[其他]相交轉軸間的凸輪傳動機構及加工

在審

• 申請號: 101985000006512
• 申請日: 1985-08-27
• 公開（公告）號: CN1006184B
• 公開（公告）日: 1989-12-20
• 發明（設計）人: 張振山;馬世杰
• 申請（專利權）人: 海軍工程學院
• 代理公司: 中國人民解放軍海軍專利服務中心
• 代理人: 續春音

本發明公開了一種用于相交轉軸間，特別是小角度相交轉軸間恒等速傳動的凸輪機構，并提供了該凸輪的加工方法－－球面坐標法，該機構由以球面長輻外擺線作為理論型線的凸輪與滾輪構成的“凸輪－－滾輪”運動副保證了二相交轉軸間的恒等速傳動關系。該機構具有結構簡單緊湊、零件加工簡便，可傳遞力矩較大，傳動效率高等特點。

本發明涉及一種相交轉軸間、特別是小角度相交轉軸間恒等速傳動的凸輪機構及該凸輪的加工方法。

現有的相交轉軸間恒等速傳動的機構有錐齒輪機構和雙萬向聯軸節機構。雖然，這兩種機構都能實現相交轉軸間的恒等速傳動，但用于小角度相交轉軸間傳動的錐齒輪，尤其是高轉速，大載荷所需的高精度錐齒輪，其加工精度難以滿足要求，且傳動效率較低。若用萬向聯軸節作相交轉軸間的傳動機構，要使傳動為恒等速，就需要兩套萬向聯軸節聯用，這使結構尺寸增大。

本發明的目的是要提供一種結構簡單緊湊，加工方便且易于滿足精度要求的相交轉軸間恒等速傳動的凸輪機構及該凸輪的加工方法。

凸輪機構的發明目的是以如下方式實現的：裝配好的凸輪組件和滾輪組件按圖1所示安裝在一起，各滾輪軸線均通過二轉軸交點O，每一凸輪與其相配對的滾輪構成一對“凸輪-滾輪”運動副。這樣，滾輪就被限制在凸輪表面上運動，而凸輪的理論型線是球面長輻外擺線;當凸輪體和滾輪盤分別繞各自軸線始終以量值相等、方向成α夾角的角速度轉動時，由滾輪軸線與凸輪體內球心位于二轉軸交點O的假想球面的交點在該球面上所描繪出來的曲線。由于本傳動機構中的凸輪選取了這一曲線作為其理論型線，因而也就必然地實現了相交轉軸間的恒等速傳動。

以下將結合附圖對本發明作進一步的描述。

圖1是本發明的一個實施例。

圖2是凸輪體上的凸輪在以相交轉軸軸線交點O為球心，以r為半徑的球面上的理論型線和實際型線的示意展開圖。

圖3是凸輪的直角座標系和球面座標系。圖中的平面A為成α交角的二相交轉軸軸線所在的分界平面。平面B為凸輪的縱向對稱平面。平面C為凸輪體橫斷面，它通過二相交轉軸軸線的交點O且與凸輪體軸線垂直。平面D為滾輪軸線平面，它是滾輪軸線和凸輪體軸線所在的平面。圖中，α為二相交轉軸軸線的交角。β為滾輪軸線在凸輪體橫斷面上的投影與Z軸之間的夾角。γ為滾輪軸線在凸輪縱對稱平面上的投影與Z軸之間的夾角。φ為凸輪縱對稱平面轉離分界平面的轉角。

圖4是滾輪軸線位置圖。圖中ν角為滾輪軸線與滾輪盤轉動平面E（即赤道平面）之間的夾角，稱為緯度角。

圖5是滾輪軸線處于不同緯度角時的凸輪理論型線對比圖。

參照圖1，凸輪體[2]被固定在軸[1]的軸端上。凸輪體[2]的圓周面上布有N個凸輪[3]，這N個凸輪最好在凸輪體圓周面上均勻分布。所述凸輪體[2]為一圓筒狀零件，而凸輪[3]即是在圓筒狀零件側壁上開的曲線槽，槽的理論封閉曲線為球面長輻外擺線。凸輪可以直接在凸輪體上加工出來，也可以單獨做成一件安裝在凸輪體上。為了使傳動連續穩定，凸輪數目N應取除1、2和4以外的數，一般取N＝3，當傳遞力矩較大時，也可取N＝6或其他適當值。圖2是當緯度角ν＝0（參照圖4）時，凸輪在以相交轉軸軸線交點O為球心，以r為半徑的球面上的理論型線和實際型線的示意展開圖。參照圖3，設當凸輪的縱向對稱平面轉離分界平面的轉角為φ時，滾輪軸線上從二相交轉軸軸線交點O到該球面的半徑矢量為＊，則凸輪的理論型線在O-XYZ直角座標系上的方程（即矢量＊的方程）為：

r_X＝r（cosαsinν+sinαcosφcosν）

r_Y＝-r[sin²（α/2）sin²φcosν+sinαsinφsinν] （1）

r_Z＝r[cosν（sin²φ+cosαcos²φ）-sinαcosφsinν]

若緯度角ν＝0，則（1）式簡化成：

r_X＝rsinαcosφ