[发明专利]一种空间曲线啮合的齿轮机构及其靠模制造装置

说明书

技术领域

本方法涉及为微制造系统，具体是涉及空间曲线啮合的齿轮机构的靠模制造方法，本发明还涉及实现上述方法的装置。 

背景技术

随着科学技术水平和社会生活水平的提高，机电产品微小型化成为趋势之一。微机电系统(MEMS)已成为当前机械领域研究的热点。而微小/微传动机构或减速器又是微机电系统产品的关键部件，因此微小机械传动技术的研究开发又成为目前机械学科的研究热点之一。所以微小机械传动机构已成为微机电系统领域的关键技术。 

微小零件现有制造方法主要包括： 

(1)UV-LIGA技术：综合了紫外线光刻技术和电镀技术的类LIGA工艺可在钢质基底上刻划出微型结构。此方法主要加工准三维结构的微小零件，无法加工出任意三维结构的微小零件；另外，加工成本比较高。 

(2)微注塑成型：注塑成型是指通过压力将融溶状态的胶体注入模腔而成型，即将固态的塑胶按照一定的溶点融化，通过注射机的压力，以一定的速度注入模具型腔内，模具通过水道冷却将塑胶固化而得到与设计模腔一样的产品。由于微小结构零件尺寸在1mm以下，所以精密模具的加工成为一个难点；另外，由于模具型腔尺寸在毫米级，在满足流动性的情况下可以使用的材料有限，加工出来的微小零件强度无法达到要求。 

(3)电化学加工：电化学加工采用了快速原型制造思想，将三维微结构利用实时掩模选择性电沉积选择层层叠加起来。因此，在加工前需对加工对象进行CAD造型，并对模型分层处理，以获得加工数据，这些数据中的截面数据用以指导设计制造实时掩模的光刻掩模版，高度方向的数据用来控制加工系统进行分层电沉积。该方法加工效率不高，无法满足大批量低成本的市场化要求。 

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种成本低、加工效率高的空间曲线啮合的齿轮机构。 

本发明的第二个目的在于针对现有制造方法无法加工出空间曲线啮合齿轮机构的问题，提供一种一种制备所述主动轮钩杆的靠模制造装置。应用该装置可极大地降低了微传动机构的加工成本及简化了制造工艺，以便于空间曲线啮合齿轮机构在微机电领域的广泛应用。 

一种空间曲线啮合的齿轮机构，包括微电机、主动轮、从动轮、多个主动轮钩杆和多个从动轮钩杆；微电机通过轴与主动轮连接；所述主动轮钩杆均匀安装在主动轮的端面上，主动轮钩杆纵向截面与主动轮所在平面垂直；所述从动轮钩杆单排均匀布置在从动轮的圆周上；主动轮轴与从动轮轴相互垂直；主动轮和从动轮组成一对传动副；主动轮钩杆为螺旋线中一段，四个主动轮钩杆构成螺旋线的一周；从动轮钩杆为圆弧线，4个从动轮钩杆组成一个圆周；主动轮钩杆至少为4个，从动轮钩杆个数为主动轮钩杆个数与传动比倒数之积；主动轮钩杆和从动轮钩杆横截面直径为0.2-3mm。 

所述的主动钩杆和从动钩杆优选为钢丝。 

一种制备所述主动轮钩杆的靠模制造装置，包括靠模滚轴、绕丝机、四个切断模块、电机和推杆；所述的靠模滚轴与电机主轴连接，靠模滚轴表面设螺旋状凹槽，螺旋状凹槽内设有金属丝，金属丝横截面直径为0.2-2mm，金属丝的一端与绕丝机连接，另一端固定在靠模滚轴上端；四个切断模块两两相对位于靠模滚轴四周，分别与推杆连接，推杆与液压缸连接；四个切断模块内表面分别设有一条纵向切刀以及曲线凹槽，当切断模块在推杆作用下与靠模滚轴贴合时，切断模块上的曲线凹槽与靠模滚轴上螺旋状凹槽组成曲线孔。 

所述切断模块与推杆优选螺纹连接。 

所述推杆优选为不锈钢金属棒。 

本发明与现有传动机构制造方法相比具有如下的优点： 

(1)空间曲线啮合齿轮机构靠模制造加工工艺简单，只需要一个靠模滚轴、四个切断模块、一个绕丝机构、电机以及推杆。传统的传动装置，如微小行星齿轮机构、锥齿轮等，制造工艺复杂、周期较长、成本较高。 

(2)空间曲线啮合齿轮机构靠模制造方法经济性好，主动轮和从动轮轮体只需车床加工带有小孔的圆柱体，钩杆的原材料为成品金属钢丝，钢丝通过绕丝机构绕在靠模滚轴上，然后四个切断模块，从上下左右方向切断靠模滚轴上的钢丝，所得的空间曲线微小圆柱体就是空间曲线啮合齿轮机构的传动钩杆，所以加工过程基本没有废料，节省成本。最后，利用数控机床把钩杆安装到轮体上，即得到空间曲线啮合齿轮机构。 

(3)目前，现有制造方法能加工出来的锥齿轮最小直径为10mm，而本发明能加工出直径为5mm的空间曲线啮合齿轮，占用的空间尺寸更小，使其更加适用于微小机械领域，极大 推动了微小传动机构的发展。