专利名称：渐开线球齿轮传动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于各类机器人柔性手腕关节和各种仿生机械复合运动关节以及其它领域的渐开线球齿轮传动机构。
1991年，在《第三届全国机器人学术讨论会论文集》上发表了张春生的文章“喷漆机器人柔性手腕设计与分析”。文中报导了挪威工程师Ole.Monlang发明的一种“球冠齿轮”机构，这种“球冠齿轮”传动机构的结构特点是在一个球冠体上制作出若干个按一定规律离散分布的凹坑，而在另一个球冠体上镶嵌同样数目的指状凸齿，凹坑与指状凸齿的啮合可实现两个球冠体作近似的球面纯滚运动。由于这种球冠齿轮的轮齿呈离散分布，当球体沿轮齿间的方向滚动时，啮合点不在运动平面内，只能靠相邻轮齿的啮合来实现，因此，存在传动原理误差。其误差随偏转角度变大而明显增加，最大处可达7mm，故只用于对运动精度要求不高的喷漆机器人上。而且，轮齿分布在空间球体上，在加工时，需要一个专门设计的二维分度装置才能实现刀具的空间定位，使加工过程异常复杂，难度很大，加工成本很高。
本发明的目的在于提供一种无传动原理误差，两球体可沿任意方向按定传动比作相对纯滚动，且加工容易实现，制造成本低廉的球齿轮传动机构。
本发明的目的是这样实现的这种渐开线球齿轮传动机构，包括中凸齿轮和中凹齿轮，其特征在于二个齿轮的轮齿分别分布在二个球冠体上，且呈环状连续排列，其母线为渐开线。其中一个齿轮的齿环插入另一个齿轮的齿间沟槽中，实现轮齿的啮合。中凸齿轮的中心轮齿为一个凸出的柱状回转体，中凹齿轮的中心设有一个环形齿间凹坑。两个球齿轮分别安装在一个轴线正交的十字圆环框架上，框架两轴线的交点与球心重合。两齿轮中心连线正好通过其中一个齿轮的中间对称线和另一个齿轮的齿轮对称线，两对称线分别称为极轴，在初始安装位置两个球齿轮的极轴处于共线位置。过极轴剖切两个齿轮所得齿形与普通园柱直齿轮的端面齿形相同。将齿轮补齐后，所得到的平面齿轮称球齿轮的当量齿轮。两个齿轮的转角之比称为球形齿轮的传动比，传动比的大小等于两球齿轮的当量齿轮齿数之比。运动时，两个齿轮只能绕各自的球心作定点运动，这样使整个啮合过程发生在齿环的公法面内且始终为点接触的纯滚动，从而实现无传动原理误差。这种渐开线球齿轮传动机构输出轴可相对于输入轴在360°范围内作全方位的偏转运动。
本发明的两个球齿轮可以沿任意方向按精确的定传动比作相对纯滚动，实现了无传动原理误差；这种齿轮可用成形铣刀在普通车床上加工，加工方法简单，容易实现。
以下结合附图对本发明予以说明
图1为渐开线球齿轮传动机构结构示意图；图2为中凸齿轮结构示意图；图3为中凹齿轮结构示意图。
结合附图这种渐开线球齿轮传动机构，包括中凸齿轮[1]和中凹齿轮[2]，其特征在于二个齿轮的轮齿[3]分别分布在二个球冠体上，且呈环状连续排列，其母线为渐开线。其中一个齿轮的环行齿[3]可插入另一个齿轮的间沟槽[6]中，实现轮齿的啮合。中凸齿轮的中心轮齿[4]为一个凸出的柱状回转体，中凹齿轮的中心设有一个环形齿间凹坑[5]。两个球齿轮分别安装在一个轴线正交的十字圆环框架[7]上，框架两轴线的交点与球心重合。在初始安装位置两个球齿轮的极轴[8]处于共线位置。
权利要求
1.一种渐开线球齿轮传动机构，包括中凸齿轮[1]和中凹齿轮[2]，其特征在于二个齿轮的轮齿[3]分别分布在二个球冠体上，且呈环状连续排列，其母线为渐开线。其中一个齿轮的环行齿[8]可插入另一个齿轮的齿间沟槽[6]中，实现轮齿的啮合。中凸齿轮的中心轮齿[4]为一个凸出的柱状回转体，中凹齿轮的中心设有一个环形齿间凹坑[5]。两个球齿轮分别安装在一个轴线正交的十字圆环框架[7]上，框架两轴线的交点与球心重合。在初始安装位置两个球齿轮的极轴[8]处于共线位置。
全文摘要
本发明公开了一种可用于各类机器人柔性手腕关节和各种仿生机械复合运动关节以及其它领域的渐开线球齿轮传动机构。包括中凸齿轮和中凹齿轮，二个齿轮分别分布在二个球冠体上，且呈环状连续排列，其母线为渐开线。两个齿轮中有一个齿轮的齿环插入另一个齿轮的齿轮的齿间沟槽中，实现轮齿的啮合。输出轴可相对于输入轴在360°范围内作全方位的偏转运动，从而实现无传动原理误差。这种球齿轮可用成型铣刀在普通车床上加工，加工方法简单，容易实现。
文档编号B25J17/00GK1166396SQ9611818
公开日1997年12月3日 申请日期1996年5月23日 优先权日1996年5月23日
发明者潘存云 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学