[发明专利]一种单列减变速一体化圆柱正弦活齿机构

说明书

技术领域 本发明涉及变速比传动领域。

背景技术 随着生产的发展与科技的进步，对机械传动系统提出了越来越高的要求。而常规匀速传动已经难以满足系统的要求，因此研究出适用于新技术、新设备等发展要求的理想传动装置，已经成为机械传动领域越来越重要的发展趋势。

在众多变速比机构中，对于非圆齿轮，其节曲线形状是根据运动要求专门设计，因此可以实现两轴间精确的非匀速运动。与其他非匀速比传动的机构相比，例如凸轮和连杆机构，其具有明显的优点，如非圆齿轮副可以精确的按运动规律设计和制造，运动精度高；节曲线封闭的非圆齿轮可以获得周期性的变速比传动；并且其具有结构紧凑，易于实现动平衡等优点。但其加工制造复杂，成本高，而且非圆齿轮为了避免直接与高转速的原动机相连，会采用与圆柱齿轮减速器配合使用，因此会造成传动链冗长，使得效率降低。

活齿少齿差行星齿轮传动简称活齿传动，是一种用来传递两同轴间回转运动的机械传动，它具有传动结构紧凑、传动比范围广、承载能力大，传动效率高等优点。1999年，陈志同等人在《机械工程学报》，35(1)：30-33文中将变速比传动简化成线性运动和正弦运动的叠加，提出了非匀速活齿机构的设计方法，该活齿机构的组成与普通活齿机构相同，都是由激波器，活齿轮，中心轮和活齿组成，通过控制激波器和中心轮的齿廓形状实现变速比传动，但是简化的传动函数不能完全满足实际生产中复杂多变的非匀速运动要求。刘大伟等人在2014年《机械工程学报》，50(1)：47-54文中借鉴非圆齿轮理论，提出了非匀速推杆活齿机构，其中激波器的齿廓采用了蜗线函数，中心轮的齿廓曲线由传动比确定，可实现多周期非圆齿轮的传动效果。它的不足在于：使用时需要与减速机构串联使用，无法发挥出活齿机构大减速比的特性。

发明内容 本发明的目的是提供一种不需与减速机构组合，并能实现轴向激波的单列减变速一体化圆柱正弦活齿机构。

本发明主要包括激波器、活齿轮、中心轮、输入轴、输出轴、轴承A、轴承B、弹性挡圈A、弹性挡圈B、箱体、前端盖、后端盖和活齿，其中，输入轴的一端延伸至前端盖的外部，与原动机相连，输入轴的另一端插接在激波器的中部，激波器的外滚道齿廓与活齿的内侧相接，活齿通过柱销设在活齿轮的轴向导槽内，在激波器与活齿轮之间设有轴承A，在输入轴上，邻近轴承A处，套接弹性挡圈A。活齿的外侧与中心轮的外滚道齿廓相接，中心轮的一侧穿过后端盖，与工作机相连，上述激波器、活齿轮和中心轮的轴线相同，且激波器、活齿轮和中心轮均设在箱体内，在中心轮与箱体之间设有轴承B，在输入轴上，邻近轴承B处，套接弹性挡圈B。箱体两侧面开口，两侧面分别与前端面、后端面相连。

几何参数：活齿的最大个数为激波器旋转一周传动比i_HK变化的周期数m₁，m₁为大于1的正整数，且满足等式Z_K＝m₁+1，其中Z_K为中心轮的齿数，活齿的个数对应活齿轮的导槽数，并且在圆周方向上均匀分布。

激波器理论齿廓曲线的直角坐标方程为

式中，x_H、y_H、z_H——激波器理论齿廓曲线的直角坐标；

——激波器转角；

n_H——激波器理论齿廓曲线的周期数；

e——激波器轴向激波幅值；

R——激波器理论齿廓曲线所在圆柱面的半径。

中心轮理论齿廓曲线的直角坐标方程为

式中，x_K、y_K、z_K——中心轮理论齿廓曲线的直角坐标；

i_HK为总传动比；

——激波器转角；

n_H——激波器理论齿廓曲线的周期数；

e——激波器轴向激波幅值；

R——激波器理论齿廓曲线所在圆柱面的半径；

——中心轮转角；

n_K——中心轮理论齿廓曲线的周期数。

激波器实际齿廓曲面的直角坐标方程为

式中，x_GH、y_GH、z_GH——激波器实际齿廓曲面的直角坐标；

r为活齿半径；

——激波器转角；

n_H——激波器理论齿廓曲线的周期数；