一種實時消隙式弱剛性推桿活齒傳動裝置的製作方法

2023-05-01 08:30:51 2

本發明涉及一種活齒傳動裝置，特別涉及推桿活齒減速器消隙方法的設計與研究。

背景技術：

活齒傳動具有傳動精度高、傳動比大、傳動比穩定、扭矩大、噪聲小、體積小等優點，由於其優越的傳動性能，活齒減速器被廣泛應用於輕工業。但在活齒傳動裝置中，推桿活齒與中心輪及激波器的配合為間隙配合，本身便存在間隙，在回程階段，會與激波器有短暫的分離，在激波器的推動作用下，推桿活齒再次與中心輪、激波器嚙合時，便會產生衝擊；加之在傳動過程中，活齒嚙合副磨損比較嚴重，使得衝擊現象更加明顯，在傳動過程中，減速器也會產生較大的回差，使得傳動性能降低，降低了減速器的使用壽命。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種可減緩磨損、實時消隙和減緩衝擊的作用，提高減速器的使用壽命的實時消隙式弱剛性推桿活齒傳動裝置。

本發明主要包括弱剛性推桿活齒、軸承B、輸入軸端蓋、機架端蓋、輸入軸、鍵B、五段拼接式激波器、軸承B、軸套、活齒架、軸承A、機架、中心輪、活齒架端蓋、螺栓、鍵A、輸出軸和軸承。

其中，弱剛性推桿活齒包括上推桿、環形卡環、彈簧、下推桿、圓柱凸臺A、圓柱凸臺B、軸承A、軸承B、銷軸A和銷軸B。上推桿為側面開口的槽鋼型，上推桿的嚙合副端設有一組位置相互對應的通孔，上推桿的接觸端設有一個軸向通孔，軸向通孔的內部設有環形卡環。上推桿接觸端的軸向通孔的直徑與彈簧的內徑相同。下推桿為側面開口的槽鋼型，下推桿的嚙合副端設有一組位置相互對應的通孔，下推桿的接觸端設有兩層直徑不同的圓柱凸臺，分別為圓柱凸臺A和圓柱凸臺B，圓柱凸臺A的直徑與彈簧的外徑相同，圓柱凸臺B的直徑與上推桿的環形卡環的直徑相同。圓柱凸臺B插接在上推桿的環形卡環內，彈簧套接在圓柱凸臺B上，彈簧的一端與上推桿的環形卡環相鄰。在上推桿和下推桿的嚙合副端內均設有一個軸承，分別為軸承A和軸承B，銷軸A插接在上推桿的嚙合端通孔和軸承A中部的通孔內，銷軸B插接在下推桿的嚙合端通孔和軸承B中部的通孔內。輸入軸端蓋與機架端蓋通過螺栓相連，軸承B與機架端蓋相連。輸入軸的一側與軸承相連，輸入軸的另一端通過鍵B與五段拼接式激波器連接。在五段拼接式激波器與軸承B之間設有軸套。活齒架的一側與軸承A相連，軸承A和機架相連接。弱剛性推桿活齒設在活齒架的導槽內，弱剛性推桿活齒與中心輪、五段拼接式激波器組成嚙合副。活齒架與活齒架端蓋通過螺栓連接。活齒架通過鍵A與輸出軸的一側相連，輸出軸的另一側與軸承相連，軸承與機架連接，機架與中心輪通過螺栓相連。

本發明所述的五段拼接式激波器的理論齒廓由五段拼接式方程曲線所組成，五段拼接式激波器的推程部分分為加速階段、勻速階段和減速階段三部分，回程的齒形方程與推程的齒形方程對稱。五段拼接式激波器一個周期的位移方程通式為：

由上式可得到五段拼接式激波器的理論齒廓曲線的直角坐標方程為：

式中，x、y為五段拼接式激波器的橫、縱坐標，s1為五段拼接式激波器的位移，θ為轉角，h為五段拼接式激波器的行程，ω為角度係數，φ為推程所對應的角度，即周期T＝2φ，φ1為第一段的終止角度，並且2π＝ωφ1，φ＝bφ1，b為一個大於2的整數，R為五段拼接式激波器的基圓半徑。

本發明所述的中心輪的理論廓線方程是由五段拼接式激波器的理論廓線方程改變基圓半徑和周期後得到。中心輪(7)一個周期的方程通式為：

式中，X、Y為中心輪的橫、縱坐標，l為弱剛性推桿活齒的上推桿與下推桿的端面接觸時兩端軸承的中心距，R為五段拼接式激波器的基圓半徑，θ為轉角，s1′為中心輪的位移，其表達式與s1的表達式以及參數關係完全一致，其中φ1＝(i-1)φ1′。

本發明專利的五段拼接式激波器推程的中段為勻速運動，無加速度，使得弱剛性推桿活齒所受的內力減小，從而使弱剛性推桿活齒與中心輪及五段拼接式激波器的摩擦力減小，並且，弱剛性推桿活齒兩端使用軸承A，變滑動摩擦為滾動摩擦，大大減緩推桿活齒嚙合副的磨損。

本發明在使用時，推桿活齒內部裝有彈簧，使得推桿活齒具有弱剛性，初始時彈簧處於壓縮狀態，在回程階段，彈簧部分恢復，使得推桿活齒始終保持與中心輪及激波器的接觸，彈簧再次被壓縮時，在彈力的緩衝作用下，上推桿與下推桿接觸時的作用力減小，起到減小衝擊的作用。在五段拼接式激波器與弱剛性推桿活齒的共同作用下，使得推桿活齒的磨損得以減小，並提高了推桿活齒減速器的傳動性能，延長了減速器的使用壽命。

本發明與現有技術相比具有如下優點：可減緩磨損、實時消隙和減緩衝擊的作用，提高減速器的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發明實時消隙式弱剛性推桿活齒減速器的剖面圖。

圖2是弱剛性推桿活齒結構圖。

圖3主要結構示意圖。

圖4五段拼接式激波器示意圖。

圖5是上推桿示意圖。

圖6是下推桿示意圖。

圖7是中心輪示意圖。

圖8是激波器一個周期的行程示意圖。

圖9是激波器一個周期的類速度示意圖。

圖10是激波器一個周期的類加速度示意圖。

圖11是激波器一個周期的類躍動度示意圖。

在上述附圖中：1.輸出軸，2.軸承，3.鍵A，4.軸承A，5.機架，6.活齒架，7.中心輪，8.機架端蓋，9.軸承A，10.上推桿，11.彈簧，12.下推桿，13.銷軸B，14.五段拼接式激波器，15.輸入軸端蓋，16.鍵B，17.軸套，18.輸入軸，19.軸承B，20.螺栓，21.活齒架端蓋，22.軸承B，23.銷軸A。

具體實施方式

在圖1至圖7所示的本發明的示意簡圖中，弱剛性推桿活齒包括上推桿、環形卡環、彈簧、下推桿、圓柱凸臺A、圓柱凸臺B、軸承A、軸承B、銷軸A和銷軸B。上推桿10為側面開口的槽鋼型，上推桿的嚙合副端設有一組位置相互對應的通孔，上推桿的接觸端設有一個軸向通孔，軸向通孔的內部設有環形卡環。上推桿接觸端的軸向通孔的直徑與彈簧11的內徑相同。下推桿12為側面開口的槽鋼型，下推桿的嚙合副端設有一組位置相互對應的通孔，下推桿的接觸端設有兩層直徑不同的圓柱凸臺，分別為圓柱凸臺A和圓柱凸臺B，圓柱凸臺A的直徑與彈簧的外徑相同，圓柱凸臺B的直徑與上推桿的環形卡環的直徑相同。圓柱凸臺B插接在上推桿的環形卡環內，彈簧套接在圓柱凸臺B上，彈簧的一端與上推桿的環形卡環相鄰。在上推桿和下推桿的嚙合副端內均設有一個軸承，分別為軸承A9和軸承B22，銷軸A23插接在上推桿的嚙合端通孔和軸承A中部的通孔內，銷軸B13插接在下推桿的嚙合端通孔和軸承B19中部的通孔內。輸入軸端蓋15與機架端蓋8通過螺栓相連，軸承B與機架端蓋8相連。輸入軸的一側與軸承相連，輸入軸18的另一端通過鍵B16與五段拼接式激波器14連接。在五段拼接式激波器與軸承19之間設有軸套17。活齒架6的一側與軸承A4相連，軸承A和機架5相連接。弱剛性推桿活齒設在活齒架6的導槽內，弱剛性推桿活齒與中心輪7、五段拼接式激波器組成嚙合副。活齒架與活齒架端蓋21通過螺栓20連接。活齒架通過鍵A3與輸出軸1的一側相連，輸出軸的另一側與軸承2相連，軸承與機架連接，機架與中心輪7通過螺栓相連。

本發明的五段拼接式激波器為三齒差，其周期，行程h＝4mm，常數b＝5，即加速階段的轉角，角度係數ω＝30，將數值帶入通式中可得，五段拼接式激波器的位移方程為：

五段拼接式激波器的基圓半徑R＝50mm，將s1的表達式帶入橫縱坐標表達式中即可求得五段拼接式激波器一個周期的理論廓線坐標，軸承A的半徑r＝5mm，再根據內等距曲線原理便可得到五段拼接式激波器的實際廓線。

本減速器的同向傳動比為5，即中心輪齒數為12個，中心輪的的周期剛性推桿活齒的上推桿與下推桿的端面接觸時l＝40mm，由此可得中心輪的理論廓線坐標，再根據外等距原理可得中心輪的實際廓線。

由圖8、9、10、11得，五段拼接式激波器的類速度、類加速度、類躍動度均為連續變化，即凸輪原理無剛性衝擊，也無柔性衝擊。推程中段弱剛性推桿活齒為勻速運動，無加速度，所受的內力較小。

本減速器在弱剛性推桿活齒和五段拼接式激波器的共同作用下保證減速器的傳動性能，延長減速器的使用壽命。