CN111037468A - 一种抛光角度头用交错轴磁传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明具体为一种抛光角度头用交错轴磁传动装置，采用的技术方案是：包括成角度设置的主传动机构和从传动机构，主传动机构与从传动机构相配合和的一端分别安装有第一磁铁座和第二磁铁座，第一磁铁座与所述第二磁铁座上均镶嵌有永久磁铁块，第一磁铁座上永久磁铁块与相对应设置的所述第二磁铁座上永久磁铁块的靠近一端的磁极相反，主传动机构转动时，在第一磁铁座上的永久磁铁块与第二磁铁座上的永久磁铁块之间产生的磁性吸引力作用下，带动从传动机构转动。利用磁铁间异名磁极相互吸引的原理，实现在吸引力的作用下一个机构的转动带动另一个机构的转动，完成两个不同方向(包含垂直但不限于垂直)上力矩的传动。

Description

一种抛光角度头用交错轴磁传动装置

技术领域

本发明涉及机械传动装置技术领域，具体为一种抛光角度头用交错轴抛光角度头用交错轴磁传动装置。

背景技术

北京航空航天大学在专利《一种具有局部增强结构的复杂母线抛光轮的制作方法》专利号：CN201610168879.X中公开了一种具有局部增强结构的复杂母线抛光轮及其制作方法，以解决复杂过渡表面(如叶片根部圆角部位)难以用砂带等工具抛光和抛光工具抛光能力低、精度保持性差、不适合自动化抛光等问题，该方法还可以解决采用砂带抛光时需要专用的机床以及抛光动力头过大等问题，解决航空发动机企业叶片高精度抛光加工难题。专利《一种抛光轮抛光动力头及其使用方法》专利号：CN201910040823.X，进一步改进优化了抛光动力头的的结构，使得抛光动力头更加轻便、灵活。但在抛光动力头设计、制造、使用过程中发现，因抛光时所需的抛光轮转速较高，一般在六千转每分以上，同时抛光动力头整体尺寸的限制较高，抛光动力头中交错轴之间的动力传递是设计及制造的重点、难点。目前所用抛光动力头采用小型锥齿轮实现交错轴之间的动力传递。

但锥齿轮传动会存在以下几个问题：1、锥齿轮传动是靠齿的啮合进行传动，在啮合过程中必定会存在齿面之间的摩擦，而且摩擦就会产生热，这样随着时间的推移，如齿面的硬度不够、表面完整性不佳，就会产生齿面磨损、塑性变形等不利于齿轮继续稳定工作的后果；2、锥齿的制造、安装精度不足，两锥齿轮之间必定会存在较大齿间间隙，在运转过程中容易产生冲击载荷加速齿面磨损，而且会产生噪声；3、需要润滑；4、利用传统锥齿轮传动两节圆锥锥顶必须重合才能保证两节圆锥传动比一致，这样就增加了制造、安装的困难，并降低了圆锥齿轮传动的精度。因此，为保证抛光动力头动力传力的可靠性，目前采用的锥齿轮为小型超高精度螺旋伞齿轮，每对的价格在3000元以上，且目前国内尚未有厂家可以生产，需要提前一个多月向日本厂商批量订货，严重制约了新型抛光工艺的发展及推广。

采用两传动件不接触的电磁传动，可满足两交错轴间动力传递的需求，但由于电磁传动结构复杂，且需要接电设备，体积难以小型化、同时成本也同样居高不下。

因此，针对现有的两个轴之间成角度传动时(尤其是在高速低负载传动应用中)使用锥齿轮传动与电磁传动所存在的问题，研发一种利用磁性相反的两磁极产生的磁场力传递运动的抛光角度头用交错轴磁传动装置是急需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有的交错轴传动时使用锥齿轮传动与电磁传动所存在的问题，提供了一种抛光角度头用交错轴磁传动装置，利用磁性相反的两磁极产生的磁场力传递运动，在高速低负载传动应用中，消除采用齿轮传动时由齿啮合产生的摩擦、齿间间隙带来的不良影响，解决采用电磁传动时高耗能高成本的问题。

所采用的技术方案是：一种抛光角度头用交错轴磁传动装置，包括成角度设置的主传动机构和从传动机构，所述主传动机构上与从传动机构配合的一端安装有第一磁铁座，所述从传动机构上与主传动机构配合的一端安装有第二磁铁座，所述第一磁铁座与所述第二磁铁座上均镶嵌有永久磁铁块，所述第一磁铁座上永久磁铁块与相对应设置的所述第二磁铁座上永久磁铁块靠近一端的磁极相反，所述主传动机构转动时，在第一磁铁座上的永久磁铁块与第二磁铁座上的永久磁铁块之间产生的磁性吸引力作用下，带动所述从传动机构转动。利用磁铁间异名磁极相互吸引的原理，通过在主传动机构上多个位置安装永久磁铁块，在从传动机构对应位置安装与主传动机构上永久磁铁块磁极相反的永久磁铁块，实现在吸引力的作用下一个机构的转动带动另一个机构的转动，完成两个不同方向(包含垂直但不限于垂直)上力矩的传动，在高速低负载传动中适于广泛推广。与传统的锥齿轮传动相比，能够消除由齿间啮合产生的摩擦、齿间间隙带来的不良影响；与电磁传动相比，不需要接电设备，节能环保，结构简单，并且能长时间保持磁性，降低成本。

进一步的，所述第一磁铁座与所述第二磁铁座均为圆台状，且第一磁铁座与第二磁铁座的小端面一端相互靠近，所述永久磁铁块沿所述第一磁铁座、所述第二磁铁座圆周方向环绕镶嵌且镶嵌有多圈。将磁铁座设置为圆台状，小端面的一端相互靠近，使得往大端面一端延伸时同样会靠近在一块，且永久磁铁块环绕圆台设置多圈，保证永久磁铁块的镶嵌数量且两个磁铁座上的永久磁铁块距离足够近，能够产生足够的吸力，同时环绕设置是为了使得转动时连续不断的产生吸力，保证吸力的连续性及均匀性。

进一步的，所述第一磁铁座与所述第二磁铁座上均设置有横截面为圆形的磁铁放置槽，所述磁铁放置槽设置有三圈，分别为内圈、中间圈和外圈放置槽，所述内圈放置槽对应于外圈放置槽中磁铁放置槽的圆心在同一条母线上，所述中间圈放置槽与内、外圈放置槽交错排布，所述永久磁铁块固定在磁铁放置槽中。采用这种排布方式提高永久磁铁块之间排布的紧密性，进一步了保证了永久磁铁块数量的设置和磁力的连续性，进而增强传动中主传动机构与从传动机构之间的吸引力。

进一步的，所述第一磁铁座上永久磁铁块露出一端的磁性相同，所述第二磁铁座上永久磁铁块露出一端的磁极均相同，所述第一磁铁座与所述第二磁铁座上永久磁铁块露出一端的极性相反。

进一步的，所述第一磁铁座上三圈永久磁铁块按极性交替布置，所述第二磁铁座上三圈永久磁铁块按极性交替布置，当第一磁铁座上的内、中、外圈永久磁铁块露出一端的极性为S-N-S时，第二磁铁座上内、中、外圈永久磁铁块露出一端的极性为N-S-N。

进一步的，还包括基座，所述主传动机构安装在基座的竖直方向上，所述从传动机构安装在基座的水平方向上。

进一步的，所述主传动机构包括主动轴、主动轴轴承、主动轴轴承盖、第一外轴承盖，所述主动轴轴承通过所述基座内部的台阶定位，所述主动轴轴承盖通过连接件固定在主动轴下部的台阶上，所述第一外轴承盖通过连接件固定在基座的上表面，所述第一磁铁座固定在主动轴的底部。主动轴轴承设置有两个，采用背对背安装的方式并列放置在基座内部的台阶面上，有利于高支撑的刚度，对主动轴起径向的支撑作用；主动轴轴承盖和第一外轴承盖起到对主动轴轴承进行轴向定位的作用，并且利用第一外轴承盖实现主动轴在竖直方向上的密封。

进一步的，所述从传动机构包括从动轴、从动轴轴承、第二外轴承盖和垫片，所述从动轴轴承通过所述基座内部的台阶定位，所述第二外轴承盖通过连接件固定在基座的侧表面，所述垫片紧贴第二外轴承盖外表面并用连接件进行轴向固定，所述第二磁铁座固定在从动轴的右端部。从动轴轴承设置有两个，采用背对背安装的方式并列放置在基座内部的台阶面上，有利于提高支撑的刚度，对从动轴起径向的支撑作用；第二轴承盖的作用在于对从动轴轴承实现轴向的定位和水平方向上的密封，垫片与连接件一起实现对从动轴的轴向定位。

该发明采用上述技方案，具有以下优点：

与传统的锥齿轮传动相比，免去了加工锥齿的步骤，消除了齿间的接触和摩擦，提高了传动效率。由于是利用磁极之间的相互吸引来传递力和力矩，两轮事实上是非接触的，就不会存在齿面之间的摩擦产生的磨损、变形、热应力等不利于传动的因素，消除了齿间的间隙，使传动更平稳，有利于高速状态下使用。在实际生产中若要加工精度较高的锥齿必然要进过磨齿的工艺，研磨过的锥齿轮副可以降低噪音和提高工作平稳性。但高精度磨齿所需要的机床以及磨具成本都非常高，利用本方案可以极大地降低加工的成本，非接触也无需润滑，降低污染。与传统的电磁传动相比，不需要接电设备，节能环保，结构简单，并且能长时间保持磁性，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式的结构示意图。

图2为图1的纵向剖视图。

图3为图1的俯视图。

图4为图1中磁铁座的结构示意图。

图5为图4中A-A局部剖视图。

图6为图4中B-B局部剖视图。

图中，1、从动轴轴承，2、第二外轴承盖，3、第一螺钉，4、内隔套，5、从动轴，6、第二螺钉，7、垫片，8、主动轴，9、主动轴轴承，10、基座，11、主动轴轴承盖，12、第三螺钉，13、第四螺钉，14、连接座，15、安装套，16、第五螺钉，17、第一外轴承盖，21、第一磁铁座，22、第二磁铁座，31、内圈放置槽，32、中间圈放置槽，33、外圈放置槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1-图6所示，一种抛光角度头用交错轴磁传动装置，包括基座10、主传动机构和从传动机构，主传动机构和从传动机构均安装在基座10上，且成角度安装，具体的，主传动机构安装在基座10的竖直方向上，包括主动轴8、主动轴轴承9、主动轴轴承盖11、第一外轴承盖17，主动轴轴承9通过基座10 内部的台阶阻挡定位，主动轴轴承9设置有两个，采用背对背安装的方式并列放置在基座10内部的台阶面上，有利于高支撑的刚度，对主动轴8起径向的支撑作用，主动轴8竖向安装，其底部和上部均露出基座10，主动轴轴承盖11 通过连接件固定在主动轴8下部的台阶上，主动轴轴承盖11起到对主动轴轴承 9进行轴向定位的作用，第一外轴承盖17在主动轴轴承9的上方用八个均布的内六角圆柱头螺钉固定使其与基座10的上表面贴合，第一外轴承盖17的作用在于对主动轴轴承9实现轴向的定位和竖直方向上的密封；从传动机构安装在基座10的水平方向上，包括从动轴5、从动轴轴承1、第二外轴承盖2、垫片7 和内隔套4，从动轴轴承1通过所述基座10内部的台阶定位，从动轴轴承1设置有两个，采用背对背安装的方式并列放置在基座10内部的台阶面上，有利于高支撑的刚度，对从动轴5起径向的支撑作用，内隔套4套装在从动轴5上，第二外轴承盖2在从动轴轴承1的左侧用四个均布的内六角圆柱头螺钉固定使其与基座10的台阶面贴合，第二外轴承盖2的作用在于对从动轴轴承1实现轴向的定位和水平方向上的密封，垫片7紧贴轴承盖的左侧，并用内六角圆柱头螺钉进行轴向固定，垫片7的作用是与内六角圆柱头螺钉一起对从动轴5实现轴向定位。主动轴8与从动轴5成角度安装，包括垂直但不限于垂直关系，在本具体实施方式中，主动轴8与从动轴5垂直安装，且主动轴8的底端部与从动轴5的右端部相配合。

进一步的改进方案为，主动轴8的底端部固定安装有第一磁铁座21，从动轴5的右端部固定安装有第二磁铁座22，也就是在主动轴8与从动轴5配合的一端，第一磁铁座21与第二磁铁座22构造相同，都是由连接座14和安装套15组成，连接座14的上部套在轴上并用紧定螺钉固定在轴上，连接座14的下部为圆台状，安装套15固定在连接座14上，这里为了方便描述，仅通过第一磁铁座21与第二磁铁座22来表述，也就是第一磁铁座21与第二磁铁座22整体上用于安装永久磁铁块并配合的部分为圆台状，第一磁铁座21与所述第二磁铁座22上均设置有横截面为圆形的磁铁放置槽，整体为圆筒状，截面直径b 为3毫米，深2毫米，开口处有倒角方便安装永久磁铁块，磁铁放置槽设置有三圈，分别为内圈、中间圈和外圈放置槽33，磁铁放置槽布置方式为沿圆锥面的母线均布三圈，每圈十二个，其中外圈放置槽33与内圈放置槽31的圆心在一条母线上，距离a为3.5毫米，中间圈放置槽32与内、外圈放置槽33相交错排布，两槽心与锥形支座的锥顶的连线呈15度夹角。将磁铁座设置为圆台状，小端面的一端相互靠近，使得往大端面一端延伸时同样会靠近在一块，且永久磁铁块环绕圆台设置多圈，保证永久磁铁块的镶嵌数量且这种设置方式能够使两个磁铁座上的永久磁铁块距离足够近，产生足够的吸力，同时均匀环绕且交叉设置是为了使得转动时连续不断的产生吸力，保证吸力的连续性及均匀性。

在一些实施方式中，第一磁铁座21上三圈永久磁铁块按极性交替布置，第二磁铁座22上三圈永久磁铁块按极性(露出在外的一端的极性)交替布置，当第一磁铁座21上的内、中、外圈永久磁铁块露出一端的极性为S-N-S时，第二磁铁座22上内、中、外圈永久磁铁块露出一端的极性为N-S-N，相反的，当第一磁铁座21上的内、中、外圈永久磁铁块露出一端的极性为N-S-N，第二磁铁座22上内、中、外圈永久磁铁块露出一端的极性为S-N-S；或者磁铁座上三圈磁铁放置槽每一圈的永久磁铁块都是交替磁极布置；在另一些实施方式中，第一磁铁座21上永久磁铁块露出一端的磁性相同，第二磁铁座22上永久磁铁块露出一端的磁性相同，第一磁铁座21与第二磁铁座22上永久磁铁块的露出一端的极性相反，也就是第一磁铁座21上的永久磁铁块均为N极，那么第二磁铁座22上的永久磁铁块均为S极。需要说明的是，永久磁铁的极性在本文中是指裸露出磁铁放置槽一端的极性。

该装置具体工作过程为：前一级装置给主动轴8一个驱动力(转矩)和速度，主动轴8随即在两个主动轴轴承9的支撑下开始旋转，带动第一磁铁座21 一起旋转，这样排布在磁铁座上的永久磁铁块便以一定速度开始旋转。由于异名磁极产生的吸引力，第一磁铁座21上的永久磁铁块便会带动第二磁铁座22 上的永久磁铁块开始转动，如同锥齿轮的轮齿啮合一般，第二磁铁座22上的永久磁铁块将转矩和速度传递到从动轴5上带动从动轴5开始旋转这样便完成了由主动轴8到从动轴5运动的传递，并且改变了运动的方向，将竖直轴的转动变成了水平轴的转动，从动轴5可再将转矩和速度传递到下一级机构。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种抛光角度头用交错轴磁传动装置，其特征在于，包括成角度设置的主传动机构和从传动机构，所述主传动机构上与从传动机构配合的一端安装有第一磁铁座(21)，所述从传动机构上与主传动机构配合的一端安装有第二磁铁座(22)，所述第一磁铁座(21)与所述第二磁铁座(22)上均镶嵌有永久磁铁块，所述第一磁铁座(21)上永久磁铁块与相对应设置的所述第二磁铁座(22)上永久磁铁块相靠近一端磁极的磁性相反，所述主传动机构转动时，在第一磁铁座(21)上的永久磁铁块与第二磁铁座(22)上的永久磁铁块之间产生的磁性吸引力作用下，带动所述从传动机构转动。

2.根据权利要求1所述的抛光角度头用交错轴磁传动装置，其特征在于，所述第一磁铁座(21)与所述第二磁铁座(22)均为圆台状，且第一磁铁座(21)与第二磁铁座(22)的小端面一端相互靠近。

3.根据权利要求2所述的抛光角度头用交错轴磁传动装置，其特征在于，所述永久磁铁块沿所述第一磁铁座(21)、所述第二磁铁座(22)圆周方向环绕镶嵌且镶嵌有多圈。

4.根据权利要求3所述的抛光角度头用交错轴磁传动装置，其特征在于，所述第一磁铁座(21)与所述第二磁铁座(22)上均设置有横截面为圆形的磁铁放置槽，所述磁铁放置槽设置有三圈，分别为内圈、中间圈和外圈放置槽，所述内圈放置槽(31)对应于外圈放置槽(33)中磁铁放置槽的圆心在同一条母线上，所述中间圈放置槽(32)与内、外圈放置槽交错排布，所述永久磁铁块固定在磁铁放置槽中。

5.根据权利要求4所述的抛光角度头用交错轴磁传动装置，其特征在于，所述第一磁铁座(21)上永久磁铁块露出的一端磁性均相同，所述第二磁铁座(22)上永久磁铁块露出的一端磁性均相同，所述第一磁铁座(21)与所述第二磁铁座(22)上永久磁铁块露出一端的磁性相反。

6.根据权利要求4所述的抛光角度头用交错轴磁传动装置，其特征在于，所述第一磁铁座(21)上三圈永久磁铁块按极性交替布置，所述第二磁铁座(22)上三圈永久磁铁块按极性交替布置，当第一磁铁座(21)上的内、中、外圈永久磁铁块露出一端的极性为S-N-S时，第二磁铁座(22)上内、中、外圈永久磁铁块露出一端的极性为N-S-N。

7.根据权利要求3所述的抛光角度头用交错轴磁传动装置，其特征在于，还包括基座(10)，所述主传动机构安装在基座(10)的竖直方向上，所述从传动机构安装在基座(10)的水平方向上。

8.根据权利要求7所述的抛光角度头用交错轴磁传动装置，其特征在于，所述主传动机构包括主动轴(8)、主动轴轴承(9)、主动轴轴承盖(11)、第一外轴承盖(17)，所述主动轴轴承(9)通过所述基座(10)内部的台阶定位，所述主动轴轴承盖(11)通过连接件固定在主动轴(8)下部的台阶上，所述第一外轴承盖(17)通过连接件固定在基座(10)的上表面，所述第一磁铁座(22)固定在主动轴(8)的底部。

9.根据权利要求8所述的抛光角度头用交错轴磁传动装置，其特征在于，所述从传动机构包括从动轴(5)、从动轴轴承(1)、第二外轴承盖(2)和垫片(7)，所述从动轴轴承(1)通过所述基座(10)内部的台阶定位，所述第二外轴承盖(2)通过连接件固定在基座(10)的侧表面，所述垫片(7)紧贴第二外轴承盖(2)外表面并用连接件进行轴向固定，所述第二磁铁座固定在从动轴的右端部。

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