专利名称：凹轮传动机耕的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械传动机构。该机构利用滚动体作中间传动体，啮合于两个传动主体工作面上相对应的凹窝之间进行动力传递。
如众所知，在机械传动中，力是通过各种型式的啮合或摩擦来传递。至今已有的几种机械传动型式各具所长，应用已久，技术成熟。但由于各自的传动机理和结构的限制，在应用中均表现出一些不足，从而影响了技术经济指标的提高。如摩擦轮传动和带传动(齿形带例外)易于产生滑动，限制了承载能力；齿轮传动中对齿轮轮齿的加工技术和工艺方面要求较高，并因轮齿几何形状等因素的局限，导致了一旦超载时轮齿易于折断，故影响了承载能力和使用寿命。此述已有技术，在一般机械教科书中均有介绍(如化学工业出版社1982年10月出版的《机械设计手册》(中册)第八篇机械传动部分)。
本实用新型的目的旨在创造一种新的机械传动机构。该机构具备结构简单、易于制造、承载力大等特点。以此有效地克服上述传统机械传动型式在制造和使用中所存在的不足，以获取进步的技术经济效果。
为便于对本实用新型的清楚理解，先就凹轮传动的基本构成式和已有技术的联系作一些叙述。顾名思义，“凹轮传动”系指两个带凹的轮子通过中间传动体的作用实现传动。具体说凹轮传动的基本构成式是指在两个圆柱体轮盘的圆柱侧面上等距离设置了若干凹窝，由某种滚动体啮合于两轮相对应的凹窝之间，即构成了啮合传动的基本形式。这种传动，从形体布局上看，很象摩擦轮传动；从传动效果上看，很象齿轮传动。对三者之间的联系不妨这样描述一下摩擦轮装上轮齿，成为齿轮；齿轮去掉轮齿，成为摩擦轮；摩擦轮设置凹窝，成为凹轮；齿轮去掉轮齿，设置凹窝，亦成为凹轮。可见三者在技术特征方面的区别和联系。同时应该看到，凹轮传动和齿轮传动的形式联系极为密切。可以予示，前者的组合形式可以有效地模拟各种齿轮副的传动形式(后文中例述)以及由其组成的各类轮系(本说明书中不予述及)，并可大范围地替代其应用功能。同时也应该看到，凹轮传动和摩擦轮传动有着布局和功能方面的联系。比如凹窝以外的那一部分圆柱侧面也可以实现摩擦传动。但在此应用意义不大，待在后文中的“凹轮凹孔带副传动机构”中应用。
下面结合实施例附图对本实用新型的技术内容和结构特征作详细地描述。
图1是凹轮传动基本构成式实施例原理图；图2是凹窝阵列形式示意图；图3是双列式啮合原理图；图4是滚动体返回通道机构原理图；图5是凹轮传动受力图；图6是凹轮内凹轮副传动机构实施例原理图；图7是凹轮凹条副传动机构实施例原理图；图8是凹轮凹链传动机构实施例原理图；图9是凹轮凹孔带副传动机构实施例原理图；
图10是圆锥凹轮副传动形式实施例原理图；
图1至图5给出本实用新型基本构成式的实施例，为圆柱凹轮副。
图1中W1、W2是两个圆柱体轮盘，为主体部件，这两个轮盘在轴线平行和外圆即分度圆相切的条件下定位，构成了与摩擦轮传动相似的布局。图中可见在两个轮盘1的圆柱侧面上等距离设置了若干球面凹窝或半圆凹窝2。在W2轮的凹窝内按放了滚动体(滚珠或滚子)3。在此，W2轮可称作带珠轮(“珠”，在此拟作各种滚动体的统称)，W1轮仍称作凹轮。滚动体按放在任何一个凹轮的凹窝内都可以，实际应用中可按放在凹窝少的那个凹轮上，以节省滚动体。在带珠轮的轮缘上设滚动体保持圈4，其定位于带珠轮的轮缘，但自身不随动，作用是将非工作状态的滚动体约束在凹窝内，使其不致脱落。在凹轮凹窝底部盲孔内设顶簧5，其作用是推移啮出后的滚动体，使其保持和带珠轮凹窝的常啮合(该机构适于在较大的凹轮传动中应用)。
图1中A－A分图分别出示了用滚珠作中间传动体(上半部分)和用滚子作中间传动体(下半部分)，其机理是相同的。
凹轮传动的运转过程是这样进行的设W1轮作主动轮，逆时向转动。此时，W1轮各凹窝便依次通过啮合区段，用凹窝的一段曲线至部分内面(球面凹)或一段直线至部分内面(半圆凹)去拨动滚动体的相应部位，W2轮即作顺时向转动。另设W2轮作主动轮，顺时向转动。此时，W2轮所带各滚动体便依次通过啮合区段，用滚动体的一段曲线至部分外面(滚珠)或一段直线至部分外面(滚子)去拨动W1轮凹窝的相应部位。W1轮即作逆时向转动。
用凹窝拨动滚动体的传动可简称作“以凹拨珠”；用滚动体拨动凹窝的传动可简称作“以珠拨凹”。此为凹轮传动可以成立的二种啮合方式，二者的啮合效果完全相同，所不同点是二者的啮入和啮出动作存在时间上的差异。在“以珠拨凹”中滚动体为主动体，它的工作部位(只能)是前面；在“以凹拨珠”中凹窝为主动体，它的工作部位则(只能)是后面。如用“以珠拨凹”的啮入和啮出的动作时间为基准的话，“以凹拨珠”的相应动作时间则是滞后的。时间差异的数值由两轮分度圆的运行轨迹即其曲率大小比例所决定。
凹轮传动的啮合性能和圆弧齿轮的啮合性能相同，为节点后啮合，传动的连续性能差。通过对其基本结构的完善，可以提高其啮合性能。改进方案可有如下两种方案一将凹窝的阵列由单列式变为交错的双列(见图2、a、b)、三列(见图2、c、d)至多列式。此时，凹轮的宽度有所增加，但其载荷能力也成倍地提高。图3中可见双列式滚动体出现在啮合区段中的状态。图中虚线所示为第二列滚动体。
方案二设滚动体返回通道机构(见图4)。该机构为已有技术，主要在滚珠螺旋传动中应用。图4中6所示为一种简单的环形滚动体返回通道机构，其固装于机构转动部件以外的固定部件上(如机架，图中未示)，轴线和W1、W2轮轴线90°相交，保证其开口的二端分别对正啮合区段的啮入口和啮出口，使滚动体在通道内顺利地循环运行。同时，在啮入口，滚动体可以被提前推入W1轮的凹窝内，变为“以珠拨凹”(设W1轮为主动轮)，以此扩大了有效啮合区段和提高了传动的连续性。另外，滚动体返回通道机构兼有滚动体保持圈4的功能(该机构适于在较大的凹轮传动中应用)。
凹轮传动的基本受力情况在图5中出示。图中Ft为圆周力，Fr为径向力，Fn为法向力(此图所指为“以凹拨珠”时的基本受力情况)。
以上叙述表明，凹轮传动的基本构成式作为一种新的机械传动型式可以广泛应用于变速器等机械传动部件中。同时受各种齿轮副传动形式的启示，凹轮传动的基本构成式可以派生多种组合形式。以下介绍几种，供实施中选用。
图6是凹轮内凹轮副传动机构。图中W1为带珠的圆柱凹轮，W2b为内凹轮。内凹轮轮盘相当于内齿轮轮盘，在轮盘的内侧面上设置了凹窝，其功能和内齿轮相同。可替代内齿轮在变速器中应用。
图7是凹轮凹条副传动机构。图中W1为带珠的圆柱凹轮，W2c为凹条。凹条基体相当于齿条基体，在基体的平面上设置了凹窝，其功能和齿条相同，可替代齿条在机床中应用。
图8是凹轮凹链副传动机构。图中W1为带珠的圆柱凹轮，其功能相当于链传动中的链轮，W2d为凹链链条，右图为两单元凹链链节7。图中可见凹链链节为整体块状，称作链块，在链块的中心处设置了凹窝。两链块的凸端和凹端相合处由销轴8连接，若干节链块首尾相连组成了凹链链条。链条同凹轮的啮合部位是链块上的凹窝，链块同时又起着张力元件的作用。链条的铰链副为滑动副，属于高副。凹链的构成布局和某些特性与齿形链相似。凹链的承载能力大，可作动力链(如链条减速器)或输送链。
图9是受带式输送机启示所形成的凹轮凹孔带副传动机构。图中W1为带珠的圆柱凹轮，W2e为凹孔带。现行的带式输送机利用摩擦传动原理，在主动滚轮的带动下运行。和带传动一样，这种装置易于滑动，影响了承载能力。凹轮凹孔带副传动机构可以用简单的方法将带式输送机的摩擦传动变为啮合传动，以克服其不足并增加承载能力。此方法是在输送带的二侧临边处等距离设置了凹孔，由带珠的凹轮与其啮合传动。图中出示了凹孔带一侧的啮合传动状况。这里应提示一点是因为压紧机构(图中未示)的作用，凹轮的凹窝和凹孔带的凹孔以外的那一部分工作面仍可以保持摩擦传动效果。另外，现行的带式输送机的载体多采用橡胶带，成本高。在凹轮凹孔带副传动机构中，因不必过大要求载体的摩擦系数，故可将载体中间的那一部分用价格低于橡胶带的其它材料(如帆布、塑织物等)带类替换，两边可采用便于设置凹孔且强度高的平型带，将这三条带接合在一起即可成为一种成本低且效率高的新型组合输送带。
图10中出示了圆锥凹轮副传动形式。图中W1a轮和W2a轮两轴相交，在两轮截锥体的圆锥侧面上设置了双列凹窝，滚动体啮合于中间，即构成了圆锥凹轮副的基本形式。圆锥凹轮副可以较大范围地模拟各种圆锥齿轮副并替代其应用功能。
实施前的设计中首先要确定凹轮的尺寸数据，现以圆柱(圆锥)凹轮副为例，拟以简单的尺寸算法。
凹间距是个不易确定作统一参数的数值，实际应用中可以根据强度要求任取。所以，不宜采用齿轮尺寸计算中的模数，而适于引用周节作基本参数。周节数值确定后可以只局限在两个啮合传动的凹轮中引用，亦可作为统一引用。周节数值的确定要通过一个原始计算过程，即利用凹轮尺寸中易于确定的数据通过计算得出。计算过程如下A、确定主动轮尺寸a、根据需要确定主动轮直径(D1)，习惯上取个整数。b、通过强度计算选定中间传动体直径(d)。c、通过强度计算约定凹间距数值(L)，并根据计算需要将L分为La和Lb两部分。对La的大小可以从L的二分之一以上任取，可以多取几次。同时，要保证其和中间传动体直径d之和为一个整数，以方便计算。
先概算出主动轮圆周表面上可以容纳的凹数，为带尾数数值(Wg)Wg＝ (D1π)/(d+La)算出凹间距的Lb部分Lb＝ ((d+La)WS)/(W1) 式中W1为Wg的整数部分，即可作引用的实际容纳凹数值；Ws为Wg的小数部分。
求得周节(Z)Z＝d＋L＝ (D1π)/(W1) (L＝La＋Lb)B、确定从动轮尺寸
根据需要确定主动轮和从动轮的比值(N)。可以是直径比，也可以是凹数比。
求实际容纳凹数值(W2)W2＝ (D1πN)/(Z) ＝ (D2π)/(Z)本实用新型与现有机械传动技术相比，主要与齿轮传动的相关内容比较，其突出优点表现在其一，承载能力强。因为采用作中间传动体的滚珠或滚子机械性能优良，所以不易损坏；又因为各传动体上的凹窝位于刚体的包围之中，几何应力是多向的，亦不易损坏。其二，传动圆滑平稳。因为凹窝内可以贮存润滑油，当滚动体对凹窝啮入时，润滑油将被挤压溢出，则在接触面之间形成一层运动的并略具弹性的油膜，油膜的柔性粘附作用可以缓冲和吸振；又因为其具有良好的自位性能，所以传动时无滑移。其三，易于制造。主要指对凹窝的制造明显比制造齿轮的轮齿简单。其四，使用寿命长。表现在两个方面一是机械磨损极小；二是经长期使用若出现超值磨损，可以再次加工，即扩充凹窝，换新滚动体，表现了使用的多次性。
权利要求1.一种机械传动机构，由两个传动主体和啮合于其间的中间传动体构成，其特征在于a、所述传动主体圆柱体轮盘W1、W2、圆柱体内凹轮轮盘W2b、长方形凹条基体W2c、凹链链节块体W2d、凹孔带基体W2e、截锥体轮盘W1a、W2a的工作面上等距离设有若干凹窝2，b、所述中间传动体即滚动体3，啮合于两个传动主体相对应的凹窝2之间。
2.根据权利要求1所述传动机构，其特征是凹窝2是球面形状或半圆面形状，是通凹孔或盲凹孔，凹窝的阵列是单列、双列、三列至多列式。
3.根据权利要求1所述传动机构，其特征是滚动体3是滚珠或滚子，其载体即带珠轮是W1或W2，是W1a或W2a。
4.根据权利要求1、3所述传动机构，其特征是带珠轮轮缘上设有滚动体保持圈4。
5.根据权利要求1所述的传动机构，其特征是在W1和W2两轮啮合区段的啮入口和啮出口之间设环形滚动体返回通道6。
6.根据权利要求1、2所述传动机构，其特征是W2e的两边沿走向设有等距离凹孔。
专利摘要本实用新型“凹轮传动”，涉及一种机械传动机构。其基本结构是在两个传动主体的工作面上等距离设置了若干凹窝，并通过中间传动体即某种滚动体啮合于两个相对应的凹窝之间，即可传递动力。和现有机械传动型式相比，其技术性能和经济指标均有突出的进步和提高。如承载能力强，传动圆滑平稳，易于制造，使用寿命长等。凹轮传动可以有效地模拟各种齿轮副及其轮系，并可大范围地替代其应用功能。可广泛应用于机械传动部件的制造中。
文档编号F16H37/02GK2054504SQ8920235
公开日1990年3月14日 申请日期1989年3月2日 优先权日1989年3月2日
发明者姜中璋 申请人:姜中璋