相交转轴间的凸轮传动机构及加工制造技术

本发明专利技术公开了一种用于相交转轴间，特别是小角度相交转轴间恒等速传动的凸轮机构，并提供了该凸轮的加工方法—球面坐标法．该机构由以球面长辐外摆线作为理论型线的凸轮与滚轮构成的“凸轮－滚轮”运动副保证了二相交转轴间的恒等速传动关系．该机构具有结构简单紧凑、零件加工简便，可传递力矩较大，传动效率高等特点．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种相交转轴间，特别是小角度。现有的相交转轴间恒等速传动的机构有锥齿轮机构和双万向联轴节机构。虽然，这两种机构都能实现相交转轴间的恒等速传动，但用于小角度相交转轴间传动的锥齿轮，尤其是高转速。大载荷所需的高精度锥齿轮。其加工精度难以满足要求，且传动效率较低。若用万向联轴节作相交转轴间的传动机构，要使传动为恒等速，就需要两套万向联轴节联用，这使结构尺寸增大。本专利技术的任务是要提供一种结构简单紧凑，加工方便且易于满足精度要求的。凸轮机构的专利技术任务是以如下方式完成的装配好的凸轮组件和滚轮组件按图1所示安装在一起，各滚轮轴线均通过二转轴交点O，每一凸轮与其相配对的滚轮构成一对“凸轮-滚轮”运动副。这样，滚轮就被限制在凸轮表面上运动。而凸轮的理论型线是球面长辐外摆线当凸轮体和滚轮盘分别绕各自轴线始终以量值相等，方向成α夹角的角速度转动时，由滚轮轴线与凸轮体内球心位于二转轴交点O的假想球面的交点在该球面上所描绘出来的曲线。由于本传动机构中的凸轮选取了这一曲线作为其理论型线，因而也就必然地实现了相交转轴间的恒等速传动。以下将结合附图对本专利技术作进一步的描述。图1是本专利技术的一个实施例。图2是凸轮体上的凸轮在以相交转轴轴线交点O为球心，以r为半径的球面上的理论型线和实际型线的示意展开图。图3是凸轮的直角座标系和球面座标系，图中的平面A为成α交角的二相交转轴轴线所在的分界平面，平面B为凸轮的纵向对称平面。平面C为凸轮体横断面，它通过二相交转轴轴线的交点O且与凸轮体轴线垂直。平面D为滚轮轴线平面，它是滚轮轴线和凸轮体轴线所在的平面。图中，α为二相交转轴轴线的交角，β为滚轮轴线在凸轮体横断面上的投影与Z轴间的夹角。γ为滚轮轴线在凸轮纵对称平面上的投影与Z轴之间的夹角。ψ为凸轮纵对称平面转离分界平面的转角。图4是滚轮轴线位置图，图中ν角为滚轮轴线与滚轮盘转动平面E(即赤道平面)之间的夹角 称为纬度角。图5是滚轮轴线处于不同纬度角时的凸轮理论型线对比图。参照图1，凸轮体〔2〕被固定在轴〔1〕的轴端上，这里，凸轮体〔2〕的园周面上布有N个凸轮〔3〕，这N个凸轮最好在凸轮体园周面上均匀分布。凸轮可以在凸轮体上加工出来，也可以单独做成一件安装在凸轮体上。为了使传动连续稳定凸轮数目N应取除1、2和4以外的数，一般取N＝3，当传递力矩较大时，也可取N＝6或其他适当值。图2是当纬度角ν＝0(参照图4)时。 凸轮在以相交转轴轴线交点O为球心，以r为半径的球面上的理论型线和实际型线的示意展开图。参照图3，设当凸轮的纵向对称平面转离分界平面的转角为ψ时，滚轮轴线上从二相交转轴轴线交点O到该球面的半径矢量为 ()/(r) 。则凸轮的理论型线在O-XYZ直角座标系上的方程(即矢量 ()/(r) 的方程)为rx＝r(COSαSinν+SinαCOSψCOSν)ry＝-r(Sin2(α)/2 Sin2ψCOSν+SinαSinψSinν) (1)rz＝r〔COSν(Sin2ψ+COSαCOS2ψ)-SinαCOSψSinν〕若纬度角ν＝O，则(1)式简化成rX＝rSinαCOSψrY＝-rSin2(α)/2 Sin2ψ (2)rZ＝r(Sin2ψ+COSαCOS2ψ)若把球面半径r也视为参变量，则式(1)和(2)就成了该凸轮的理论型面方程。参照图5，对不同的纬度角ν，凸轮有不同的理论型线。由于纬度角增大会导致最大的滚轮压力角增大。故最好取ν＝O。凸轮的前后两端还应作如图2所示的处理切去一小部分凸轮型面，以防止由于加工误差引起的运动干涉现象的发生。凸轮的中部尖角处也应作修园处理，以防凸轮进行热处理时损伤该处的凸轮型面。与N个凸轮相配对的N个滚轮〔4〕应按所对应的N个凸轮的布置关系(最好为均布)用螺钉或其他联接方式安装在滚轮盘〔5〕上，滚轮盘〔5〕又被安装在转轴〔6〕上。在此，滚轮可以直接用滚动轴承做成，也可以用带滑动轴承的普通滚轮做成。安装凸轮组件和滚轮组件时，应保证凸轮理论型线所在球面的球心O(即O-XYZ直角座标系和球面座标系的原点)与各滚轮轴线的交点重合在二相交转轴轴线的交点上，以防止由于非法安装而引起的传动的等速性误差或运动干涉。该凸轮机构用作相交转轴间传动的好处在于实现了恒等速传动，结构简单紧凑。零件加工方便且容易满足精度要求，并可传递较大的力矩，传动效率高。另外，该机构中的任一转轴均可作为主动轴，并可作正反转传动。该凸轮机构的好处还在于它既可以用于轴线固定的二相交转轴间的传动，又可用于一转轴轴线相对另一转轴轴线在以α为半锥角的园锥面上周转运动的二相交转轴间的传动(即周转传动)，其中包括二转轴的自转角速度为零这一特例。该凸轮机构中的凸轮加工方法的专利技术任务是以如下方式完成的参照图3，图中的角度β和ν是按下述二式规律变化的 r = t g-1(C o s a S i n ν + S i n a C o s φ Cos νC o s ν ( S i n2φ + C o s α C o s2φ ) - S i n α C o s φ S i n ν) ( 4 )]]>在数控机床上，只要控制铣刀轴线在凸轮体横断面上的转角和凸轮纵对称平面上的转角分别按式(3)和(4)规律变化，并保证铣刀半径与滚轮半径一致，就能加工出所需的凸轮。该加工方法的优点是加工方便，并且只要把铣刀换成砂轮，就可对凸轮进行磨削加工，因而加工精度较高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由凸轮体［２］、凸轮［３］、滚轮［４］和滚轮盘［５］组成的相交转轴间恒等速传动的凸轮机构。其特征在于：ａ．凸轮体［２］上沿园周方向布有一组凸轮［３］，其理论型线为球面长辐外摆线。ｂ．凸轮体轴线与滚轮盘轴线相交成固定夹角α。ｃ ．凸轮与滚轮构成一对“凸轮——滚轮”运动副。

【技术特征摘要】
1.一种由凸轮体[2]、凸轮[3]、滚轮[4]和滚轮盘[5]组成的相交转轴间恒等速传动的凸轮机构。其特征在于a.凸轮体[2]上沿园周方向布有一组凸轮[3]，其理论型线为球面长辐外摆线。b.凸轮体轴线与滚轮盘轴线相交成固定夹角α。c.凸轮与滚轮构成一对“凸轮-滚轮”运动副。2.根据权利要求1所述机构，其特征在于“凸轮-滚轮”运动副数目为除1，2和4以外的数。3.根据权利要求1和2所述机构，其特征在于凸轮的理论型线是滚轮轴线纬度角ν＝0时的球面长辐外摆线4.根据权利要求1和2所述机构，其特征在于凸轮的理论型线是滚轮轴线纬度角ν≠0时的球面长辐外摆线5.根据权利要求1所述机构，其特征在于滚轮直接由滚动轴承做成。6.根据权利要求1所述机构，其特征在于滚轮由带滑动轴承的普通滚轮做成。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振山，马世杰，
申请(专利权)人：海军工程学院，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]