CN206130065U - 一种实时消隙式弱刚性推杆活齿传动装置 - Google Patents

Abstract

一种实时消隙式弱刚性推杆活齿传动装置，主要包括弱刚性推杆活齿、轴承B、输入轴端盖、机架端盖、输入轴、键B、五段拼接式激波器、轴承B、轴套、活齿架、轴承A、机架、中心轮、活齿架端盖、螺栓、键A、输出轴和轴承，弱刚性推杆活齿包括上推杆、环形卡环、弹簧、下推杆、圆柱凸台A、圆柱凸台B、轴承A、轴承B、销轴A和销轴B。本实用新型可减缓磨损、实时消隙和减缓冲击的作用，提高减速器的使用寿命。

Description

一种实时消隙式弱刚性推杆活齿传动装置

技术领域

本实用新型涉及一种活齿传动装置，特别涉及推杆活齿减速器消隙方法的设计与研究。

背景技术

活齿传动具有传动精度高、传动比大、传动比稳定、扭矩大、噪声小、体积小等优点，由于其优越的传动性能，活齿减速器被广泛应用于轻工业。但在活齿传动装置中，推杆活齿与中心轮及激波器的配合为间隙配合，本身便存在间隙，在回程阶段，会与激波器有短暂的分离，在激波器的推动作用下，推杆活齿再次与中心轮、激波器啮合时，便会产生冲击；加之在传动过程中，活齿啮合副磨损比较严重，使得冲击现象更加明显，在传动过程中，减速器也会产生较大的回差，使得传动性能降低，降低了减速器的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可减缓磨损、实时消隙和减缓冲击的作用，提高减速器的使用寿命的实时消隙式弱刚性推杆活齿传动装置。

本实用新型主要包括弱刚性推杆活齿、轴承B、输入轴端盖、机架端盖、输入轴、键B、五段拼接式激波器、轴承B、轴套、活齿架、轴承A、机架、中心轮、活齿架端盖、螺栓、键A、输出轴和轴承。

其中，弱刚性推杆活齿包括上推杆、环形卡环、弹簧、下推杆、圆柱凸台A、圆柱凸台B、轴承A、轴承B、销轴A和销轴B。上推杆为侧面开口的槽钢型，上推杆的啮合副端设有一组位置相互对应的通孔，上推杆的接触端设有一个轴向通孔，轴向通孔的内部设有环形卡环。上推杆接触端的轴向通孔的直径与弹簧的内径相同。下推杆为侧面开口的槽钢型，下推杆的啮合副端设有一组位置相互对应的通孔，下推杆的接触端设有两层直径不同的圆柱凸台，分别为圆柱凸台A和圆柱凸台B，圆柱凸台A的直径与弹簧的外径相同，圆柱凸台B的直径与上推杆的环形卡环的直径相同。圆柱凸台B插接在上推杆的环形卡环内，弹簧套接在圆柱凸台B上，弹簧的一端与上推杆的环形卡环相邻。在上推杆和下推杆的啮合副端内均设有一个轴承，分别为轴承A和轴承B，销轴A插接在上推杆的啮合端通孔和轴承A中部的通孔内，销轴B插接在下推杆的啮合端通孔和轴承B中部的通孔内。输入轴端盖与机架端盖通过螺栓相连，轴承B与机架端盖相连。输入轴的一侧与轴承相连，输入轴的另一端通过键B与五段拼接式激波器连接。在五段拼接式激波器与轴承B之间设有轴套。活齿架的一侧与轴承A相连，轴承A和机架相连接。弱刚性推杆活齿设在活齿架的导槽内，弱刚性推杆活齿与中心轮、五段拼接式激波器组成啮合副。活齿架与活齿架端盖通过螺栓连接。活齿架通过键A与输出轴的一侧相连，输出轴的另一侧与轴承相连，轴承与机架连接，机架与中心轮通过螺栓相连。

本实用新型所述的五段拼接式激波器的理论齿廓由五段拼接式方程曲线所组成，五段拼接式激波器的推程部分分为加速阶段、匀速阶段和减速阶段三部分，回程的齿形方程与推程的齿形方程对称。五段拼接式激波器一个周期的位移方程通式为：

由上式可得到五段拼接式激波器的理论齿廓曲线的直角坐标方程为：

式中，x、y为五段拼接式激波器的横、纵坐标，s₁为五段拼接式激波器的位移，θ为转角，h为五段拼接式激波器的行程，ω为角度系数，φ为推程所对应的角度，即周期T＝2φ，φ₁为第一段的终止角度，并且2π＝ωφ₁，φ＝bφ₁，b为一个大于2的整数，R为五段拼接式激波器的基圆半径。

本实用新型所述的中心轮的理论廓线方程是由五段拼接式激波器的理论廓线方程改变基圆半径和周期后得到。中心轮(7)一个周期的方程通式为：

式中，X、Y为中心轮的横、纵坐标，l为弱刚性推杆活齿的上推杆与下推杆的端面接触时两端轴承的中心距，R为五段拼接式激波器的基圆半径，θ为转角，s′₁为中心轮的位移，其表达式与s₁的表达式以及参数关系完全一致，其中φ₁＝(i-1)φ′₁。

本实用新型专利的五段拼接式激波器推程的中段为匀速运动，无加速度，使得弱刚性推杆活齿所受的内力减小，从而使弱刚性推杆活齿与中心轮及五段拼接式激波器的摩擦力减小，并且，弱刚性推杆活齿两端使用轴承A，变滑动摩擦为滚动摩擦，大大减缓推杆活齿啮合副的磨损。

本实用新型在使用时，推杆活齿内部装有弹簧，使得推杆活齿具有弱刚性，初始时弹簧处于压缩状态，在回程阶段，弹簧部分恢复，使得推杆活齿始终保持与中心轮及激波器的接触，弹簧再次被压缩时，在弹力的缓冲作用下，上推杆与下推杆接触时的作用力减小，起到减小冲击的作用。在五段拼接式激波器与弱刚性推杆活齿的共同作用下，使得推杆活齿的磨损得以减小，并提高了推杆活齿减速器的传动性能，延长了减速器的使用寿命。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：可减缓磨损、实时消隙和减缓冲击的作用，提高减速器的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实时消隙式弱刚性推杆活齿减速器的剖面图。

图2是弱刚性推杆活齿结构图。

图3主要结构示意图。

图4五段拼接式激波器示意图。

图5是上推杆示意图。

图6是下推杆示意图。

图7是中心轮示意图。

图8是激波器一个周期的行程示意图。

图9是激波器一个周期的类速度示意图。

图10是激波器一个周期的类加速度示意图。

图11是激波器一个周期的类跃动度示意图。

在上述附图中：1.输出轴，2.轴承，3.键A，4.轴承A，5.机架，6.活齿架，7.中心轮，8.机架端盖，9.轴承A，10.上推杆，11.弹簧，12.下推杆，13.销轴B，14.五段拼接式激波器，15.输入轴端盖，16.键B，17.轴套，18.输入轴，19.轴承B，20.螺栓，21.活齿架端盖，22.轴承B，23.销轴A。

具体实施方式

在图1至图7所示的本实用新型的示意简图中，弱刚性推杆活齿包括上推杆、环形卡环、弹簧、下推杆、圆柱凸台A、圆柱凸台B、轴承A、轴承B、销轴A和销轴B。上推杆10为侧面开口的槽钢型，上推杆的啮合副端设有一组位置相互对应的通孔，上推杆的接触端设有一个轴向通孔，轴向通孔的内部设有环形卡环。上推杆接触端的轴向通孔的直径与弹簧11的内径相同。下推杆12为侧面开口的槽钢型，下推杆的啮合副端设有一组位置相互对应的通孔，下推杆的接触端设有两层直径不同的圆柱凸台，分别为圆柱凸台A和圆柱凸台B，圆柱凸台A的直径与弹簧的外径相同，圆柱凸台B的直径与上推杆的环形卡环的直径相同。圆柱凸台B插接在上推杆的环形卡环内，弹簧套接在圆柱凸台B上，弹簧的一端与上推杆的环形卡环相邻。在上推杆和下推杆的啮合副端内均设有一个轴承，分别为轴承A9和轴承B22，销轴A23插接在上推杆的啮合端通孔和轴承A中部的通孔内，销轴B13插接在下推杆的啮合端通孔和轴承B19中部的通孔内。输入轴端盖15与机架端盖8通过螺栓相连，轴承B与机架端盖8相连。输入轴的一侧与轴承相连，输入轴18的另一端通过键B16与五段拼接式激波器14连接。在五段拼接式激波器与轴承19之间设有轴套17。活齿架6的一侧与轴承A4相连，轴承A和机架5相连接。弱刚性推杆活齿设在活齿架6的导槽内，弱刚性推杆活齿与中心轮7、五段拼接式激波器组成啮合副。活齿架与活齿架端盖21通过螺栓20连接。活齿架通过键A3与输出轴1的一侧相连，输出轴的另一侧与轴承2相连，轴承与机架连接，机架与中心轮7通过螺栓相连。

本实用新型的五段拼接式激波器为三齿差，其周期，行程h＝4mm，常数b＝5，即加速阶段的转角，角度系数ω＝30，将数值带入通式中可得，五段拼接式激波器的位移方程为：

五段拼接式激波器的基圆半径R＝50mm，将s₁的表达式带入横纵坐标表达式中即可求得五段拼接式激波器一个周期的理论廓线坐标，轴承A的半径r＝5mm，再根据内等距曲线原理便可得到五段拼接式激波器的实际廓线。

本减速器的同向传动比为5，即中心轮齿数为12个，中心轮的的周期刚性推杆活齿的上推杆与下推杆的端面接触时l＝40mm，由此可得中心轮的理论廓线坐标，再根据外等距原理可得中心轮的实际廓线。

由图8、9、10、11得，五段拼接式激波器的类速度、类加速度、类跃动度均为连续变化，即凸轮原理无刚性冲击，也无柔性冲击。推程中段弱刚性推杆活齿为匀速运动，无加速度，所受的内力较小。

本减速器在弱刚性推杆活齿和五段拼接式激波器的共同作用下保证减速器的传动性能，延长减速器的使用寿命。

Claims (3)

1.一种实时消隙式弱刚性推杆活齿传动装置，主要包括弱刚性推杆活齿、轴承B、输入轴端盖、机架端盖、输入轴、键B、五段拼接式激波器、轴承B、轴套、活齿架、轴承A、机架、中心轮、活齿架端盖、螺栓、键A、输出轴和轴承，其特征在于：弱刚性推杆活齿包括上推杆、环形卡环、弹簧、下推杆、圆柱凸台A、圆柱凸台B、轴承A、轴承B、销轴A和销轴B，上推杆为侧面开口的槽钢型，上推杆的啮合副端设有一组位置相互对应的通孔，上推杆的接触端设有一个轴向通孔，轴向通孔的内部设有环形卡环，上推杆接触端的轴向通孔的直径与弹簧的内径相同，下推杆为侧面开口的槽钢型，下推杆的啮合副端设有一组位置相互对应的通孔，下推杆的接触端设有两层直径不同的圆柱凸台，分别为圆柱凸台A和圆柱凸台B，圆柱凸台A的直径与弹簧的外径相同，圆柱凸台B的直径与上推杆的环形卡环的直径相同，圆柱凸台B插接在上推杆的环形卡环内，弹簧套接在圆柱凸台B上，弹簧的一端与上推杆的环形卡环相邻，在上推杆和下推杆的啮合副端内均设有一个轴承，分别为轴承A和轴承B，销轴A插接在上推杆的啮合端通孔和轴承A中部的通孔内，销轴B插接在下推杆的啮合端通孔和轴承B中部的通孔内，输入轴端盖与机架端盖通过螺栓相连，轴承B与机架端盖相连，输入轴的一侧与轴承相连，输入轴的另一端通过键B与五段拼接式激波器连接，在五段拼接式激波器与轴承B之间设有轴套，活齿架的一侧与轴承A相连，轴承A和机架相连接，弱刚性推杆活齿设在活齿架的导槽内，弱刚性推杆活齿与中心轮、五段拼接式激波器组成啮合副，活齿架与活齿架端盖通过螺栓连接，活齿架通过键A与输出轴的一侧相连，输出轴的另一侧与轴承相连，轴承与机架连接，机架与中心轮通过螺栓相连。

2.根据权利要求1所述的一种实时消隙式弱刚性推杆活齿传动装置，其特征在于：五段拼接式激波器的理论齿廓由五段拼接式方程曲线所组成，五段拼接式激波器的推程部分分为加速阶段、匀速阶段和减速阶段三部分，回程的齿形方程与推程的齿形方程对称，五段拼接式激波器一个周期的位移方程通式为：

$s_1=\left\{\begin{array}{c}\frac{h}{{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\φ}}_1(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)}\cos \left(\mathrm{\ω}\mathrm{\θ}\right)+\frac{h}{2{\mathrm{\φ}}_1(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)}{\mathrm{\θ}}^2-\frac{h}{{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\φ}}_1(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)},\mathrm{\θ}\∈(0,{\mathrm{\φ}}_1)\\ \frac{h}{\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1}\mathrm{\θ}-\frac{{\mathrm{h\φ}}_1}{2(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)},\mathrm{\θ}\∈({\mathrm{\φ}}_1,\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)\\ -\frac{h}{{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\φ}}_1(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)}\cos \left(\mathrm{\ω}\mathrm{\θ}\right)-\frac{h}{2{\mathrm{\φ}}_1(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)}{\mathrm{\θ}}^2+\frac{h\mathrm{\φ}}{{\mathrm{\φ}}_1(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)}\mathrm{\θ}+\frac{h}{{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\φ}}_1(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)}+\frac{h(2{\mathrm{\φ\φ}}_1-2{\mathrm{\φ}}_1^2-{\mathrm{\φ}}^2)}{2{\mathrm{\φ}}_1(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)},\mathrm{\θ}\∈(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1,\mathrm{\φ}+{\mathrm{\φ}}_1)\\ -\frac{h}{\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1}\mathrm{\θ}+\frac{h(4\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)}{2(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)},(\mathrm{\φ}+{\mathrm{\φ}}_1,2\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)\\ \frac{h}{{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\φ}}_1(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)}\cos \left(\mathrm{\ω}\mathrm{\θ}\right)+\frac{h}{2{\mathrm{\φ}}_1(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)}{(2\mathrm{\φ}-\mathrm{\θ})}^2-\frac{h}{{\mathrm{\ω}}^2{\mathrm{\φ}}_1(\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1)},(2\mathrm{\φ}-{\mathrm{\φ}}_1,2\mathrm{\φ})\end{array}\right.$

由上式可得到五段拼接式激波器的理论齿廓曲线的直角坐标方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=(s_1+R)cos\left(\mathrm{\θ}\right)\\ y=(s_1+R)sin\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right.$

式中，x、y为五段拼接式激波器的横、纵坐标，s₁为五段拼接式激波器的位移，θ为转角，h为五段拼接式激波器(14)的行程，ω为角度系数，φ为推程所对应的角度，即周期T＝2φ，φ₁为第一段的终止角度，并且2π＝ωφ₁，φ＝bφ₁，b为一个大于2的整数，R为五段拼接式激波器的基圆半径。

3.根据权利要求2所述的一种实时消隙式弱刚性推杆活齿传动装置，其特征在于：中心轮的理论廓线方程是由五段拼接式激波器的理论廓线方程改变基圆半径和周期后得到，中心轮一个周期的方程通式为：

$\left\{\begin{array}{c}X=(s_1^{\′}+R+l)cos\left(\mathrm{\θ}\right)\\ Y=(s_1^{\′}+R+l)sin\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right.$

式中，X、Y为中心轮的横、纵坐标，l为弱刚性推杆活齿的上推杆与下推杆的端面接触时两端轴承的中心距，R为五段拼接式激波器的基圆半径，θ为转角，s′₁为中心轮的位移，其表达式与s₁的表达式以及参数关系完全一致，其中φ₁＝(i-1)φ′₁。