一种基于封闭式差动轮系和非圆齿轮的间歇运动机构制造技术

一种基于封闭式差动轮系和非圆齿轮的间歇运动机构，包括差动轮系和定轴轮系。其中，差动轮系包括外啮合中心轮、内啮合中心轮、行星轮和行星架；定轴轮系包括第一、第二、第三、第四齿轮。第一与第二齿轮啮合，第三与第四齿轮啮合，第二与第三齿轮同轴固定连接。外啮合中心轮、内啮合中心轮、行星架三者之一与第一齿轮同轴固定连接，余下两者之一与第四齿轮同轴固定连接。第一与第二齿轮为一对啮合的非圆齿轮副，其传动比函数为分段连续函数，并且其中一段为常数，该常数传动比值恰好使得与第四齿轮同轴固定连接的差动轮系构件转速为0，而当传动比变化时其转速不为0且转向不变，该构件由此输出间歇运动。由此输出间歇运动。由此输出间歇运动。

【技术实现步骤摘要】
一种基于封闭式差动轮系和非圆齿轮的间歇运动机构


[0001]本专利技术涉及机械传动领域，具体涉及一种基于封闭式差动轮系和非圆齿轮的间歇运动机构。

技术介绍

[0002]间歇运动机构是工业设备中常用的传动机构，在自动化生产流水线上得到了最为广泛的运用，已经成 为生产制造必不可少的要素。典型的间歇运动机构包括槽轮、棘轮、凸轮间歇运动机构和不完全齿轮机构。 其中，槽轮、棘轮和不完全齿轮机构在传动时都存在很严重的冲击问题，而且定位不够准确，一般只能用 在低速和轻载的场合。
[0003]凸轮式间歇运动机构具有动力特性好，冲击振动较小等优点，常应用于高速场合。但凸轮式间歇运动 也存在缺点，首先，凸轮式间歇运动机构的分度盘上的滚子与凸轮槽之间存在相对滑动，因而无法避免磨 损问题，严重的磨损会降低机构传动精度；其次，凸轮式间歇运动机构只能以凸轮为主动轮，以分度盘为 从动盘，其传动效率低，若要输出高转速，主动凸轮必须以更高的转速运行，或者给从动盘增加一对大传 动比的齿轮，这两种应对措施都会进一步加剧机构的磨损。因此，当下仍缺少一种能平稳变速、精度高、 适用于高速重载条件下的间歇运动机构。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于封闭式差动轮系和非圆齿轮的间歇运动机构，包括差动轮系和定轴轮系，所述差 动轮系包括外啮合中心轮、内啮合中心轮、行星轮和行星架。所述定轴轮系包含两对啮合齿轮副，分别为 第一、第二、第三、第四齿轮。所述第一齿轮与第二齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合，第二齿轮与第 三齿轮同轴固定连接，所述差动轮系中的外啮合中心轮、内啮合中心轮、行星架三者之一与第一齿轮同轴 固定连接，余下两者之一与第四齿轮同轴固定连接。所述定轴轮系的两对啮合齿轮中至少其中一对为非圆 齿轮副，所述非圆齿轮副啮合中心距不变且始终保持啮合状态，所述非圆齿轮副的传动比函数为分段连续 可变的函数，所述非圆齿轮副的传动比函数至少包含一段常数。
[0005]所述定轴轮系的两对啮合齿轮副中，优选其中一对为非圆齿轮副，另一对为圆柱齿轮副，以降低齿轮 加工成本。具体的，可选第一齿轮和第二齿轮为一对啮合的非圆齿轮副，第三齿轮和第四齿轮为一对啮合 的圆柱齿轮副。
[0006]所述非圆齿轮副传动比函数包含常数段和可变函数段，具体的，所述第一齿轮和第二齿轮的节曲线各 包含一段圆弧曲线和一段非圆弧曲线，圆弧曲线和非圆弧曲线相切连接，且节曲线封闭。所述第一齿轮和 第二齿轮的回转中心位于各自圆弧节曲线的圆心。所述第一齿轮圆弧节曲线上的轮齿与第二齿轮圆弧节曲 线上的轮齿相啮合，啮合后传动比为常数；所述第一齿轮非圆弧节曲线上的轮齿与第二齿轮非圆弧节曲线 上的轮齿相啮合，啮合后传动比连续变化。第一齿轮与第二齿轮传动比函数为
[0007][0008]式中，θ为第一齿轮的转角自变量，a为第一齿轮非圆弧节曲线对应的转角弧度。J为第一齿轮与第 二齿轮圆弧节曲线上的轮齿啮合后传动比，K为第一齿轮与第二齿轮非圆弧节曲线上的轮齿啮合传动比的 极值，J≠K，并且J和K之间满足关系式：
[0009]该关系式用于保证非圆齿轮节曲线曲率连续和封闭。
[0010]记外啮合中心轮齿数为Z1、内啮合中心轮齿数为Z2，第三齿轮对第四齿轮的定传动比为i
34
。
[0011]所述差动轮系与定轴轮系的连接方式包括但不限于以下三种：
[0012]第一种，差动轮系中的外啮合中心轮与定轴轮系中的第一齿轮同轴固定连接，差动轮系中的行星架与 定轴轮系中的第四齿轮同轴固定连接，此时第一、第二、第三、第四齿轮皆为外啮合 齿轮。
[0013]第二种，差动轮系中的内啮合中心轮与定轴轮系中的第一齿轮同轴固定连接，差动轮系中的行星架与 定轴轮系中的第四齿轮同轴固定连接，此时第一、第二、第三、第四齿轮皆为外啮合 齿轮。
[0014]第三种，差动轮系中的外啮合中心轮与定轴轮系中的第一齿轮同轴固定连接，差动轮系中的内啮合中 心轮与定轴轮系中的第四齿轮同轴固定连接，此时第一、第二、第三齿轮为外啮合齿轮， 第四齿轮为内啮合齿轮。
[0015]所述差动轮系与定轴轮系还具有其它连接方式，但都与上述三种之一等价。
[0016]上述三种连接方式下等式的两端数值在计算时很难做到全部取有理数，因此允许存在舍入和截断误 差，但其偏差值越小越好，优选等式两端数值之差不超过其任意一端的1/100。
[0017]根据差动轮系转速计算公式：
[0018][0019]式中：
[0020]——外啮合中心轮相对行星架的转速；——内啮合中心轮相对行星架的转速
[0021]n1，n2，n4分别为外啮合中心轮、内啮合中心轮、行星架转速
[0022]Z1，Z2，Z3分别为外啮合中心轮、内啮合中心轮、行星轮的齿数
[0023]对于第一种连接方式，外啮合中心轮与行星架的转速比由定轴转系的总传动比确定，即
[0024]此时
[0025]当时，n2＝0。
[0026]当i
12
＝K时，
[0027]因此内啮合中心轮输出间歇转动，外啮合中心轮和行星架两者任意一个皆可作为主动轮。内啮合中心 轮在一个周期内的静止时间由第一、第二齿轮上的圆弧节曲线的转角弧度决定。
[0028]对于第二种连接方式，内啮合中心轮与行星架的转速比由定轴转系的总传动比确定，即
[0029]此时
[0030]当时，n1＝0。
[0031]当i
12
＝K时，
[0032]因此外啮合中心轮输出间歇转动，内啮合中心轮和行星架两者任意一个皆可作为主动轮。外啮合中心 轮在一个周期内的静止时间由第一、第二齿轮上的圆弧节曲线的转角弧度决定。
[0033]对于第三种连接方式，外啮合中心轮与内啮合中心轮的转速比由定轴转系的总传动比确定，即 [0034]此时
[0035]当时，n4＝0。
[0036]当i
12
＝K时，
[0037]因此行星架输出间歇转动，内啮合中心轮和外啮合中心轮两者任意一个皆可作为主动轮。行星架在一 个周期内的静止时间由第一、第二齿轮上的圆弧节曲线的转角弧度决定。
[0038]有益效果：
[0039]本专利技术提供的一种基于封闭式差动轮系和非圆齿轮的间歇运动机构，采用普通齿轮和非圆齿轮传动， 具有传动可靠、精度高、变速平稳等优点，可应用于高速重载场合。
附图说明
[0040]图1为实施例1轮系简图
[0041]图2为实施例1中i
12
＝J时第一、第二齿轮节曲线示意图
[0042]图3为实施例2轮系简图
[0043]图4为实施例2和实施3中i
12
＝K时第一、第二齿轮节曲线示意图
[0044]图5为实施例3轮系简图
[0045]图6为实施例6中i
12
＝J时第一、第二齿轮节曲线示意图
[0046]图2、图4和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于封闭式差动轮系和非圆齿轮的间歇运动机构，包括差动轮系和定轴轮系，所述差动轮系包括外啮合中心轮、内啮合中心轮、行星轮和行星架，所述定轴轮系包含两对啮合齿轮副，分别为第一、第二、第三、第四齿轮，基特征在于：所述第一齿轮与第二齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合，第二齿轮与第三齿轮同轴固定连接，所述差动轮系中的外啮合中心轮、内啮合中心轮、行星架三者之一与第一齿轮同轴固定连接，余下两者之一与第四齿轮同轴固定连接，所述定轴轮系的两对啮合齿轮副中至少其中一对为非圆齿轮副，所述非圆齿轮副啮合中心距不变且始终保持啮合状态，所述非圆齿轮副的传动比函数为分段连续可变的函数，所述非圆齿轮副的传动比函数至少包含一段常数。2.根据权利要求1所述的一种基于封闭式差动轮系和非圆齿轮的间歇运动机构，其特征在于：所述非圆齿轮副由第一齿轮和第二齿轮组成，所述第三和第四齿轮为一对啮合的圆柱齿轮副。3.根据权利要求2所述的一种基于封闭式差动轮系和非圆齿轮的间歇运动机构，其特征在于：所述第一齿轮和第二齿轮的节曲线各包含一段圆弧曲线和一段非圆弧曲线，所述圆弧曲线曲线和非圆弧曲线相切连接，所述第一齿轮和第二齿轮节曲线封闭，所述第一齿轮和第二齿轮的回转中心位于各自圆弧节曲线的圆心，所述第一齿轮圆弧节曲线上的轮齿与第二齿轮圆弧节曲线上的轮齿相啮合，所述圆弧节曲线上的轮齿啮合后传动比为常数，所述第一齿轮非圆弧节曲线上的轮齿与第二齿轮非圆弧节曲线上的轮齿相啮合，所述非圆弧节曲线上的轮齿啮合后传动比连续变化。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文通，
申请(专利权)人：杨文通，
类型：发明
国别省市：