本发明专利技术在广义双余弦滚珠活齿传动的基础上，公布了一种广义双余弦滚柱活齿传动装置及其啮合副设计方法。本装置采用带台阶圆柱面的滚柱体为活齿，活齿被安装在由活齿槽、主动盘啮合面及从动盘啮合面三者约束的空间内。当主动盘旋转时，推动活齿在活齿槽中往复运动，进而推动活齿在从动盘的啮合面上运动，由于活齿架固定在机架上，所以活齿推动从动盘相对机架作恒速比旋转运动，完成传动过程，尤其可实现异轴传动。相对此前的钢球活齿传动而言，本发明专利技术可实现同轴或异轴的纯滚动传动，因此，磨损小，发热少，效率高，运用范围广，将是未来齿轮传动的一个重要发展方向。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种机械传动装置及其设计方法，尤其涉及一种活齿传动装置及其啮合副设计方法。
技术介绍
在专利申请号为2004100467316的专利技术《广义双余弦活齿传动装置及其啮合副设计方法》中，只是简单地提及了“活齿为某种回转体零件或组件，非平面布置时通常为钢球或钢球组件”，该专利只实现了活齿为钢球的“广义双余弦活齿传动”。由于钢球活齿传动时整个啮合副主要为滑动摩擦，所以磨损较严重，发热较大，传动效率较低，对润滑条件要求苛刻。
技术实现思路
本专利技术用滚柱代替钢球(滚珠)作为活齿，尤其是用径向滚动轴承及其组件作为活齿，实现了广义双余弦滚柱活齿传动的一般形式，尤其实现了异轴传动的广义双余弦滚柱活齿传动装置。本专利技术广义双余弦滚柱活齿传动装置的传动副一般由数个活齿啮合副构成，单个啮合副的设计方法如下第一步，确定从动盘及主动盘的理论回转曲面的母线参数方程。所有坐标系为右手笛卡尔坐标系，设从动盘的零件坐标系为XaYaZaOa，主动盘的零件坐标系为XbYbZbOb，且坐标系XaYaZaOa绕Ya轴旋转角度Ω并在XaOaZa平面内平移(X0，0，Z0)后，XaYaZaOa与XbYbZbOb正好重合，令从动盘和主动盘的回转轴分别为Za轴和Zb轴，母线及活齿架中性面置于重合的XaOaZa和XbObZb平面内，α，β为各自的角参变量，则从动盘理论回转曲面母线参数方程Am、主动盘理论回转曲面母线参数方程Bm分别为Am:xa=ρa(cosZα)za=γa(cosZα)]]>Bm:xb=ρb(cosnβ)=cosΩ-sinΩzb=γb(cosnβ)=sinΩ-cosΩ]]>其中，Z、n取正整数，为保证传动平稳和切实可行，ρa，γa，ρb，γb应为区间上的连续单调增函数或减函数。第二步，根据母线方程Am、Bm可得到从动盘与主动盘的理论回转曲面Ab、Bb如下 Ah:xa2+ya2=ρa2(cosZα)za=γa(cosZα)]]>Bh:xb2+yb2=ρb2(cosnβ)zb=γb(cosnβ)]]>第三步，令从动盘和主动盘的理论啮合曲线分别置于Ah、Bh两回转面上，得到如下两理论啮合曲线Ax，BxAx:xa=ρa(cosZα)cosαya=ρa(cosZα)sinαza=γa(cosZα)]]>Bx:xb=ρb(cosnβ)cosβyb=ρb(cosnβ)sinβzb=γb(cosnβ)]]>第四步，分别以理论啮合曲线Ax、Bx为导引线，以回转面Ah、Bh的法线为发生线，可生成从动盘和主动盘的理论啮合面An、Bn。第五步，根据理论啮合面An、Bn，考虑活齿架的实际安装位置，依据包络原理分别作等距面，即得到从动盘和主动盘的实际啮合曲面，等距值为滚柱活齿在实际啮合处的半径。第六步，对于啮合副为非平面啮合的滚柱面，由于滚柱面上各点的线速度随该点与旋转中心的距离的不同而异，故在传动时活齿与啮合面间必然会存在相对滑动等传动问题。为了减小滑动磨擦，提高传动效率，可将从(主)动盘设计成平面活齿传动的结构形式，而将与主(从)动盘啮合的活齿柱面改设计成球面，这时的传动演变为一种特殊的滚珠活齿传动，但其活齿的基本特征仍然是滚柱为主，只是与主(从)动盘啮合的活齿滚柱面为球曲。上述各式中，Z表示从动盘啮合面的齿数，n表示主动盘的齿数，也表示齿差数，因n为任意正整数，故称任意齿差数传动，传动比i=±Zn,]]>依装配方式的不同，既可正向传动，也可反向传动。经过上述六步骤，即可完成一个啮合副的所有元素的设计。由上述元件、曲面和曲线共同构成一个活齿啮合副，当Ω≠0或X0≠0时，即可实现广义双余弦滚柱活齿异轴传动。当Ω＝0且X0＝0时，即可实现广义双余弦滚柱活齿同轴传动。作为滚柱活齿同轴传动的特例，其最简单的传动装置已经在专利申请号为2004100792793的专利技术专利《任意齿差数平面活齿传动装置》中实现。本专利技术广义双余弦滚柱活齿传动装置的技术方案是采用锥齿轮传动的传动形式，将锥齿轮传动中的固齿换成了活齿——采用滚柱作为活齿，主动盘和从动盘的啮合面由理论啮合面An、Bn按前述第五步确定，为保证活齿受力平衡，啮合副结构采用类似专利申请号为2004100792793专利技术的形式，但数片活齿架固定在机架上。滚柱活齿沿主动盘及从动盘上的啮合面滚动，其中心点的运动轨迹就是主动盘或从动盘的理论啮合曲线Ax，Bx，中心线的运动在空间扫出的曲面就是主动盘及从动盘的理论啮合面An、Bn。由于异轴传动时，一个啮合副只能有一个活齿参与啮合，而单个啮合副在余弦函数值为-1或+1时必然为传动空闲点，所以在同一个传动副中必须至少设置两个啮合副，并使啮合副的传动空闲点互相错开，以提高传动的平稳性，且多个啮合副最好能对称布置。为保证传动装置受力均衡，对于单个啮合副，其具体结构为一片主动盘对应两片对称布置的从动盘，两片从动盘相互连接为一体；或者反之。就具体传动装置而言，主动盘与从动盘没有绝对意义上的区分并且，随设计参数的变化，结构形式可以灵活多样。最简单的同轴传动结构形式是当Ω＝0°，X0＝0，Z0＝0，γa(x)≡0时Am:xa=ρa(cosZα)za=0,]]>Bm:xb=ρa(cosnβ)zb=0;]]>最简单的异轴传动结构形式是当Ω＝90°，X0＝0，Z0＝0，γa(x)≡0时Am:xa=ρa(cosZα)za=0,]]>Bm:xb=0zb=ρa(cosnβ).]]>由一根轴及安装在轴上的一个或数个径向轴承共同构成本专利技术的一个活齿，轴称为活齿轴，轴承称为活齿轴承；活齿安装在主动盘与被动盘啮合面之间，且主动盘啮合面与活齿外圆柱面紧紧贴合，从动盘啮合面也与活齿外圆柱面紧紧贴合；每个主动盘两侧对称布置有各一片活齿架，每片活齿架上开有活齿槽，所有活齿架固定在机架上构成一体，每个活齿都与活齿架上对应的活齿槽精密配合；输入轴与所有主动盘相连且轴心线重合，输出轴与所有从动盘相联且轴心线重合。如果不考虑滑动转滚动的问题，所有活齿轴承均可简化为活齿轴上的一台阶面，甚至可简化为一光轴。活齿被安装在由活齿槽、主动盘啮合面及从动盘啮合面三者约束的空间内。当主动盘旋转时，推动滚柱活齿在活齿槽中往复运动，进而推动活齿在从本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种广义双余弦滚柱活齿传动装置啮合副的设计方法，其特征是：所有坐标系为右手笛卡尔坐标系，设从动盘的零件坐标系为Ｘ↓［ａ］Ｙ↓［ａ］Ｚ↓［ａ］Ｏ↓［ａ］，主动盘的零件坐标系为Ｘ↓［ｂ］Ｙ↓［ｂ］Ｚ↓［ｂ］Ｏ↓［ｂ］，且坐标系Ｘ↓［ａ］Ｙ↓［ａ］Ｚ↓［ａ］Ｏ↓［ａ］绕Ｙ↓［ａ］轴旋转角度Ω并在Ｘ↓［ａ］Ｏ↓［ａ］Ｚ↓［ａ］平面内平移（Ｘ↓［ｏ］，Ｏ，Ｚ↓［ｏ］）后，Ｘ↓［ａ］Ｙ↓［ａ］Ｚ↓［ａ］Ｏ↓［ａ］与Ｘ↓［ｂ］Ｙ↓［ｂ］Ｚ↓［ｂ］Ｏ↓［ｂ］正好重合，令从动盘和主动盘的回转轴分别为Ｚ↓［ａ］轴和Ｚ↓［ｂ］轴，母线及活齿架中性面分别置于重合的Ｘ↓［ａ］Ｏ↓［ａ］Ｚ↓［ａ］和Ｘ↓［ｂ］Ｏ↓［ｂ］Ｚ↓［ｂ］平面内，Ｚ为从动盘啮合面的齿数，ｎ为主动盘啮合面的齿数，又称齿差数，α，β为各自的角参变量，则从动盘理论回转面母线参数方程Ａ↓［ｍ］、主动盘理论回转曲面母线参数方程Ｂ↓［ｍ］分别为：Ａ↓［ｍ］：＊＊＊，其中，Ｚ、ｎ取正整数，为保证传动平稳和切实可行，ρ↓［ａ］，γ↓［ａ］，ρ↓［ｂ］，γ↓［ｂ］应为［－１，＋１］区间上的连续单调增函数 或减函数。由母线方程Ａ↓［ｍ］、Ｂ↓［ｍ］可得到从动盘与主动盘的理论回转曲面Ａ↓［ｈ］、Ｂ↓［ｈ］及理论啮合曲线Ａ↓［ｘ］，Ｂ↓［ｘ］如下：＊＊＊分别以Ａ↓［ｘ］、Ｂ↓［ｘ］为导引线，以回转面Ａ↓［ｈ］、Ｂ↓［ｈ］的 法线为发生线，可生成从动盘和主动盘的理论啮合面Ａ↓［ｎ］、Ｂ↓［ｎ］，再根据滚柱活齿的具体尺寸，依据包络原理可确定从动盘和主动盘的实际啮合面。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈贤湘，
申请(专利权)人：陈贤湘，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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