[其他]相交转轴间的凸轮传动机构及加工

说明书

本发明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。

本发明涉及一种相交转轴间、特别是小角度相交转轴间恒等速传动的凸轮机构及该凸轮的加工方法。

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。

本发明的目的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相交转轴间恒等速传动的凸轮机构及该凸轮的加工方法。

凸轮机构的发明目的是以如下方式实现的：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发明作进一步的描述。

图1是本发明的一个实施例。

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轴之间的夹角。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。φ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。凸轮体[2]的圆周面上布有N个凸轮[3]，这N个凸轮最好在凸轮体圆周面上均匀分布。所述凸轮体[2]为一圆筒状零件，而凸轮[3]即是在圆筒状零件侧壁上开的曲线槽，槽的理论封闭曲线为球面长辐外摆线。凸轮可以直接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φ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＊，则凸轮的理论型线在O-XYZ直角座标系上的方程（即矢量＊的方程）为：

r_X＝r（cosαsinν+sinαcosφcosν）

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

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

若纬度角ν＝0，则（1）式简化成：

r_X＝rsinαcosφ