基于谐波齿轮传动的风门执行器的制作方法

本发明属于机械技术领域，涉及传动机构，具体是一种基于谐波齿轮传动的风门执行器。

背景技术：

风门执行器是一种广泛应用于空调系统自动控制中,可按一定比例调节风道阀门开度,实现温度控制的自动化设备。它是以电能驱动电机,通过多级齿轮放大,将电能转化为机械能，可以输出几nm至几十nm扭矩来调节阀门开度。控制上一般分为浮点型和调节型，其中浮点型为带反馈的开关阀，通过控制电机的正反转来控制阀门开度，以达到调节目的，而调节型可以通过小信号(0-10v电压或4一20ma电流)实现精确地阀门开度控制。

谐波齿轮传动技术是二十世纪五十年代后期，随航天技术的发展而产生的一种传动技术。该技术是在薄壳弹性变形的理论基础上发展起来的一种新型传动技术,它突破了机械传动采用刚性构件机构的模式，使用了一个柔性构件来实现机械传动，从而获得了一系列其他传动所难以达到的特殊功能运动。因此,谐波齿轮传动引起了各国学者的关注,并进行了大量的相关研究,取得了一系列的研究成果。

在相同输出扭矩的情况下，体积是风阀执行器最重要的考核因素，现在的风阀执行器多采用直齿圆柱齿轮传动，而谐波齿轮传动与一般的齿轮传动相比，具有运动精度高、回差小、传动比大、体积小、重量轻、承载能力大等优点，因此基于谐波齿轮传动的风阀执行器具有深远的研究意义和广阔的发展空间。

经检索发现以下相关专利：

一种汽车空调风门执行器-实用新型(cn201620779107)，其包括底座和上盖，底座内设有马达、传动系齿轮和执行齿轮，马达通过传动系齿轮驱动输出齿轮运转，其中，所述空调风门执行器具有第一执行齿轮以及直径区别于第一执行齿轮的第二执行齿轮，所述第一执行齿轮与传动系齿轮啮合连接，第二执行齿轮与第一执行齿轮啮合连接，所述第一执行齿轮和第二执行齿轮的齿轮轴分别向执行器壳体外轴向延伸出第一执行动力轴和第二执行动力轴。其通过设置两个不同直径的执行齿轮，使第二执行动力轴的转动速率区别于第一执行动力轴的转动速率和转矩，从而实现同步为分别与所述第一执行动力轴和第二执行动力轴连接的风门转轴提供不同的输出状态。

经过对比，上述专利文件所公开的技术与本专利申请存在较大不同。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于谐波齿轮传动的风门执行器，该机构具有运动精度高、回差小、传动比大、体积小、重量轻的特点。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于谐波齿轮传动的风门执行器，其特征在于：包括机壳、输入轴、驱动装置、波发生器、第一级柔轮、第二级柔轮、固定刚轮、输出刚轮、输入锥齿轮以及输出锥齿轮，机壳前部水平横向安装有一输入轴，输入轴的前端伸入驱动箱体内连接驱动装置，在机壳内的输出轴上安装有波发生器，波发生器外周轴向间隔安装有第一级柔轮以及第二级柔轮，第一级柔轮外周啮合固定刚轮，该固定刚轮同轴固装在机壳内；第二级柔轮外周啮合输出刚轮的输入端，输出刚轮的后端同轴延伸出机壳后端，在机壳外的输出刚轮后端同轴制有一输入锥齿轮；输入锥齿轮正交啮合安装有一输出锥齿轮。

而且，所述机壳包括机座、前端盖、后端盖以及上端盖，机座上端前部制有一横轴箱体结构，在横轴箱体结构前端安装有一用于安装驱动装置的驱动箱体，驱动箱体前端安装有前端盖，横轴箱体结构的后端安装后端盖；机箱上端后部制有一立轴箱体结构，该立轴箱体结构上端安装有一上端盖。

而且，所述波发生器包括第一级凸轮、第二级凸轮以及柔性轴承，在输入轴上轴向间隔安装有第一级凸轮以及第二级凸轮，在第一级凸轮以及第二级凸轮的外周均安装有柔性轴承。

而且，所述驱动装置包括电机和控制板，控制板用于控制电机正反转。

而且，所述输出刚轮与机壳之间轴向间隔安装有两个轴承，并在该两个轴承之间限位安装有定位块，定位块固定在机壳内。

而且，所述输出锥齿轮与输出锥齿轮支承轴同轴一体制成，输出锥齿轮支承轴竖直安装在机座后部的立轴箱体结构内，输出锥齿轮支承轴与机座之间上、下间隔安装有两个轴承，该两个轴承之间安装有垫块，在轴承上方的输出锥齿轮外周的机座上安装有一上端盖，限位固定轴承以及垫块的位置。

而且，所述输出刚轮的前端中部制有轴孔，轴孔内通过轴承同轴支撑输出轴的后端；输出刚轮与输入轴同轴间隔设置，输入轴的后端与输出刚轮的轴孔之间同轴套装有一轴承，该轴承与输出刚轮的轴向端面之间安装有一限位块。

本发明的优点和积极效果是：

1、本机构通过谐波齿轮传动与锥齿轮传动的结合，提供了实现较大传动比的可能。

2、本机构的两级柔轮与刚轮啮合均为多齿啮合，具有传动平稳的特点,有利于提高传动承载能力。

3、本发明的结构简单紧凑、零件数量少、传动平稳且运行可靠，整体体积小、质量轻。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的左视图(去除前端盖及驱动装置)。

图中标号说明：1输入轴，2第一级键，3第一级凸轮，4第一级柔轮，5固定刚轮，6输出刚轮,7第二级柔轮，8柔性轴承，9第二级凸轮，10第二级键，11后端盖，12输入锥齿轮，13输出锥齿轮，14上端盖，15轴承，16垫块，17定位块，18限位块，19机座，20驱动装置，21前端盖。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种基于谐波齿轮传动的风门执行器，包括机壳、输入轴1、驱动装置21、波发生器、第一级柔轮4、第二级柔轮7、固定刚轮5、输出刚轮6、输入锥齿轮12以及输出锥齿轮13，

为了便于清楚说明本实施例以附图1所示方向进行描述，左侧为前端右侧为后端。机壳包括机座19、前端盖21、后端盖11以及上端盖14，机座上端前部制有一横轴箱体结构，在横轴箱体结构前端安装有一用于安装驱动装置的驱动箱体(未标号)，驱动箱体前端安装有前端盖，横轴箱体结构的后端安装后端盖；机箱上端后部制有一立轴箱体结构，该立轴箱体结构上端安装有一上端盖。

机壳前部水平横向安装有一输入轴1，输入轴的前端伸入驱动箱体内连接驱动装置20，驱动装置包括电机和控制板，控制板用于控制电机正反转；在机壳内的输出轴上安装有波发生器，波发生器外周轴向间隔安装有第一级柔轮4以及第二级柔轮7，第一级柔轮外周啮合固定刚轮5，该固定刚轮同轴固装在机壳内；第二级柔轮外周啮合输出刚轮6的输入端，输出刚轮的后端同轴延伸出机壳后端，在机壳外的输出刚轮后端同轴制有一输入锥齿轮12；

波发生器包括第一级凸轮3、第一级键2、第二级凸轮9、第二级键10以及柔性轴承8，在输入轴上轴向间隔安装有第一级凸轮以及第二级凸轮，第一级凸轮通过第一级键固装在输入轴上，第二级凸轮通过第二级键固装在输入轴上，在第一级凸轮以及第二级凸轮的外周均安装有柔性轴承。第一级凸轮外周通过柔性轴承对应安装第一级柔轮，第二级凸轮外周通过柔性轴承对应安装第二级柔轮。

为了保证输出刚轮的同轴度，在输出刚轮与机壳之间轴向间隔安装有两个轴承，并在该两个轴承之间限位安装有定位块17，定位块固定在机壳内从而有效限位。

输入锥齿轮下方正交啮合安装有一输出锥齿轮13，输出锥齿轮与输出锥齿轮支承轴同轴一体制成，输出锥齿轮支承轴竖直安装在机座后部的立轴箱体结构内，输出锥齿轮支承轴与机座之间上、下间隔安装有两个轴承15，该两个轴承之间安装有垫块16，在轴承上方的输出锥齿轮外周的机座上安装有一上端盖14，限位固定轴承以及垫块的位置。本机构通过输出锥齿轮传动输出，实现输入与输出的大传动比正交传动。

所述输出刚轮的前端中部制有轴孔，轴孔内通过轴承同轴支撑输出轴的后端；输出刚轮与输入轴同轴间隔设置，输入轴的后端与输出刚轮的轴孔之间同轴套装有一轴承，该轴承与输出刚轮的轴向端面之间安装有一限位块18配合轴承的轴向尺寸，保证结构位置准确。

本发明的工作原理：控制板控制电机正反转，电机带动输入轴，输入轴驱动谐波齿轮转动,输出刚轮与输入锥齿轮通过轴固定连接，输入锥齿轮与输出锥齿轮正交啮合，并通过输出锥齿轮轴输出，实现了输入与输出大传动比正交传动。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。