一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法與流程

本發(fā)明屬于機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種利用凸輪結(jié)構(gòu)原理實(shí)現(xiàn)的一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

齒輪傳動(dòng)，尤其是漸開齒輪，在現(xiàn)代工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，具有極高的地位。齒輪傳動(dòng)是通過兩個(gè)輪齒的共軛齒面以齒輪高副的形式直接實(shí)現(xiàn)可動(dòng)聯(lián)接。具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平衡、精度高的特點(diǎn)。但齒輪傳動(dòng)過程中的一個(gè)瞬時(shí)，僅有少量齒參與傳動(dòng)，重合度較低，因而在傳動(dòng)能力方面并未能充分發(fā)揮齒輪整體的承載能力。好比大軍團(tuán)作戰(zhàn)，而采用一對(duì)一單挑的戰(zhàn)術(shù)一樣。并且，受最小不根切齒數(shù)和齒頂變尖等缺陷的影響，實(shí)際上，齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)緊湊性并未得到充分地發(fā)揮。另一方面，由于齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，當(dāng)面臨大距離傳動(dòng)的場(chǎng)合，應(yīng)用齒輪傳動(dòng)則顯得結(jié)構(gòu)笨重。

凸輪傳動(dòng)是利用凸輪和其從動(dòng)件間構(gòu)成高副形式實(shí)現(xiàn)的可動(dòng)聯(lián)接。凸輪傳動(dòng)可在凸輪進(jìn)行連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)其從動(dòng)件的往復(fù)的、間歇的直線運(yùn)動(dòng)、定軸擺動(dòng)或平面運(yùn)動(dòng)，通常是非共軛的，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)是非連續(xù)的。凸輪機(jī)構(gòu)中一般僅以凸輪做主動(dòng)件。

作為齒輪傳動(dòng)的拓展，有人提出并研究了活齒傳動(dòng)。可參見機(jī)械工業(yè)出版社1993版、曲繼芳所著“活齒傳動(dòng)理論”。正如其第5頁指出，活齒傳動(dòng)是在由k-h-v型少齒差行星傳動(dòng)的基礎(chǔ)上演化而成的，近年來相關(guān)研究均出于相同的設(shè)計(jì)思路。本發(fā)明所涉及的傳動(dòng)裝置雖然宏觀結(jié)構(gòu)上與之有相似之處，但設(shè)計(jì)原理上存在根本的區(qū)別，齒形的設(shè)計(jì)方法得到極大地簡(jiǎn)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明了一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)方法中，將齒輪傳動(dòng)的直接共軛關(guān)系轉(zhuǎn)換為介入中間件的間接共軛關(guān)系，實(shí)現(xiàn)多種間接嚙合的新型傳動(dòng)方式。該方法是將有若干相同且均布升程和回程輪廓的主動(dòng)凸輪與另一個(gè)有若干相同且均布升程和回程輪廓的從動(dòng)凸輪通過中間件構(gòu)成聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，再將幾套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)聯(lián)組設(shè)計(jì)使用，形成能連續(xù)傳動(dòng)的聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)。克服齒輪傳動(dòng)有最小齒數(shù)限制、強(qiáng)度偏低、設(shè)計(jì)方式單一、難以適合大距離傳動(dòng)等缺陷。本發(fā)明的聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，為拓展凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用開辟了一條新路。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法，其特征是，設(shè)計(jì)方法中，將齒輪傳動(dòng)的直接共軛關(guān)系轉(zhuǎn)換為介入中間件的間接共軛關(guān)系，實(shí)現(xiàn)多種間接嚙合的新型傳動(dòng)方式；該方法是將有若干相同且均布升程和回程輪廓的主動(dòng)凸輪與另一個(gè)有若干相同且均布升程和回程輪廓的從動(dòng)凸輪通過中間件構(gòu)成聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，再將幾套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)聯(lián)組設(shè)計(jì)使用，形成能連續(xù)傳動(dòng)的聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)方法的具體步驟如下：

a.選定聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)布置關(guān)系，即軸線的相對(duì)位置關(guān)系，包括同軸、平行、相交或交錯(cuò)；

b.選定輸入輸出構(gòu)件，確定各自的轉(zhuǎn)向，設(shè)定主動(dòng)凸輪與從動(dòng)凸輪的傳動(dòng)比；

c.結(jié)合設(shè)定的傳動(dòng)比，選定主動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪凸或凹齒的數(shù)量，應(yīng)均為整數(shù)；

d.確定主、從動(dòng)凸輪單齒對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)角，并分配升程和回程運(yùn)動(dòng)角，即驅(qū)動(dòng)過程運(yùn)動(dòng)角和復(fù)位過程運(yùn)動(dòng)角；

e.選定凸輪結(jié)構(gòu)形式及其從動(dòng)件即中間件的運(yùn)動(dòng)形式、安裝方式、兩端與凸輪的接觸形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)；

f.設(shè)定中間件的升程和回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律；、

g.設(shè)計(jì)主、從動(dòng)凸輪結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括單齒升程和回程的廓形；

h.按選定的齒數(shù)，將主、從動(dòng)凸輪單齒廓形均勻地分布在圓周上；

i.選擇聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的套數(shù)和聯(lián)組布置方式；

一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)裝置的構(gòu)成包括凸輪和中間件；凸輪上有由鄰接的升程和回程構(gòu)成的凸或凹齒，各齒在圓周上均布，兩個(gè)定軸回轉(zhuǎn)的凸輪通過一個(gè)中間件作凸輪從動(dòng)件構(gòu)成間接嚙合的聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)；在聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)內(nèi)中間件使兩凸輪的升程和回程之間同時(shí)構(gòu)成從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)幾何封閉的凸輪機(jī)構(gòu)聯(lián)接；主動(dòng)凸輪的升程恰好對(duì)應(yīng)從動(dòng)凸輪的回程，在此區(qū)間嚙合，主動(dòng)凸輪將其與中間件的接觸點(diǎn)從谷底推向峰頂?shù)耐瑫r(shí)，中間件與從動(dòng)凸輪的接觸點(diǎn)由其峰頂回落至谷底，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)凸輪對(duì)從動(dòng)凸輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)過程；主動(dòng)凸輪的回程對(duì)應(yīng)從動(dòng)凸輪的升程，在此區(qū)間嚙合，從動(dòng)凸輪的升程將其與中間件的接觸點(diǎn)從其谷底推向峰頂?shù)耐瑫r(shí)，中間件與主動(dòng)凸輪的接觸點(diǎn)由其峰頂回落至谷底，實(shí)現(xiàn)中間件復(fù)位的復(fù)位過程，為下次驅(qū)動(dòng)過程做好準(zhǔn)備；相鄰齒接續(xù)地實(shí)現(xiàn)間接嚙合，在主、從動(dòng)凸輪之間實(shí)現(xiàn)一種驅(qū)動(dòng)和復(fù)位過程相接續(xù)的間斷動(dòng)力輸出的傳動(dòng)關(guān)系；

至少兩套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)組合使用，構(gòu)成聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，使得各主動(dòng)凸輪對(duì)各從動(dòng)凸輪的驅(qū)動(dòng)過程的區(qū)間角接續(xù)或有部分重合地接續(xù)，并在一周內(nèi)完全覆蓋第一套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的復(fù)位過程所對(duì)應(yīng)的區(qū)間角，實(shí)現(xiàn)360°范圍內(nèi)的幾何封閉關(guān)系。

一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法，方法步驟d中，主動(dòng)凸輪的升程運(yùn)動(dòng)角與從動(dòng)凸輪的回程運(yùn)動(dòng)角的比、主動(dòng)凸輪的回程運(yùn)動(dòng)角與從動(dòng)凸輪的升程運(yùn)動(dòng)的比、從動(dòng)凸輪齒數(shù)與主動(dòng)凸輪齒數(shù)的比三者相同；步驟d中聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)中主動(dòng)凸輪的升程和回程運(yùn)動(dòng)角不相同，升程運(yùn)動(dòng)角大于回程運(yùn)動(dòng)角。

一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法，方法步驟g中主動(dòng)凸輪的升程運(yùn)動(dòng)規(guī)律和從動(dòng)凸輪的回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，主動(dòng)凸輪的回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律和從動(dòng)凸輪的升程運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同。

一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法，步驟e中中間件結(jié)構(gòu)含有液壓傳動(dòng)或軟軸聯(lián)接的柔性段。

一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法，步驟e中主動(dòng)凸輪與從動(dòng)凸輪結(jié)構(gòu)形式類型相異。

一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法，步驟i中中間件的數(shù)量等于或小于主動(dòng)凸輪與從動(dòng)凸輪齒數(shù)的和。

一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法，步驟e中所述凸輪結(jié)構(gòu)為盤形、槽形、突緣型,圓柱端面型，球面型。

一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)方法，步驟e中所述的聯(lián)組布置方式為軸向聯(lián)組或周向聯(lián)組。

本發(fā)明的有益效果是聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)是以凸輪機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)拓展開來的，由于凸輪機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)上具有高度的靈活性，因而，通過這種方式實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)，使得兩組凸輪間、凸輪與中間件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系也具有高度的可設(shè)計(jì)性。如可實(shí)現(xiàn)等速比傳動(dòng)、變速比傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)整周回轉(zhuǎn)和往復(fù)擺動(dòng)間的轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳動(dòng)和間歇傳動(dòng)等?？傊?，合理地設(shè)計(jì)，可繼承和發(fā)揚(yáng)凸輪傳動(dòng)的所有優(yōu)勢(shì)并克服其不足。如，克服了齒輪傳動(dòng)最小齒數(shù)的限制，單個(gè)凸輪的齒數(shù)可取為1。同時(shí)所有凸輪同時(shí)參與嚙合，甚至同側(cè)表面多點(diǎn)同時(shí)參與嚙合，充分發(fā)揮了零件材料的整體強(qiáng)度，提高了材料的利用率，因而在傳遞相同傳動(dòng)能力要求時(shí)可望體積更小。能在保持結(jié)構(gòu)緊湊性的特點(diǎn)的前提下便利地實(shí)現(xiàn)大距離的傳動(dòng)，這一點(diǎn)是齒輪傳動(dòng)無法比擬的。

附圖說明

圖1.聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)概念模型示意圖，主、從動(dòng)凸輪均為外輪廓盤形凸輪，中間件為尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件形式，平行軸布置，反向傳動(dòng)，主動(dòng)凸輪齒數(shù)為3，從動(dòng)凸輪齒數(shù)為4，由兩套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成，軸向并列布置。

圖2.另一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)概念模型示意圖，主、從動(dòng)凸輪均為外輪廓盤形凸輪，中間件為尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件形式，齒數(shù)比為3：4，由兩套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成，共用一個(gè)從動(dòng)凸輪，主動(dòng)凸輪圓周布置，但需通過其它聯(lián)接實(shí)現(xiàn)同步聯(lián)動(dòng)。

圖3.內(nèi)輪廓凸輪和外輪廓凸輪構(gòu)成聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，聯(lián)組時(shí)兩凸輪均共用，同軸安裝，只增加中間件，中間件最多為兩凸輪齒數(shù)的和，中間件的位置不是隨意的。標(biāo)號(hào)說明：1-外廓凸輪，2-內(nèi)廓凸輪，3-直動(dòng)中間件，4-機(jī)架。

圖4.圓柱端面凸輪同軸構(gòu)成聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，聯(lián)組時(shí)共用主、從動(dòng)凸輪，只增加中間件的數(shù)量，中間件數(shù)量最多為兩凸輪齒數(shù)的和，中間件的位置不是隨意的。

圖5.采用圓柱端面凸輪實(shí)現(xiàn)平行軸、相交軸或異面軸間傳動(dòng)的一種結(jié)構(gòu)形式圖中中間件為擺動(dòng)塊的形式；大距離傳動(dòng)時(shí)也可采用液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也可通過軟軸實(shí)現(xiàn)大間距擺動(dòng)傳動(dòng)。

圖6.為不同類型凸輪構(gòu)成聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的例子，圖中采用圓柱端面凸輪和盤形凸輪組合，中間件為直動(dòng)滑塊的形式；大距離傳動(dòng)時(shí)也可采用液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)。標(biāo)號(hào)說明：1-盤形凸輪，2-圓柱端面凸輪，3-直動(dòng)中間件，4-機(jī)架。

圖7.針對(duì)大距離傳動(dòng)采用液壓傳動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)中間件的柔性加長(zhǎng)的目的。

標(biāo)號(hào)說明：1-凸輪，2-凸輪，3-柱塞中間件，4-機(jī)架上油缸，5-油管束。

圖8.為減輕直動(dòng)凸輪從動(dòng)件移動(dòng)摩擦，可增加滾動(dòng)體轉(zhuǎn)換成滾動(dòng)摩擦的例子。標(biāo)號(hào)說明：1-外廓凸輪，2-內(nèi)廓凸輪，3-直動(dòng)中間件，4-機(jī)架，6-循環(huán)滾動(dòng)體。

圖9.中間件為擺動(dòng)塊的例子。

標(biāo)號(hào)說明：1-外廓凸輪，2-內(nèi)廓凸輪，3-擺動(dòng)中間件，4-機(jī)架，31-擺動(dòng)軸。

圖10.中間件為平面運(yùn)動(dòng)形式的例子。標(biāo)號(hào)說明：1-外廓凸輪，2-內(nèi)廓凸輪，3-平面運(yùn)動(dòng)中間件，31-中間件上滑動(dòng)約束，4-機(jī)架，5-擺動(dòng)約束，51-滑槽。

圖11，其它可應(yīng)用的凸輪類型，(a)、柱面槽凸輪，(b)、柱面突緣凸輪，(c)、內(nèi)柱面槽凸輪，(d)、球面槽凸輪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和技術(shù)方案詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路是，設(shè)定兩個(gè)定軸回轉(zhuǎn)的凸輪，就運(yùn)動(dòng)關(guān)系而言，其一為主動(dòng)件另一個(gè)為從動(dòng)件，就結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而言，其一為單個(gè)凸起波峰輪廓，稱為一個(gè)凸齒，另一個(gè)為單個(gè)內(nèi)凹波谷輪廓，稱為一個(gè)凹齒。兩凸輪通過一個(gè)中間件作凸輪從動(dòng)件，使兩凸輪的凸凹齒之間同時(shí)構(gòu)成從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)幾何封閉的凸輪機(jī)構(gòu)聯(lián)接，稱之為間接嚙合。主動(dòng)凸輪的升程恰好對(duì)應(yīng)從動(dòng)凸輪的回程，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在此區(qū)間嚙合，主動(dòng)凸輪將中間件從其谷底推向峰頂，同時(shí)由從動(dòng)凸輪的峰頂回落至谷底，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)凸輪在一段區(qū)間內(nèi)對(duì)從動(dòng)凸輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，稱此過程稱為驅(qū)動(dòng)過程；接下來，主動(dòng)凸輪的回程也剛好分別對(duì)應(yīng)從動(dòng)凸輪的升程，從動(dòng)輪的升程又將中間件從其谷底推向峰頂，同時(shí)由主動(dòng)凸輪的峰頂回落至谷底，此過程稱為復(fù)位過程。雖然復(fù)位過程中主動(dòng)凸輪未能對(duì)從動(dòng)凸輪提供動(dòng)力，卻為下一次驅(qū)動(dòng)過程做好了準(zhǔn)備；如果在滿足前述關(guān)系的條件下，將主、從動(dòng)凸輪的凸或凹齒分別沿各自的圓周設(shè)置不同的數(shù)量，并使驅(qū)動(dòng)過程和復(fù)位過程接續(xù)進(jìn)行，則在主、從動(dòng)凸輪之間實(shí)現(xiàn)一種間斷動(dòng)力輸出的傳動(dòng)關(guān)系，稱之為聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)。

在聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)嚙合時(shí)，主、從動(dòng)凸輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系僅取決于開始時(shí)選擇從動(dòng)凸輪的哪一側(cè)輪廓面作回程段使用：就單個(gè)凹齒而言，一側(cè)為正向，另一側(cè)則為反向。因此轉(zhuǎn)向關(guān)系是人為選擇的結(jié)果，而不像齒輪傳動(dòng)那樣是由結(jié)構(gòu)關(guān)系確定的。

主、從動(dòng)凸輪單齒嚙合段的平均傳動(dòng)比關(guān)系取決于主動(dòng)凸輪的單齒升程運(yùn)動(dòng)角與從動(dòng)凸輪單齒回程運(yùn)動(dòng)角的比值，即平均傳動(dòng)比的大小與預(yù)設(shè)的凸輪運(yùn)動(dòng)角相關(guān)。由于出于連續(xù)傳動(dòng)的目的單個(gè)凸輪上的凸或凹齒數(shù)只能取整數(shù)，加上運(yùn)動(dòng)角成比例對(duì)應(yīng)的要求，傳動(dòng)比也與凸或凹齒數(shù)有關(guān)。

主、從動(dòng)凸輪的瞬時(shí)速度轉(zhuǎn)換關(guān)系還取決于各自輪廓曲線的設(shè)定?；谳喞€具有廣泛可選擇性的特點(diǎn)，嚙合時(shí)兩者瞬時(shí)速度關(guān)系可滿足定常比值或非定常變化。如果主動(dòng)凸輪的升程運(yùn)動(dòng)角的所控制中間件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律恰好與從動(dòng)凸輪的回程運(yùn)動(dòng)角的所控制中間件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致，則兩凸輪之間可實(shí)現(xiàn)恒定傳動(dòng)比傳動(dòng)，否則，瞬時(shí)傳動(dòng)比可能是變化的。亦即兩凸輪間的傳動(dòng)可以是間接共軛的，也可以是非共軛的。共軛條件用函數(shù)關(guān)系概括性表述為：如果主動(dòng)凸輪的升程運(yùn)動(dòng)角的所控制中間件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為f(a)，與其間接嚙合的從動(dòng)凸輪的回程運(yùn)動(dòng)角的所控制中間件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為f(b)，a、b為相位角，且a/b為常數(shù)，則主、從動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪之間的傳動(dòng)是定傳動(dòng)比的，類似地，如果從動(dòng)凸輪的升程運(yùn)動(dòng)角的所控制中間件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為g(b)，與其間接嚙合的從動(dòng)凸輪的回程運(yùn)動(dòng)角的所控制中間件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為g(a)，a、b為相位角，且a/b為常數(shù)，則主、從動(dòng)凸輪和從動(dòng)凸輪之間的傳動(dòng)是定傳動(dòng)比的。

上述聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)凸輪對(duì)從動(dòng)凸輪的單齒驅(qū)動(dòng)過程是有限的，不同齒之間驅(qū)動(dòng)區(qū)間和復(fù)位區(qū)間接續(xù)進(jìn)行。驅(qū)動(dòng)過程是通過結(jié)構(gòu)因素強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位過程則是依靠慣性完成，是非強(qiáng)制性的，因而存在傳動(dòng)相位紊亂的可能，使傳動(dòng)過程無法穩(wěn)定運(yùn)行。為解決這一問題，至少再增加一套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，使它或它們的驅(qū)動(dòng)區(qū)間與第一套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)區(qū)間接續(xù)或部分重疊地接續(xù)，并完全覆蓋第一套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的復(fù)位區(qū)間，則使得360°內(nèi)的傳動(dòng)均存在結(jié)構(gòu)性強(qiáng)制因素，可確保連續(xù)回轉(zhuǎn)過程中主動(dòng)凸輪到從動(dòng)凸輪傳動(dòng)的相位關(guān)系是穩(wěn)定的。這樣的聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)組合，稱為聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)。

如果傳動(dòng)是可逆的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)使正逆向傳動(dòng)時(shí)均要滿足上述要求。

綜合上述聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成要素，主要包括凸輪和中間件，其特征是定軸回轉(zhuǎn)的凸輪和中間件構(gòu)成聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，每套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)中包括兩個(gè)由若干凸或凹齒構(gòu)成凸輪輪廓的凸輪，和一個(gè)作為凸輪從動(dòng)件的中間件，中間件在兩凸輪的凸凹齒之間同步地構(gòu)成彼此實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)幾何封閉的凸輪機(jī)構(gòu)，兩凸輪間實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)區(qū)間和復(fù)位區(qū)間相接續(xù)的間接嚙合關(guān)系；至少兩套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)聯(lián)合使用，構(gòu)成聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，使各套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)之間的驅(qū)動(dòng)區(qū)間和復(fù)位區(qū)間相互完全覆蓋。

聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)中的兩組凸輪的軸線即可以同軸，也可以平行、相交或交錯(cuò)。

凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)按常規(guī)方法進(jìn)行即可。凸輪的結(jié)構(gòu)形式可選擇盤形凸輪、圓柱端面凸輪、柱面或端面槽形凸輪、球面空間凸輪等；凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式可選擇直動(dòng)、擺動(dòng)或平面運(yùn)動(dòng)，大距離傳動(dòng)時(shí)甚至可采用液壓傳動(dòng)聯(lián)結(jié)或軟軸連接，從動(dòng)件與凸輪的接觸端可選擇尖頂、圓頂、磙子等形式，或小平底形式；單齒升程和回程輪廓曲線選擇具有任意性，以不使其從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生剛性沖擊和柔性沖擊為佳。

特別說明的是，多套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)組時(shí)，各所有主動(dòng)凸輪可同軸且軸向布置聯(lián)組，也可采用各套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)共用一個(gè)主動(dòng)凸輪或從動(dòng)凸輪，另一凸輪繞其軸線圓周布置，或者，如果兩凸輪采用盤形或端面槽形凸輪、端面突緣形凸輪等類似盤形凸輪的結(jié)構(gòu)，可采用一個(gè)為外輪廓另一個(gè)為內(nèi)輪廓的包圍形式聯(lián)組，如果為圓柱凸輪或柱面槽形、柱面突緣形凸輪，可采用共用從動(dòng)凸輪、從動(dòng)件圓周分布的聯(lián)組方式。詳細(xì)說明見具體實(shí)施例部分。

實(shí)施例一至實(shí)施例九都是按照本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出來的實(shí)例。

實(shí)施例一：圖1展示主、從動(dòng)凸輪均為外輪廓盤形凸輪，單齒齒廓升程和回程均采用等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，中間件為尖頂對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件形式，由兩套聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)構(gòu)成，軸向并列布置。中間件采用的式對(duì)心直動(dòng)形式，在這種情況下，主、從動(dòng)凸輪的升程大小相同。主動(dòng)凸輪齒數(shù)為3，其單齒對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)角為120°，從動(dòng)凸輪齒數(shù)為4，其單齒對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)角為90°，即單齒對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)角的比等于齒數(shù)比的倒數(shù)；進(jìn)一步地，任意劃分主、從動(dòng)輪升程齒廓運(yùn)動(dòng)角和回程齒廓運(yùn)動(dòng)角，單向傳動(dòng)一般升程運(yùn)動(dòng)角相對(duì)大一些有利于獲得較大的重合度。圖1中主動(dòng)輪升程運(yùn)動(dòng)角取為90°，回程運(yùn)動(dòng)角取為30°，從動(dòng)輪會(huì)程運(yùn)動(dòng)角取為67.5°，回程運(yùn)動(dòng)角取為22.5°，即主動(dòng)凸輪升程運(yùn)動(dòng)角與回程運(yùn)動(dòng)角的比等于從動(dòng)凸輪回程運(yùn)動(dòng)角與升程運(yùn)動(dòng)角的比。兩凸輪的升程和回程對(duì)中間件驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律均按勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)定。基圓直徑可依據(jù)受力或傳動(dòng)角進(jìn)行選擇，無特定限制。

為實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)過程完全覆蓋復(fù)位過程，聯(lián)組時(shí)，兩套間主動(dòng)凸輪的初始相位錯(cuò)動(dòng)量應(yīng)介于30～60°之間，從動(dòng)凸輪的初始相位錯(cuò)動(dòng)量應(yīng)介于22.5～45°之間，且與前者的比例滿足傳動(dòng)比的關(guān)系，圖1中第二主動(dòng)凸輪相對(duì)第一主動(dòng)凸輪錯(cuò)開相位40°，因?yàn)槭椒聪騻鲃?dòng)，第二從動(dòng)凸輪相對(duì)第一從動(dòng)凸輪錯(cuò)開相位-30°。

此例結(jié)構(gòu)并列套數(shù)可隨意增加，適用于代替帶、鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)大距離緊湊化嚙合傳動(dòng)要求，如代替自行車鏈，機(jī)械臂內(nèi)的動(dòng)力傳遞等。另外，為使中間件運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生沖擊，可在齒頂、齒根處設(shè)置過渡區(qū)，但所設(shè)過渡區(qū)也要保持前述運(yùn)動(dòng)角的對(duì)應(yīng)關(guān)系不變。還可以改中間件的尖頂為磙子，以增強(qiáng)耐磨性減小摩擦，處理方法同凸輪設(shè)計(jì)要求，此處不再詳述。圖2是另一種聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)概念模型示意圖，與圖1類似，僅展示可采用的周向布置方式。

實(shí)施例二：

圖3展示主動(dòng)凸輪1采用外輪廓凸輪形式、從動(dòng)凸輪2采用內(nèi)輪廓盤形凸輪形式，并同軸安裝構(gòu)成聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)。圖中標(biāo)號(hào)3為中間件，圓頂對(duì)心直動(dòng)形式，標(biāo)號(hào)4為中間件導(dǎo)向架。內(nèi)輪廓凸輪齒數(shù)取5，尺寸較小的外輪廓凸輪齒數(shù)取4。本例傳動(dòng)是可逆的，采用了對(duì)稱結(jié)構(gòu)的單齒輪廓，即升程運(yùn)動(dòng)角等于回程運(yùn)動(dòng)角，使得正逆?zhèn)鲃?dòng)特性一致。聯(lián)組時(shí)主、從動(dòng)凸輪不必增加數(shù)量，只增加中間件并適當(dāng)布置位置關(guān)系即可。反向傳動(dòng)時(shí)，中間件數(shù)量最多為兩凸輪齒數(shù)的和，中間件的位置不是隨意的，在一周被最大中間件數(shù)均分所得的位置上安裝中間件才是可行的。

這種結(jié)構(gòu)形式約有一半中間件同時(shí)參與驅(qū)動(dòng)過程，重合度遠(yuǎn)高于漸開線齒輪傳動(dòng)，它要求有較大徑向空間，但軸向空間要求較小。

實(shí)施例三：

圖4為圓柱端面凸輪同軸安裝構(gòu)成聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，聯(lián)組時(shí)也是不必增加主、從動(dòng)凸輪數(shù)量，只增加中間件數(shù)量并適當(dāng)布置位置關(guān)系即可。本例中，傳動(dòng)也是可逆的，一個(gè)凸輪齒數(shù)取1，另一凸輪齒數(shù)取3。反向傳動(dòng)時(shí)，中間件數(shù)量可取為4，中間件均勻布置。同向傳動(dòng)時(shí)，中間件數(shù)量可取為兩凸輪齒數(shù)的差，即2個(gè)，中間件也均勻布置。這種結(jié)構(gòu)形式約有一半中間件同時(shí)參與驅(qū)動(dòng)過程，重合度較大，它要求有較大軸向向空間，但徑向空間要求較小。尤其在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)適用，多級(jí)傳動(dòng)共軸布置，空間利用率極高。

實(shí)施例四：

圖5展示利用圓柱端面凸輪實(shí)現(xiàn)平行軸、相交軸或異面軸間傳動(dòng)的一種結(jié)構(gòu)形式。本例示出擺動(dòng)中間件的形式匹配形式，但對(duì)兩凸輪軸的相對(duì)為置關(guān)系并無特殊限制。甚至如果兩凸輪相距較遠(yuǎn)，擺動(dòng)中間件的兩接觸端可通過傳動(dòng)軸聯(lián)接，或用軟軸聯(lián)接、液壓聯(lián)接保持同步運(yùn)動(dòng)關(guān)系。另外，采用擺動(dòng)中間件聯(lián)接兩凸輪時(shí)，兩凸輪的升程不一定相等，而是取決于兩接觸端的臂長(zhǎng)關(guān)系。

實(shí)施例五

圖6展示不同類型凸輪構(gòu)成聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的例子，圖中采用圓柱端面凸輪2和盤形凸輪1組合，中間件3為直動(dòng)形式，標(biāo)號(hào)4為機(jī)架。本例也演示不同位置關(guān)系軸間傳動(dòng)的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，還可采用液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離聯(lián)接。

實(shí)施例六：

圖7針對(duì)大距離傳動(dòng)采用液壓傳動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)中間件的柔性加長(zhǎng)的目的；兩凸輪1和2，分別與安裝在機(jī)架上油缸4中的柱塞中間件3構(gòu)成凸輪機(jī)構(gòu)，利用液壓油的不可壓縮性通過油管束5實(shí)現(xiàn)兩端中間件聯(lián)動(dòng)，保持聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)的幾何封閉。

實(shí)施例七

圖8為減輕直動(dòng)凸輪從動(dòng)件移動(dòng)副的摩擦，可增加滾動(dòng)體轉(zhuǎn)換成滾動(dòng)摩擦的例子。聯(lián)接外廓凸輪1和內(nèi)廓凸輪2的直動(dòng)中間件3與機(jī)架4間的滑動(dòng)摩擦通過循環(huán)滾動(dòng)體6轉(zhuǎn)換為滾動(dòng)摩擦。

實(shí)施例八

圖9展示中間件為擺動(dòng)塊的例子，外廓凸輪1與內(nèi)廓凸輪2通過繞機(jī)架4上擺動(dòng)軸31擺動(dòng)中間件3實(shí)現(xiàn)聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)。

實(shí)施例九

圖10展示中間件為平面運(yùn)動(dòng)形式的例子，外廓凸輪1與內(nèi)廓凸輪2通過平面運(yùn)動(dòng)中間件3實(shí)現(xiàn)聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)。中間件3受機(jī)架4上擺動(dòng)約束5、滑動(dòng)約束31和滑槽51共同約束做平面運(yùn)動(dòng)。

圖11給出其它一些可應(yīng)用的凸輪結(jié)構(gòu)圖，(a)、柱面槽凸輪，(b)、柱面突緣凸輪，(c)、內(nèi)柱面槽凸輪，(d)、球面槽凸輪。

同齒輪傳動(dòng)一樣，聯(lián)組聯(lián)動(dòng)凸輪傳動(dòng)也可以實(shí)現(xiàn)輪系組合，既可以實(shí)現(xiàn)定軸傳動(dòng)輪系，也可以實(shí)現(xiàn)周轉(zhuǎn)輪系。