全齿啮合传动方法与流程

背景技术：
：目前公知的日本帝人RV减速机的传动系统中，采用正齿轮加摆线二

级传动实现减速。虽其具有回程间隙小、运动精度高、回转刚度好的优点；但其结构复杂加工工艺要求很高制造困难。

本发明又是对专利名称《极径角传动系统》申请号201410065655.7的改进。

一、申请号为201410065655.7《极径角传动系统》与帝人减速有类似问题-结构较复杂。

二、传动系统中滚轴对槽轮、槽圈及定位圈有较大的滑动。

三、槽轮对槽圈的相对运动中滚轴受剪切力。

四、对滚轴作用于槽轮的力卸载效果不理想。

五、输出轴的外伸部过长，增加传动系统的体积。

技术实现要素：
：[设定：壳体、支撑盘、输出轴、齿圈、支撑在输出轴、支撑盘台阶孔中轴承上的输入曲轴轴颈中心线为系统中心线。

设定：左滚轴定位盘、滚轴定位盘中心线到安装滚轴孔的中心线距离为R。

设定：左滚轴定位盘、滚轴定位盘中心线到安装传递销套孔的中心线距离为Rx。

设定：输入曲轴偏心圆柱中心线与系统中心线距离为E]

针对现有技术的缺欠，本发明的目的：

(一)提供一级传动实现减速的方法：

通过输入曲轴偏心圆柱的轴承，推动安装在左滚轴定位盘、滚轴定位盘上的滚轴。滚轴与固定在壳体上的齿圈啮合改变速比。又通过距离左滚轴定位盘、滚轴定位盘中心线为Rx的孔中安装的传递销套，带动传递销将叠加在左滚轴定位盘、滚轴定位盘上的平动加自转，转换成输出轴绕系统中心线的圆运动。

(二)提供一种全齿啮合的齿圈齿形曲线及全齿啮合齿形曲线确定方法：首

先定义何为全齿啮合齿形曲线。齿圈的齿形曲线被分成二部分，齿根啮合包络线与齿顶啮合包络线。运动滚轴的包络线，包括齿顶包络线及齿根包 络线。齿顶包络线及齿根包络线为齿圈齿形的完整齿形曲线，称之为全齿啮合齿形曲线。全齿啮合齿形曲线用以下方法求出。

设定以下相关参数，求出全齿啮合齿形曲线。

1.设定输入曲轴偏心圆柱对系统中心线的偏心距E。

2.设定左滚轴定位盘及滚轴定位盘端面圆周均布可安装滚轴的孔，该孔中心线与左滚轴定位盘、滚轴定位盘中心线距离为R。

3.设定速比i。

4.设定输入曲轴角速度为ω_输入。

5.确定左滚轴定位盘、滚轴定位盘自转角速为ω_{滚轴定位盘自转}＝ω_输入/i。

因ω_{滚轴定位盘自转}＝ω_输出ω_输出＝ω_输入/i。利用参数E、R、ω_输入、ω_输出计算出滚轴中心线运动轨迹。进而计算出运动滚轴的齿顶包络线、齿根包络线，并求出全齿啮合齿形曲线。为减小齿顶、齿根，的压力角可对齿圈的齿顶、齿根进行修形。输入曲轴旋转，滚轴由与齿圈的齿顶包络线相切，过渡到与齿圈的齿根包络线相切，必满足方程：ω_输入/ω_输出＝i。

(三)解决滚轴与齿圈齿形的相对滑动；

左滚轴定位盘、滚轴定位盘的运动使滚轴由齿圈的齿顶包络线，运动到齿圈的齿根包络线。不论与齿圈的齿顶包络线啮合的滚轴还是与齿圈的齿根包络线啮合的滚轴，啮合过程中滚轴对齿圈无滑动。

(四)提供一种使滚轴在运动过程中不受剪切的方法：

因左滚轴定位盘、滚轴定位盘布置在齿圈左右二侧、齿圈齿形作用于滚轴的力，使支撑在左滚轴定位盘及滚轴定位盘间的滚轴受剪切力。异形零件伸入到齿圈齿形中，伸入齿圈的异形零件几何形状又分成二部分。第一部分是与滚轴半径相等的圆弧。与滚轴半径相等的圆弧中心线与左滚轴定位盘、滚轴定位盘安装滚轴的孔中心线重合。第二部分的几何形状是为保证左滚轴定位盘、滚轴定位盘运动过程中异形零件不与齿圈齿形干涉。其形状为二个与滚轴半径相等圆弧间的曲线。当滚轴受到径向力时，伸入齿圈与滚轴半径相等的圆弧支撑了齿圈给滚轴的径向力，使滚轴受力由剪切变为挤压。左滚轴定位盘、异形零件、滚轴定位盘，三零件可通过定位销及内六方螺栓联接成一整体，并称这一整体为滚轴定位盘装配体。被联接成整体的左滚轴定位盘、异形零件、滚轴定位盘及左滚轴定位盘、滚轴定位盘间的齿圈，称为滚轴定位盘装配部件。

(五)提供一种对滚轴作用于输入曲轴上的径向力卸载方法：

因齿圈为全齿啮合齿形曲线，任意瞬时总有滚轴与齿根包络线相切，同时又有诸滚轴与齿顶包络线相切，故诸多滚轴将滚轴定位盘支撑在滚轴定位盘装配体的中心线上。这一自定位方式使支撑滚轴定位盘的轴承不受力。

(六)减小输出轴外伸的措施：

用传递销将支撑盘与输出轴联接成一整体。这一整体左端的支撑盘被支撑在壳体左端孔的轴承上其右端的输出轴被支撑在壳体右端的轴承上。

附图说明：(为清楚地展示左滚轴定位盘、插入到齿圈中的异形零件、滚轴、齿

圈的全齿啮合关系。在图(2)中除左滚轴定位盘上台阶孔及定位销孔，外其它均用细实线表示。)

图1是本发明全齿啮合传动的结构示意图

图2是图1的A-A剖视图

如图1-图2所示全齿啮合传动，主要包括输入曲轴1、盖2、支撑盘3、圆螺母4、传递销5、传递销套6、左滚轴定位盘7、滚轴定位盘7a、滚轴8、齿圈9、异形零件10、滚轴隔板11、壳体12、壳体销13、齿圈定位环14、输出轴15。

其中：

输入曲轴1：是一曲轴，从左到右有四个与轴承配合的主要圆柱。第一主

要圆柱与安装在支撑盘3台阶孔中轴承配合并支撑输入曲轴1左端。第二主要圆柱为输入曲轴1的左偏心圆柱，该圆柱中心线与系统中心线距离为E。安装在该圆柱上的轴承支撑滚轴定位盘装配体。第三主要圆柱为输入曲轴1的右偏心圆柱，该圆柱中心线与系统中心线距离为-E。安装在该圆柱上的轴承支撑另一套滚轴定位盘装配体。输入曲轴1左、右偏心圆柱中心线与系统中心线在同一平面。输入曲轴1第四主要圆柱与安装在输出轴15台阶孔中的轴承配合，并支撑输入曲轴1右端。除左、右偏心圆柱中心线外，输入曲轴1其它圆柱中心线均与系统中心线重合。

盖2：是一盘类零件

其右端面加工有大直径凸台及小直径凸台。盖2中心加工有能将输入曲轴1左端插入的孔。盖2大直径凸台与壳体12左端孔配合，其小直径凸台与大直径凸台间，加工有环形凹槽。盖2左端面加工有圆周均布可插入内六方螺栓的台阶孔。穿入该阶孔中的内六方螺栓及壳体12左端面上的螺纹孔可将盖2紧固到壳体12左端面上。

支撑盘3由从右到左的二段外圆柱，及中心的台阶孔构成。

支撑盘3的第一段外圆柱与安装在壳体左端轴承内环配合。其第二段外圆柱是第一段外圆柱的轴肩。支撑盘3中心的台阶孔安装有支撑输入曲轴1的轴承。支撑盘3端面加工有圆周均布与传递销数量相等、到支撑盘中心线距离为Rx的孔，这些孔中的每一组都是从右到左轴向排列，分别为与传递销5细长轴配合、与传递销5左端螺纹配合及可放置圆螺母的孔。这三个孔中心线重合。其中与传递销5左端外螺纹配合的孔为螺纹孔。

圆螺母4：为在外圆柱上加工有槽的螺母。

传递销5：是细长轴。

传递销5其左端为外螺纹，中间是细长轴，右端为大圆柱。在大圆柱右端加工有可用扳手转动传递销5的扁。当传递销5左端外螺纹旋入支撑盘3螺纹孔中，旋转传递销5可调整支撑盘3外圆柱轴肩与输出轴15外圆柱轴肩的距离。用此方法调整安装在壳体12二端孔中轴承间隙，并可将支撑盘3、传递销5、输出轴15、圆螺母紧固成一整体。这一整体左端的支撑盘3被支撑在壳体12左端孔的轴承上，其右端的输出轴15被支撑在壳体右端的轴承上。

传递销套6：是由外圆柱及孔构成的零件。

左滚轴定位盘7、滚轴定位盘7a是中心加工有孔的盘类零件。

滚轴定位盘7a除将对应左滚轴定位盘7端面加工的台阶孔改成螺纹孔外，二者其它几何形状完全相同。左滚轴定位盘7、滚轴定位盘7a距其中心线为R的端面，圆周均布有安装滚轴8的孔。这些孔的数量由速比决定。距其中心线为Rx的圆周均布直径为传递销套6外圆柱直径加2E的孔。这些孔数量与传递销5数量相同。为使左滚轴定位盘7及滚轴定位盘7a安装滚轴8的孔中心线重合，其端面还加工有定位销孔。为将左滚轴定位盘7、异形零件10、滚轴定位盘7a联接成一整体，左滚轴定位盘7左端面加工有可插入内六方螺栓的台阶孔。

滚轴8是一短圆柱体。

滚轴8被安装在左滚轴定位盘7、滚轴定位盘7a安装滚轴的孔中。滚轴8沿全齿啮合齿形曲线滚动的同时，在左滚轴定位盘7、滚轴定位盘7a安装滚轴8的孔中转动。

齿圈9由外圆柱及内齿圈构成的零件。

其外圆柱上加工若干个与壳体销半径相同的半圆槽。齿圈9为内齿，齿形为全齿啮合齿形曲线，是运动滚轴8的包络线。齿圈的齿形曲线为二部分，齿 根啮合包络线与齿顶啮合包络线。进入并与齿顶啮合的诸滚轴8所在区域为齿顶啮合区。进入并与齿根啮合的诸滚轴8所在区域为齿根啮合区。齿顶包络线及齿根包络线构成齿圈齿形的完整齿形曲线。称之为全齿啮合齿形曲线。

异形零件10是插入到齿圈9中的零件。该零件上加工有与滚轴8半径相等的圆弧槽，圆弧槽数量等于左滚轴定位盘7安装滚轴8孔的数量。为保证圆弧槽中心线与滚轴定位盘7a上安装滚轴孔的中心线重合。异形零件10端面加工有与左滚轴定位盘7定位销孔直径及方位相同的定位销孔。异形零件10在距其中心线为Rx的圆周均布直径为传递销套6外圆柱直径加2E的孔。这些孔数量与传递销5数量相同。异形零件10是插入到齿圈9中的零件，为使其运动不与齿圈9齿形发生干涉，在二圆弧槽间加工有与齿圈9齿根曲线不干涉的槽。为将左滚轴定位盘7、异形零件10、滚轴定位盘7a联接成一整体。异形零件10端面加工有与左滚轴定位盘7端面台阶孔中小直径孔方位与直径相同的孔。定位销孔中的销，保证以上三零件中心线重合。用内六方螺栓可将左滚轴定位盘7、异形零件10、滚轴定位盘7a紧固成滚轴定位盘装配体。

滚轴隔板11：由外圆和孔构成的片状零件。

其作用是阻隔输入曲轴1左偏心圆柱轴承外环上安装的滚轴定位盘装配体中的滚轴8与输入曲轴1右偏心圆柱轴承外环上安装的滚轴定位盘装配体中的滚轴8的轴向窜动。

壳体12：由从左到右三段外圆柱及中心三个孔构成的零件。

第一段外圆柱左端面加工有圆周均布、通过内六方螺栓可将盖2紧固到壳体12左端的螺纹孔，。第二段外圆柱端面加工有可安装销子的孔及可插入内六方螺栓的孔。壳体12中心三个孔，分别为左、右二端及中间的孔，左、右二端孔中安装的轴承，分别支撑已被传递销5联接成整体的输出轴15与支撑盘3。中间孔为安装齿圈9的孔。为限制壳体12中间孔中齿圈9旋转自由度。安装齿圈9的孔壁上加工有与壳体销13半径相同的半圆槽。槽数为齿圈9外圆柱上与壳体销13半径相同的半圆槽数。

壳体销13：是分别与齿圈9外圆柱上的半圆槽及及壳体12中间孔上的半

圆槽配合的圆柱体。其作用是限制安装在壳体12中间孔中的齿圈9的旋转自由度。

齿圈定位环14：由外圆柱与孔构成的零件。

其作用是给安装在壳体12中间孔中的齿圈9轴向准确定位。

输出轴15：由从左到右的三段外圆柱及中心加工的台阶孔构成的零件。

其第一段圆柱与壳体12右端的轴承内环配合。其第二段圆柱是与第一段圆柱联接的轴肩。距离输出轴15中心线Rx的输出轴15右端面，加工有圆周均布与传递销数量相等的台阶孔。台阶孔右端的大直径孔，与传递销5右端的大直径圆柱配合，小直径孔与传递销5中的细长轴配合。输出轴15中心加工的台阶孔中安装有与输入曲轴1第四主要圆柱配合的轴承。并支撑输入曲轴1的右端。具体实施方式：全齿啮合传动方法；是一种少齿差传动。主要包括壳体相关件和输入曲轴相关件。

壳体相关件有安装在壳体左端的盖，安装在壳体中间孔中的齿圈，给齿圈轴向定位的齿图定位环，安装在壳体二端孔中的轴承。

与输入曲轴相关件：安装在壳体左端轴承内环上的支撑盘、安装在壳体右端轴承内环上的输出轴、安装在支撑盘台阶孔、输出轴台阶孔中的轴承及由这二个轴承支撑的输入曲轴。安装在输入曲轴两个偏心圆柱轴承外环上，有两套滚轴定位盘装配体。这两套滚轴定位盘装配体中的左滚轴定位盘及滚轴定位盘，可安装滚轴的孔中，安装有滚轴。两套滚轴定位盘装配部件间安装有滚轴隔板。左滚轴定位盘、滚轴定位盘分别布置在通过壳体销与壳体联接的齿圈两侧。传递销及圆螺母将支撑盘与输出轴联接成一整体。输入曲轴旋转推动安装在滚轴定位盘装配部件上的若干滚轴沿齿圈齿顶包络线及齿根包络线滚动。滚轴对全齿啮合齿形曲线的运动使滚轴定位盘装配体自转。安装在距离滚轴定位盘装配体中心线为Rx的端面，圆周均布孔中传递销套及传递销将叠加在滚轴定位盘装配体上的平动与自转，转换成输出轴绕系统中心线的圆运动。输出轴与输入曲轴按设定的速比i旋转，取决于运动滚轴的包络线，齿圈的全齿啮合齿形曲线。

装配：

1.安装输出轴15：

在输出轴15的台阶孔中安装与输入曲轴1第四主要圆柱配合的轴承。在输出轴15第一段圆柱安装轴承，并将其安装到壳体12右端的孔中。在输出轴15右端面的台阶孔中安装传递销5。

2.安装与输入曲轴1右偏心圆柱相关零件：

安装轴承到输入曲轴1右偏心圆柱上，在输入曲轴1右偏心圆柱轴承外环上安装滚轴定位盘7a。在滚轴定位盘7a的定位销孔中插入定位销。在壳体12中间孔中安装齿圈定位环14用齿圈定位环14确定齿圈9的轴向位置，安装齿 圈9及壳体销13。安装异形零件10，使异形零件10定位销孔穿入滚轴定位盘7a上的定位销。并使异形零件10与滚轴半径相等的圆弧槽中心线与滚轴定位盘7a安装滚轴8孔的中心线重合。用同样方法安装左滚轴定位盘7。在左滚轴定位盘7、滚轴定位盘7a可安装滚轴8的孔中安装滚轴8。将内六方螺栓插入滚轴定位盘7端面的台阶孔中，拧紧内六方螺栓将左滚轴定位盘7、异形零件10、滚轴定位盘7a紧固成一整体。完成对滚轴定位盘装配部件的装配。

3.用同样的方法安装与输入曲轴1左偏心圆柱相关零件，完成对输入曲轴1

左偏心圆柱上对滚轴定位盘装配部件的装配。

4.安装支撑盘3：

在支撑盘3外圆柱上安装与壳体12左端孔配合的轴承。在支撑盘3中心台阶孔中安装与输入曲轴1第一圆柱配合的轴承。使该轴承与输入曲轴1第一主要圆柱配合。将支撑盘3上的螺纹孔与传递销5左端外螺纹对正，将传递销5左端圆柱插入到与其配合的支撑盘3右端面孔中，并将传递销5左端外螺纹旋入数扣到与支撑盘3的螺纹孔中。用壳体12第二段外圆柱右端面支撑已经装配好的所有零件。将安装有支撑盘3右端外圆柱上的轴承外环压入壳体12左端与该轴承外环配合的孔中。旋转传递销5右端大直径上的扁，调整壳体12左、右二端孔中的轴承间隙并用圆螺母紧固传递销。

5.安装盖2

将盖2中心上的孔穿入到输入曲轴1左端圆柱体。将盖2右端面大直径凸台安装到壳体左端孔中。用内六方螺栓将盖2紧固到壳体左端。

工作原理：

输入曲轴1以角速度ω_输入旋转，输入曲轴1左、右偏心圆柱上的轴承分别推动安装在各自轴承上的滚轴定位盘装配体平动。安装在左滚轴定位盘7、滚轴定位盘7a与滚轴8直径相同孔中的滚轴8沿齿圈9全齿啮合齿形曲线滚动，诸滚轴8与齿圈9齿顶啮合曲线相切又有诸滚轴8与齿圈9齿根啮合曲线相切。这些与齿圈9全齿啮合齿形曲线啮合的滚轴8推动滚轴定位盘装配体以角速度ω_{滚轴定位盘自转}自转。安装在距离滚轴定位盘装配体中心线为Rx端面圆周均布孔中的传递销套6及传递销5将叠加在滚轴定位盘装配体上的平动与自转，转换成输出轴15绕系统中心线的圆运动。