专利名称：函数输出螺旋滚道变速传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械传动装置，具体地说，是一种带有在轨道中运动的滚珠的用旋转元件之间的磨擦以传动比呈函数关系传送旋转运动的传动装置。
目前，常用的机械传动装置，无论是定速比或有级、无级调速的传动装置，它们的瞬时速度都为定值，当用来执行周期性的复杂传动时，必然形成复杂和庞大的执行机构，这就使许多特殊场合的机械传动(如机器人执行机构)的实现成为十分困难的事。
本发明的目的是提供一种既结构简单，又可任意设定速比，并且在固定周期内速比可根据实际需要设计成按函数关系变化的函数输出螺旋滚道变速传动装置。
本发明的技术解决方案是一种函数输出螺旋滚道变速传动装置，有一个与旋转轴线垂直的表平面刻有螺旋状主动滚道的输入盘;输入盘的壁中设有回球槽，回球槽两开口与主动滚道两端连接;一组钢球可在主动滚道和回球槽构成的环路中运动;与输入盘表面有主动滚道的一侧相对有一个与输入盘平行的表平面有螺旋状基准滚道的基准盘;在输入盘与基准盘间有一个刻有一组穿过其二表平面的被动滚道的输出盘，输出盘上带有输出联接结构;输入盘或基准盘由输入带动旋转后，钢球沿主动滚道运动，钢球同时受到基准滚道的制约，并因钢球卡在被动滚道中而带动输出盘旋转变速传动输出;它的输出速比为设定函数i(t)＝i(t1)+i(t2)+……+i(tn)的输出为连续或不连续的传动装置，即该传动装置在不同的时间ti传动装置的速比i(t)可按n种规律变化。
本发明中的基准滚道刻在一块可安装在基准盘中的活动体上，便于加工和使基准滚道螺旋角可调;相应地，在基准盘上设有锁紧机构以实现对活动体的锁紧。
本发明中的基准滚道、主动滚道的中心线各有按一种函数关系形成的螺旋角;或其中之一有按一种确定函数关系形成的螺旋角，另一个有按多种确定函数关系形成的螺旋角;或都有按多种确定函数关系形成的螺旋角。
本发明中的主动滚道和基准滚道为单条或多条设置。
本发明中的基准盘与输出盘间、及输入盘与输出盘间各有一组或多组支承钢珠。
本发明中的输出盘上的输出联接结构为轮齿或销孔或柱销或其它间隙输出机构。
本发明中的基准滚道两端设有挡球滚道;主动滚道与回球槽间由过渡滚道连接。
本发明的优点是结构简单、紧凑，体积小，刚性好、制造方便，速比大，速比i(t)可在一定范围内进行微量的放大或缩小，且这个输出速比可连续和不连续，可方便地应用于机器人、仪器、仪表等有复杂输出执行动作的机构中。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明
图1为本发明的一种函数输出螺旋滚道变速传动装置结构示意图。
图2为本发明中所用的基准盘结构示意图。
图3为本发明中所用的输入盘结构示意图。
图4为本发明中所用的输出盘结构示意图。
图5为本发明中的基准滚道中心线展开示意图。
图6为本发明中的主动滚道中心线展开示意图。
附图描述了本发明的一个实施例。输入盘8带有供输入连接用的内孔，输入盘8用螺栓16装在输出盘6一侧，基准盘4用螺栓15装在输出盘6另一侧，输入盘8一侧面刻有主动滚道1，主动滚道1由四段曲线21、22、23、24平滑连接而成，曲线设定螺旋角可表示为β(t1)+β(t2)+β(t3)+β(t4)，β(t1)是根据呈椭圆函数关系的曲线21确定的螺旋角，β(t2)是根据呈圆函数关系的曲线22确定螺旋角，β(t3)是根据呈抛物线函数关系的曲线23确定的螺旋角，β(t4)是根据另一个呈椭圆函数关系的曲线24确定的螺旋角。当然整个主动滚道也可由更多段函数曲线所组成。输入盘8壁中设有回球槽9，回球槽9与主动滚道1连接，一组钢球7可在主动滚道1和回球槽9构成的环路中运动，主动滚道1的两个端部有过渡滚道11，使钢球7在主动滚道1及回球槽9间顺利回转运动。在输出盘6的平面上刻有穿过二平面的被动滚道2，输出盘6上的输出连接结构为轮齿19。基准盘4装有活动体20，活动体20靠锁紧螺钉25定位，活动体20上刻有基准滚道3，基准滚道3由一段曲线所组成，其螺旋角α(t1)是根据呈圆函数关系的曲线确定的。当然也可象主动滚道一样由多段函数曲线组成，从而也有多个螺旋角，如α(t1)+α(t2)+α(t3)+α(t4)+.……α(tn)。基准滚道3的两个端部设有挡球滚道14。在输入盘8、输出盘6、基准盘4之间各设有一组轴向支承钢珠5，在输入盘8、输出盘6、基准盘4上相应位置刻有钢珠轨道10。
附图所描述的实施例的工作原理是当输入盘8由外部旋转运动通过其中心连接内孔带动旋转时，钢球7将沿主动滚道9运动，钢球7的运动同时又受到基准盘4上的基准滚道3的制约，并因钢球卡在被动滚道2中间而带动输出盘6旋转输出。微量转动活动体20，可使输出速比微量变化。也可由基准盘连接输入，传动原理与前述相同。
输入盘8与输出盘6的运动瞬时速比it＝ (K〔tgα(t)+tgβ(t)〕)/(tgβ(t)) ，其中K是调速系数，它根据实际要求来确定;α(t)是基准滚道的中心线18的瞬时切线12与纵坐标轴间的夹角;β(t)是主动滚道1的中心线17的瞬时切线13与纵坐标轴间的夹角。K＝1时，即基准滚道为不可调，当β(t)＝0时，it＝0，即输出速度与输入速度不响应，呈速比“不连续”输出;当转动活动体20时，即有调速要求时，K≠1，若此时K＞1，将i(t)放大，当K＜1时，i(t)缩小。实施例中所述的输出从0-t1时间段内输出速比按i(t1)＝ (K〔tgα(t)+tgβ(t1)〕)/(tgβ(t1)) 变化，从(t1+△t)+t2时间段内输出速比按i(t2)＝ (K〔tgα(t)+tgβ(t2)〕)/(tgβ(t2)) 变化，从(t2+△t)+t3时间段内输出速比按i(t3)＝ (K〔tgα(t)+tgβ(t3)〕)/(tgβ(t3)) 变化，从(t3+△t+t4时间段内输出速比按i(t4)＝ (K〔tgα(t)+tgβ(t4)〕)/(tgβ(t4)) 变化。其中(t1+△t)+t2时间段内，因为β(t2)确定的主动滚道螺旋线呈圆，此时输出呈不连续，即输出不响应，i(t2)＝0。
在旋转输入的作用下，输出盘6在钢球的作用下转动，当钢球7到达输出盘6上的被动滚道2的端部时，一个钢球在过渡滚道11、挡球滚道14及被动滚道2的联合作用下从回球槽9的一开口处强制进入回球槽9，而从回球槽9另一开口挤出的另一个钢球则又插入被动滚道2中，如此循环，使输出盘6得以连续旋转。
附图所描述的实施例中的回球槽9可用失腊浇铸的办法直接浇铸成型，也可采用其它方法加工。
附图所描述的实施例中的钢球在主动滚道和回球槽构成的回路中运动的形式与滚动螺旋传动类似。主动滚道、被动滚道、回球槽起始点的径向距离相等，基准滚道起始点距离在可调速情况下略大于主动滚道起始点直线距离，若为不可调速。也与主动滚道起始点距离相等。
权利要求
1.一种函数输出螺旋滚道变速传动装置，其特征在于有一个与旋转轴线垂直的表平面刻有螺旋状主动滚道的输入盘；输入盘的壁中设有回球槽，回球槽两开口与主动滚道两端连接；一组钢球可在主动滚道和回球槽构成的环路中运动；与输入盘有主动滚道一侧相对有一个与输入盘平行的表平面有螺旋状基准滚道的基准盘；在输入盘与基准盘间有一个刻有一组穿过其二表平面的被动滚道的输出盘，输出盘上带有输出联接结构；输入盘或基准盘由输入带动旋转后，钢球沿主动滚道运动，钢球同时受到基准滚道的制约，并因钢球卡在被动滚道中而带动输出盘旋转变速传动输出。
2.根据权利要求1所述的函数输出螺旋滚道变速传动装置，其特征在于基准滚道刻在一块可安装在基准盘中的活动体上，便于加工和使基准滚道螺旋角可调;相应地，在基准盘上设有锁紧机构以实现对活动体的锁紧。
3.根据权利要求1或2所述的函数输出螺旋滚道变速传动装置，其特征在于基准滚道、主动滚道的中心线各有按一种确定函数关系形成的螺旋角;或其中之一有按一种确定函数关系形成的螺旋角，另一个有按多种确定函数关系形成的螺旋角。
4.根据权利要求1或2所述的函数输出螺旋滚道变速传动装置，其特征在于主动滚道和基准滚道为单条或多条设置。
5.根据权利要求3所述的函数输出螺旋滚道变速传动装置，其特征在于主动滚道和基准滚道为单条或多条设置。
6.根据权利要求1或2所述的函数输出螺旋滚道变速传动装置，其特征在于基准盘与输出盘间、及输入盘与输出盘间各有一组或多组支承钢珠。
7.根据权利要求5所述的函数输出螺旋滚道变速传动装置，其特征在于基准盘与输出盘间、及输入盘与输出盘间各有一组或多组支承钢珠。
8.根据权利要求1或2所述的函数输出螺旋滚道变速传动装置，其特征在于输出盘上的输出联接结构为轮齿或销孔或柱销或其它间隙输出机构。
9.根据权利要求7所述的函数输出螺旋滚道变速传动装置，其特征在于输出盘上的输出联接结构为轮齿或销孔或柱销或其它间隙输出机构。
10.根据权利要求9所述的函数输出螺旋滚道变速传动装置，其特征在于基准滚道设有挡球滚道;主动滚道与回球槽间由过渡滚道连接。
全文摘要
一种函数输出螺旋滚道变速传动装置，其有刻有螺旋主动滚道、壁中设回球槽的输入盘，一组钢球在主动滚道和回球槽构成的环路中运动，一刻有螺旋基准滚道的基准盘与输入盘平行，基准盘与输入盘间为刻有被动滚道、并带输出结构的输出盘，输入盘或基准盘由输入带动旋转后，钢球沿主动滚道运动，同时受基准滚道制约，并因钢球卡在被动滚道中而带动输出盘旋转输出。结构简单、体积小、刚性好，用于输出速度呈函数关系变化的特殊复杂变速传动机构。
文档编号F16H35/16GK1054821SQ91106968
公开日1991年9月25日 申请日期1991年4月9日 优先权日1991年4月9日
发明者史超 申请人:史超