专利名称：双锥体变径展开轮的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种变径展开轮，特别涉及到-种双椎体的变径展开轮。
技术背景 在现有的用变径展开轮展开球面中，主要包括主动轮、钢球、展开轮、支持轮和检 测器，主动轮带动钢球，再通过钢球带动展开轮和支持轮高速的转动；在展开轮的作用下， 钢球被完全的展开；检测器在钢球的表面留F的检查轨迹是一系列子午线，它覆盖整个钢 球的表面。通过这种简单结构的展开方式对整个钢球的展开,记录展开轮的参数以获取钢 球全表面信息来了解钢球的外部特征。需要准确的记录数据就必须保证高速传动的平稳， 在理想的状态下，首先在传动中，球心与展开轮的转轴的距离应保持不变，其次在传动中， 球心在展开轮转轴上的投影位置应保持不变，再次为了形成子午线系统，展开轮还要具备 传动速比应能保证形成两极，最后椎体母线与轴线的夹角与剖面与参考平面夹角应保证受 控钢球的旋转轴线偏摆角符合特定关系
实用新型内容
: 本实用新型的目的是为了解决现有技术中的问题,克服了上述缺点，提供了 一种 保持高速传动平稳的双椎体变径展开轮。 为了达到上述目的本实用新型提供的双椎体变径展开轮，包括-一个转轴和两个园 锥体，所述两个园锥体的顶角为90° ，并与转轴设置在统一平面上；所述两个圆锥体的锥 轴相互平行，并与转轴具有相同夹角。 采取了本实用新型的涉及方案，能够有效的解决现有技术所存在的不足，使得双 椎体变径展开轮在运行时可以近似的接近理想的状态，来保证高速转动的平稳性，使本实 用新型想要获得的参数更加的准确。
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以下结合附图和具体实施方式
来进--步说明本实用新型。
图1为本实用新型的结构图。 图2为本实用新型实现转轴的距离应保持不变和球心在展开轮转轴上的投影位 置应保持不变的分析图。 图3为本实用新型当0 =1° ，p:^i 时，速比的情况图。 图4为本实用新型当e =1° ，p:V^ 时，接触点到心、轴平面距离情况图。 图5为本实用新型当0 =1° ，p:V^ 时，双椎体展开轮控制下钢球轴偏角误差图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进-步阐述本实用新型。 本实用新型双椎体变径展开轮提供了如图1所示的结构包括，一根转轴1和两个 圆锥2，圆锥2的顶角为90度,两跟圆锥2的锥轴与转轴1在同一平面上,锥轴相互平行，与 转轴1成一定的角度为e 。采取了这种结构以后本实用新型能够近似的实现在传动中，球心与展开轮的转轴 1的距离应保持不变，球心在展开轮转轴1 ....匕的投影位置应保持不变。F面本实用新型通过 建立模型来说明，以展开轮的中心为原点建立XYZ三维直角坐标系，使展开轮三轴在XOZ平 面上(如图2所示)。球与展开轮的接触传动可以看成展开轮不动，球靠在展开轮的两个锥 面上既自转又绕轮公转。球与左锥面6接触，球必须在左假想锥面3上，左假想锥面3与左 锥面6同轴线，顶角同样是90度，顶点相距^R (R为球的半径)。球又与右锥面5接触， 球心必定落在右假想锥面4上,右假想锥面4与右锥面5同轴线，顶角同样是90度，顶点相 距V^R。因此球心的运动轨迹是两假想锥面的交线。
用解析的几何方法可以求得轴线在xoz平面上，与x轴交角为e ,顶点的坐标为
(a，()， b)，顶角为90度的锥面方程是 y2- (x-a) 2cos2 0 + (z_b) 2cos2 0 _2 (x_a) (z_b) sin2 0 = 0 (1) [酬 设左假想锥面3的顶点坐标是(a，0，b)，则右假想锥面4的顶点坐标是(_a， 代入(1)式并把两方程联列,得到交线方程，也既球心轨迹方程
0， -b)
y2-(x-a)2cos2 9 +(z-b)2cos2 9 -2 (x-a) (z-b)sin2 e y2- (x+a)2cos2 0 +(z+b)2cos2 0 _2 (x+a) (z+b)sin2 0 求解得
6 cos 26-a sin 2<9
0 0
(2)
(3)
X :
a cos 26+ 6 sin 26*
y = 0 表示交线在XOZ平面上的投影，它是一段直线，当bcos2 9 = asin2 9时x = 0, y =()，投影和Z轴重合，满足了在传动中，球心在展开轮转轴1上的投影位置应保持不变。当 bcos2 0 = asin2 0时，落在Y0Z平面上的交线是什么形状。为此目的，把x = 0代回(2)
式得 asin29
y2-a2cos2 9 +(z-b)2cos2 9 +2a(z-b) sin2 9 = 0 整理移项得
+cos2 0 z2_2 (bcos2 0 -asin2 0 )z = a2cos2 0 _b2cos2 0 +2absin2 0 (4)
由于bcos2 9 =asin2 9 a 6
bcos2 0 =
(5)
也即
令
cos 20
sin 2夕 6
cos 26 sin 26*
则a二pcos2 0 b = psin2 9
把(5) 、 (6) 、 (7)式代入(4)式得
(6)
(7)[0032] <formula>formula see original document page 5</formula> 化简后得y2+cos2 e z2 = p2C0S2 e 这是当bcos2 9 =asin2 9时，落在Y0Z平面上的交线方程。它是一个椭
圆，其长半轴为p，在Z轴上；短半轴为;Wcos2P ，在Y轴上。当锥偏角e很小时， p^/^^^l，椭圆接近于半径是p的圆，展开轮近似满足在传动中，球心与展开轮的 转轴1的距离应保持不变。考虑到a = pcos2 e , b = psin2 0 ，左圆锥6的顶点坐 标应该是[pcos26-Videose,0,psin2P — Vi sinS];右圆锥5的顶点坐标应该是
<formula>formula see original document page 5</formula> 展开轮和球的速比k由球心和轮轴的距离p决定，用一维寻找法，在计算机上可以 算得速比满足要求的P值。为简洁表达式，本实用新型取p二^i ，因为它很接近计算值。当
e =r ，p二ViR时，速比如图3所示。横坐标<t>表示传动中，球心和轮轴组成的平面与
展开轮三轴平面的夹角。从图3可见速比k并不是常数,而是不断的变化，但是它很接近l。
公式p-^i 可以作为展开轮设计时的指导公式。在展开轮制造中，要形成子午线系统的两 极点还要靠正确的加工工艺来保证。至此，在右圆锥顶点坐标已完全确定，它们是。 严格地说,球与展开轮的两个接触点一般不在心、轴平面上。但是接触点到心、轴
平面的距离极近。根据计算0 =r ,p:V^ 时，它们的距离d(如图4所示)，最大为
2. 18X10—1，从工程角度来看，可以认为接触点是落在心、轴平面上的。因此球的旋转轴线
还是在心、轴平面偏摆。根据展开轮和球传动时的接触点瞬间转动半径成比例这--规律，可
以算得双椎体展开轮控制下钢球轴偏角a ，它并不等于2Ssinp，(伊为三轴平面与参考平 面的夹角，参考平面垂直于心、轴平面)，但是很接近20sinp ，它们之间的误差(如图5所 示)，最大的是4.69X1()—4度。因此仍然可以认为锥偏角为e的双椎体展开轮使钢球的轴 偏角符合关系式a^20sinp 。所以关系式<j> = 6. 28 e同样适用。综上所述，双椎体变径展
开轮是能近似满足理想展开轮的条件。双椎体展开轮的设计指导公式可归纳成。锥偏角 9 = (])/6. 28左圆锥顶点坐标<formula>formula see original document page 5</formula>
右圆锥顶点坐标[<formula>formula see original document page 5</formula>
上面公式中，R是球的半径，4>由R及检测器的检查宽度决定。 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还 会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求双椎体变径展开轮，包括一个转轴和两个园锥体，其特征在于所述两个园锥体的顶角为90°，并与转轴设置在统一平面上；所述两个圆锥体的锥轴相互平行，并与转轴具有相同夹角。
专利摘要本实用新型公开了双锥体变径展开轮，包括一个转轴和两个圆锥体，所述两个圆锥体的顶角为90°，并与转轴设置在统一平面上；所述两个圆锥体的锥轴相互平行，并与转轴具有相同夹角。本实用新型可以达到很接近理想的状态，在传动中，球心与展开轮的转轴的距离应保持不变，球心在展开轮转轴上的投影位置应保持不变。
文档编号F16H55/36GK201461910SQ20092007777
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月2日 优先权日2009年7月2日
发明者徐华, 王志强, 郑晓懿 申请人:上海钢球厂