[实用新型]一种伺服机构的渐开线曲柄传动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传动装置，具体应用于伺服机构传动技术领域。

背景技术

目前，伺服机构传动装置中，较多的采用滚珠丝杠减速器(或液压缸)加曲柄连杆传动。滚珠丝杠或液压缸将电机的旋转运动转变为直线运动，再由曲柄连杆机构转换为驱动负载往复摆动的旋转运动。

现有技术在实际应用中存在以下缺陷：

1.该传动方式中，滚珠丝杠减速器(或液压缸)的直线位移与输出轴转动的角度之间成非线性关系，即传动比不是常数。在精确位置伺服控制中，这种非线性严重影响控制系统的稳定和位置控制精度。

2.作用在滚珠丝杠或液压缸活塞上的力与滚珠丝杠或液压缸活塞的轴线不平行，成一角度关系，并随着曲柄位置的变化而变化。一方面，使滚珠丝杠或液压缸活塞的输出力不能得到有效利用；另一方面，使滚珠丝杠或液压缸必须承受附加的垂直于轴线的交变力，该附加交变力将会引起滚珠丝杠或液压缸额外的弯曲变形和疲劳，使其工作性能变差，摩擦力增加，传动装置使用寿命缩短。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种伺服机构的渐开线曲柄传动装置，它具有能实现线性传动，即定传动比传动，同时直线传动机构无须承受附加的垂直于轴线的交变力，从而提高传动装置的性能，延长其使用寿命的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种伺服机构的渐开线曲柄传动装置，包括直线传动机构和曲柄，所述直线传动机构与所述曲柄配合连接，所述曲柄与输出轴连接，在直线传动机构的传动下能够绕输出轴往复摆动，其特征在于，还包括滚子，所述滚子与所述直线传动机构的传动端连接，能够随直线传动机构做直线平动；所述曲柄上开设有渐开线槽，渐开线基圆中心与曲柄摆动中心重合，曲柄上的渐开线槽与所述滚子的工作面相接触，滚子的运行轨迹沿渐开线槽开设所依据的渐开线的基圆的切线布置，曲柄通过渐开线槽与滚子配合，从而实现与所述直线传动机构配合连接形成运动副。

对上述基础结构的改进方案为，所述滚子包括第一滚子和第二滚子，所述曲柄上开设的渐开线槽包括在水平方向上开设的与第一滚子配合的第一渐开线槽，和与第二滚子配合的第二渐开线槽。

对上述结构的优化方案为，所述曲柄上的第一渐开线槽与第二渐开线槽为水平方向对称开设。

对上述结构进一步的改进方案为，所述滚子之间的直线距离可调。

优选的技术方案为，所述直线传动机构为滚珠丝杠螺母副，所述滚珠丝杠螺母副与电机连接，所述滚子与滚珠丝杠螺母副中的螺母连接，能够随螺母做直线平动；所述曲柄包括上曲柄臂和下曲柄臂，所述上、下曲柄臂开设有所述渐开线槽，上、下曲柄臂的内侧面与所述滚珠丝杠螺母副中的滚珠螺母副连接，通过上、下曲柄臂限制螺母转动，使其只作平动。

又一优选的技术方案为，所述直线传动机构为液压缸，所述滚子与液压缸的活塞杆输出端连接，能够随活塞杆做直线平动；所述曲柄包括上曲柄臂和下曲柄臂，所述上、下曲柄臂开设有所述渐开线槽。

本实用新型的优点在于：

1.本实用新型采用二级传动，第一级选用直线传动机构，例如采用滚珠丝杠，将电机的旋转运动转换成直线运动，并实现大的减速比；第二级采用开设有渐开线槽的曲柄与滚子配合，曲柄与输出轴连接，绕输出轴往复摆动，滚子与直线传动机构的传动端连接，随其作直线平动，滚子与曲柄上的渐开线槽构成运动副。当滚子随直线传动机构直线平动时，滚子推动曲柄绕输出轴回转输出。

渐开线的特点在于：一，发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的圆弧长度；二，发生线与基圆的切点为其速度瞬心，所以发生线即为渐开线的法线，即渐开线上任意点的法线恒为基圆的切线；三，同一基圆上任意两条渐开线(不论是同向还是反向)上各点之间的距离相等。

如果滚子轨迹沿渐开线基圆的切线布置，则利用渐开线特点一可知，滚子沿渐开线移动时，其平动位移即发生线长度等于基圆转过的弧度乘以基圆半径，即S＝θ×r，即滚子的直线位移与曲柄的转角成正比。从而解决了现有技术中，滚珠丝杠减速器或液压缸的直线位移与输出轴转动的角度之间成非线性关系，即传动比不是常数的问题。从而避免了在精确位置伺服控制中，由非线性问题的存在，而影响控制系统的稳定和位置控制精度的发生。