发明有益的效果是：与现有技术相比，该传动装置将行星轮机构与凸轮座沿X轴线方向安装于底座中，底座又直接与电机及柱塞钳压装置连接，使得传动装置整体结构紧凑。采用行星摩擦传动，可以避免因轮齿根切而造成的结构问题，故该装置在体积上可以更小。凸轮座曲面为一光滑的正弦曲面，决定了传动装置的运动规律中既无速度突变，也没有加速度突变，并且也不产生刚性或柔性冲击，提高了传动效率与使用寿命。不仅如此，该传动装置各零件之间采用的油润滑具有较大的剪切阻力，能提供较大的牵引力。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明去掉柱塞钳压装置和钳头装置后的立体爆炸视图。

图3为本发明中凸轮座处于上升起始位置时的局部剖视图。

图4为图3沿A-A处的全剖视图。

图5为图3沿B-B处的全剖视图。

图6为图3在C处的局部放大图。

图7为本发明中凸轮座处于下降起始位置时的局部剖视图。

图8为图7沿D-D处的全剖视图。

图9为底座二维视图及沿E-E处的全剖视图。

图10为凸轮座的立体视图。

图11为行星传动示意图。

图中：1、电机；1a、螺纹孔；2、电机轴；3、螺钉；4、底座；4a、内螺纹；4b、导向槽一；4c、斜面；4d、孔一；5、滚动轮；5a、弧面；6、凸轮座；6a、孔二；6b、导向槽二；6c、外圆柱面；6d、圆锥面；6e、孔三；6f、曲面；7、导向轴；100、传动装置；101、柱塞钳压装置；102、钳头装置；103、润滑油。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

实施例：参见图1~图11，本发明实施例包括一种适用于微型电动液压钳的传动装置及传动方法。所述传动装置位于电机1与柱塞钳压装置101之间，其主要包括底座4、行星轮机构和凸轮座6，凸轮座6内设有一与行星轮机构作用的曲面6f。工作状态时，三个滚动轮5随电机轴2做周转运动的同时又沿着曲面6f轨迹作正弦周期运动，并推动凸轮座6沿着X轴线方向移动，从而实现了将电机1的高速旋转运动转换为凸轮座6的直线往复运动。

参见图1~图3，本发明装置位于电机1与柱塞钳压装置101之间，其具体包括一底座4、行星轮机构、凸轮座6及导向轴7。行星轮机构与凸轮座6沿X轴线方向安装于底座4内。行星轮机构中的三个滚动轮5通过弧面5a与斜面4c及曲面6f永远保持接触。导向轴7与导向槽一4b以及导向槽二6b相配合，从而使凸轮座6受到径向约束，锁定了凸轮座6的自转。

参见图3、图7及图11，本发明装置中的行星轮机构以及凸轮机构沿X轴安装于底座4内。根据牵引力公式F=μ*Q，当正压力Q一定时，牵引力F随着牵引系数μ的增加而增大，故本传动装置100选用牵引系数大、润滑率小的SANTOTRAC合成润滑油103。

见图3、图4、图9及图10，本发明装置中的斜面4c与曲面6f具有一定的斜度，此斜度最好为一45°锐角，从而更有效地保证滚动轮5在正压力Q的作用下与电机轴2旋转配合，增加传动装置的使用寿命。滚动轮5是通过弧面5a与斜面4c以及曲面6f相互接触，其运动副为高副，具有降低传动摩擦损耗，提高传动效率的特点。

见图3、图6及图10，在凸轮座6移位运动过程中，本发明为了防止其产生的压力在传动装置100内的积累，在凸轮座6上设置了三个等角度分布的孔二6a；凸轮座6的外圆柱面6c上设有一圆锥面6d，圆锥面6d与外圆柱面6c同为一光滑面，可避免凸轮座6的外表面与底座4的内表面因完全接触而产生较多的摩擦损耗，圆锥面6d相对外圆柱面6c存在一倾斜角度ϴ，ϴ的值约为2°~3°。

见图10，本发明传动方法中凸轮座6的运动轨迹取决于其曲面6f，曲面6f为一正弦曲面轮廓，其周期T为2π/3，当滚动轮5沿着曲面6f旋转一圈时，凸轮座6来回往复运动3次，根据曲面6f的速度设计方程v=(hw/ϕ)*(1-cos(2πφ/ϕ))和加速度设计方程a=2πw²h/ϕ²*sin(2πφ/ϕ)，其中：h为凸轮座6的推程，ω为三个滚动轮5的角速度，φ为凸轮座6的推程运动角，ϕ为三个滚动轮5的转角，可知：凸轮座6的运动规律既无速度和加速度突变，也不产生刚性或柔性冲击，换言之该传动方法即可靠又平稳。

见图3及图7，本发明传动方法中凸轮座6往返直线运动时，其往返移动距离d区间为[d1，d2]，推程h为d1-d2的差值，其中d1为凸轮座6处于上升起始位置时，其右端面距离内螺纹4a底部的高度，d2为凸轮座6处于下降起始位置时，其右端面距离内螺纹4a底部的高度。

见图5及图8，本发明传动方法中当凸轮座6处于上升起始位置时三个形状和大小完全相同的滚动轮5处于曲面6f的波谷处，且两两之间呈120°等角度β分布；当凸轮座6处于下降起始位置时滚动轮5处于曲面6f的波峰处，且两两之间呈120°等角度β1分布。同时滚动轮5做行星旋转运动时，不管处于何位置，滚动轮5两两之间始终保持120°夹角。

见图11，本发明传动方法中的行星传动以电机轴2作为输入元件，以三个滚动轮5作为输出元件，工作时，电机轴2的旋向与滚动轮5的旋向相反。当电机轴2的传动直径与滚动轮5的传动直径分别用d₃和d₄表示时，其输入与输出之间的理想传动比i₁₂为：i₁₂= n₁/n₂= d₄/d₃，式中：n₁电机轴的转速；n₂行星轮的转速。但由于实际工况的无摩擦接触是不可避免的，故其实际传动比i₁₂应为：i₁₂= n₁/ n₂ = d₄/ (d₂* (1-ε))，ε= (v₁-v₂) / v₂*100%。式中v₁为电机轴的圆周线速度，为v₂行星轮的圆轴线速度，ε为速度损失程度用的滑动率。

本文所描述的具体发明仅仅为本发明的具体实施方式。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构和方法或者超越本权利要求书定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种适用于微型电动液压钳的传动装置，其特征在于：所述传动装置（100）位于电机（1）与柱塞钳压装置（101）之间，其主要包括底座（4）、行星轮机构和凸轮座（6）；所述行星轮机构由电机轴（2）及滚动轮（5）组成；所述凸轮座（6）上设有一导向槽二（6b）、一圆锥面（6d）和一与滚动轮（5）作用的曲面（6f），圆锥面（6d）为一光滑面，圆锥面（6d）与外圆柱面（6c）之间的夹角2°~3°，曲面（6f）与正X轴线夹角为135°。

2.根据权利要求1所述的一种适用于微型电动液压钳的传动装置，其特征在于：所述底座（4）内部设有一内螺纹（4a）、一导向槽一（4b）、一斜面（4c）以及孔一（4d），斜面（4c）与正X轴线夹角为45°。

3.根据权利要求1所述的一种适用于微型电动液压钳的传动装置，其特征在于：所述滚动轮（5）为三个结构完全相同的圆柱体，滚动轮（5）两端分别设有一等半径的弧面（5a），弧面（5a）在工作过程中始终与斜面（4c）及曲面（6f）保持接触，滚动轮（5）在斜面（4c）上的作用轨迹为一圆，在曲面（6f）上的作用轨迹为一正弦曲线，正弦曲线周期为2π/3。

4.根据权利要求1所述的一种适用于微型电动液压钳的传动装置，其特征在于：所述滚动轮（5）随电机轴（2）沿斜面（4c）周转一圈，则凸轮座（6）沿X轴方向直线往复移动三次。

5.根据权利要求1或2所述的一种适用于微型电动液压钳的传动装置，其特征在于：所述的导向槽二（6b）与导向槽一（4b）为一等半径圆弧槽，共同形成一圆槽，圆槽内装配有一导向轴（7），导向轴（7）约束了凸轮座（6）的周向旋转运动，凸轮座（6）可沿着导向轴（7）在X轴线方向的[d1,d2]区间内移动。

6.一种传动方法，使用根据权利要求1所述的一种适用于微型电动液压钳的传动装置，工作状态时，滚动轮（5）随电机轴（2）做周转运动的同时，又沿着曲面（6f）轨迹做正弦周期运动，并推动凸轮座（6）沿着X轴线方向移动，从而将电机（1）的高速旋转运动转换为凸轮座（6）的直线往复运动，其特征在于：所述的传动方法步骤如下：

步骤1：打开电机（1）开关按钮，选择一合适的速度档位，使电机轴（2）处于平稳的旋转运动状态；

步骤2：在润滑油（103）作用下，电机轴（2）带动滚动轮（5）在斜面（4c）与曲面（6f）之间做周转运动，滚动轮做周转运动的同时其自身也在做自转运动，且自转方向与电机轴（2）的旋转方向相反；

步骤3：当滚动轮（5）处于曲面（6f）波谷处时，凸轮座（6）即将沿着正X轴线方向推进；当滚动轮（5）处于曲面（6f）波峰处时，凸轮座（6）即将沿着负X轴线方向回复，波谷与波峰之间角度为60°；

步骤4：凸轮座（6）沿X轴线方向不断地做往复移动，从而激励柱塞钳压装置（101）做出响应，并将这种响应传给推动钳头装置（102），最终实现微型电动液压钳的工作。