动力传动机构、运动传动装置及精密增/减速器的制作方法

本发明涉及机械动力传动领域，尤其涉及动力传动机构、运动传动装置及精密增/减速器。

背景技术：

1、目前比较常用的运动转换方式包括机械旋转运动转换为往复直线运动、摇摆运动等，这些运动转换方式在机械领域已经有比较成熟的应用，比如利用机械旋转运动转换为往复直线运动制成的滚珠丝杠、利用机械旋转运动转换为摇摆运动制成的摇摆轴承。除此之外，旋转运动还能与进动运动相互转换运动，进动运动(precession)的原理，具体是物体绕自转轴高速旋转的同时，其自转轴还绕一个轴转动的现象，也可以称为地球与陀螺的进动原理。

2、旋转运动与进动运动相互转换可以运用在很多领域。若输出的运动是360°的旋摆运动，则可以应用在机械带有旋摆运动的场景中使用，如旋摆式破碎机、旋摆式筛、旋摆式流体机械、旋摆式电机和发电机、进动式抛光打磨、进动式钻孔扩钻等。若输出的运动是定轴旋转运动，则可以应用在机械旋转运动的场景中使用，如内燃机、水轮机、风电设备、增/减速器等。若输出的运动是支撑回转运动并且同时在外力作用下会进行进动运动和自转运动，则在有外力作用下形成可变进动变换器/转换器、可变进动传动器，在没有外力作用下形成轴承支撑回转运动，该运动形式可以在自行车、螺旋桨推进器、风机、直升机旋翼、电动工具、健身运动用品、斜盘式柱塞泵等领域进行运用。

3、由此可知，旋转运动与进动运动相互转换的运动转换形式可以有大量的用途。如何利用进动运动的力学原理在机械领域拓展开发应用，以提供高效率、低成本、紧凑可靠的动力传动机构和运动传动装置，是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有问题，本发明的目的是提供基于旋转运动与进动运动相互转换的总发明构思的动力传动机构，并在动力传动机构的基础上根据特定特征而提供多种不同构思的运动传动装置、以及精密增/减速器；以实现利用进动运动的力学原理在机械领域拓展开发应用。

2、第一实施例，本发明提供一种动力传动机构，包括：

3、运动轴；

4、内圈，所述内圈传动连接所述运动轴；

5、外圈，沿所述外圈的径向方向剖分所述外圈，所述内圈收容于所述外圈内；

6、第一连接螺钉，将剖分式外圈与内圈沿轴向方向连接为一体；

7、环套组件，所述外圈传动连接所述环套组件；

8、其中，所述外圈与所述内圈之间形成具有分开部和/或接合部的径向侧的同球心的球面滚道；根据在所述球面滚道的分开部中配置至少一对滚珠列以形成所述内圈与所述外圈之间的滚动运动接触，所述滚珠列由第一环状保持架进行保持，和/或根据所述球面滚道的接合部形成所述内圈与所述外圈之间的滑动运动接触；其中，所述外圈的两侧外缘延伸到轴向方向形成外端部与所述内圈的轴向两侧相对并包覆内圈的轴向两侧，轴向两侧的所述外端部的轴向内表面与所述内圈轴向两侧的轴向外表面相对应配合，并且一对可运动控制元件分别配置于轴向两侧相对应的所述轴向内表面和所述轴向外表面之间，所述可运动控制元件由第二环状保持架保持，并且所述可运动控制元件与位于其两端的所述轴向内表面、所述轴向外表面之间形成接触运动；其中，所述外圈轴向两侧的所述外端部的外部表面形成轴向外接触表面以及所述外圈的径向侧外部表面形成径向外接触表面，所述轴向外接触表面和/或所述径向外接触表面与所述环套组件接触；其中，所述第二环状保持架上设置抵接所述可运动控制元件的弹性元件与所述第一连接螺钉的螺帽上设置的弹性元件互相配合且共同作用使所述轴向外接触表面和/或径向外接触表面容易适配所述环套组件；所述运动轴和所述环套组件中的其中一者为动力输入部件、另一者为动力输出部件；所述动力输入部件经过内圈、外圈和可运动控制元件的动力传递使得所述动力输出部件能够进行进动运动、章动运动、摆动运动、反向旋转运动、以及支撑回转运动中的一种运动或其组合。

9、进一步地，所述轴向外接触表面和/或所述径向外接触表面为曲线接触表面、圆锥接触表面以及齿形接触表面中的至少一种。

10、进一步地，所述可运动控制元件包括沿着第二环状保持架分布的多个滚动体，多个所述滚动体为滚珠、球面滚子、圆锥滚子、圆柱滚子、非对称球面滚子以及小齿轮中的至少一种。

11、进一步地，形成具有分开部和/或接合部的径向侧的球面滚道的所述外圈径向侧内表面为阶梯状，和/或形成具有分开部和/或接合部的径向侧的球面滚道的所述内圈的径向侧外表面为阶梯状；所述球面滚道的分开部位置处形成用于容置至少一对所述滚珠列的分开部腔室，且至少一对所述滚珠列在球心轴向两侧配置，并且位于球心轴向两侧的滚珠列相对于球心的距离相同或不同。

12、第二实施例，本发明提供了一种根据第一实施例中任一所述的动力传动机构形成的稳定式进动运动传动装置，其中一对所述可运动控制元件整体呈斜坡状，使得相对应配合的轴向两侧所述外端部的内表面与所述内圈轴向两侧的外表面之间形成夹角，且内圈中心轴线与外圈中心轴线以夹角α相交于球心；外部动力驱动所述运动轴和所述环套组件中的其中一者进行定轴旋转运动，带动一对斜坡状的所述可运动控制元件进行回转运动，迫使所述运动轴和所述环套组件中的另一者绕所述其中一者以角度α进行进动运动，或者外部动力驱动所述运动轴和所述环套组件中的其中一者进行进动运动，带动一对斜坡状的所述可运动控制元件进行回转运动，迫使所述运动轴和所述环套组件中的另一者进行定轴旋转运动；

13、其中，所述内圈中部设置有用于连接所述运动轴的内圈轴孔，所述内圈轴孔的轴向两侧形成凹环部，一对斜坡状的所述可运动控制元件中的第二环状保持架中部通孔的孔壁朝向球心的一侧形成与所述凹环部相配合的轴向突出环部且所述轴向突出环部具有偏心径向侧，所述轴向突出环部的偏心径向侧的外径相对于内径是向外偏心设置的。

14、第三实施例，本发明提供一种根据第二实施例的稳定式进动运动传动装置形成的第一精密增/减速器，所述环套组件包括：

15、输出环套，且沿所述输出环套的径向方向剖分所述输出环套，所述外圈可进动运动地收容在所述输出环套内部，所述输出环套轴向两侧的内部形成与所述轴向外接触表面相配合的轴向内接触表面；

16、固定壳体，所述输出环套通过第一支承轴承可旋转地收容于所述固定壳体内，并且所述第一支承轴承设置在所述固定壳体与所述输出环套之间；

17、第二连接螺钉，将剖分式的所述输出环套沿轴向进行连接，并所述第二连接螺钉的螺帽上设有用于控制轴向预紧力的弹性元件；

18、其中，所述运动轴的一端连接于所述内圈轴孔中，所述运动轴的中部通过第二支撑轴承设置在所述固定壳体上；外部动力驱动所述运动轴进行定轴旋转运动，带动一对斜坡状的所述可运动控制元件进行回转运动，从而迫使所述外圈进行自转运动和进动运动，且所述外圈形成的轴向外接触表面与所述输出环套形成的轴向内接触表面在运动过程中保持接触，使得输出环套输出至少一个相对于运动轴速度的减速运动。

19、第四实施例，本发明提供一种根据第二实施例所述的稳定式进动运动传动装置形成的第二精密增/减速器，所述环套组件包括：

20、鼠笼环，所述鼠笼环包括连接件、以及分别设置在所述连接件两端且与所述连接件柔性连接的圆环和圆盘，其中所述圆盘设置在所述连接件远离所述运动轴的一端且所述圆盘远离所述运动轴的一端设置有输出轴，所述圆环和所述圆盘相对的一面均为轴向牵引表面；

21、外壳体，所述鼠笼环通过承载轴承收容于所述外壳体内，并且所述承载轴承设置在所述外壳体与所述鼠笼环之间；

22、其中，所述内圈的轴向两侧的外部表面为牵引表面，所述外圈轴向两侧的外部表面和内部表面均为牵引表面，每个所述可运动控制元件轴向两侧均形成牵引表面且所述可运动控制元件的轴向两侧的牵引表面分别与所述内圈牵引表面以及所述外圈内部牵引表面形成配合；所述外圈活动配置在所述鼠笼环里，且所述外圈外部牵引表面与所述鼠笼环的牵引表面形成配合，所述连接件上设置压力弹簧或垫片使得连接件两端的圆环和圆盘轴向自动推压所述外圈以产生推压力，所述推压力迫使一对斜坡状的所述可运动控制元件的牵引表面与所述外圈的内部牵引表面和所述内圈的牵引表面抵靠在一起，增加了所述一对斜坡状的所述可运动控制元件与所述内圈、所述外圈之间的接触力；外部动力驱动所述运动轴进行定轴高速旋转运动，带动一对斜坡状的所述可运动控制元件在内圈的牵引表面与外圈的内部牵引表面之间回转运动，迫使所述外圈进动运动和自转运动，通过所述外圈进动运动和自转运动带动所述鼠笼环进行低速旋转运动；

23、其中，所述牵引表面之间形成为齿形面与齿形面的啮合接触，并且所述外圈的外部牵引表面的齿与鼠笼环牵引表面的齿之间形成少齿差啮合。

24、第五实施例，本发明提供一种根据第一实施例中任一所述的动力传动机构形成的可变式进动运动传动装置，可变式进动运动传动装置的动力输出部件能够在支撑回转运动以及进动运动之间切换；所述可变式进动运动传动装置的轴向两侧用于容置所述一对所述可运动控制元件的轴向滚道由球心一侧的外圈球面滚道配合内圈环状球面滚道以及球心另一侧的内圈球面滚道配合外圈环状球面滚道所组成，或者由球心一侧内圈环形球面滚道配合外圈锥状环形球面滚道以及球心另一侧内圈锥状环形球面滚道配合外圈环形球面滚道所组成；在外力的作用下，一对所述可运动控制元件之间的夹角能够发生改变；当一对所述可运动控制元件平行时，一对所述可运动控制元件的接触表面与所述轴向滚道的两侧相切并且所述可变式进动运动传动装置输出支撑回转运动；当一对所述可运动控制元件不平行时，内圈与外圈其中一方进行旋摆运动并同时伴随着自转运动，其一对所述可运动控制元件的回转运动驱动内圈与外圈其中另一方朝相反方向定轴增速旋转；每个所述可运动控制元件具体为间隔分布在所述第二环状保持架中的多个滚动体，且每个所述滚动体具有产生转向角的能力，其中多个所述滚动体的直径微小不同或轮廓曲线微小差异，所述第二环状保持架上设置的弹性元件抵靠在多个所述滚动体上，使多个所述滚动体与所述轴向滚道的表面接触。

25、第六实施例，本发明提供一种根据第一实施例中任一所述的动力传动机构形成的进动和章动复合运动传动装置，所述进动和章动复合运动传动装置的动力输出部件能够提供进动运动和/或章动运动，所述进动和章动复合运动传动装置的轴向两侧用于容置一对所述可运动控制元件的轴向侧滚道由球心一侧的相对于所述运动轴的中心轴线倾斜的外圈环平面滚道配合内圈圆锥滚道以及球心另一侧的相对于所述运动轴的中心轴线倾斜的内圈环平面滚道配合外圈圆锥滚道所组成，或者由球心一侧的外圈环平面滚道配合相对于所述运动轴的中心轴线倾斜的内圈圆锥滚道以及球心另一侧的内圈环平面滚道配合相对于所述运动轴的中心轴线倾斜的外圈圆锥滚道所组成，或者由球心一侧的外圈侧环状球面滚道配合相对于所述运动轴的中心轴线倾斜的内圈侧环状锥形球面滚道以及球心另一侧的内圈侧环状球面滚道配合相对于所述运动轴的中心轴线倾斜的外圈侧环状锥形球面滚道所组成；一对所述可运动控制元件中的一个所述可运动控制元件具有在其旋转轴线上的旋转自由度且其旋转轴线与所述内圈的中心轴线平行、以及与所述外圈的中心轴线相交，一对所述可运动控制元件中的另一个所述可运动控制元件具有在其旋转轴线上的旋转自由度且其旋转轴线与所述内圈的中心轴线相交、以及与所述外圈的中心轴线平行。

26、第七实施例，本发明提供一种根据第一实施例中任一所述的动力传动机构形成的反向旋转和摆动复合运动传动装置，反向旋转和摆动复合运动传动装置的动力输出部件能够输出与动力输入部件运动方向相反的反向旋转运动和/或摆动运动；所述反向旋转和摆动复合运动传动装置的轴向两侧用于容置所述一对所述可运动控制元件的轴向侧滚道由球心一侧的相互平行的外圈侧环平面滚道配合内圈侧环平面滚道以及球心另一侧的相互平行的外圈侧环平面滚道配合内圈侧环平面滚道所组成，或者由球心一侧的相互平行的外圈侧球状滚道配合内圈侧球状滚道以及球心另一侧的相互平行的外圈侧球状滚道配合内圈侧球状滚道所组成，所述外圈侧环平面滚道或球状滚道的中心轴线和所述内圈侧环平面滚道或球状滚道的中心轴线均与所述运动轴的中心轴线形成夹角；并且外圈和内圈在径向侧的球形表面形成球心重合的滑动和滚动的运动；当外圈相对内圈运动n×180°时，其中n为正整数，外圈中心轴线与内圈中心轴线重合，其他时刻外圈的中心轴线与内圈的中心轴线相交且两者的夹角大小随着运动实时在改变；并且在运动过程中，一对所述可运动控制元件分别与外圈侧环平面滚道或球状滚道、内圈侧环平面滚道或球状滚道保持平行和相切。

27、本发明的有益效果：基于旋转运动与进动运动相互转换的总发明构思提供了动力传动机构，并在动力传动机构的基础上根据特定特征而提供多种不同构思的运动传动装置、以及精密增/减速器；以实现利用进动运动的力学原理在机械领域拓展开发应用；并且本发明提供的运动传动装置以及精密增/减速器结构简单，零部件少，且主要零部件由与滚动轴承中使用的材料相似的常规材料便可制成，因此具有低成本、高可制造性；进一步地，本发明提供的运动传动装置以及精密增/减速器采用轴向和径向的两个方向设置的弹性元件同时进行预紧，传动稳定性高，从而使所有部件在生命周期内都保持接触运动，使用寿命长、应力降低，回转运动精确度提高同时强度提高。