專利名稱：凹輪傳動的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于傳送旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動的機械傳動機構(gòu)，該機構(gòu)利用滾動體作中間傳動體，嚙合于兩個傳動體工作表面相對應(yīng)的凹窩之間進行動力傳遞。
眾所周知，已有機械傳動裝置中力是通過各種型式的嚙合或摩擦進行傳遞的，迄今為止幾種機械傳動如齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動、蝸桿傳動及摩擦傳動，已廣泛應(yīng)用在許多技術(shù)領(lǐng)域，屬于通用技術(shù)范疇。但由于各自的傳動機理和結(jié)構(gòu)的限制，上述傳動型式在應(yīng)用中均表現(xiàn)出一些不足，而影響了技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的提高，例如摩擦輪傳動和帶傳動(齒形帶除外)易于產(chǎn)生滑動，限制了承載能力;又如齒輪傳動中，輪齒加工技術(shù)，設(shè)備及工藝有嚴(yán)格要求，齒輪制造成本高，加之受輪齒幾何尺寸，形狀等因素限制，齒面磨損及塑性變性無法克服，輪齒受過載沖擊易于折斷，導(dǎo)致輪齒失效，直接影響齒輪承載能力和使用壽命。上述內(nèi)容在一般機械原理書籍中均有闡敘。本文不再贅述。有關(guān)機械傳動型式的詳細(xì)分析可參見化學(xué)機械工業(yè)出版社一九八八年十月出版的《機械設(shè)計手冊》(中冊)第八篇機械傳動內(nèi)容。
本發(fā)明的目的皆在于提供一種利滾動體作中間傳動體，嚙合于兩個傳動主體工作表面相對應(yīng)的凹窩之間，用于傳遞旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動的凹輪傳動機構(gòu)(裝置)，該機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，承載能力大等特點，以克服上述傳統(tǒng)機械傳動型式在制造和使用中存在的不足，獲得良好的技術(shù)進步效果。
為便于理解和敘述本發(fā)明內(nèi)容及技術(shù)特征，先就凹輪傳動的基本機構(gòu)與已有技術(shù)的聯(lián)系做一些說明。
顧明思義，“凹輪”系指輪盤圓周表面等距離設(shè)置有若干凹窩的傳動主體;凹輪傳動系指兩個帶凹窩的傳動主體通過中間傳動體作用實現(xiàn)的機械傳動;凹輪傳動的基本機構(gòu)是指兩個凹輪由某種滾動體做中間傳動體嚙合于兩輪相對應(yīng)的凹窩之間構(gòu)成的嚙合傳動的基本形式。由以上定義不難看出，凹輪傳動從形體布局來看與摩擦輪傳動相似;從傳動效果來看又與齒輪傳動相似。三者之間的聯(lián)系不妨這樣描述摩擦輪裝上輪齒成為齒輪;齒輪去掉輪齒成為摩擦輪;摩擦輪設(shè)置凹窩或齒輪去掉輪齒設(shè)置凹窩均成為凹輪，由此可見三者之間在技術(shù)特征方面的區(qū)別和聯(lián)系，應(yīng)該看到，凹輪傳動和齒輪傳動聯(lián)系更為密切，前者的組合形式可以有效地模擬各種齒輪副傳動形式，這一點可以通過對本發(fā)明基本機構(gòu)(見

圖1)的理解及對具體幾種傳動機構(gòu)(見圖6～10)的敘述得到解釋和證實。相應(yīng)地由上述傳動機構(gòu)組成的各種傳動輪系或傳動裝置也不難得到證實和運用。并且可較大范圍地替代齒輪傳動的應(yīng)用功能，另外還應(yīng)該看到，凹輪傳動和摩擦輪傳動有著布局和功能方面的聯(lián)系，后文中提到的凹輪凹孔帶傳動機構(gòu)便是其中一明顯例子。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及幾種實施例作詳細(xì)描述。
圖1 是凹輪傳動的基本機構(gòu)(實施例)原理圖。
圖2 是凹輪凹窩排列方式示意圖。
圖3 是雙列式凹輪嚙合原理圖。
圖4 是滾動體返回通道機構(gòu)原理圖。
圖5 是凹輪凹窩移出機構(gòu)原理圖。
圖6 是凹輪內(nèi)凹輪副傳動機構(gòu)(實施例)原理圖。
圖7 是凹輪凹條副傳動機構(gòu)(實施例)原理圖。
圖8 是凹輪凹鏈副傳動機構(gòu)(實施例)原理圖。
圖9 是凹輪凹孔帶副傳動機構(gòu)(實施例)原理圖。
圖10是圓錐體凹輪副傳動機構(gòu)(實施例)原理圖。
圖1給出的是兩個圓柱凹輪副傳動機構(gòu)，其中W1、W2為兩個圓柱體輪盤即傳動主體，這兩個輪盤在軸線平行和外圓即分度圓相切條件下定位，構(gòu)成與摩擦輪傳動相似布局。由圖中可見，輪盤1的分度圓周面上等距離設(shè)置有若干球面凹窩或半圓凹窩2，W2輪的凹窩內(nèi)按放了滾動體(滾珠或滾子)3，此時，W2輪可稱為帶珠輪，W1輪稱作凹輪。在帶珠輪W2輪的輪緣上設(shè)滾動體保持圈4。其定位于帶珠輪輪緣上，但自身不隨動，作用是將非工作狀態(tài)的滾動體約束在凹窩內(nèi)，使其不致脫落。在凹輪凹窩底部盲孔內(nèi)設(shè)頂簧5，目的是推移嚙出后的滾動體，使其保持和帶珠輪凹窩嚙合(該機構(gòu)適于在較大的凹輪傳動中應(yīng)用)。圖1中A-A圖分別示出了用滾珠作中間傳動體(上半部分)和用滾子作中間傳動體(下半部分)。這里所說的滾子包括長、短圓柱，球面球，圓錐柱等，其傳動原理是相同的。順便說一句，在上述基本機構(gòu)中，滾動體3可按放在任意凹輪的凹窩2中，實際應(yīng)用中可按放在凹窩少的凹輪上，以節(jié)省滾動體用量。
凹輪傳動的運轉(zhuǎn)過程是這樣進行的，設(shè)W2輪為主動輪，順時針轉(zhuǎn)動，此時W2所帶各滾動體3依次通過嚙合區(qū)段用滾動體3一段曲線至部分球面(滾珠)或一段直線至部分柱面(滾子)去撥動W1輪凹窩的相應(yīng)部位，W1輪隨之作逆時針轉(zhuǎn)動;同樣，如設(shè)W1輪為主動輪沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，此時W2輪的各凹窩便依此通過嚙合區(qū)段，用凹窩2的一段曲線至部分內(nèi)面(球面凹)或一段直線至部分內(nèi)面(半圓凹)去撥動滾動體不相應(yīng)部位，W2輪作順時針轉(zhuǎn)動。
為敘述簡便起見，可將用凹窩2撥動滾動體3的傳動簡稱為“以凹撥珠”;滾動體3撥動凹窩2的傳動簡稱為“以珠撥凹”，兩種嚙合傳動效果完全相同，不同之處只是兩者的嚙入和嚙出動作存在時間上的差異。在“以珠撥凹”傳動中，滾動體3為主動體，其工作部位(只能)是前面;在“以凹撥珠”傳動中，凹窩2為主動體，它的工作部位則只能是后面。兩者時間差異的數(shù)值由兩輪分度圓的運行軌跡即其曲率大小比例所決定。
由以上敘述可以看出，凹輪傳動的嚙合性能和圓弧齒輪的嚙合性能相似，兩者同為節(jié)點后嚙合，傳動的連續(xù)性方面有一定問題。為提高凹輪傳動的連續(xù)性，具體可采用如下技術(shù)方案技術(shù)方案一將凹窩2的陣列由單列式排布變?yōu)榻诲e的雙列式排布(參見圖2a、b)或三列式排布(參見圖2、c、d)甚至多列式排布，這種凹輪傳動結(jié)構(gòu);會有多個滾動體3同時處于嚙合區(qū)段，不僅能改善傳動的連續(xù)性、而且能成倍地提高其載荷能力。由圖3中可以看出兩列滾動體3出現(xiàn)在嚙合區(qū)段中的狀態(tài)，圖中虛線部分為第二列滾動體。
技術(shù)方案二設(shè)滾動體返回通道機構(gòu)(參見圖4)。該機構(gòu)在滾珠螺旋傳動中已有應(yīng)用，屬于現(xiàn)有技術(shù)范疇，圖4給出了一種簡單的環(huán)形返回通道6，該通道固定裝于凹輪轉(zhuǎn)動部件以外的固定部件上，如機座(圖中未畫出)，并與W1和W2輪保持適當(dāng)角度，一般情況下選擇90度為宜，保證通道6開口兩端分別對準(zhǔn)嚙合區(qū)段的嚙入口和嚙出口，使?jié)L動體在通道內(nèi)順利地循環(huán)運動。設(shè)置返回通道6的作用是提前將滾動體推入嚙入口W1輪的凹窩內(nèi)，擴大有效嚙合區(qū)段，提高凹輪傳動的連續(xù)性。上述返回通道6兼有滾動體保持圈4作用。上述機構(gòu)適于在較大的凹輪傳動中應(yīng)用。
技術(shù)方案三設(shè)凹窩移出機構(gòu)。該機構(gòu)如圖5所示，在W2輪凹窩底部加工徑向盲孔，盲孔內(nèi)裝有彈簧8和外端設(shè)凹窩的導(dǎo)柱7，該導(dǎo)柱能夠沿盲孔內(nèi)外適當(dāng)移動。圖中可見，在嚙入口處，導(dǎo)柱7超出分度圓提前與W1輪上的滾動體3嚙合。該方案擴大了有效嚙合區(qū)段，提高了凹輪傳動的連續(xù)性。凹窩移出機構(gòu)尤其適合在較大的凹輪傳動中應(yīng)用。
上述三種技術(shù)方案可有效地改善凹輪傳動的嚙合性能，提高其傳動的連續(xù)性。
以上敘述清楚表明，凹輪傳動作為一種新的機械傳動型式可以廣泛應(yīng)用于變速器等機械傳動部件中，同時受各種齒輪副傳動形式啟示，由凹輪傳動的基本機構(gòu)可以派生出其它幾種凹輪傳動形式。
一、凹輪內(nèi)凹輪副傳動機構(gòu)圖6是該機構(gòu)原理圖，W1為帶珠輪，與基本機構(gòu)不同之處是W2為內(nèi)凹輪，該內(nèi)凹輪輪盤作為傳動主體相當(dāng)于內(nèi)齒輪輪盤，輪盤的內(nèi)圓面上設(shè)置有凹窩2，其功能和內(nèi)齒輪相同，可替代內(nèi)齒輪在變速器中應(yīng)用。
二、凹輪凹條副傳動機構(gòu)該機構(gòu)中，W1為帶珠輪，W2c為長方形凹條。該凹條基體作為傳動主體相當(dāng)于齒條基體，其基體平面上加工有若干個凹窩2，W1輪上的滾動體3與凹條的凹窩相對應(yīng)(參見圖7)，該機構(gòu)可替代齒輪齒條副在機床中應(yīng)用。
三、凹輪凹鏈副傳動機構(gòu)該機構(gòu)的傳動效果相當(dāng)于現(xiàn)有的鏈傳動效果，圖8中W1為帶珠輪，W2d為凹鏈鏈條，由圖8右圖的兩節(jié)凹鏈可見，鏈節(jié)為整體塊狀結(jié)構(gòu)。鏈節(jié)9的中心是凹窩2，兩端加工有連接用的凸臺和凹槽，用銷軸首尾依次連接若干鏈節(jié)9即構(gòu)成凹鏈。本機構(gòu)中凹輪同凹鏈的嚙合部位是鏈節(jié)中心凹窩2，傳動過程中，鏈節(jié)起著張力元件作用。凹鏈的鉸鏈副為滑動副(屬于高副)，凹鏈與齒鏈傳動比較承載能力大，因此可用作動力鏈(如鏈條減速器)或輸送鏈。
四、凹輪凹孔帶傳動機構(gòu)本機構(gòu)受帶傳動機構(gòu)啟發(fā)，其傳動輪采用帶珠輪W1、輸送帶采用凹孔帶W2c，W2c上等距離設(shè)置的凹孔與帶珠輪的滾動體嚙合。這里所說的凹孔可理解成一種變形凹窩。圖9是凹孔帶W2c一側(cè)與帶珠輪W1嚙合傳動狀態(tài)，實際應(yīng)用可在輸送帶二側(cè)臨邊位置等距離設(shè)置凹孔，本機構(gòu)可有效防止輸送帶打滑，提高輸送帶承載能力。提示一點，由于壓緊機構(gòu)作用(圖中未畫出)，凹孔與滾動體以外接觸部位仍可以保持摩擦傳動效果。另外，現(xiàn)有的帶式輸送機的載體多采用橡膠帶、成本高，利用本機構(gòu)可將載體中間一部分用價格較低的其它材料如帆布、塑織物等替代，二邊采用便于設(shè)置凹孔且強度高的橡膠帶，這種組合帶即可成為一種成本低且效率高的組合式輸送帶。
五、圓錐體凹輪副傳動機構(gòu)圖10中，W1a和W2a兩輪軸相交，兩輪載錐體工作面對應(yīng)等距離設(shè)置有凹窩、滾動體3嚙合于中間，即構(gòu)成凹錐凹輪副基本機構(gòu)，該機構(gòu)可較大范圍地摸擬各種圓錐齒輪副并替代其應(yīng)用功能。
本發(fā)明與現(xiàn)有機械傳動技術(shù)比較，特別是與齒輪傳動相關(guān)技術(shù)比較，其突出的優(yōu)點表現(xiàn)在其一、承載能力強因采用滾珠或滾子作中間傳動體，具有優(yōu)良的機械性能，不易損壞;又因各傳動主體的凹窩位于剛體包圍子中、幾何應(yīng)力是多向的，亦不易損壞，故提高了承載能力。
其二、傳動圓滑平穩(wěn)因為凹窩內(nèi)可貯存潤滑油，當(dāng)滾動體嚙入凹窩時，潤滑油將被擠壓溢出，在接觸面之間形成一層運動的并略具彈性的油膜，油膜的柔性粘附作用可以緩沖和吸振，同時，本發(fā)明具有良好的自位性能，傳動時無滑移現(xiàn)象。
其三、易于制造本發(fā)明中，凹輪凹窩的加工明顯比加工齒輪簡單，且制造成本低。
其四、使有壽命長使用壽命長表現(xiàn)在三個方面第一是承載能力強，過載時不易遭受破壞，即使?jié)L動體損壞也便于更換;第二是機械磨損小;第三是經(jīng)長期使用若出現(xiàn)超值磨損，可以再次加工擴充凹窩，換新滾動體，具備使用的多次性和互換性。
本發(fā)明實施過程中，首先要確定凹輪的尺寸數(shù)據(jù)，然后根據(jù)強度計算確定凹窩的尺寸，間距，進而等距離布置凹窩，利用現(xiàn)有設(shè)備、技術(shù)和工藝進行機加工。必要時可將加工刀具改磨使用。本發(fā)明的傳動比可以是兩凹輪直徑之比，亦可以是凹窩數(shù)之比。
對本發(fā)明原材料選用如下幾點提示一、滾動體可以直接采用滾動軸承中所用的滾珠或滾子;二、在承載力不大、轉(zhuǎn)速不高前提下，一些部件如凹輪輪盤，滾動體保持圈可采用工程塑料，一次注塑成型，這點已被試驗結(jié)果所證實。
本發(fā)明提供的各種傳動機構(gòu)，可根據(jù)具體需要加以確定和選用，傳動主體也不緊限于兩個，可以是兩個以上。本文對此不再作更詳細(xì)說明。
權(quán)利要求
1.一種由傳動主體組成的凹輪傳動機構(gòu)，其特征在于a.所說的傳動主體W1(或W1a)、W2(或W2a、W2b、W2c、W2d、W2e)的工作面上等距離設(shè)置有若干球形或半圓形凹窩(2)，b.所說的凹窩(2)呈單列式、或交錯的雙列式、三列式至多列式排布在傳動主體工作面上，c.滾動體(3)嚙合于上述傳動主體相對應(yīng)的凹窩(2)之間，其中帶珠輪W2(或W1)的輪緣上設(shè)置有滾動體保持圈(4)，d.上述滾動體(3)采用滾珠或滾子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機構(gòu)，其特征在于所說的傳動主體W1、W2是圓柱體輪盤、W2b是內(nèi)輪輪盤、W2c是長方形凹條基體、W2d是凹鏈鏈節(jié)塊體、W2e是凹孔帶基體，W1a和W2a是圓錐體輪盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或所述的傳動機構(gòu)，其特征在于所說傳動主體W1、W2構(gòu)成的基體機構(gòu)中按適當(dāng)角度(一般為90°)設(shè)置有固定于轉(zhuǎn)動凹輪之外固定部件上的滾動體返回通道(6)、該通道的兩端口位于凹輪嚙合區(qū)段兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳動機構(gòu)，其特征在于所說的傳動主體W2沿的圓周等距離設(shè)置的徑向盲孔內(nèi)設(shè)有彈簧(8)和外端是凹窩的導(dǎo)柱(7)組成凹窩移出機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動機構(gòu)，其特征在于所說的滾子包括長、短圓柱、球面柱、圓錐柱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于傳遞旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動的機械傳動機構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)是在兩個傳動主體的工作表面上等距離設(shè)置若干球面凹窩或半圓凹窩，通過嚙合于對應(yīng)凹窩之間的中間傳動體(滾珠或滾子)實現(xiàn)凹輪傳動。本發(fā)明與現(xiàn)有的機械傳動型式比較，具有承載能力強、傳動圓滑平穩(wěn)、制造成本低、使用壽命長等優(yōu)點。本發(fā)明為現(xiàn)有的機械傳動技術(shù)增添了一種新的傳動型式，可廣泛應(yīng)用在變速等機械傳動部件的制造中。
文檔編號F16H7/00GK1048916SQ8910495
公開日1991年1月30日 申請日期1989年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月17日
發(fā)明者姜中璋 申請人:姜中璋