滾柱傳動裝置的製作方法

2023-06-16 07:12:41 3

專利名稱：滾柱傳動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過槽輪、槽圈中的滾柱傳遞動力的裝置。滾柱在槽輪、槽圈向心槽內的運動為純滾動。設計者改變相關參數可得到多滾柱參與工作之目地。雖本裝置中僅使用一對槽輪、槽圈及若干滾柱參與運動，但其傳動比可從四到數百間取整數值。本裝置的槽輪運動方向與受力方向間夾角為負值，其角度遠小於齒輪壓力角。本說明書圖中所提供的這一裝置其壓力角小於一度。本發明可用於對原動力變速，也可用於大扭矩浮動聯軸器。
背景技術：
目前公知的變速機構很多，如諧波齒輪減速、擺線減速等等。諧波齒輪減速機利用少齒差原理進行減速。因諧波齒輪的變形，可得到多齒嚙合的效果。因此在獲得大傳動比的同時，可輸出較大扭矩。諧波齒輪減速因齒輪必需產生變形不但造成啟動扭矩大、又使諧波齒輪變速機構的齒輪模數受限制。(通常諧波齒輪變速機構中齒輪模數<幻儘管諧波齒輪減速機有同時嚙合齒數多之優點，因受到模數的限制不能傳遞太大扭矩。現行(小功率減速機)使用多級齒輪變速。其外形尺寸雖與電機相仿，無布置滾動軸承的空間。因此效率不高，不能製成大功率低速電機。目前公知的減速機，還沒有既能輸出大扭矩又可直接與電機製成一體的低速大扭矩電機。

發明內容
本發明通過滾柱傳動實現大速比、大扭矩輸出。且傳動裝置體積小，結構簡單。技術難題1、一對槽輪與槽圈實現大速比，解決齒頂幹涉。2、實現多滾柱嚙合可輸出特大扭矩。3、實現滾柱在槽輪、槽圈中運動時其運動方式為純滾動。4、實現小壓力角大幅度減小徑向分力。5、減小減速機的體積，使之與電機殼體聯接製成低速大扭矩電機。本發明通過以下四個措施解決以上技術問題。1、利用少齒差嚙合現有技術。製作槽輪槽數與槽圈槽數差為一或一以上的的滾柱傳動裝置。也可製作槽輪槽數與槽圈槽數相同的大扭矩浮動聯軸器。2、槽輪對槽圈運動空間在軸向不相重合。二者間動力傳遞通過純滾動的滾柱實現。不存在齒輪、齒圈嚙合的齒頂幹涉問題。3、槽輪、槽圈上的槽為向心槽，故槽壁與其中心線夾角大大小於齒輪壓力角。4、通過支承在二槽輪間的雙層偏心軸承推動滾柱進入嚙合狀態。通過彈性圈保證滾柱脫離嚙合狀態。以上措施可實現結構簡單、緊湊，輸入、輸出同軸，為製作大扭矩低速電機創造條件。下面簡單介紹滾柱傳動裝置工作原理原理圖按上到下從左到右的順序用於說明滾柱傳動裝置動力傳遞過程的機理。圈中按上到下從左到右的順序說明粗實線表示的滾柱進入動力傳遞狀態的過程。圖中雙點劃線表示槽輪、細實線表示槽圈、虛線表示雙層軸承外環、粗實線表示彈性圈、和準備進入傳遞扭矩的滾柱。圖中滾柱傳動裝置的速比為1/4。圖中輸入軸順時針旋轉、槽輪反時針旋轉。雙層偏心軸承在槽圈內，佔槽圈內部空間。槽圈與槽輪間的軸向空間不重合，關係是其軸向長度等於槽圈軸向長度與槽輪軸向長度之和。雙層偏心軸承可保證偏心方向與槽輪偏心方向相同。當雙層偏心軸承將滾柱送到槽圈口後，滾柱在槽輪圓周力作用下沿槽輪及槽圈向心槽的側面作純滾動；此時雙層偏心軸承將不再與滾柱接觸。滾柱在即將從槽圈退出瞬時，在彈性圈作用下脫離槽圈向心槽。 彈性圈施力於滾柱使滾柱總保持有向心力在沒有其它外力的情況下滾柱總在槽輪底部。槽輪、槽圈二者在運動過程中通過滾柱在槽輪上向心槽及槽圈上向心槽中滾動並傳遞動力。本發明提供一種加工零件少、成本低、生產工藝簡單、傳遞扭矩大、傳動比範圍大、 體積小的變速機構。


圖1是滾柱傳動裝置的結構圖。圖2是圖1的A-A剖視圖(為示圖的清晰圖2刪除了左槽圈[10])圖3是圖1的B-B剖視圖(為示圖的清晰圖3刪除了右槽輪[14])圖4是圖1的C-C剖視5是工作原理圖下面結合附圖對本發明實施例作詳細說明圖中輸入軸[1]、偏心套[2]、平鍵[3]、左蓋[4]、槽輪蓋[5]、銷[6]、左槽輪[7]、 滾柱[8]、左圈固定套[9]、左槽圈[10]、中槽圈[11]、右槽圈[12]、彈性圈[13]、右槽輪 [14]、右圈固定套[15]、驅動塊[16]、殼體[17]、孔盤[18]、輸出盤[19]、輸出盤蓋[20]、右蓋[21]、輸出軸[22]、右蓋軸承隔套[23]、輸入軸右隔套口4]、輸入軸內隔套[25]、外隔套、雙層偏心軸承隔套[27]、雙層偏心軸承內環[觀]、雙層偏心軸承中環[四]、雙層偏心軸承中環擋圈[30]、雙層偏心軸承外環[31]、驅動塊滾柱[32]、槽圈中心線[33]、槽輪中心線[34]、雙層偏心軸承中心線[35]。
具體實施例方式本發明實施例如圖1、圖2、圖3、圖4所示輸入軸[1]由左端圓柱體、軸肩、右端圓柱體疊加而成。除軸肩外的各圓柱體上均加工有鍵槽。在其最右端加工有安裝軸用彈簧擋圈的槽。輸入軸還可直接製成軸肩，左、右兩端中心線重合，支承左、右槽輪部位的中心線與左、右兩端中心線不重合的曲軸。採用這一措施可取消偏心套[2]。偏心套[2]由中心線不重合的外圓柱及內孔疊加而成，其孔中加工有鍵槽。平鍵[3]安裝在輸入軸[1]上聯接偏心套[2]的六面體。左蓋[4]是盤形零件，其中心加工有安裝軸承及油封的孔，右端加工有與殼體 [17]左端孔配合的子口。左蓋[4]左端面加工有均勻分布的臺階孔。可通過臺階孔中的內六角螺栓將其緊固在殼體[17]左端面上。
槽輪蓋[5]是盤形零件，其中心加工有孔，右端加工有與右槽輪[14]中心上的孔配合的子口。左端面加工有均勻分布的臺階孔。可通過臺階孔中的內六角螺栓將其緊固在右槽輪[14]左端面上。銷W]是聯接左槽輪[7]、右槽輪[14]的短圓柱體。左槽輪[7]為外圓柱與孔構成的盤形零件。其孔與右槽輪[14]左側小圓柱體配合併以該孔徑為中心線均勻分布數個半圓孔。左槽輪[7]孔上的半圓孔半徑與銷[6]的半徑相同。左槽輪[7]沿圓周均勻分布若干可容納滾柱[8]的向心槽。左槽輪[7]上向心槽的寬度與滾柱[8]的直徑一致。滾柱[8]是加工有安裝彈簧擋圈槽的圓柱體。左圈固定套[9]由外圓柱及內孔疊加成的筒形零件。左槽圈[10]由外圓柱及臺階孔疊加成的盤形零件。在左槽圈[10]上加工有若干可容納滾柱[8]的向心槽，其槽寬與滾柱[8]的直徑一致。其外圓柱加工有通過鍵限制其旋轉自由度的鍵槽。左槽圈[10]左端面上加工數個螺紋孔及銷孔。通過銷孔及螺紋孔可將左槽圈[10]、中槽圈[11]、右槽圈[12]聯接成整體。中槽圈[11]除其孔不是臺階孔外，其形狀與左槽圈[10]相同。其端面上加工數個螺紋孔及銷孔。右槽圈[12]其幾何形狀及尺寸與左槽圈[10]相同。右槽圈[12]右端面上加工數個臺階孔及銷孔。通過銷孔及臺階孔中的內六角螺栓可將左槽圈[10]、中槽圈[11]、右槽圈[12]聯接成整體。彈性圈[13]由彈性材料製成的空心短圓柱體。右槽輪[14]由中心有臺階孔的左小圓柱體及右側大圓柱體疊加成的零件。其中心上的孔，可安裝二個軸承外環，二軸承外環間的外隔套D6]、二軸承內環間的輸入軸內隔套[25]。右槽輪[14]左端均勻分布與左槽輪[7]孔上的半圓孔數量相同的半圓孔；半圓孔半徑與銷W]的半徑相同。右槽輪[14]右側大圓柱體沿圓周均勻分布若干可容納滾柱 [8]的向心槽。其向心槽數量與左槽輪上向心槽數量一致，槽寬與滾柱[8]的直徑一致。右槽輪[14]大圓柱端面加工有可安裝驅動塊[16]的長孔。右圈固定套[15]由外圓柱及內孔疊加成的筒形零件。驅動塊[16]為六面體沿其高度方向左半部安裝在右槽輪[14]右端面的長孔中。 其右半部可插入到孔盤[18]的矩形孔中。安裝右槽輪[14]右端面的長孔中的部分，其幾何形狀與右槽輪[14]右端面的長孔中幾何形狀相同。可插入到孔盤[18]的矩形孔中的部分其截面形狀為矩形。在驅動塊[16]沿長度方向二側及與之對應的孔盤[18]的矩形孔二側空隙中安裝有驅動塊滾柱[32]。殼體[17]由外圓柱及內孔疊加成的零件。孔內有限制左槽圈[10]、中槽圈[11]、 右槽圈[12]的旋轉自由度的凸起鍵。殼體[17]底部有可供安裝的孔腳。孔盤[18]由外圓柱及內孔疊加成的零件。其圓柱端面加工有可插入驅動塊[16] 右半部及安裝驅動塊滾柱[32]的長孔。在孔盤[18]上還加工有可安裝驅動塊左半部的長孔。輸出盤[19]由左側大圓柱體、右側小圓柱體及孔，疊加成的零件。其孔內加工有漸開線花鍵。輸出盤[19]左側大圓柱體端面上加工有安裝驅動塊[16]的長孔。右側小圓柱體右端面加工有可緊固輸出蓋[20]的螺紋孔。輸出盤蓋[20]由外圓柱及內孔疊加而成。其右側端面上均勻分布有可插入內六角螺栓的數個臺階孔。右蓋[21]由左側大圓柱體、右側小圓柱體及中心上的孔疊加而成。其中心上的孔為臺階孔可安裝軸承及油封。輸出軸[22]由三個外圓柱體及左端可安裝軸承及彈簧擋圈的孔疊加成的零件。 其左端外圓柱體上加工有漸開線花鍵。右蓋軸承隔套[23]為空心圓柱體。輸入軸右隔套[24]由左大圓柱體右小圓柱體及孔疊加成的零件。輸入軸內隔套[25]由外圓柱體及孔疊加成的零件。外隔套[26]由外圓柱體、孔疊加成的零件。雙層偏心軸承隔套[27]由外圓柱體、孔疊加成的零件。雙層偏心軸承內環[28]由小圓柱體、二側大圓柱體及孔疊加成的零件。雙層偏心軸承中環[29]由外圓柱體、孔疊加成的零件。其外圓柱與孔中心線不重合。雙層偏心軸承中環[29]加工有供鉚釘穿入的孔。雙層偏心軸承中環擋圈[30]由中心線不重合的外圓柱體、孔疊加成的零件。其端面加工有與雙層偏心軸承中環[29]供鉚釘穿入的孔對應的鉚釘孔。雙層偏心軸承外環[31]由外圓柱體及中間直徑大二側直徑小的孔疊加成的零件。驅動塊滾柱[32]為一圓柱體。槽圈中心線[33]為左槽圈[10]、中槽圈[11]、右槽圈[12]的中心線。槽輪中心線[34]為左槽輪[7]、右槽輪[14]的中心線。雙層偏心軸承中心線[35]為雙層偏心軸承的中心線。裝配分14步完成1、安裝雙層偏心軸承分別在雙層偏心軸承內環[28]、雙層偏心軸承外環[30]上安裝保持架。安裝雙層偏心軸承中環[29]到已裝好保持架的雙層偏心軸承內環[觀]、雙層偏心軸承外環[31]中。在雙層軸承中環二側鉚接雙層偏心軸承中環擋圈[30]使雙層偏心軸承內環[觀]、雙層偏心軸承中環[四]、雙層偏心軸承中環擋圈[30]、雙層偏心軸承外環 [31]成為整體。在以下的敘述中稱之為雙層偏心軸承。2、在滾柱[8]右側槽中安裝彈簧擋圈3、在右槽輪[14]的孔中安裝二個軸承外環及二軸承外環間的外隔套[26]4、安裝滾柱[8]到右槽輪[14]向心長槽中將右槽圈[12]，靠到右槽輪[14]上、 雙層偏心軸承隔套[27]套到右槽輪[14]左端小圓柱體上。將滾柱[8]依次插入右槽輪 [14]槽中；用彈性圈[13]套住所有的滾柱[8]。5、安裝雙層偏心軸承到右槽輪[14]左端小圓柱體上安裝中槽圈[11]使其外圓柱面上的鍵槽與右槽圈[12]外圓柱上的鍵槽方向一致。將另一彈性圈[13]套到滾柱[8] 上並在滾柱[8]左側安裝彈簧擋圈。6、安裝左槽圈[10]使其外圓柱上的鍵槽與中槽圈[11]、右槽圈[12]外圓柱上鍵槽方向一致，用銷將左槽圈[10]、中槽圈[11]、右槽圈[12]聯接成整體。安裝左槽輪[7]到右槽輪[14]左端圓柱體上。將左槽輪[7]上的向心長槽插入滾柱[8]上，同時左槽輪[7] 孔上的半圓柱面與右槽輪[14]左端的半圓柱面孔中安裝上銷[6]。再通過內六角螺栓將槽輪蓋[5]緊固到右槽輪[14]左端面上的螺紋孔上。通過以上安裝左槽輪[7]、滾柱[8]、左槽圈[10]、中槽圈[11]、右槽圈[12]、右槽輪[14]被聯接成整體。其中左槽輪[7]、右槽輪 [14]與左槽圈[10]、右槽圈[12]的軸向間隙由雙層偏心軸承及雙層偏心軸承隔套[27]控制。7、安裝孔盤[18]到右槽輪[14]上的驅動塊[16]上在右槽輪[14]右端的長孔中安裝驅動塊[16]，將孔盤[18]放置到右槽輪[14]上，使驅動塊[16]與孔盤[18]對應的孔對正，在驅動塊[16]的二側安裝驅動塊滾柱[32]。在孔盤上可安裝驅動塊[16]的孔中安裝驅動塊[16]。8、安裝輸出盤[19]到孔盤上將輸出盤[19]放置到孔盤[18]上使驅動塊[16] 與輸出盤[19]對應的孔對正，在驅動塊[16]的二側安裝驅動塊滾柱[32]。9、安裝輸出軸[22]在輸出軸[22]左端孔中安裝滾針軸承外環及彈簧擋圈。將輸出軸[22]左端漸開線花鍵插入輸出盤蓋[20]漸開線花健孔中。通過輸出盤蓋[20]上的臺階孔用內六角螺栓將輸出盤蓋[20]緊固到輸出盤[19]上。10、安裝輸入軸[1]上的零件在輸入軸[1]軸肩左端圓柱體上安裝軸承內環；軸肩右側鍵槽上安裝平鍵[3]再按順序安裝偏心套[2]軸承內環、輸入軸內隔套[25]、偏心套 [2]軸承內環、輸入軸右隔套[M]、滾針軸承內環及軸用彈簧擋圈。最後將輸入軸插到已安裝好軸承外環的右槽輪[14]孔中。11、安裝輸入軸[1]將輸入軸[1]右端滾針軸承內環插入到輸出軸[22]滾針軸承中。將輸入軸[1]軸肩右側二個軸承內環插入到右槽輪[14]軸承外環12、將以上所有裝配好的零件安裝到殼體[17]中將左槽圈[10]、中槽圈[11]、右槽圈[12]外圓柱上的鍵槽與殼體[17]上凸起鍵對正並插入殼體[17].在殼體[17]左端孔中插入左圈固定套[9]。13、安裝左蓋[4]到殼體[17]在左蓋[4]中心上的孔中安裝油封及軸承外環並將該軸承外環安裝到輸入軸[1]軸肩左側的軸承內環上。使左蓋[4]右端子口進入殼體 [17]左端孔通過左蓋[4]圓周均勻分布孔中的內六角螺栓將左蓋[4]緊固到殼體[17]上。14、安裝右蓋[21]到殼體[17]在右蓋[21]中心上的孔中從右到左依次安裝軸承、右蓋軸承隔套[23]、軸承、油土封，並安裝孔用彈簧擋圈。將右圈固定套[15]插入到殼體[17]右端孔中，使右蓋[21]上的軸承內環穿過輸出軸[22]，將右蓋[21]左端子口對正殼體[17]右端孔，通過在右蓋[21]圓周均勻分布臺階孔中的內六角螺栓將右蓋[21]緊固到殼體[17]的右端面上。裝配完成。當輸入軸[1]旋轉時其運動帶動通過平鍵[3]帶動偏心套[2]旋轉。在雙層偏心軸承及偏心套[2]的共同作用下將滾柱[8]推到左槽圈[10]、中槽圈[11]、右槽圈[12]的入口處。左槽輪[7]、右槽輪[14]繼續運動在輸入扭矩及輸出扭矩的作用下滾柱[8]沿左槽輪[7]、右槽輪[14]及左槽圈[10]、中槽圈[11]、右槽圈[12]槽壁純滾動。右槽輪[14] 通過其右端面上的驅動塊[16]將運動傳遞給孔盤。又經孔盤右端面上的驅動塊[16]將運動傳遞給輸出盤[19]。輸出盤[19]通過其內孔上的漸開線花鍵將運動傳遞給輸出軸[22]動力經如此傳遞後已被按設計要求的速比減速。反之動力從輸出軸[22]到輸入軸[1]的傳遞將使輸入軸[1]增速。
權利要求
1.滾柱傳動裝置主要由安裝在殼體左端的左蓋、安裝在殼體中的槽圈、支承在左蓋孔中的輸入軸、支承在輸入軸上的偏心套、通過支承在偏心套上的軸承所支承的左、右槽輪、 支承在左、右槽輪中間的雙層偏心軸承，滾柱、套在滾柱外的彈性圈、右槽輪右端的驅動塊、 孔盤、孔盤右端的驅動塊、輸出盤、輸出軸(輸入軸的右端支承在輸出軸左端內的軸承上) 及右蓋組成，其特徵在於槽圈與槽輪間的軸向空間不重合，槽圈和槽輪的數量可以為數個。其軸向長度等於所有槽圈與槽輪軸向長度之和。
2.根據權利要求1、滾柱傳動裝置中所述槽輪、槽圈其特徵在於槽輪、槽圈上加工有供滾柱在其中滾動的向心槽，槽輪、槽圈的槽寬相同，並與滾柱的直徑一致。
3.根據權利要求1、滾柱傳動裝置中所述槽輪、槽圈其特徵在於槽輪、槽圈上槽數可以不等，也可以相等，不等時滾柱傳動裝置為變速機構，相等時為大扭矩浮動聯軸器。
4.根據權利要求1、滾柱傳動裝置中所述槽輪、槽圈其特徵在於槽輪、槽圈的軸向中心線不重合。
5.根據權利要求1、滾柱傳動裝置中所述輸入軸，其特徵在於輸入軸可直接製成軸肩，左、右兩端中心線重合，中間支承左、右槽輪的中心線與左、右兩端中心線不重合的曲軸ο
6.根據權利要求1、滾柱傳動裝置中所述偏心套，其特徵在於偏心套的外圓柱與孔的中心線不重合。
7.根據權利要求1、滾柱傳動裝置中所述雙層偏心軸承，其特徵在於雙層偏心軸承 由雙層偏心軸承內環、雙層偏心軸承中環、雙層偏心軸承外環、雙層偏心軸承中環擋圈組成，其特徵在於雙層偏心軸承中環外圓柱與孔中心線不重合，雙層偏心軸承中環擋圈被固定在雙層偏心軸承中環兩側。
8.根據權利要求1、滾柱傳動裝置中所述彈性圈，其特徵在於當滾柱參與嚙合與退出嚙合滾動時彈性圈半徑可隨之變化。
9.根據權利要求1、滾柱傳動裝置中所述孔盤，其特徵在於孔盤上加工有容納驅動塊及滾動體的孔，又加工有可安裝驅動塊的孔。
10.根據權利要求1、滾柱傳動裝置特徵在於將其輸入軸改成電機軸其殼體與電機殼體聯接可制低速大扭矩電機。
全文摘要
本發明滾柱傳動裝置—涉及一種通過槽輪、槽圈中的滾柱傳遞動力的裝置。該裝置具有速比範圍大、體積小、壓力角小、高速輸入軸承低載、滾柱的運動方式為純滾動、多滾柱同時參與工作的特點。用於對源動力的變速。槽輪與槽圈的槽數差可為一或一以上。槽圈與槽輪間的軸向空間不重合，滾柱在槽輪及槽圈的向心槽內運動。雙層偏心軸承偏心方向與槽輪偏心方向相同。當雙層偏心軸承將滾柱送達槽圈口後，滾柱將沿槽輪及槽圈向心槽的側面作純滾動；此時雙層偏心軸承將不再與滾柱接觸。滾柱在即將從槽圈退出的瞬時在彈性圈作用下脫離槽圈向心槽。彈性圈施力於滾柱使滾柱總保持有向心推力，使除參與傳遞動力滾柱外的所有其它滾柱均在槽輪底部。
文檔編號F16H27/04GK102200182SQ20101012928
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月22日 優先權日2010年3月22日
發明者於傑, 於泓 申請人:於傑, 於泓