CN1261133A - 滚柱波动传动装置 - Google Patents

Abstract

一种滚柱波动传动装置,包含有入力轴、输出轴、偏心圆、中间传动构件及针轮机壁,入力轴相连于偏心圆激波器,偏心圆外为轴承,设在偏心圆外环之转盘为传动构件,中间传动构件外为固定针轮机壁,针轮机壁上有复数环状排列之针轮,针轮内有针轮销;该中间传动机构件具有保持架,保持架外围有复数凹入孔,凹入孔置入实心圆形滚柱,保持架内设有输出轴销连接于输出轴,保持架外径略小于外环针轮之齿根圆直径,保持架与偏心圆为双排结构,两只偏心圆对称180度排列。

Description

滚柱波动传动装置

本发明系与减速机有关，更详而言之，尤指一种利用曲柄滑块运动激波规律，齿差传动相对速度和等速共轭原理所发展出来的滚柱波动传动装置。属于传动装置。

传统齿差行星传动原理所发展出来的减速机，可按其传动机构之不同，区分为行星齿轮减速机，摆线轮减速机，活齿减速机，其中间啮合件则分别为内接齿轮，摆线轮和销形活齿等，其共同特性为体积小，传动比大，造价低廉，因此在减速机使用中，占有很大席位，其独特功能非传统圆杆齿轮减速机或蜗杆减速机所可比拟，其中以摆轮传动应用较广，其行星齿轮齿廓采用短幅外摆线的平行曲线，加工复杂，精度较难控制，短幅系数差距大，容易发生根切和应力集中现象；

摆线轮减速机构(参阅图1A、B)，摆线轮4，由偏心圆7所驱动，受外环圆形针齿5所限制，根据齿差传动原理，摆线轮4一面高速公转，一面低速自转，自转转速由摆线轮内之轴销6输出，此机构内针轮采用圆弧齿形，行星齿轮采用摆线平行曲线，使得齿尖不易产生干涉，为生产车间最普遍采用机种，但摆线轮设计复杂，加工也较困难，非一般工厂可轻易制作，成本较高，难以普及；

滚齿减速机构(参阅图2A、B)，此机构源自上述机种，并为申请人先前申请之发明创造，申请号为91107526.7，其内齿轮采用中空短圆柱滚筒滚齿12，动转亦采用摆线平行曲线，外齿轮则同为圆形针齿13，偏心圆11驱动滚齿12和针齿13啮合，一面高速公转，一面以低速自转，自转转速直接由滚齿12内部轴销14直接输出，滚齿12可各别转动；

激波器由入力轴16、偏心圆11所组成，输出轴销14直接插在输出轴17上，滚齿12由托环15托住，能自由转动并使其保持和偏心圆11密切接触，保证确切动作能与针齿13正常啮合，固定针齿齿轮由机壁10、针齿13和针齿套18所组成；

自转转速经由输出轴销14从滚齿12内部直接输出，构造简单，传动效率高，制造容易，但滚齿群的啮合曲线仍然采用摆线平行曲线，也具有摆线传动的缺点，且在高传动比时，滚齿径小，自转转速无法从滚齿12内部直接输出，传动比不能充份发挥。

本发明其主要目的是提供一种滚柱波动传动装置，其摩擦系数低(纯滚动)，传动效率高、组件简易、耐冲击、耐磨损、结构紧密、传动精确背隙低(0-5`)及扭矩大、寿命长。

本发明一种滚柱波动传动装置，包含有入力轴、输出轴、偏心圆、中间传动构件及针轮机壁，该入力轴相连于偏心圆激波器，偏心圆外为轴承，装设在偏心圆外环之转盘系为中间传动机构件，而中间传动机构件外为固定针轮机壁，针轮机壁上有复数环状排列之针轮，针轮内具有针轮销；其特征在于：该中间传动机构件具有保持架，保持架外围有复数凹入孔，凹入孔置入实心圆形滚柱，滚柱能自由滚动，保持架内设有输出轴销连接于输出轴，保持架外径略小于外环针轮之齿根圆直径，保持架与偏心圆系用双排结构，两只偏心圆对称180度排列。

本发明的优点及其功效如下：

(1)摩擦系数低，传动效率高；

传动组件均为余隙配合，纯滚动摩擦，摩擦系数低，传动效率相对提高。

(2)组件简易，成本低廉；

主要传动元件采用圆形滚柱，不需特殊工具即可加工，适合中小企业投资，工艺简化，成本较低。

(3)结构紧凑，耐冲耐磨；

齿廓并非渐开线也非摆线，真圆齿形最具耐磨耐冲，不易崩损。

(4)啮合齿数多，传动精确；

双排结构，啮合数几近50％，背隙低(0-5`)，轮齿可相互补偿，传动精确，是精密传动的配备。

(5)机理平衡，传动平稳；

双偏心圆对称激动，机构平衡，传动平稳，噪音较低。

(6)扭矩大，寿命长；

激波径反应力矩，在有限的空间限制内，本发明可根据需要，加大激波径，承受扭矩大，机体结构不易故障，寿命较长。

本发明具有如下附图：

图1A系习知摆线轮传动之装置平面图。

图1B系习知摆线轮传动简单示意图。

图2A系申请号91107526.7滚齿减速机构传动之装置平面图。

图2B系申请号91107526.7滚减速机构传动简单示意图。

图3A系本发明传动之装置平面图。

图3B系本发明传动简单示意图。

图4A系本发明激波规律有关曲柄滑块之简单平面示意图。

图4B系本发明激波规律有关曲柄滑块运转之简单平面示意图。

图5系本发明之结构实施剖面示意图。

图中标号如下：

4摆线轮             5针齿               6轴销

7偏心圆             10机壁              11偏心圆

12滚齿              13针齿              14输出轴销

15托环              16入力轴            17输出轴

18针齿套            20滚柱波动传动装置  21入力轴

22输出轴            221输出轴销         222轴销套

23偏心圆            232圆轴柱           24针轮机壁

241针轮             242针轮销           25轴承

26保持架            261凹入孔           262滚柱

263间隔环           264轗孔             231键

兹举一较佳实施例，并配合图式说明如下：

首先请参阅图3A、图3B所示，本发明一种滚柱波动传动装置20，包含有一入力轴21、输出轴22、偏心圆23、中间传动构件及针轮机壁24，入力轴21相连于偏心圆23，偏心圆23外围有轴承25，即采用标准的偏心圆23以键231接合于一圆轴柱232，以形成一激波器装置，其运动类似曲柄滑块机构，中间传动构件系装置在偏心圆23之外环，主要系为一保持架26，保持架26外围有复数凹入孔261，凹入孔261内入短圆柱实心滚柱262，该保持架26内设复数偏心轗孔264，轗孔264内具有输出轴销221，输出轴销221连接于输出轴22，并于保持架26外部环绕一固定的针轮机壁24，针轮机壁24内缘有复数环形排列之针轮241，针轮241内具有针轮销242。

本发明舍弃短幅外摆线平行曲线之齿廓，以短圆柱实心滚柱262作为行星轮之齿廓，激波运动类似曲柄滑块机构，滚柱保持架26，受偏心圆23激动后，驱动保持架26上的滚柱262，循曲柄滑块运动规律运转，受外环也是圆柱形针轮241的限制，形成近似等速共轭的包络啮合曲线，其自转转速则由保持架26上之偏心轗孔264经输出轴销221直接输出，由于齿面共轭，可有效排除干涉和滑动，背隙微小，定位精确，是精密等级的新式传动装置；

滚柱波动传动的激波规律(参阅图4A、B)，当行星轮的齿廓采用圆形滚柱262和标准偏心圆23时，其激波规律类似曲柄滑块机构，滚柱262为滑块，偏心圆23为曲柄，保持架26为连杆，其关系式如下：

S＝Rp Cos β-e Cos ω $S^{\′}=\sqrt{R{p}^2-e^2{\mathrm{Sin}}^2\mathrm{\ωt}}-\mathrm{eCos\ωt}-\mathrm{Ro}$ 式中：Rp-偏心圆理论轮廓半径

  Ro-激波器基圆半径

  e-偏心距

ω-偏心圆角速度

β-连杆和导轨中线间夹角

t-时间参数

固齿轮齿廓相对应点的精密计算，可建立以固齿轮坐标为动坐标系，利用偏微分可求得相关的圆族方程式，从而得到固齿轮齿廓形成的相对应点，本发明固齿轮之齿廓仍然采用圆柱形针轮241，即在寻求近似等速共轭包络曲线，实务上不需如此繁复计算，采用静态啮合时的等距曲线，以三角函数设定未知参数利用毕氏定理联立方程解之或图解法直接拟合，较为迅速便捷；

本发明的结构实施例(参阅图5、3B)，激波器由入力轴21及偏心圆23所组成，输出轴销221直接插在输出轴22上，滚柱262等距排列于保持架26上，采余隙配合，使滚柱262能于保持架26孔内自由滚动，保持架26之外径为(Dz-dz-2e-0.002dz)，使其滚动时避开针轮241，避免碰撞，固定针齿齿轮由针轮机壁24、针轮241和针轮销242所组成，激波器(偏心圆23)和滚柱齿轮(滚柱262、保持架26)均采用双排结构，两偏心圆23对称180度安装，滚柱262间以间隔环263定位，输出轴销221穿过两只保持架26连接于输出轴22上，输出轴销221上附轴销套222，可自由滚动。

Claims (1)

1、一种滚柱波动传动装置，其系包含有入力轴、输出轴、偏心圆、中间传动构件及针轮机壁，该入力轴相连于偏心圆激波器，偏心圆外为轴承，装设在偏心圆外环之转盘系为传动构件，而中间传动构件外为固定针轮机壁，针轮机壁上有复数环状排列之针轮，针轮内具有针轮销；其特征在于：该中间传动机构件具有保持架，保持架外围有复数凹入孔，凹入孔置入实心圆形滚柱，滚柱能自由滚动，保持架内设有输出轴销连接于输出轴，保持架外径略小于外环针轮之齿根圆直径，保持架与偏心圆系用双排结构，两只偏心圆对称180度排列。

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