专利名称：使用金属带的动力传送机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用传送带的动力传送机构，特别涉及使用许多金属带的动力传送机构，这种金属带具有不同的尺寸并作为传送带连接在一主动轮和一从动轮之间。
皮带传送机构是用来传送动力的许多传送机构中的一种，它通过皮带将主动轮的转动力传送给从动轮。该皮带通常是用具有弹性和弯曲性的橡胶材料制造的。然而，上述橡胶带传送机构不能在改变速度的同时传送大动力。即，诸如V形带的厚皮带在皮带沿着其循环的弯曲路径与主动轮或从动轮接触运行时由于它的厚度而会变形。这是因为皮带的外周表面膨胀，而它的内周表面被压缩。因此，使用上述皮带的动力传送机构不能用来传送大的动力。
此外，有人建议使用具有整体地覆盖着金属带结构的动力传送机构。然而，上述类型的皮带在弹性方面受到限制，因此易断裂或在带轮上打滑，从而降低效率。即，当速度不是1时，由于这种金属带内周表面和外周表面的角速度是不同的，因此在带轮和金属带之间产生各种力或滑移，从而可能损坏皮带，而动力传送的效率也将显著降低。
此外，还有人建议使用具有堆叠的金属推块结构的金属带。这种金属带具有几百块堆叠的、通过一步步精密加工制成的推块构成的结构。然而，为了得到一条带子，将需要组装几百块精密的推块和用来支承各推块的金属层带子。这样，既使制造困难又使制造成本大大提高。
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种金属带动力传送机构，它在一主动轮和一从动轮之间连接许多薄的金属带，使各金属带在机构工作过程中、沿着环绕着带轮的弯曲路径、以相同的角速度循环运行，并可在与速度变化比率无关的情况下有效地传送大的动力。
因此，为了实现上述目的，提供一种使用金属带的动力传送机构，它包括一具有第一和第二主动半带轮的主动轮，第一和第二主动半带轮被安装成可沿着主动轴的轴线方向前后移动，且第一和第二主动半带轮分别具有互相面对的第一和第二带子引导部分；一具有第一和第二从动半带轮的从动轮，第一和第二从动半带轮被安装在与主动轴平行的一从动轴上并可沿着该从动轴前后移动，且第一和第二从动半带轮分别具有互相面对的第三和第四带子引导部分；以及至少两条可环绕着主动轮和从动轮的带子引导部分循环运行而又互不干涉的金属带，其中，各带子引导部分形成有具有预定曲率的倾斜表面，从而在主动轮和从动轮间为任意速度比率时使所有金属带的角速度可以相同。
通过下面结合附图对本发明较佳实施例的详细描述可更清楚地了解本发明的上述目的和优点，其中
图1是显示按照本发明第一较佳实施例的一使用金属带的动力传送机构的视图；图2是显示图1中的使用金属带的动力传送机构的视图，金属带已安装在该动力传送机构上；图3和4显示了带轮的带子引导部分，以获得按照本发明第一较佳实施例的带轮的带子引导部分的形状；以及图5是显示按照本发明第二较佳实施例的一使用金属带的动力传送机构的视图。
参看图1，一动力传送机构使用按照本发明第一较佳实施例的金属带，第一和第二半带轮13和15可转动并接受来自主动轴11的动力，同时可沿着主动轴11的轴线方向前后移动，第一和第二从动半带轮21和23插装在从动轴19上，而从动轴19与主动轴11平行间隔一段预定距离，且也能沿着从动轴19的轴线方向前后移动。当然，虽然在本发明的较佳实施例里使用两条金属带、即一内带45和一外带47，但也可以使用三条或更多条的金属带。
一对相对设置的第一主动半带轮13和第二主动半带轮15形成一主动轮17，而一对相对设置的第一从动半带轮21和第二从动半带轮23形成一从动轮25。
主动轮17和从动轮25具有相同的形状，且在相对的带轮上分别形成有带子引导部分14、16、22和24。即，在主动轮17上，第一带子引导部分14形成于第一主动半带轮13上，而第二带子引导部分16形成于第二主动半带轮15上。第一和第二引导部分14和16具有相同的形状并互相面对。同样地，在从动轮25上，第三带子引导部分22形成于第一从动半带轮21上，而第四带子引导部分24形成于第二从动半带轮23上。第三和第四引导部分22和24具有相同的形状并互相面对。
带子引导部分14、16、22和24大致形成向内弯曲的表面，以便支承金属带27。下面将介绍获得带子引导部分14、16、22和24上的起重要作用的弯曲表面的方法。
金属带27是薄的金属条，具有刚性和抗拉强度，并通过其边缘部分49与主动轮17及从动轮25的带子引导部分14、16、22和24接触而受到支承。内带45和外带47的长度和宽度互不相同。这样，由于工作时环绕主动轮17和从动轮25循环的内带和外带互相间隔并不接触，因此金属带27的各部分可互不干涉地运行。当然，当使用三条或更多条的金属带时，各金属带也能自由循环而互不干涉，从而传送动力。
此外，由于带轮17和25通过金属带27的边缘部分49与带子引导部分14、16、22和24接触而转动，因此当第一和第二主动半带轮13和15沿着箭头a所指的方向互相接近时，由第一和第二带子引导部分14和16支承的金属带27向箭头c所指的方向移动，由此增加转动半径。相反地，当第一和第二主动半带轮13和15沿着箭头b所指的方向互相分离时，金属带27沿着箭头d所指的方向移动，由此减少转动半径。
以相同的方式对主动轮17和从动轮25施加上述移动。当主动轮17的第一和第二带子引导部分14和16分离时，从动轮25的第三和第四带子引导部分22和24相互靠近。同样地，当主动轮17的第一和第二带子引导部分14和16相互靠近时，从动轮25的第三和第四带子引导部分22和24分离。因此，金属带27在转动时总是保持绷紧状态，从而实现速度的平稳变化。
结果，主动轮17上的第一和第二带子引导部分14和16的移动和从动轮25上的第三和第四带子引导部分22和24的移动同时发生但方向相反。这样，通过调整主动轮17和从动轮25互相面对的表面之间的距离，改变环绕着主动轮17和从动轮25的金属带27的转动半径，从而可以改变速度变化的比率。
如图所示，在减速操作过程中，环绕着从动轮25的内带45和外带47之间的距离S2大于环绕着主动轮17的内带45和外带47之间的距离S1。这使得环绕着主动轮17和从动轮25循环运行的内带45和47的角速度互相一致，这是因为使用了下面所述的方法来设计各带子引导部分。
对环绕着带轮17和25循环运行的内带45和外带47之间的距离S1和S2进行调整是可能的，这是因为各带子引导部分14、16、22和24时按照本发明的计算结果形成的。即，由于第一至第四带子引导部分14、16、22和24各具有符合这里的计算方法的弯曲表面，因此当速度变化的比率改变时，金属带27不会相对带轮17和25滑移，从而实现动力的平稳传送。此外，即使在上述较佳实施例里使用两条金属带27，通过改变金属带的数量也能以不同的速度变化比率传送动力。当然，较大的动力可用较多的金属带传送。
图2显示了按照本发明一较佳实施例的、使用金属带的动力传送机构，其中，金属带环绕着带轮。图3和4是坐标图，其中显示了在坐标中的带轮的一部分，以获得形成带子引导部分的弯曲倾斜部分的曲线函数的值。
参看图2，从中可看到，金属带27以一降低的速度循环运行，因为环绕着从动轮25的金属带27的半径r3和r4大于环绕着主动轮17的金属带27的半径r1和r2。
为了获得带子引导部分14、16、22和24上的弯曲表面所需要的特征，设在主动轮17和从动轮25之间线性移动的金属带27相对水平表面的夹角为θ；环绕着主动轮17的内带45的转动半径为r1；外带47的转动半径为r2，环绕着从动轮25的内带45的转动半径为r3；以及外带47的转动半径为r4。然后，金属带27的长度和夹角用公式1和2表示。L(内带长度)＝2×(两轴间距离)×cosθ+r3×(π+2θ)+r1×(π-2θ)[公式2]θ(夹角)＝Arcsin[(r3-r1)/两轴间距离]这里，两轴间距离表示主动轴11和从动轴19之间的距离。
在图3中，为了确定带子引导部分14、16、22和24的弯曲表面的形状，将一带轮的带子引导部分的一部分50显示在一图表上并制成一坐标。为了获得具有在图表中的带子引导部分50的弯曲表面特征的函数，设置下列原始条件(1)当x＝0时，主动轮17上的内带45的半径r1被设为45。当x＝4时，主动轮17上的外带47的半径r2被设为51。
(2)主动轴11和从动轴19之间的距离被设为165。
(3)主动轮17和从动轮25之间的速度变化比率被设为1.6∶1。
(4)内带45和外带47之间的宽度差被设为8。
按照上述原始条件可获得环绕着从动轮25的内带45和外带47的半径。即，因为(主动轮17上的带子的转动半径)×(速度比)＝(从动轮25上的带子的转动半径)，由此可获得环绕着从动轮25的内带45的转动半径r3和外带47的转动半径r4r3＝r1×16＝45×1.6＝72r4＝r2×16＝51×1.6＝81.6虽然不能得到环绕着从动轮25的内带45和外带47的值，但利用主动轮17和从动轮25之间的速度变化比率可获得值r。
接着，通过将环绕着主动轮17和从动轮25安装的金属带45和47的转动半径代入公式1和2可得到内带45和外带47的长度。
即，首先求出夹角θ，然后求出内带45的长度。
θ＝Arcsin(72-45)/165＝0.1643756 rad内带45的长度是L＝2×165×cosθ+72[π+2θ]+45[π-2θ]＝701.9944612
同样地，利用下列公式也可得到外带47的夹角θθ＝Arcsin(81.6-51)/165＝0.1865344 rad外带47的长度是L＝2×165×cosθ+81.6[π+2θ]+51[π-2θ]＝752.26653为了得到带子引导部分50的弯曲表面，该带子引导部分的曲线函数表示如下[公式3]r＝r1+ax+bx2+cx3然后，按照原始条件得到如下所述的公式4[公式4]51＝45+4a+16b+64c当主动轮17上的第一主动半带轮13和第二主动半带轮15因速度变化需要而自原始条件更加互相靠近时，环绕着主动轮17的内带45和外带47的转动半径r1和r2增加，同时，环绕着从动轮25的内带45和外带47的转动半径r3和r4减少。
如原始条件确定的，由于内带45和外带47的宽度差是8，因此在图3中的+x方向上的长度差是4。这样，当由带子引导部分50支承的内带45因为带轮移动而沿带子引导部分50移动且沿+x方向移动4时，内带45移动到外带47原先环绕的位置，从而使内带45的转动半径增加到51。与此同时，外带47移动到x＝8的位置，而外带47转动半径的值是通过下述方法获得的值。即，当由于上述速度变化而使环绕着主动轮17的内带45的半径从45增加到51时，外带47的转动半径从51增加到一未知值r。
主动轮17上的外带47的半径可如下面所述的、利用带子的长度是不变的这样一种情况来求出。
首先，当主动轮17上的内带45的转动半径是51时，从动轮25上的内带45的半径设为r3’，并可求出金属带相对水平面的夹角。
按照公式2，内带45相对水平面的夹角是
θ＝Arcsin(r3’-51)/165当将θ的值和内带45长度的值代入公式1时，701.9944612＝2×165×cos[Arcsin(r3’-51)/165]+r3’[π+2Arcsin(r3’-51)/165]+51[π-2Arcsin(r3’-51)/165]由此可从上述公式求出从动轮上的内带45的半径r3’，即r3’＝66.9202。
此外，当主动轮17上的内带45的半径是51时，由于从动轮25上的内带45的半径是66.9202，因此可知道速度比是1.31216∶1。
这样，按照上述速度比当主动轮17上的外带47的半径是r时，从动轮25上的外带47的半径即是r4’＝1.31216r。通过公式2可求出环绕着主动轮17和从动轮25的外带47相对于水平面的夹角。
θ＝Arcsin(r4’-r)/165＝Arcsin(0.31216r)/165当将θ的值和外带47长度的值代入公式1时，752.26653＝2×165×cos[Arcsin(0.31216r)/165]+1.31218r[π+2Arcsin(0.31216r)/165]+r[π-2Arcsin(0.31216r)/165]求出r＝57.8600181。即，当主动轮17上的外带47的x的值是8时，转动半径是57.8600181。
同样地，当主动轮17上的外带47的x的值是12时，转动半径是65.67802。
当将上述结果代入公式3时，得到下列公式。57.8600181＝45+8a+64b+512c[公式6]65.67802＝45+12a+144b+1728c当公式4、5和6一起计算时，得到a＝1.400661，b＝0.0238144和c＝0.0002551。结果，得到限定带子引导部分50的曲线的下列公式。r＝1.400661x+0.0238144x2+0.0002551x3公式7限定了主动轮17和从动轮25上的带子引导部分14、16、22和24上的曲线，它特别适于限定图3中的带子引导部分50中间部分的下面部分。
接下来，为了得到限定图3或4中的带子引导部分50中间部分的上面部分的曲线函数公式，设当x＝p-4时内带45的转动半径是72。
在上述情况下，当从动轮25沿x方向移动至+4时，环绕着从动轮25的金属带相对带轮沿x方向移动至-4，从而使外带47移动至内带45环绕的位置，且转动半径变为72。此外，当x＝p-8时，利用带子的长度是不变的、以及用外带47表示的主动轴和从动轴之间的速度比及用内带45表示的主动轴和从动轴之间的速度比是相同的事实，求得内带45的转动半径是63.4385372。求内带45转动半径的方法与上述方法相同。
理想的曲线函数公式可任意地设置如下。r＝a+bx+cx2当将上述条件代入公式8时，得到下列公式。81.6＝a+pb+p2c[公式10]72＝a+(p-4)b+(p-4)2c[公式11]63.43854＝a+(p-8)b+(p-8)2c将x＝12时r＝65.67802代入公式8得到公式12，并认为是公式7表示的曲线的继续。65.67802＝a+12b+144c接着，从公式8、9、10和11求出a、b、c和p。即a是45.3725，b是2.3027，c是0.023245423，而p是18.90534。将求出的a、b、c和p的值代入公式8。r＝45.3725+2.3027x+0.023245423x2接着，通过公式7和公式13、即当x从0到12时通过公式7、而当x从12到18.90534时通过公式13确定主动轮17和从动轮25的形状。当主动轮17和从动轮25之间的速度比是1∶1时，x＝12时处于一位置，该位置大致与内带45与带子引导部分50接触时所在位置的x的值和外带47与带子引导部分50接触时所在位置的x的值之间的中间值对应。
根据公式7和13形成的带轮的带子引导部分14、16、22和24将防止金属带27相对带轮17和25滑移或不产生其它不必要的力，从而可精确地传送动力。
如上所述，在内带45和外带47之间可安装一条或几条金属带。例如，在外带47和内带45之间可安装一条中间带。这样，当内带45位于x＝0的位置时，中间带位于x＝2的位置。在此位置，可通过公式7计算出中间带的转动半径是47.8986，中间带的长度是726.2613。
当金属带从上述原始状态沿x方向移动至+4时，中间带的x值变为6，转动半径r变为54.31637，而带子的长度是726.2907，比726.2613长0.0294。此外，当带子沿x方向再移动4时，通过计算得到在该位置处的带子的长度比原来长0.069。当从动轮上的中间带的半径确定时，虽然对应该转动半径的x值在正常情况下应比从动轮25上的内带45大2，但在计算中产生0.013的误差。由上述误差产生的、作用在带子一部分上的其它不必要的力与提供传送动力的张力相比可忽略不计，且实际上并无影响。此外，通过增加带子引导部分14、16、22和24的夹角或减少两轴之间的距离也可进一步减少该误差。当速度变化的范围较小时，该误差也减少。
图5显示了按照本发明第二较佳实施例的使用金属带的动力传送机构的结构。其中，与上述相同的标号表示具有相同功能的相同零件。
如图所示，与按照第一较佳实施例的、使用金属带的动力传送机构相比，按照第二较佳实施例的、使用金属带的动力传送机构中的带轮的相对表面有了变化。
即，形成于构成主动轮51的第一主动半带轮37和第二主动半带轮39上的相对表面上的第一和第二带子引导部分29和31具有不同的形状。形成于第一主动半带轮37一表面上的第一带子引导部分29是平坦的倾斜表面，而形成于第二主动半带轮39一表面上的第二带子引导部分31是一中凹的倾斜表面。平坦的第一带子引导部分29倾斜一预定度数并支承金属带27的边缘部分49。面向第一带子引导部分29形成的第二带子引导部分31支承金属带27。
第一和第二主动半带轮37和39的带子引导部分29和31的形状制成后可校正互相面对的半带轮的形状，以便在主动半带轮37和39呈互相面对状态而带子引导部分的形状被改变时可进行校正。
半带轮41和43被制成具有与主动轮51的半带轮37和39相反的结构。即具有与主动轮51相反的弯曲倾斜表面的第一从动半带轮41位于图的上方，而具有平坦倾斜表面的第二从动半带轮43位于下方，从而使主动轮51和从动轮53的位置可以对称。
按照上述实施例形成的、使用金属带的动力传送机构的第一、第二、第三和第四带子引导部分29、31、33和35可按照第一较佳实施例所述的各带轮的转动速度调整带子的转动半径，这样，即使正在工作的带子的转动半径不同也可提供相同的角速度。
虽然在上述说明里使用了二次方程式和三次方程式，但根据条件等式的数目，方程式的次数是可以改变的，且各方程式可通过工业用软件方便地解出。
如上所述，按照本发明的使用金属带的带轮传送机构可通过使用多条金属带、并将多条金属带作为连接主动轮和从动轮的一条带子而传送较大的动力。此外，由于各金属带以同一速度环绕着带轮转动，因此在一个带轮上的各金属带的角速度是相同的。这样，由于带轮和金属带之间没有滑移，因此动力损失或磨损是很低的。此外，由于金属带和动力之间的啮合是连续不断的，因此不产生噪音。由于各金属带与相邻的金属带是互相间隔设置的，因此金属带长度的公差要求不高并可通过调整与长度对应的宽度进行校正，从而简化了它的制造。
应该看到，本发明不限于上述较佳实施例，很显然，对于本技术领域的技术人员来说，在由附后的权利要求书限定的构思和范围内还可以有许多变化和改进。
权利要求
1.一种使用金属带的动力传送机构，包括一具有第一和第二主动半带轮的主动轮，第一和第二主动半带轮被安装成可沿着一主动轴的轴线方向前后移动，且所述第一和第二主动半带轮分别具有互相面对的第一和第二带子引导部分；一具有第一和第二从动半带轮的从动轮，第一和第二从动半带轮被安装在与所述主动轴平行的一从动轴上并可沿着所述从动轴前后移动，且所述第一和第二从动半带轮分别具有互相面对的第三和第四带子引导部分；以及至少两条可环绕着所述主动轮和所述从动轮的所述带子引导部分循环运行而又互不干涉的金属带，其中，各所述带子引导部分形成有具有预定曲率的倾斜表面，从而在所述主动轮和所述从动轮间为任意速度比率时使所有金属带的角速度可以相同。
2.如权利要求1所述的使用金属带的动力传送机构，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四带子引导部分是具有中凹形状的、并在所述主动轮和所述从动轮上均相同的弯曲倾斜表面，而在径向方向上在各带轮外侧上的所述弯曲倾斜表面的曲率半径大于其内侧的曲率半径，这样，当所述金属带沿着所述带子引导部分向径向外侧移动时所述金属带之间的间隔距离增加，而当所述金属带沿着所述带子引导部分向径向内侧移动时所述金属带之间的间隔距离减少。
3.如权利要求1所述的使用金属带的动力传送机构，其特征在于，所述第一和第四带子引导部分是平坦的倾斜表面，所述第二和第三带子引导部分是中凹弯曲的倾斜表面，而在径向方向上在各带轮外侧的所述第二和第三带子引导部分的所述弯曲表面的曲率半径大于在其内侧的曲率半径。
全文摘要
一种使用金属带的动力传送机构包括:一具有两主动半带轮的主动轮,此两半带轮被安装成可沿着主动轴的轴线方向前后移动并分别具有互相面对的带子引导部分;一具有两从动半带轮的从动轮,此两半带轮被安装成可沿着从动轴前后移动并分别具有互相面对的带子引导部分;以及至少两条可环绕着主动轮和从动轮的金属带,其中,各带子引导部分形成有具有预定曲率的倾斜表面,从而在主动轮和从动轮间为任意速度比率时使所有金属带的角速度可以相同。
文档编号F16G1/20GK1242483SQ99110488
公开日2000年1月26日 申请日期1999年7月16日 优先权日1999年7月16日
发明者李钟完 申请人:李钟完