CN113062956A - 三弦活齿传动机构及其减速器 - Google Patents

三弦活齿传动机构及其减速器 Download PDF

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    • F16H35/16—Mechanisms for movements or movement relations conforming to mathematical formulae

Abstract

本发明公开三弦活齿传动机构及其减速器。三弦活齿传动机构包括驱动轴、定弦线轮、激波弦线轮、动弦线轮和活齿。三弦活齿传动机构的活齿中心所在的齿廓中心线为三条弦线，多个活齿设置在定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮上的弦线齿廓之间，每个活齿的中心均同时设置在三条弦线齿廓对应的齿廓中心线上。本发明的传动原理与现有的弦线活齿传动不同，减速比计算表达式能准确确定。而且在减速比恒定的情况下，单级机构的活齿数量较现有的弦线活齿传动机构中的活齿数量增多了，从而提高了承载能力、使输出力矩更加平稳。

Description

三弦活齿传动机构及其减速器
技术领域
本发明涉及活齿传动技术领域，具体涉及一种三弦活齿传动机构及其减速器，尤其是涉及一种单级三弦活齿传动机构、一种双级三弦活齿传动机构、一种双级串联减速器以及一种双级并联减速器。
背景技术
活齿传动有多种分支，常用的有摆线活齿传动和弦线活齿传动两种，这两种传动形式的灵魂在于其与活齿啮合的齿廓的中心线，其本质是通过活齿同时在不同的齿廓中心线内运动，以完成机构运动的转化。齿廓中心线可以是摆线、弦线、直线以及长度为零的线，即一个点；如专利号为202010178797.X提出的《一种二齿差密排组合齿面摆线活齿传动单元》，其活齿中心所在的齿廓中心线有两个，一个是外摆线，一个是内摆线，同时只有两个构件与活齿构成啮合副；如专利号为111350794B提出的《一种单级组合摆线齿面活齿传动单元》，其活齿中心所在的齿廓中心线有两个，一个是内摆线或外摆线，另一个是一个点，同时只有两个构件与活齿构成啮合副；如专利号为110397711B提出的《凸轮激波式双级平面钢球减速器》、专利号为110513443B提出的《偏心驱动双级平面活齿减速器》、它们的活齿中心所在的齿廓中心线都只有三个，两个是弦线，一个是直线，同时只有三个构件与活齿构成啮合副。
根据曲继芳所著的《活齿传动理论》，有N个必要构件与活齿啮合，活齿就是N副件，对应的活齿传动机构就是N副机构，故而，前述摆线活齿传动机构中活齿为二副件；前述弦线活齿机构中活齿为三副件；N值越小，参与活齿传动的构件个数就越少，传动过程中的摩擦损耗也更低，从而传动效率更高，且由于构件数量少，制造与装配工艺也相对简单。故而，现有的技术中，摆线活齿传动的应用较弦线活齿传动更为成熟。此外，根据《活齿传动理论》的记载，以及现有的公开技术，摆线活齿传动只有前述的两种形式或其变型，弦线活齿传动只有前述的一种形式及其变型。
发明内容
针对上述问题，本发明开创性地提出了三弦活齿传动机构，相对于现有的弦线活齿传动的结构形式即活齿中心所在的齿廓中心线为两条弦线和一条直线，三弦活齿传动采用了新的结构形式，即活齿中心所在的齿廓中心线为三条弦线，其活齿同样为三副件，但其传动原理与现有的弦线活齿传动不同，减速比计算方法更为复杂，但减速比恒定的情况下，单级机构的活齿数量较现有的弦线活齿传动机构中的活齿数量增多了很多，极大地提高了承载能力、使输出力矩更加平稳。
本发明所使用的技术方案是：一种单级三弦活齿传动机构，其包括驱动轴、定弦线轮、激波弦线轮、动弦线轮和活齿，定弦线轮和动弦线轮分别铰接在驱动轴上，激波弦线轮位于定弦线轮和动弦线轮之间且固定安装在驱动轴上；定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮均设有整周闭合的弦线齿廓，所述弦线齿廓的波幅均相等；定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮上各弦线齿廓的齿廓中心线在同一平面上，激波弦线轮上弦线齿廓的波数等于定弦线轮上弦线齿廓的波数和动弦线轮上弦线齿廓的波数之差的绝对值的一半；多个活齿设置在定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮上的弦线齿廓之间，每个活齿的中心均同时设置在三条弦线齿廓对应的齿廓中心线上；活齿的个数与定弦线轮上弦线齿廓的波数之差的绝对值等于激波弦线轮上弦线齿廓的波数；活齿为旋转体，其外表面包括第一齿面和第二齿面，第二齿面在第一齿面的内部且与第一齿面相切；各弦线齿廓的齿廓面为活齿中心在其齿廓中心线上运动一周时第一齿面的运动轨迹包络面，与所述弦线齿廓所在的定弦线轮或激波弦线轮或动弦线轮的相交面。
优选地，所述定弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure BDA0003039999240000021
所述激波弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure BDA0003039999240000022
所述动弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure BDA0003039999240000023
式中：
Figure BDA0003039999240000024
为自变量；b、c均为常数项，所有常数项均大于或等于零；a为弦线齿廓的波幅；ZK1为定弦线轮上弦线齿廓的波数；ZH1为激波弦线轮上弦线齿廓的波数；ZK2为动弦线轮上弦线齿廓的波数。
优选地，所述定弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure BDA0003039999240000031
所述激波弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure BDA0003039999240000032
所述动弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure BDA0003039999240000033
以上各式中：
Figure BDA0003039999240000034
为自变量；a为弦线齿廓的波幅；R为弦线齿廓的径向半径；ZK1为定弦线轮上弦线齿廓的波数；ZH1为激波弦线轮上弦线齿廓的波数；ZK2为动弦线轮上弦线齿廓的波数。
本发明的第二方面提供一种单级三弦活齿传动机构，其包括具有偏心轴段的驱动轴、定弦线轮、具有波数为1的弦线齿廓的激波弦线轮、动弦线轮和活齿，定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮上均设有整周闭合的弦线齿廓，所有弦线齿廓的波幅均相等；定弦线轮和动弦线轮分别铰接在驱动轴上；激波弦线轮上弦线齿廓的波数为1，其弦线齿廓中心线为一个圆形，且所述圆形的中心铰接在驱动轴的偏心轴段上，所述偏心轴段的轴线距离驱动轴轴线的距离等于弦线齿廓的波幅，且激波弦线轮位于定弦线轮和动弦线轮之间；定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮上各弦线齿廓的齿廓中心线在同一平面上，激波弦线轮上弦线齿廓的波数等于定弦线轮上弦线齿廓的波数和动弦线轮上弦线齿廓的波数之差的绝对值的一半；多个活齿安装在定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮上的弦线齿廓之间，每个活齿的中心均同时在三条弦线齿廓对应的齿廓中心线上；活齿的个数与定弦线轮上弦线齿廓的波数之差的绝对值等于激波弦线轮上弦线齿廓的波数；活齿为旋转体，其外表面包括第一齿面和第二齿面，第二齿面在第一齿面的内部且与第一齿面相切；各弦线齿廓的齿廓面为活齿中心在其齿廓中心线上运动一周，第一齿面的运动轨迹包络面，与所述弦线齿廓所在的定弦线轮或激波弦线轮或动弦线轮的相交面。
优选地，所述定弦线轮的弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure BDA0003039999240000041
所述激波弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure BDA0003039999240000042
所述动弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure BDA0003039999240000043
以上各式中：
Figure BDA0003039999240000045
为自变量；a为弦线齿廓的波幅；R为弦线齿廓的径向半径；ZK1为定弦线轮上弦线齿廓的波数；ZH1为激波弦线轮上弦线齿廓的波数；ZK2为动弦线轮上弦线齿廓的波数。
优选地，固定定弦线轮、驱动轴主动旋转且动弦线轮随动时，驱动轴与动弦线轮之间的减速比为：
Figure BDA0003039999240000044
上式中，当ZK2的值大于ZK1的值时，减速比i为正数，代表驱动轴和动弦线轮的转向相同；当ZK2的值小于ZK1的值时，减速比i为负数，代表驱动轴和动弦线轮的转向相反。
本发明的第三方面提供一种双级三弦活齿传动机构，其包括第一级传动机构和与所述第一级传动机构串联的第二级传动机构，第一级传动机构和第二级传动机构均分别包括前述单级三弦活齿传动机构，所述第二级传动机构的驱动轴固定安装在第一级传动机构中的动弦线轮上，且第一级传动机构的动弦线轮的轴线和第二级传动机构的驱动轴的轴线位于一条直线上。
本发明的第四方面提供一种双级三弦活齿传动机构，其包括第一级传动机构和与所述第一级传动机构并联的第二级传动机构，第一级传动机构和第二级传动机构均分别包括如前述单级三弦活齿传动机构，所述第二级传动机构的驱动轴固定安装在第一级传动机构的驱动轴上，且第一级传动机构的驱动轴的轴线和第二级传动机构的驱动轴的轴线在一条直线上；所述第一级传动机构的定弦线轮或动弦线轮，与第二级传动机构的定弦线轮或动弦线轮固定安装在一起，且第一级传动机构的定弦线轮或动弦线轮的轴线与第二级传动机构的定弦线轮或动弦线轮的轴线在一条直线上。
优选地，活齿与活齿之间设置保持架，保持架设有容纳所述活齿的活齿槽，所述活齿槽的中心线所在的直线均汇交于驱动轴轴线上的一点；活齿槽的槽面为活齿中心沿着活齿槽中心线从第一端运动至第二端、活齿的第一齿面的运动轨迹包络面与保持架的相交面。
优选地，活齿与活齿之间设置具有弹性的保持块。
本发明的另一方面提供一种双级串联减速器，其包括第一壳体、第二壳体和前述的双级三弦活齿传动机构，所述双级三弦活齿传动机构的第一级传动机构的驱动轴为具有一级驱动轴偏心轴段的一级驱动轴、定弦线轮为具有一级定弦线滚道的一级定弦线轮、激波弦线轮为具有一级激波弦线滚道的一级激波弦线轮、动弦线轮为具有一级动弦线滚道的一级动弦线轮、活齿为一级活齿；双级三弦活齿传动机构第二级传动机构中的驱动轴为具有二级驱动轴偏心轴段的二级驱动轴、定弦线轮为具有二级定弦线滚道的二级定弦线轮、激波弦线轮为具有二级激波弦线滚道的二级激波弦线轮、动弦线轮为具有二级动弦线滚道的二级动弦线轮、活齿为二级活齿；所述第一壳体的两端分别固定设有一级定弦线轮和二级定弦线轮；第二壳体固定安装在二级定弦线轮上；一级驱动轴铰接在一级定弦线轮上；一级动弦线轮铰接在第一壳体上；二级驱动轴固定安装在一级动弦线轮上；二级动弦线轮铰接在第二壳体上；所述一级激波弦线滚道和二级激波弦线滚道的波数均为1；一级激波弦线轮铰接在一级驱动轴偏心轴段上；二级激波弦线轮铰接在二级驱动轴偏心轴段上；数量与一级定弦线滚道和一级动弦线滚道的波数均相差1的一级活齿均匀地安装在一级定弦线滚道、一级激波弦线滚道和一级动弦线滚道之间，且每个一级活齿同时与一级定弦线滚道、一级激波弦线滚道和一级动弦线滚道接触啮合；数量与二级定弦线滚道和二级动弦线滚道的波数均相差1的二级活齿均匀地安装在二级定弦线滚道、二级激波弦线滚道和二级动弦线滚道之间，且每个二级活齿同时与二级定弦线滚道、二级激波弦线滚道和二级动弦线滚道接触啮合；一级驱动轴设有第一轴承圈；二级驱动轴设有第二轴承圈；一级驱动轴和一级定弦线轮之间设有第一密封圈和第一滚动体；一级驱动轴、一级激波弦线轮和第一轴承圈之间设有第二滚动体；第一轴承圈和一级动弦线轮之间设有一个第二密封圈；一级动弦线轮和第一壳体之间设有第五滚动体；二级驱动轴、二级激波弦线轮和第二轴承圈之间设有第三滚动体；第二轴承圈和二级动弦线轮之间设有第四密封圈；二级动弦线轮和第二壳体之间设有第三密封圈和第四滚动体。
本发明的再一方面提供一种双级并联减速器，其包括第三壳体、第四壳体、第四轴承和前述的双级三弦活齿传动机构，所述双级三弦活齿传动机构的第一级传动机构的驱动轴为具有一级驱动轴偏心轴段的一级驱动轴、定弦线轮为具有一级定弦线滚道的一级定弦线轮、激波弦线轮为具有一级激波弦线滚道的一级激波弦线轮、动弦线轮为具有一级动弦线滚道的一级动弦线轮、活齿为一级活齿；双级三弦活齿传动机构的第二级传动机构的驱动轴为具有二级驱动轴偏心轴段的二级驱动轴、定弦线轮为具有二级定弦线滚道的二级定弦线轮、激波弦线轮为具有二级激波弦线滚道的二级激波弦线轮、动弦线轮为具有二级动弦线滚道的二级动弦线轮、活齿为二级活齿；所述第三壳体的第一端设有一级定弦线轮，第三壳体的第二设有第四壳体和第四轴承；所述第四轴承的内圈固定设有输出轴；二级动弦线轮固定安装在输出轴上，且第四轴承的内圈位于二级动弦线轮和输出轴之间；一级驱动轴铰接在一级定弦线轮上；二级驱动轴固定安装在一级驱动轴上；一级动弦线轮铰接在第三壳体上；二级定弦线轮固定安装在一级动弦线轮上；所述一级激波弦线滚道和二级激波弦线滚道的波数均为1；一级激波弦线轮铰接在一级驱动轴偏心轴段上；二级激波弦线轮铰接在二级驱动轴偏心轴段上；数量与一级定弦线滚道和一级动弦线滚道的波数均相差1的一级活齿均匀地安装在一级定弦线滚道、一级激波弦线滚道和一级动弦线滚道之间，且每个一级活齿同时与一级定弦线滚道、一级激波弦线滚道和一级动弦线滚道接触啮合；数量与二级定弦线滚道和二级动弦线滚道的波数均相差1的二级活齿均匀地安装在二级定弦线滚道、二级激波弦线滚道和二级动弦线滚道之间，且每个二级活齿同时与二级定弦线滚道、二级激波弦线滚道和二级动弦线滚道接触啮合；一级驱动轴与一级定弦线轮之间设有第五密封圈和第一轴承，一级激波弦线轮和一级驱动轴偏心轴段之间设有第二轴承，二级激波弦线轮和二级驱动轴偏心轴段之间设有第二轴承；二级驱动轴与二级动弦线轮之间设有第五轴承；一级动弦线轮和第三壳体之间设有第三轴承。
由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：(1)传动比范围宽；(2)单级传动机构中活齿数量多，承载能力高、寿命长；(3)加工制造简单，零部件少；(4)应用形式多样，包括单级减速器、双级串联减速器、双级并联减速器等，还可实现三级及以上变速。
附图说明
图1为本发明实施例一的单级三弦活齿传动机构简图。
图2为本发明实施例一的单级三弦活齿传动单元结构示意图。
图3为本发明实施例一的定弦线轮结构示意图。
图4为本发明实施例一的激波弦线轮结构示意图。
图5为本发明实施例一的动弦线轮结构示意图。
图6为本发明的三弦活齿传动机构啮合原理图。
图7为本发明的活齿第一齿面与第二齿面的几何关系示意图。
图8为本发明实施例二的双级串联三弦活齿传动单元机构简图。
图9为本发明实施例二的双级串联三弦活齿传动单元结构示意图；
图10为本发明实施例二的一级定弦线轮结构示意图；
图11为本发明实施例二的一级激波弦线轮结构示意图；
图12为本发明实施例二的一级动弦线轮结构示意图；
图13为本发明实施例二的二级定弦线轮结构示意图；
图14为本发明实施例二的二级激波弦线轮结构示意图；
图15为本发明实施例二的二级动弦线轮结构示意图；
图16为本发明实施例三的机构简图；
图17为本发明实施例三的双级并联三弦活齿传动单元结构示意图；
图18为本发明实施例四的机构简图；
图19为本发明实施例四的单级三弦活齿传动单元结构示意图；
图20为本发明实施例四的激波弦线轮装配原理图；
图21为本发明实施例五的机构简图；
图22为本发明实施例五的双级串联三弦活齿传动单元结构示意图；
图23为本发明实施例六的机构简图；
图24为本发明实施例六的双级并联三弦活齿传动单元结构示意图；
图25为本发明保持架的结构示意图；
图26为本发明保持块的结构示意图；
图27为本发明实施例七的双级串联三弦活齿减速器结构示意图；
图28为本发明实施例七中一级定弦线轮的滚道结构示意图；
图29为本发明实施例七中一级动弦线轮的滚道结构示意图；
图30为本发明实施例七中二级定弦线轮的滚道结构示意图；
图31为本发明实施例七中二级动弦线轮的滚道结构示意图；
图32为本发明实施例八的双级并联三弦活齿减速器结构示意图。
图中：
1-驱动轴；2-定弦线轮；3-激波弦线轮；4-动弦线轮；5-活齿；6-一级驱动轴；7-一级定弦线轮；8-一级激波弦线轮；9-一级动弦线轮；10-一级活齿；11-二级驱动轴；12-二级定弦线轮；13-二级激波弦线轮；14-二级动弦线轮；15-二级活齿；16-第一滚动体；17-第一密封圈；18-第二滚动体；19-第二密封圈；20-第一螺钉；21-第一轴承圈；22-第二螺钉；23-第一壳体；24-第二壳体；25-第三密封圈；26-第四密封圈；27-第二轴承圈；28-第三螺钉；29-第三滚动体；30-第四滚动体；31-第四螺钉；32-第五滚动体；33-第五密封圈；34-第一轴承；35-第二轴承；36-第三壳体；37-第三轴承；38-第四壳体；39-第四轴承；40-第五螺钉；41-第六螺钉；42-第七螺钉；43-输出轴；44-定位销；45-第五轴承；46-第八螺钉；47-保持架；48-保持块；101-驱动轴偏心轴段；201-定弦线滚道；301-激波弦线滚道；401-动弦线滚道；501-第一齿面；502-第二齿面；601-一级驱动轴偏心轴段；701-一级定弦线滚道；801-一级激波弦线滚道；901-一级动弦线滚道；1101-二级驱动轴偏心轴段；1201-二级定弦线滚道；1301-二级激波弦线滚道；1401-二级动弦线滚道。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
首先，为了便于说明，统一标注各附图中的齿廓中心线，单级三弦活齿传动机构中，定弦线滚道201的齿廓中心线为SK1，激波弦线滚道301的齿廓中心线为SH1，动弦线滚道401的齿廓中心线为SK2；由于双级三弦活齿传动机构是由两个单级三弦活齿传动机构构成的，为了避免赘述，将双级三弦活齿传动机构中的第一级机构的齿廓中心线使用与单级三弦活齿传动机构相同的表达，即一级定弦线滚道701的齿廓中心线为SK1，一级激波弦线滚道801的齿廓中心线为SH1，一级动弦线滚道901的齿廓中心线为SK2；二级定弦线滚道1201的齿廓中心线为SK3，二级激波弦线滚道1301的齿廓中心线为SH2，二级动弦线滚道1401的齿廓中心线为SK4。在上述基础上，设SKi(i＝1，2，3，4)对应的滚道波数为ZKi、SHi(i＝1，2)对应的滚道波数为ZHi，则SKi在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure BDA0003039999240000091
或者为：
Figure BDA0003039999240000092
则SHi在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure BDA0003039999240000093
或者为：
Figure BDA0003039999240000094
以上各式中：
Figure BDA0003039999240000096
为自变量，a、b、c、d、e均为常数项，所有常数项均大于或等于零；x和y的单位均为mm，下同。
图1、图2、图3、图4和图5为本发明的实施例一，该实施例为激波弦线轮3的激波弦线滚道301的滚道波数大于1时的单级三弦活齿传动机构；其中，图1给出了该机构的机构简图，图2给出了该机构对应的单级三弦活齿传动单元的结构图；定弦线轮2和动弦线轮4分别交接在驱动轴1的两端，且定弦线滚道201和动弦线滚道401均朝向驱动轴1的中间；激波弦线轮3固定安装在驱动轴1上，且位于定弦线轮2和动弦线轮4之间，数量与定弦线滚道201和动弦线滚道401的波数均相差一个激波弦线滚道301波数的活齿5均匀地安装在定弦线滚道201、激波弦线滚道301和动弦线滚道401之间，且每个活齿5同时与定弦线滚道201、激波弦线滚道301和动弦线滚道401接触啮合。活齿5为直径10mm的钢球。图3中，定弦线滚道201对应的齿廓中心线SK1的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000095
图4中，实施例一的激波弦线滚道301对应的齿廓中心线SH1的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000101
图5中，实施例一的动弦线滚道401对应的齿廓中心线SK2的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000102
由以上表达式可知，实施例一中的激波弦线滚道301(或SH1)的波数为2，活齿5的个数为14个，则定弦线滚道201(或SK1)和动弦线滚道401(或SK2)对应的波数为14±2个，即12个或16个，此例中，定弦线滚道201(或SK1)的波数为12，动弦线滚道401(或SK2)对应的波数为16。
为了更深层次地解释三弦活齿传动机构的装配关系，以上述实施例一为例，给出不同的齿廓中心线与活齿5的几何关系原理图，如图6所示；从图6可以看出，每个活齿5的中心均位于三条齿廓中心线SK1、SH1和SK2的交点上。
进一步的，图7以实施例一中的定弦线轮2为参考，给出了第一齿面501和第二齿面502的几何关系示意图；从图7可以看出，第一齿面501的截面为多边形，通过其轴线的任一截面为α，第二齿面502的截面为截面α的内切面，此处采用圆形，即截面β，而截面β对应的活齿形状为球形，即实施例一采用的活齿形状。对比图7和图2可知，图7和图2用了相同的活齿5，但二者的定弦线滚道201的沿SK1法平面的横断面形状不同，但并不影响球形的活齿5在图7所示的梯形截面的定弦线滚道201内啮合传动，只是啮合副的接触形式有所改变；图2中的啮合副为线接触，图7中采用球形的活齿5的啮合副为点接触。
图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15为本发明的实施例二，该实施例为双级串联三弦活齿传动机构，其中，图8给出了双级串联三弦活齿传动机构的机构简图，图9给出了图8对应的双级串联三弦活齿传动单元结构图；图10至图15给出了图9对应的各个弦线轮的零件结构图。在实施例二中，一级定弦线轮7和一级动弦线轮9分别铰接在一级驱动轴6的两端，且一级定弦线滚道701和一级动弦线滚道901均朝向一级驱动轴6的中间；一级激波弦线轮8固定安装在一级驱动轴6上，且位于一级定弦线轮7和一级动弦线轮9之间，数量与一级定弦线滚道701和一级动弦线滚道901的波数均相差一个一级激波弦线滚道801波数的一级活齿10均匀地安装在一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901之间，且每个一级活齿10同时与一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901接触啮合；二级驱动轴11固定安装在一级驱动轴6上，在实际应用中，二者可以做成一个零件；二级定弦线轮12和二级动弦线轮14分别铰接在二级驱动轴11的两端，且二级定弦线滚道1201和二级动弦线滚道1401均朝向二级驱动轴11的中间；二级激波弦线轮13固定安装在二级驱动轴11上，且位于二级定弦线轮12和二级动弦线轮14之间，数量与二级定弦线滚道1201和二级动弦线滚道1401的波数均相差一个二级激波弦线滚道1301波数的二级活齿15均匀地安装在二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401之间，且每个二级活齿15同时与二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401接触啮合。
实施例二中，活齿10和活齿15均采用了直径为10mm的钢球。
图10中，实施例二的一级定弦线滚道701对应的齿廓中心线SK1的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000111
图11中，实施例二的一级激波弦线滚道801对应的齿廓中心线SH1的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000112
图12中，实施例二的一级动弦线滚道901对应的齿廓中心线SK2的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000113
由以上表达式可知，实施例二中的一级激波弦线滚道801(或SH1)的波数为2，一级活齿10的个数为14个，则一级定弦线滚道701(或SK1)和一级动弦线滚道901(或SK2)对应的波数为14±2个，即12个或16个，此例中，一级定弦线滚道701(或SK1)的波数为12，一级动弦线滚道901(或SK2)对应的波数为16。
图13中，实施例二的二级定弦线滚道1201对应的齿廓中心线SK3的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000121
图14中，实施例二的二级激波弦线滚道1301对应的齿廓中心线SH2的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000122
图15中，实施例二的二级动弦线滚道1401对应的齿廓中心线SK4的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000123
由以上表达式可知，实施例二中的二级激波弦线滚道1301(或SH2)的波数为2，二级活齿15的个数为14个，则二级定弦线滚道1201(或SK3)和二级动弦线滚道1401(或SK4)对应的波数为14±2个，即12个或16个，此例中，二级定弦线滚道1201(或SK3)的波数为12，二级动弦线滚道1401(或SK4)对应的波数为16。
实施例一和实施例二分别给出了单级三弦活齿传动机构和双级串联三弦活齿传动机构的机构简图、传动单元结构图和传动单元中带弦线滚道的零件的结构图，故在后续的单级或双级三弦活齿传动机构的实施例中，只提供机构简图和传动单元图即可说明结构，无需再给出带弦线滚道的零件的结构图。
图16和图17为本发明的实施例三，该实施例为双级并联三弦活齿传动机构，其中，图16给出了双级并联三弦活齿传动机构的机构简图，图17给出了图16对应的双级并联三弦活齿传动单元结构图。在实施例三中，一级定弦线轮7和一级动弦线轮9分别铰接在一级驱动轴6的两端，且一级定弦线滚道701和一级动弦线滚道901均朝向一级驱动轴6的中间；一级激波弦线轮8固定安装在一级驱动轴6上，且位于一级定弦线轮7和一级动弦线轮9之间，数量与一级定弦线滚道701和一级动弦线滚道901的波数均相差一个一级激波弦线滚道801波数的一级活齿10均匀地安装在一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901之间，且每个一级活齿10同时与一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901接触啮合；二级驱动轴11固定安装在一级驱动轴6上，在实际应用中，二者可以做成一个零件；二级定弦线轮12和二级动弦线轮14分别铰接在二级驱动轴11的两端，且二级定弦线滚道1201和二级动弦线滚道1401均朝向二级驱动轴11的中间，且二级定弦线轮12固定安装在一级动弦线轮9上，在实际应用中，二者可以做成一个零件；二级激波弦线轮13固定安装在二级驱动轴11上，且位于二级定弦线轮12和二级动弦线轮14之间，数量与二级定弦线滚道1201和二级动弦线滚道1401的波数均相差一个二级激波弦线滚道1301波数的二级活齿15均匀地安装在二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401之间，且每个二级活齿15同时与二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401接触啮合。
实施例三中，活齿10采用了直径为10mm的钢球，活齿15采用了直径为9mm的钢球。
实施例三的一级定弦线滚道701对应的齿廓中心线SK1的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000131
实施例三的一级激波弦线滚道801对应的齿廓中心线SH1的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000132
实施例三的一级动弦线滚道901对应的齿廓中心线SK2的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000133
由以上表达式可知，实施例三中的一级激波弦线滚道801(或SH1)的波数为2，一级活齿10的个数为14个，则一级定弦线滚道701(或SK1)和一级动弦线滚道901(或SK2)对应的波数为14±2个，即12个或16个，此例中，一级定弦线滚道701(或SK1)的波数为12，一级动弦线滚道901(或SK2)对应的波数为16。
实施例三的二级定弦线滚道1201对应的齿廓中心线SK3的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000134
实施例三的二级激波弦线滚道1301对应的齿廓中心线SH2的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000141
实施例三的二级动弦线滚道1401对应的齿廓中心线SK4的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000142
由以上表达式可知，实施例三中的二级激波弦线滚道1301(或SH2)的波数为2，二级活齿15的个数为16个，则二级定弦线滚道1201(或SK3)和二级动弦线滚道1401(或SK4)对应的波数为16±2个，即14个或18个，此例中，二级定弦线滚道1201(或SK3)的波数为18，二级动弦线滚道1401(或SK4)对应的波数为14。
图18和图19为本发明的实施例四，该实施例为激波弦线滚道301(或SH1)的波数为1时的单级三弦活齿传动机构，其中，图18给出了该单级三弦活齿传动机构的机构简图，图19给出了图18对应的单级三弦活齿传动单元结构图。
实施例四中，活齿5采用了直径为10mm的钢球。
实施例四的定弦线滚道201对应的齿廓中心线SK1的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000143
实施例四的激波弦线滚道301对应的齿廓中心线SH1的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000144
实施例四的动弦线滚道401对应的齿廓中心线SK2的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000145
由以上表达式可知，实施例一中的激波弦线滚道301(或SH1)的波数为1，活齿5的个数为13个，则定弦线滚道201(或SK1)和动弦线滚道401(或SK2)对应的波数为13±1个，即12个或14个，此例中，定弦线滚道201(或SK1)的波数为12，动弦线滚道401(或SK2)对应的波数为14。图20给出了激波弦线滚道301(或SH1)的波数为1时的结构原理图，其参数方程如前述，设SH1参数方程所在的xoy平面直角坐标系的原点为o，则此种情况下的SH1还可以看成是圆心在o1点的圆，且oo1的长度等于SH1的波幅。这类特殊的情况下，其SHi(i＝1，2)对应的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000151
式中，x和y的单位为mm，下同。A为SHi的波幅，单位为mm；R为SHi的径向半径，单位为mm。
实施例四中，定弦线轮2和动弦线轮4分别交接在驱动轴1的两端，且定弦线滚道201和动弦线滚道401均朝向驱动轴1的中间；驱动轴1的中间有一个驱动轴偏心轴段101，激波弦线轮3铰接在驱动轴偏心轴段101上，垂直SH1所在平面且穿过SH1圆心的直线与偏心轴段101的轴线重合，且激波弦线轮3位于定弦线轮2和动弦线轮4之间，数量与定弦线滚道201和动弦线滚道401的波数均相差一个激波弦线滚道301波数的活齿5均匀地安装在定弦线滚道201、激波弦线滚道301和动弦线滚道401之间，且每个活齿5同时与定弦线滚道201、激波弦线滚道301和动弦线滚道401接触啮合。
为了便于描述，将上述实施例四的情况称为“SHi铰接的”三弦活齿传动机构。
图21和图22为本发明的实施例五，该实施例为两级均为“SHi铰接的”双级串联三弦活齿传动机构，其中，图21给出了该实施例的机构简图，图22给出了图21对应的两级均为“SHi铰接的”双级串联三弦活齿传动单元结构图。在实施例五中，一级定弦线轮7和一级动弦线轮9分别铰接在一级驱动轴6的两端，且一级定弦线滚道701和一级动弦线滚道901均朝向一级驱动轴6的中间；一级驱动轴6的中间有一个一级驱动轴偏心轴段601，一级激波弦线轮8铰接在一级驱动轴偏心轴段601上，垂直SH1所在平面且穿过SH1圆心的直线与一级偏心轴段601的轴线重合，且一级激波弦线轮8位于一级定弦线轮7和一级动弦线轮9之间，数量与一级定弦线滚道701和一级动弦线滚道901的波数均相差一个一级激波弦线滚道801波数的一级活齿10均匀地安装在一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901之间，且每个一级活齿10同时与一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901接触啮合；二级驱动轴11固定安装在一级驱动轴6上，在实际应用中，二者可以做成一个零件；二级定弦线轮12和二级动弦线轮14分别铰接在二级驱动轴11的两端，且二级定弦线滚道1201和二级动弦线滚道1401均朝向二级驱动轴11的中间；二级驱动轴11的中间有一个二级驱动轴偏心轴段1101，二级激波弦线轮13铰接在二级驱动轴偏心轴段1101上，垂直SH2所在平面且穿过SH2圆心的直线与二级偏心轴段1101的轴线重合，且二级激波弦线轮13位于二级定弦线轮12和二级动弦线轮14之间，数量与二级定弦线滚道1201和二级动弦线滚道1401的波数均相差一个二级激波弦线滚道1301波数的二级活齿15均匀地安装在二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401之间，且每个二级活齿15同时与二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401接触啮合。
实施例五中，活齿10和活齿15均采用了直径为10mm的钢球。
实施例五的一级定弦线滚道701对应的齿廓中心线SK1的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000161
实施例五的一级激波弦线滚道801对应的齿廓中心线SH1的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000162
实施例五的一级动弦线滚道901对应的齿廓中心线SK2的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000163
由以上表达式可知，实施例五中的一级激波弦线滚道801(或SH1)的波数为1，一级活齿10的个数为13个，则一级定弦线滚道701(或SK1)和一级动弦线滚道901(或SK2)对应的波数为13±1个，即12个或14个，此例中，一级定弦线滚道701(或SK1)的波数为12，一级动弦线滚道901(或SK2)对应的波数为14。
实施例五的二级定弦线滚道1201对应的齿廓中心线SK3的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000164
实施例五的二级激波弦线滚道1301对应的齿廓中心线SH2的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000165
实施例五的二级动弦线滚道1401对应的齿廓中心线SK4的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000171
由以上表达式可知，实施例五中的二级激波弦线滚道1301(或SH2)的波数为1，二级活齿15的个数为15个，则二级定弦线滚道1201(或SK3)和二级动弦线滚道1401(或SK4)对应的波数为15±1个，即14个或16个，此例中，二级定弦线滚道1201(或SK3)的波数为16，二级动弦线滚道1401(或SK4)对应的波数为14。
图23和图24为本发明的实施例六，该实施例为两级均为“SHi铰接的”双级并联三弦活齿传动机构，其中，图23给出了该实施例的机构简图，图24给出了图23对应的两级均为“SHi铰接的”双级并联三弦活齿传动单元结构图。在实施例六中，一级定弦线轮7和一级动弦线轮9分别铰接在一级驱动轴6的两端，且一级定弦线滚道701和一级动弦线滚道901均朝向一级驱动轴6的中间；一级驱动轴6的中间有一个一级驱动轴偏心轴段601，一级激波弦线轮8铰接在一级驱动轴偏心轴段601上，垂直SH1所在平面且穿过SH1圆心的直线与一级偏心轴段601的轴线重合，且一级激波弦线轮8位于一级定弦线轮7和一级动弦线轮9之间，数量与一级定弦线滚道701和一级动弦线滚道901的波数均相差一个一级激波弦线滚道801波数的一级活齿10均匀地安装在一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901之间，且每个一级活齿10同时与一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901接触啮合；二级驱动轴11固定安装在一级驱动轴6上，在实际应用中，二者可以做成一个零件；二级定弦线轮12和二级动弦线轮14分别铰接在二级驱动轴11的两端，且二级定弦线滚道1201和二级动弦线滚道1401均朝向二级驱动轴11的中间，且二级定弦线轮12固定安装在一级动弦线轮9上，在实际应用中，二者可以做成一个零件；二级驱动轴11的中间有一个二级驱动轴偏心轴段1101，二级激波弦线轮13铰接在二级驱动轴偏心轴段1101上，垂直SH2所在平面且穿过SH2圆心的直线与二级偏心轴段1101的轴线重合，且二级激波弦线轮13位于二级定弦线轮12和二级动弦线轮14之间，数量与二级定弦线滚道1201和二级动弦线滚道1401的波数均相差一个二级激波弦线滚道1301波数的二级活齿15均匀地安装在二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401之间，且每个二级活齿15同时与二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401接触啮合。
实施例六中，活齿10和活齿15均采用了直径为10mm的钢球。
实施例六的一级定弦线滚道701对应的齿廓中心线SK1的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000181
实施例六的一级激波弦线滚道801对应的齿廓中心线SH1的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000182
实施例六的一级动弦线滚道901对应的齿廓中心线SK2的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000183
由以上表达式可知，实施例六中的一级激波弦线滚道801(或SH1)的波数为1，一级活齿10的个数为13个，则一级定弦线滚道701(或SK1)和一级动弦线滚道901(或SK2)对应的波数为13±1个，即12个或14个，此例中，一级定弦线滚道701(或SK1)的波数为12，一级动弦线滚道901(或SK2)对应的波数为14。
实施例六的二级定弦线滚道1201对应的齿廓中心线SK3的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000184
实施例六的二级激波弦线滚道1301对应的齿廓中心线SH2的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000185
实施例六的二级动弦线滚道1401对应的齿廓中心线SK4的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000186
由以上表达式可知，实施例六中的二级激波弦线滚道1301(或SH2)的波数为1，二级活齿15的个数为15个，则二级定弦线滚道1201(或SK3)和二级动弦线滚道1401(或SK4)对应的波数为15±1个，即14个或16个，此例中，二级定弦线滚道1201(或SK3)的波数为16，二级动弦线滚道1401(或SK4)对应的波数为14。
以实施例一为例，图25给出了保持架47的结构与装配关系示意图，保持架47上有一圈圆周均布的用于与活齿5配合的活齿槽，各活齿槽的中心线SG所在的直线均汇交于驱动轴1轴线上的一点o；活齿槽的槽面为活齿5中心沿着活齿槽中心线从一端运动至另一端、活齿第一齿面501的运动轨迹包络面与保持架47的相交面。
以实施例一为例，图26给出了保持块48的结构与装配关系示意图，保持块48采用弹性材料，如防油橡胶，每两个活齿5之间均有一个保持块48。
保持架47或保持块48的设立，是为了在实际生产应用中便于活齿5的装配，提高生产效率，从图6可以看出，如果没有保持架47或保持块48，各个活齿5在装配时，较难定位在三条齿廓中心线SK1、SH1和SK2的交点上。
图27为本发明的实施例七的双级串联三弦活齿减速器的结构示意图，该减速器的传动机构应用了前述实施例五所述的机构。一级驱动轴6铰接在一级定弦线轮7上，二者之间装配有一圈第一滚动体16；第一壳体23固定安装在一级定弦线轮7上；一级定弦线轮7和第一壳体23通过一圈第二螺钉22固定安装在二级定弦线轮13的一端，二级定弦线轮13的另一端通过一圈第四螺钉31固定设有一个第二壳体24；一级动弦线轮9铰接在第一壳体23上，二者之间装配有一圈第五滚动体32；第一轴承圈21通过一圈第一螺钉20固定安装在一级驱动轴6的一级驱动轴偏心轴段601上；一级激波弦线轮8铰接在一级驱动轴6的一级驱动轴偏心轴段601上；一级驱动轴6、一级激波弦线轮8和第一轴承圈21之间装配有一圈第二滚动体18；数量与一级定弦线滚道701和一级动弦线滚道901的波数均相差一个一级激波弦线滚道801波数的一级活齿10均匀地安装在一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901之间，且每个一级活齿10同时与一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901接触啮合；二级驱动轴11固定安装在一级驱动轴6上，在本实施例中，二者为一个零件；第二轴承圈27通过一圈第三螺钉28固定安装在二级驱动轴11的二级驱动轴偏心轴段1101上，二级激波弦线轮13铰接在二级驱动轴11的二级驱动轴偏心轴段1101上；二级驱动轴11、二级激波弦线轮13和第二轴承圈27之间装配有一圈第三滚动体29；二级动弦线轮14铰接在第二壳体24上，二者之间装配有一圈第四滚动体30；数量与二级定弦线滚道1201和二级动弦线滚道1401的波数均相差一个二级激波弦线滚道1301波数的二级活齿15均匀地安装在二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401之间，且每个二级活齿15同时与二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401接触啮合；一级定弦线轮7上固定设有一个第一密封圈17，第一密封圈17与一级驱动轴6接触配合；第二壳体24上固定设有一个第三密封圈25，第三密封圈25与二级动弦线轮14接触配合；第一轴承圈21与一级动弦线轮9之间装配有一个第二密封圈19；第二轴承圈27与二级动弦线轮14之间装配有一个第四密封圈26。
图28给出了一级定弦线轮7上的一级定弦线滚道701的结构图；图29给出了一级动弦线轮9上的一级动弦线滚道901的结构图；图30给出了二级定弦线轮12上的二级定弦线滚道1201的结构图；图31给出了二级动弦线轮14上的二级动弦线滚道1401的结构图。
实施例七中，减速器的总体尺寸为，外径90mm，长48mm；一级活齿10和二级活齿15均为半径为3mm的球，个数均为19个；一、二级采用相同的结构参数，单级传动比均为10，双级总传动比为100；本实施例中一级定弦线滚道701对应的齿廓中心线SK1和二级定弦线滚道1201对应的齿廓中心线SK3的平面直角坐标参数方程均为：
Figure BDA0003039999240000201
实施例七中，一级激波弦线滚道801对应的齿廓中心线SH1和二级激波弦线滚道1301对应的齿廓中心线SH2的平面直角坐标参数方程均为：
Figure BDA0003039999240000202
实施例七中，一级动弦线滚道901对应的齿廓中心线SK2和二级动弦线滚道1401对应的齿廓中心线SK4的平面直角坐标参数方程均为：
Figure BDA0003039999240000203
图32为本发明的实施例八的双级并联三弦活齿减速器的结构示意图，该减速器的传动机构应用了前述实施例六所述的机构。第四轴承39固定安装在第四壳体38上，并于之一起通过一圈第五螺钉40固定安装在第三壳体36的一端，一级定弦线轮7通过一圈第八螺钉46固定安装在第三壳体36的另一端；一级驱动轴6通过第一轴承34铰接在一级定弦线轮7上，二者之间装配有一个第五密封圈33；二级定弦线轮12固定安装在一级动弦线轮9上，二者在本实施例中为一个零件，通过第三轴承37铰接在第三壳体36上；二级驱动轴11固定安装在一级驱动轴6上，二者在本实施例中为一个零件；一级激波弦线轮8通过一个第二轴承35铰接在一级驱动轴6的一级驱动轴偏心轴段601上；数量与一级定弦线滚道701和一级动弦线滚道901的波数均相差一个一级激波弦线滚道801波数的一级活齿10均匀地安装在一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901之间，且每个一级活齿10同时与一级定弦线滚道701、一级激波弦线滚道801和一级动弦线滚道901接触啮合；输出轴43通过一圈第六螺钉41固定安装在第四轴承39的内圈上；二级动弦线轮14通过一圈第七螺钉42固定安装在输出轴43上，且二级动弦线轮14和输出轴43之间固定设有一圈定位销44；二级驱动轴11和二级动弦线轮14之间装配有一个第五轴承45；二级激波弦线轮13通过一个第二轴承35铰接在二级驱动轴11的二级驱动轴偏心轴段1101上；数量与二级定弦线滚道1201和二级动弦线滚道1401的波数均相差一个二级激波弦线滚道1301波数的二级活齿15均匀地安装在二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401之间，且每个二级活齿15同时与二级定弦线滚道1201、二级激波弦线滚道1301和二级动弦线滚道1401接触啮合。
实施例八中，减速器的总体尺寸为，外径145mm，长103mm；一级活齿10为直径10mm的球，个数为13个；二级活齿15均为直径8mm的球，个数为18个；双级总速比为-20.4。
实施例八中一级定弦线滚道701对应的齿廓中心线SK1的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000211
实施例八中一级激波弦线滚道801对应的齿廓中心线SH1的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000212
实施例八中一级动弦线滚道901对应的齿廓中心线SK2的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000213
实施例八中二级定弦线滚道1201对应的齿廓中心线SK3的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000214
实施例八中二级激波弦线滚道1301对应的齿廓中心线SH2的平面直角坐标参数方程为
Figure BDA0003039999240000221
实施例八中二级动弦线滚道1401对应的齿廓中心线SK4的平面直角坐标参数方程为：
Figure BDA0003039999240000222
本发明的工作原理：如图6所示，以单级三弦活齿传动机构为例，本发明的传动原理为活齿5在三条正弦曲线SK1、SH1和SK2交点上，当其中一条正弦曲线固定时，驱动剩下的两条正弦曲线之一绕着点o旋转，则最后那条曲线为了满足“活齿5的中心必须在三条正弦曲线的交点上”这个条件，从而跟随转动，进而实现机构的变速运动。
以双级并联三弦活齿传动减速器为例，提出双级减速器的减速比计算表达式的推导方法，该方法包含了的单级三弦活齿传动机构的减速比计算表达式。假设
Figure BDA0003039999240000223
设传统的正弦活齿传动机构(包括激波器H、中心轮K和活齿架F)为二弦机构；本发明的正弦活齿传动机构为三弦机构，包括激波器H(激波弦线轮3)、中心轮K1(定弦线轮2)和K2(动弦线轮4)。
对于图23所示机构，H1(一级激波弦线轮8)、K1(一级定弦线轮7)和K2(一级动弦线轮9)为一级机构，H2(二级激波弦线轮13)、K3(二级定弦线轮12)和K4(二级动弦线轮14)为二级机构。在一级和二级机构内分别虚设一个虚拟活齿架F。对于一级机构，H1、K1和F构成一个二弦机构，H1为激波器，其速比为：
Figure BDA0003039999240000224
K1、K2和F构成另一个二弦机构，K2为激波器，其速比为：
Figure BDA0003039999240000225
对于图23所示的左端的一级机构，设其左端输入为
Figure BDA0003039999240000226
则在H1、K1和F构成的二弦机构中，虚拟导架F的输出转角为
Figure BDA0003039999240000227
在K1、K2和F构成的二弦机构中，已知虚拟导架F的输出转角为
Figure BDA0003039999240000228
故K2需输入(补偿)转角
Figure BDA0003039999240000229
故一级机构的总减速比为：
Figure BDA0003039999240000231
进一步地，当图1所示机构左端输入
Figure BDA0003039999240000232
后，其输出分别为H2的转速
Figure BDA00030399992400002311
和K3的转速
Figure BDA00030399992400002312
假设H2、K3和K4构成的二级机构中，K4固定，K3为输出，则在的H2的转速为
Figure BDA0003039999240000238
情况下，K3转速应为
Figure BDA0003039999240000239
综上，在一级机构作用下，K3的绝对转速为
Figure BDA0003039999240000237
但在二级机构假设K4不动的情况下，K3转速应为
Figure BDA0003039999240000236
故存在一个转角差需要K4补偿，即K4实际转过角度为
Figure BDA00030399992400002310
故双级机构的总减速比为：
Figure BDA0003039999240000233
式中
Figure BDA0003039999240000234
进一步的，按照上述思想，可推导出通用条件下的单级三弦活齿传动机构的减速比计算公式，即固定定弦线轮、驱动轴主动旋转且动弦线轮随动时，驱动轴与动弦线轮之间的减速比为：
Figure BDA0003039999240000235
上式中，当ZK2的值大于ZK1的值时，减速比i为正数，代表驱动轴和动弦线轮的转向相同；当ZK2的值小于ZK1的值时，减速比i为负数，代表驱动轴和动弦线轮的转向相反。
相对于现有的弦线活齿传动的结构形式，即活齿中心所在的齿廓中心线为两条弦线和一条直线，三弦活齿传动机构的活齿中心所在的齿廓中心线为三条弦线，其活齿同样为三副件，但其传动原理与现有的弦线活齿传动不同，减速比计算方法更为复杂，但减速比恒定的情况下，单级机构的活齿数量较现有的弦线活齿传动机构中的活齿数量增多了，从而提高了承载能力、使输出力矩更加平稳。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (12)

1.一种单级三弦活齿传动机构，其特征在于，其包括驱动轴、定弦线轮、激波弦线轮、动弦线轮和活齿，
定弦线轮和动弦线轮分别铰接在驱动轴上，激波弦线轮位于定弦线轮和动弦线轮之间且固定安装在驱动轴上；定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮均设有整周闭合的弦线齿廓，所述弦线齿廓的波幅均相等；定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮上各弦线齿廓的齿廓中心线在同一平面上，激波弦线轮上弦线齿廓的波数等于定弦线轮上弦线齿廓的波数和动弦线轮上弦线齿廓的波数之差的绝对值的一半；
多个活齿设置在定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮上的弦线齿廓之间，每个活齿的中心均同时设置在三条弦线齿廓对应的齿廓中心线上；活齿的个数与定弦线轮上弦线齿廓的波数之差的绝对值等于激波弦线轮上弦线齿廓的波数；活齿为旋转体，其外表面包括第一齿面和第二齿面，第二齿面在第一齿面的内部且与第一齿面相切；各弦线齿廓的齿廓面为活齿中心在其齿廓中心线上运动一周时第一齿面的运动轨迹包络面，与所述弦线齿廓所在的定弦线轮或激波弦线轮或动弦线轮的相交面。
2.根据权利要求1所述的单级三弦活齿传动机构，其特征在于，所述定弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure FDA0003039999230000011
所述激波弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure FDA0003039999230000012
所述动弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure FDA0003039999230000021
式中：
Figure FDA0003039999230000022
为自变量；b、c均为常数项，所有常数项均大于或等于零；a为弦线齿廓的波幅；ZK1为定弦线轮上弦线齿廓的波数；ZH1为激波弦线轮上弦线齿廓的波数；ZK2为动弦线轮上弦线齿廓的波数。
3.根据权利要求1所述的单级三弦活齿传动机构，其特征在于，所述定弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure FDA0003039999230000023
所述激波弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure FDA0003039999230000024
所述动弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure FDA0003039999230000025
以上各式中：
Figure FDA0003039999230000026
为自变量；a为弦线齿廓的波幅；R为弦线齿廓的径向半径；ZK1为定弦线轮上弦线齿廓的波数；ZH1为激波弦线轮上弦线齿廓的波数；ZK2为动弦线轮上弦线齿廓的波数。
4.一种单级三弦活齿传动机构，其特征在于，包括具有偏心轴段的驱动轴、定弦线轮、具有波数为1的弦线齿廓的激波弦线轮、动弦线轮和活齿，
定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮上均设有整周闭合的弦线齿廓，所有弦线齿廓的波幅均相等；定弦线轮和动弦线轮分别铰接在驱动轴上；激波弦线轮上弦线齿廓的波数为1，其弦线齿廓中心线为一个圆形，且所述圆形的中心铰接在驱动轴的偏心轴段上，所述偏心轴段的轴线距离驱动轴轴线的距离等于弦线齿廓的波幅，且激波弦线轮位于定弦线轮和动弦线轮之间；定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮上各弦线齿廓的齿廓中心线在同一平面上，激波弦线轮上弦线齿廓的波数等于定弦线轮上弦线齿廓的波数和动弦线轮上弦线齿廓的波数之差的绝对值的一半；
多个活齿安装在定弦线轮、激波弦线轮和动弦线轮上的弦线齿廓之间，每个活齿的中心均同时在三条弦线齿廓对应的齿廓中心线上；活齿的个数与定弦线轮上弦线齿廓的波数之差的绝对值等于激波弦线轮上弦线齿廓的波数；活齿为旋转体，其外表面包括第一齿面和第二齿面，第二齿面在第一齿面的内部且与第一齿面相切；各弦线齿廓的齿廓面为活齿中心在其齿廓中心线上运动一周，第一齿面的运动轨迹包络面，与所述弦线齿廓所在的定弦线轮或激波弦线轮或动弦线轮的相交面。
5.根据权利要求4所述的单级三弦活齿传动机构，其特征在于，所述定弦线轮的弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure FDA0003039999230000031
所述激波弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure FDA0003039999230000032
所述动弦线轮上弦线齿廓的齿廓中心线在平面直角坐标系中的参数方程为：
Figure FDA0003039999230000033
以上各式中：
Figure FDA0003039999230000034
为自变量；a为弦线齿廓的波幅；R为弦线齿廓的径向半径；ZK1为定弦线轮上弦线齿廓的波数；ZH1为激波弦线轮上弦线齿廓的波数；ZK2为动弦线轮上弦线齿廓的波数。
6.根据权利要求2、3或者5所述的单级三弦活齿传动机构，其特征在于，固定定弦线轮、驱动轴主动旋转且动弦线轮随动时，驱动轴与动弦线轮之间的减速比为：
Figure FDA0003039999230000041
上式中，当ZK2的值大于ZK1的值时，减速比i为正数，代表驱动轴和动弦线轮的转向相同；当ZK2的值小于ZK1的值时，减速比i为负数，代表驱动轴和动弦线轮的转向相反。
7.一种双级三弦活齿传动机构，其特征在于，其包括第一级传动机构和与所述第一级传动机构串联的第二级传动机构，第一级传动机构和第二级传动机构均分别包括权利要求1-6之一所述单级三弦活齿传动机构，所述第二级传动机构的驱动轴固定安装在第一级传动机构中的动弦线轮上，且第一级传动机构的动弦线轮的轴线和第二级传动机构的驱动轴的轴线位于一条直线上。
8.一种双级三弦活齿传动机构，其特征在于，其包括第一级传动机构和与所述第一级传动机构并联的第二级传动机构，第一级传动机构和第二级传动机构均分别包括权利要求1-6之一所述单级三弦活齿传动机构，所述第二级传动机构的驱动轴固定安装在第一级传动机构的驱动轴上，且第一级传动机构的驱动轴的轴线和第二级传动机构的驱动轴的轴线在一条直线上；所述第一级传动机构的定弦线轮或动弦线轮，与第二级传动机构的定弦线轮或动弦线轮固定安装在一起，且第一级传动机构的定弦线轮或动弦线轮的轴线与第二级传动机构的定弦线轮或动弦线轮的轴线在一条直线上。
9.根据权利要求7或8所述的双级三弦活齿传动机构，其特征在于，活齿与活齿之间设置保持架，保持架设有容纳所述活齿的活齿槽，所述活齿槽的中心线所在的直线均汇交于驱动轴轴线上的一点；活齿槽的槽面为活齿中心沿着活齿槽中心线从第一端运动至第二端、活齿的第一齿面的运动轨迹包络面与保持架的相交面。
10.根据权利要求7或8所述的双级三弦活齿传动机构，其特征在于，活齿与活齿之间设置具有弹性的保持块。
11.一种双级串联减速器，其特征在于，其包括第一壳体、第二壳体和权利要求7所述的双级三弦活齿传动机构，
所述双级三弦活齿传动机构的第一级传动机构的驱动轴为具有一级驱动轴偏心轴段的一级驱动轴、定弦线轮为具有一级定弦线滚道的一级定弦线轮、激波弦线轮为具有一级激波弦线滚道的一级激波弦线轮、动弦线轮为具有一级动弦线滚道的一级动弦线轮、活齿为一级活齿；双级三弦活齿传动机构第二级传动机构中的驱动轴为具有二级驱动轴偏心轴段的二级驱动轴、定弦线轮为具有二级定弦线滚道的二级定弦线轮、激波弦线轮为具有二级激波弦线滚道的二级激波弦线轮、动弦线轮为具有二级动弦线滚道的二级动弦线轮、活齿为二级活齿；
所述第一壳体的两端分别固定设有一级定弦线轮和二级定弦线轮；第二壳体固定安装在二级定弦线轮上；一级驱动轴铰接在一级定弦线轮上；一级动弦线轮铰接在第一壳体上；二级驱动轴固定安装在一级动弦线轮上；二级动弦线轮铰接在第二壳体上；所述一级激波弦线滚道和二级激波弦线滚道的波数均为1；一级激波弦线轮铰接在一级驱动轴偏心轴段上；二级激波弦线轮铰接在二级驱动轴偏心轴段上；数量与一级定弦线滚道和一级动弦线滚道的波数均相差1的一级活齿同时与一级定弦线滚道、一级激波弦线滚道和一级动弦线滚道啮合；数量与二级定弦线滚道和二级动弦线滚道的波数均相差1的二级活齿同时与二级定弦线滚道、二级激波弦线滚道和二级动弦线滚道啮合。
12.一种双级并联减速器，其特征在于，其包括第三壳体、第四壳体、第四轴承和权利要求8所述的双级三弦活齿传动机构，
所述双级三弦活齿传动机构的第一级传动机构的驱动轴为具有一级驱动轴偏心轴段的一级驱动轴、定弦线轮为具有一级定弦线滚道的一级定弦线轮、激波弦线轮为具有一级激波弦线滚道的一级激波弦线轮、动弦线轮为具有一级动弦线滚道的一级动弦线轮、活齿为一级活齿；双级三弦活齿传动机构的第二级传动机构的驱动轴为具有二级驱动轴偏心轴段的二级驱动轴、定弦线轮为具有二级定弦线滚道的二级定弦线轮、激波弦线轮为具有二级激波弦线滚道的二级激波弦线轮、动弦线轮为具有二级动弦线滚道的二级动弦线轮、活齿为二级活齿；
所述第三壳体的第一端设有一级定弦线轮，第三壳体的第二设有第四壳体和第四轴承；所述第四轴承的内圈固定设有输出轴；二级动弦线轮固定安装在输出轴上，且第四轴承的内圈位于二级动弦线轮和输出轴之间；一级驱动轴铰接在一级定弦线轮上；二级驱动轴固定安装在一级驱动轴上；一级动弦线轮铰接在第三壳体上；二级定弦线轮固定安装在一级动弦线轮上；所述一级激波弦线滚道和二级激波弦线滚道的波数均为1；一级激波弦线轮铰接在一级驱动轴偏心轴段上；二级激波弦线轮铰接在二级驱动轴偏心轴段上；数量与一级定弦线滚道和一级动弦线滚道的波数均相差1的一级活齿同时与一级定弦线滚道、一级激波弦线滚道和一级动弦线滚道接触啮合；数量与二级定弦线滚道和二级动弦线滚道的波数均相差1的二级活齿同时与二级定弦线滚道、二级激波弦线滚道和二级动弦线滚道接触啮合。
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