[发明专利]弹性啮合与摩擦耦合机械传动方法

说明书

本发明是弹性啮合与摩擦耦合机械传动方法，属机械传动技术领域。

目前，常用的机械传动的方法主要是啮合传动及摩擦传动。啮合传动的主要形式有齿轮传动和链传动，其传动方式是通过一对或数对齿——齿或齿——槽的啮合实现传动的。啮合传动有确定的传动比，一般要求传动副的加工精度高，因此造价也高。为了保证传动的有效，啮合处不能有任何缺陷；摩擦传动的主要形式有带传动和摩擦轮片传动及制动。其传动方式是通过具有一定摩擦系数的表面在接触压力下所产生的摩擦力实现机械传动的。由于存在滑移，摩擦传动的传动比一般是不准确的。长期以来，机械传动多是以啮合或摩擦传动相互独立形式为主。上述的机械传动是随社会工业化进程而发展起来的。现有的机械传动为了适合以动力传递为主的机械需要，其结构复杂、加工麻烦、安装和定位要求严格。随着电子、轻工等产业的迅速崛起，更多的机械传动是以运动传递为主。因此，需要更方便灵活的机械传动方法以减少生产投入、降低生产成本和提高生产效率。随着近代科学技术的发展，许多新材料、新结构的发明和发现，特别是非金属材料工业的发展，为新型机械传动方法的发展提供了可能。

本发明的目的是为了克服和解决现有的机械传动的啮合传动及摩擦传动各自独立，且其结构复杂、加工麻烦、安装和定位要求严格等的缺点和问题，研究设计一种可减少生产投入、降低生产成本、提高生产效率的、更灵活方便的弹性啮合与摩擦耦合机械传动方法。

本弹性啮合与摩擦耦合机械传动方法，其特征是：将两个具有弹性群体1的表面作为一对传动副，传动副表面结构示意图如图1所示。当两传动副表面2接触时，两表面上的弹性群体相互嵌入，当主动副发生运动时，相互嵌入的弹性群体将产生啮合与摩擦(如图2所示)，主动副通过这种啮合与摩擦的耦合作用驱动被动副运动，从而实现机械传动；弹性群体传动副的构成可以是这样的：表面为一层如锦纶或尼龙等高强度化学纤维材料的非金属材料，用弹性化学纤维材料在该层表面上织构出如钩、杆、环等各种不同形状的弹性群体结构(如图3～图5所示)。本发明的原理是根据机械传动的原理，当两传动副中(一般为主动副)的一个发生运动或静止时，带动另一个传动副(被动副)运动或静止的必要条件是在这两个表面之间存在切向阻力。当切向动力不大于表面间可提供的总切向阻力时，两表面就会共同运动(传动)或静止(制动)。而当切向动力大于这一总阻力时，两表面将产生相对运动，发生打滑。表面弹性群体在接触过程中提供了传动所需的阻力，从而可以实现机械传动。其切向阻力是由啮合和摩擦共同引起的。除了弹性体间存在摩擦力外，弹性体的啮合也不完全是齿轮传动或链传动下意义下的啮合。因为，任意时刻的传动不是单靠一个或几个弹性体的啮合完成的，而是通过大量的弹性群体的弹性啮合所实现的。另外，相啮合的结构可以发生明显的弹性变形，提高了表面间的相互适应性。啮合部分也可以发生分离。这些在通常意义下的啮合传动中是决不容许的。

本弹性啮合与摩擦耦合机械传动方法与现有的机械传动相比有如下的优点和有益效果：(1)为了实现弹性群体表面，传动副的表面为一层非金属材料，如锦纶或尼龙等高强度化学纤维材料。并在该层表面上织构出弹性群体。这样的结构不仅制造简单易行，而且成本低廉；(2)在本传动方法中，传动副的表面和基体无须作成一体。可以将传动副表面层十分方便地粘贴、压紧或夹紧等方法固定在传动件的基体上。用同样的方法可以方便地更换旧传动副表面，而保留原基体不变；(3)因为本传动方法同时具有齿轮传动，链传动和摩擦传动的特点，因此可以在短距传动、长距传动及制动等多方面应用；(4)本传动利用了群体单元作为传动媒介，因此可以避免一般啮合传动中因单个单元失效带来整个传动失效的情况；(5)弹性群体结构既保证了传动副间良好的嵌入性，又具有结构简单、重量轻、制造及安装容易、成本低、使用方便和维护方便等优点；(6)所采用的非金属传动材料本身已经具有一定的减摩和耐磨作用，因此可少用或不用润滑剂，有利于环境的保护。

下面对说明书附图说明如下：图1为传动副表面结构示意图；图2为本发明方法传动原理示意图；图3～图5为各种形状弹性体传动副表面结构示意图。其中：图3为钩形弹性体的传动副表面结构示意图；图4为杆形弹性体的传动副表面结构示意图；图5为环形弹性体的传动副表面结构示意图；图6～图9为本方法各种应用实例示意图。其中：图6为短距传动示意图；图7为长距传动示意图；图8为条与轮短距传动示意图；图9为制动示意图。各图中：1为弹性体，2为传动副表面，3为传动面，4为基体。

本发明的实施方式较为简单：(1)首先可按图3～图5所示，制造出包括钩、杆、环等各种形状弹性体的弹性体传动副，传动副的表面为一层如锦纶或尼龙等高强度化学纤维材料这样的非金属材料，并在该层表面上织构出各种形状弹性群体：(2)在本传动方法中，传动副表面和基体是无须做成一体的，只须将传动副表面层采用粘贴、压紧或或夹紧等方法固定在传动件的基体上。也可以用同样的方法方便地更换旧传动副表面，而保留原基体不变。本方法可应用于如图6所示的圆(轮)形短距传动和图8所示的条与轮短距传动，也可以应用于如图7所示的长距传动和如图9所示的制动中；总之，按本发明方法特征所述，将两个具有弹性群体的表面作为一对传动副。当两传动副表面接触时，表面上的弹性群体相互嵌入。当主动副发生运动时，相互嵌入的弹性群体就产生啮合与摩擦并驱动被动副运动，就可实现机械传动。这也就实施了本发明方法。