[发明专利]一种组合齿面活齿传动啮合副及其生成方法

说明书

本发明提供一种组合齿面活齿传动啮合副及其生成方法，包括组合齿面滚道、活齿、组合齿面传动轮等。在传统传动构型的基础上，选用大尺寸的活齿，使其满足根切条件，在此基础上，将活齿截面离散化处理成三种或四种不同的截面，每个截面分别沿着啮合曲线扫略得到对应的啮合齿面、或绕着边线自旋得到对应的齿面，再将特定的三种或四种齿面拼凑为一个整体，即构成了组合齿面活齿滚道，接着配合相应的活齿，即构成了组合齿面活齿传动啮合副。

技术领域

本发明涉及活齿传动技术领域，特别涉及一种组合齿面活齿传动啮合副及其生成方法。

背景技术

随着活齿传动技术的发展，各种活齿传动构型层出不穷，具备代表性的如推杆活齿传动、滚柱(钢球)活齿传动、摆动活齿传动、套筒活齿传动和平面钢球传动等；无论什么形式的活齿传动技术，其核心和实质均为活齿沿着其啮合曲线的运动，活齿沿着啮合曲线运动得到的空间轨迹曲面即为实际活齿啮合齿面，在传统的活齿设计中，其实际啮合齿面是连续的、且避免根切的。如专利号为CN201721031991.5提出了《一种摆线钢球减速装置及其机器人关节》，其说明书中就明确提出了啮合齿面需要避免根切及其相应的条件。

燕山大学的安子军教授的研究团队，发表过名为《基于空间啮合理论的摆线钢球行星传动根切研究》的论文，介绍了摆线钢球行星传动的结构组成和传动原理，提出了利用锥形铣刀包络内、外摆线封闭槽的数学模型，建立了摆线槽齿面的包络面方程。论文中提出，随着基本设计参数的变化，内、外摆线封闭槽齿面会按一定的先后顺序发生根切，并且总是内摆线槽内侧齿面最先根切，从而得到了不发生根切必须满足的不等式方程，并通过具体实例及计算机图形仿真进行验证。该研究为摆线钢球行星传动的设计制造提供了理论依据，明确提出了啮合齿面需满足不根切条件、避免根切。

活齿传动领域的设计人员应该知道的一个常识是，在条件合理的情况下，相同尺寸条件下的两种活齿减速器，减速比越大越好；减速比与尺寸都相同的两种减速器，活齿数量越多越好；减速比、尺寸与活齿数量都相同的两种减速器，活齿个头越大越好。但在遵循传统的设计方法和规则的情况下，设计出的减速器，其功率密度并不理想，通俗的讲，就是体积大，传动比相对小，空间利用不够充分。现有的所有的研究与优化，都是基于啮合副不根切的条件下进行的，一般的优化都是进行参数优化与齿形修型，具有很大的局限性，并不能为减速器带来显著的性能提升。

针对以上问题，打破常规思维，反其道而行之，进入新的设计领域，即在减速器设计过程中，充分挖掘与利用根切条件，设计出综合性能明显优异于现有技术的活齿减速器，成了活齿减速机领域一个新的方向和亟待解决的问题。

本发明即基于上述思想，合理地利用了根切条件，提出了一种特殊的组合齿面活齿啮合副及其生成方法。依据该方法，先生成离散化的齿面，再将其拼凑组合为一个整体，从而构成组合齿面活齿传动滚道，接着与相应的活齿相啮合，即构成了组合齿面活齿传动啮合副；将该啮合副应用于单级传动单元、双级传动单元或者是多级传动单元，进而由传动单元得到带有该啮合副的活齿减速器，其整机性能将显著优于现有同类产品。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种组合齿面活齿传动啮合副及其生成方法，在传统传动构型的基础上，选用大尺寸的活齿，使其满足根切条件，在此基础上，将活齿截面离散化处理成三种或四种不同的截面，每个截面分别沿着啮合曲线扫略得到对应的啮合齿面、或绕着边线自旋得到对应的齿面，再将特定的三种或四种齿面拼凑为一个整体，即构成了组合齿面活齿滚道，接着配合相应的活齿，即构成了组合齿面活齿传动啮合副。

本发明所使用的技术方案是：一种组合齿面活齿传动啮合副，包括组合齿面滚道、活齿、组合齿面传动轮、正齿面、负齿面、正旋切面、负旋切面、活齿齿面，组合齿面传动轮上有一个组合齿面滚道，组合齿面滚道是由正齿面和负齿面外加正旋切面与负旋切面中的至少一种组合而成的，即组合齿面滚道由三种或四种离散的齿面拼接组合而成；四种离散的齿面，即正齿面、负齿面、正旋切面和负旋切面的数量均相等，且均关于组合齿面传动轮轴线均布；活齿的外表面即活齿齿面；活齿与组合齿面传动轮上的组合齿面滚道相互啮合，即为组合齿面活齿传动啮合副。