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克維斯傳動:章動齒輪反向安裝與同向安裝型式的兩種結構
作者:無錫市克維斯傳動機械有限公司    發布于:2013-10-24 09:42:45    文字:【】【】【
摘要:克維斯傳動:章動齒輪反向安裝與同向安裝型式的兩種結構
    1 章動現象及基本原理
    在桌面上旋轉一枚直立硬幣時(其軸線與桌面的法線成90°),硬幣由旋轉到擺動直至最后停止的全過程就包含章動過程。設R為轉動硬幣的半徑,θ為硬幣軸線與桌面法線的夾角。硬幣的軸線垂直于硬幣的表面且過硬幣中心,桌面的法線是垂直于桌面的任意法線。嚴格地講,硬幣章動過程中,其邊緣上與桌面接觸點的軌跡是一個螺旋線,極限狀態是以硬幣半徑R為其半徑的圓(此時硬幣處于停止狀態).由此可知,硬幣在章動過程中,它的軸線與桌面法線之間的夾角θ,即章動角是不斷變化的(90°→0°).
    由以上可以看出,硬幣的每次章動,都相應地伴隨著一個微量的旋轉運動。其轉動角度!值的大小僅取決于章動角θ,當θ很小時也很小,因此,如果參數選擇得當,章動運動就完全可以被運用于減速傳動機構。章動齒輪傳動機構也正是利用這個原理工作的。
    2 章動齒輪傳動機構結構簡圖的提出
    2.1 基本型章動齒輪傳動機構
    章動理論的原理可應用于傳動領域進行降速。如果我們在硬幣邊緣上做出內錐齒,桌面用一個固定外錐齒輪代替,就構成了一個最基本的章動齒輪傳動機構。如果使“硬幣”齒輪作章動運動(即擺動),由前面的討論可知,它就會產生一個繞其軸線的微量自轉運動。現在限制“硬幣”齒輪繞其軸線的自轉運動,而將“桌面”齒輪制成可轉,則由相對運動可知,硬幣齒輪的自轉將會傳給“桌面”齒輪,從而輸出運動,實現常規的機械傳動。這一點從前也可以看出,當∮=0時,也就是剛體沒有自轉,并且章動角θ為一常量時,利用剛體繞定點運動過程中章動與進動的關系,我們就可進行章動齒輪傳動機構的設計。
    實質上,章動齒輪系就是大軸角錐齒輪裝置,其中一個錐齒輪進行章動而非轉動。一個齒輪相對另一固定齒輪的章動而引起的旋轉是由于齒輪齒數的不同,而不是舉例硬幣邊長的不同。章動齒輪傳動機構的主要零件由一對內、外錐齒輪組成。內錐齒輪作章動而外錐齒輪作為輸出元件。
    2.2復合型章動齒輪傳動機構
    一對齒輪產生的減速比不夠大,同時考慮到結構設計等問題,在這里提出用兩對齒輪嚙合來實現更大的傳動比。這種章動齒輪傳動機構稱為復合式章動齒輪傳動機構。
    3 章動傳動機構的結構設計
    3.1 章動齒輪反向與同向安裝型式
    漸開線直齒章動傳動中錐齒輪是軸向相互擠壓嚙合的,要實現正常嚙合,兩對錐齒輪它們的節錐角之和保證相等,并接近180°(即章動角很小),這樣使得齒輪在嚙合過程中,瞬間有多對輪齒參與嚙合。復合型章動齒輪傳動機構簡圖可以設計兩種形式的章動傳動減速機構的結構。一種是反向安裝結構。另一種是同向安裝結構。
    3.2 反向與同向安裝型式的結構比較
    章動齒輪反向與同向安裝型式的結構從原理上來說都能實現減速的目的。但從安裝調整的角度來說同向安裝的結構形式更便于安裝調整。從兩種結構形式都不難看出,章動傳動的理想裝配條件是兩個嚙合的內外錐齒輪的錐頂點要重合于一點,而且兩個章動齒輪要共軸,兩個軸向齒輪也必須共軸,同時在傳動嚙合過程中為了保證精度,還要防止齒輪的軸向偏移。為了滿足上述條件,對整個機構的裝配都提出了較高的要求,其中包括齒輪等關鍵零部件的加工精度和裝配過程中的調整。由于反向安裝結構中兩對嚙合齒輪重合的錐頂點不重合,要保證內外錐齒輪頂點的重合,這給調整工作帶來很大的難度。由于第一對齒輪嚙合中外錐齒輪的固定只能通過改變輸入軸的位置來實現內外錐齒輪頂點的重合。第二對齒輪嚙合的內外錐齒輪頂點的重合則要通過改變輸入軸的位置來實現。在嚙合過程中一旦輸入軸的位置改變則必然使兩對錐齒輪的嚙合頂點產生錯位,使整個機構的工作受到影響。整個機構對輸入拐軸的位置十分敏感,而在工作過程中輸入拐軸受軸向力作用十分強烈,因此,保證整個機構的正常工作比較困難。
    同向安裝章動齒輪減速機構的結構是將兩個章動齒輪同向安裝,將兩對齒輪進行鑲套,這樣可以將整個機構的軸向尺寸減小,縮小整個機構的整體尺寸。從此結構可以看出章動傳動的理想裝配條件是四個嚙合的內外錐齒輪的錐頂點要重合于一點,而且兩個章動齒輪要共軸,兩個軸向齒輪也必須共軸,同時在傳動嚙合過程中為了保證精度,還要防止齒輪的軸向偏移。同向安裝章動齒輪減速器的結構在安裝時容易保證這四個齒輪的錐頂點重合。在各零件加工精度保證的前提下將整個裝配分為兩部分。章動外錐齒輪可用螺栓連接并裝入圓錐滾子軸承。兩個章動外錐齒輪固定連接后再將其分裝入斜軸的軸頸。將圓錐滾子軸承、軸承套杯、套筒、圓螺母、前箱體等安裝上,形成前箱體安裝總成。保證兩個章動外錐齒輪錐頂點的重合。
    4 結語
    根據章動減速原理設計章動齒輪傳動機構的結構也是研究章動齒輪傳動機構的重要內容。設計一種結構簡單、便于制造的結構形式對于章動齒輪傳動機構的研究和應用都有重要的意義
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