微小彈性嚙合輪傳動裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種微小彈性嚙合輪傳動裝置，由主動輪、從動輪、主動輪轉軸、從動輪轉軸和連接體相互連接而成。其相互連接關系為：主動輪轉軸與高速軸固定連接，主動輪與從動輪分別與主動輪轉軸和從動輪轉軸連接；主動輪轉軸與從動輪轉軸分別與連接體上對應的軸承孔連接，主動輪與從動輪構成一個傳動副，所述的主動輪的端面固定有彈性鉤桿，所述的從動輪的外表面固定有彈性鉤桿。本實用新型專利技術用于微機器人驅動器，具有足夠的驅動力，能在水平表面和具有一定傾角的斜面上運行自如，并且實現了大減速比傳動。本實用新型專利技術使得微機器人的驅動器結構大大簡化、尺寸大大減小，成本也大為降低。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及機械領域的微機電系統技術，具體是一種微小彈性嚙合輪傳動裝置。
技術介紹
微機電系統(Micro Electronic Mechanical System，MEMS)研究是機械科學的前沿領域，它涉及電子工程、機械工程、材料工程、材料科學、物理學、化學以及生物醫學等多學科領域。在微機電系統中，微傳動技術的研究正成為微機電系統研究的熱點之一。由于微機電系統微小性的特點，與普通的機械產品相比，微機電系統具有嚴格的空間限制，因此，實現微傳動，即微小動力和運動傳遞的方法及其裝置是微機電系統的關鍵技術。現有的實現微小力和運動傳遞的方法包括以下幾種(1)傳統機械傳動方式的結構微型化，如齒輪傳動、摩擦輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、螺旋傳動、錐輪傳動、連桿機構、滑塊機構、鏈傳動和帶傳動等傳動方式。(2)形狀記憶合金式微傳動方法。(3)熱膨脹式微傳動方法。(4)壓電式微傳動方法。(5)電磁式微傳動方法。所述各種形式的微傳動方法雖然有其優點，但也存在一些不足，例如——傳統機械傳動方式的微型化，存在各種問題。微齒輪傳動要求有較高的制造和安裝精度、成本較高，如微型行星減速器，由于它由多個零件組成，使得空間尺寸微小化具有很大的限制，而且無法實現空間交叉軸傳動；微蝸桿傳動效率低、主動軸和從動軸不在同一平面內、所占空間大；微摩擦輪傳動不能保持恒定的傳動比、傳動精度低、傳動件工作表面磨損快、壽命、效率低，而且需要附加的正壓力施加裝置；微螺旋傳動效率低、易磨損、低速時有爬行；微錐輪傳動傳動比小、制造成本高；上述微機械傳動機構還存在共同的難點，就是微機械傳動機構的潤滑設計問題；此外，帶傳動、齒形帶傳動、連桿機構、滑塊機構、鏈傳動等傳動方式，由于傳動結構不緊湊，顯然不符合微機電系統的微型化要求。——形狀記憶合金、壓電式、電磁驅動、熱膨脹等方式微傳動機構，存在的問題是，有的傳動結構復雜、價格昂貴，有的性能不穩定、傳遞力太小，重要的是，這些微傳動技術不適用于較高速度下的連續的運動或動力傳遞。
技術實現思路
本技術的目的在于針對現有技術存在的問題，提供一種適用于微小空間內同一平面兩垂直軸之間的微小力和運動的連續傳遞的微小彈性嚙合輪傳動裝置，大大簡化了微機械傳動裝置的結構，縮小幾何尺寸，提高其操作靈活性和簡易性，并且成本低廉，便于在MEMS領域推廣應用，如應用于微機器人、微型玩具產品的傳動。本技術是通過一對軸線相互垂直的微小彈性嚙合輪組成傳動副，依靠主動輪上的彈性體與從動輪上的彈性體嚙合來實現傳動。本技術的裝置由微小彈性嚙合主動輪、微小彈性嚙合從動輪、主動輪轉軸、從動輪轉軸和連接體構成，其相互連接關系為主動輪轉軸與高速軸固定連接，主動輪與從動輪分別與主動輪轉軸和從動輪轉軸連接；主動輪轉軸與從動輪轉軸分別與連接體上對應的軸承孔連接，主動輪與從動輪構成一個傳動副。為了實現彈性嚙合，所述的主動輪的端面固定有彈性鉤桿。為了實現彈性嚙合，所述的從動輪的外表面固定有彈性鉤桿。為了更好地使主動輪上的彈性鉤桿與從動輪上的彈性鉤桿實現彈性嚙合，所述彈性鉤桿的彎曲部分呈空間曲線形，類似于錦綸搭扣鉤桿的形狀。本技術與現有技術相比具有如下優點和有益效果(1)微小彈性嚙合輪傳動機構只有一對傳動副，使得傳動系零件數減至最少；與傳統的微小型變速機構(如微小型行星齒輪減速機構)相比，該傳動系十分簡易；與其它微傳動技術(如SMA傳動、熱膨脹傳動、壓電傳動和電磁傳動)相比，它可以大大降低制造成本，可用于較高速度下的連續傳動；而且微型化的工藝性和經濟性好，可以應用于研制很小尺寸的微機電產品。(2)微小彈性嚙合輪傳動機構可以實現類似微摩擦輪傳動的功能，但無需摩擦輪傳動的正壓力加載裝置，結構簡單，尺寸小。(3)微小彈性嚙合輪傳動機構可以實現類似蝸輪蝸桿的大傳動比傳動，但其兩個輪軸位于同一平面，亦即，其空間尺寸比蝸桿傳動副小得多，且更易于加工。附圖說明圖1是本技術應用于機器人的裝置結構示意圖；圖2是圖1中主動輪4的結構示意圖；圖3是圖1中從動輪6的結構示意圖。具體實施方式本技術裝置適用于各種尺寸大小的微驅動器。本實施例中以管道檢測微機器人驅動器的減速裝置為例。如圖1所示，本技術裝置由微電機3、主動輪4、從動輪6、主動輪轉軸(本實例中為電機主軸)9、從動輪轉軸8、驅動輪7和驅動器連接體2相互連接組成。主動輪4通過膠接與主動輪轉軸9固定連接，驅動輪7和從動輪6通過膠接固定在從動輪轉軸8上，微電機3通過膠接固定在驅動器連接體2上，從動輪轉軸8和另一驅動器連接體5兩端的軸承孔連接，同時，與主動輪轉軸9固定連接的主動輪4與從動輪6構成一個由彈性變形力作用的傳動副。微電機3采用市售的外徑為8mm的直流電機，用普通的1.5V電源作為動力源。如圖2所示，主動輪4采用硬質塑料制作，其端面通過強力膠粘接表面有彈性鉤桿10的結構，彈性鉤桿的材料與市售尼龍搭扣的彈性桿材料相同。如圖3所示，從動輪3采用硬質塑料制作，其外表面通過強力膠粘接有彈性鉤桿10的結構。本實施例所研制的微機器人模型在水平面或者有一定傾角的斜面和模擬管道中進行試驗。結果表明微機器人在水平面和管道中都可以自如地運動，并且具有一定的越障能力和爬坡能力。微機器人驅動器的減速傳動比達到10∶1以上。這說明本技術的裝置性能可靠并可實現微小空間內互相垂直兩軸間的大傳動比傳動。其傳動與減速原理是，當主動輪運動時，主動輪上鉤桿開始與從動輪上鉤桿接觸，從動輪上鉤桿阻礙主動輪上的鉤桿運動，其間的相互作用產生了阻力，這個阻力即為傳動力，嚙合著的彈性鉤桿都發生了彈性變形；鉤桿脫離嚙合后，主動鉤桿恢復變形繼續與下一根從動鉤桿進入嚙合，從而實現連續傳動。由于主動輪的直徑比從動輪的直徑小很多，所以能實現大的減速比。實驗表明，切向傳動力可以大于正壓力，或者是在沒有正壓力的情況下也能產生相當大的傳動力，這種傳動原理和結構是傳統的嚙合傳動(如齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動)和摩擦傳動(如摩擦輪傳動、帶傳動)所無法實現的。如上所述，即可較好地實現本技術。權利要求1.一種微小彈性嚙合輪傳動裝置，其特征在于由微小彈性嚙合主動輪、微小彈性嚙合從動輪、主動輪轉軸、從動輪轉軸和連接體構成，其相互連接關系為主動輪轉軸與高速軸固定連接，主動輪與從動輪分別與主動輪轉軸和從動輪轉軸連接；主動輪轉軸與從動輪轉軸分別與連接體上對應的軸承孔連接，主動輪與從動輪構成一個傳動副，所述的主動輪的端面固定有彈性鉤桿，所述的從動輪的外表面固定有彈性鉤桿。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述彈性鉤桿的彎曲部分呈空間曲線形。專利摘要本技術涉及一種微小彈性嚙合輪傳動裝置，由主動輪、從動輪、主動輪轉軸、從動輪轉軸和連接體相互連接而成。其相互連接關系為主動輪轉軸與高速軸固定連接，主動輪與從動輪分別與主動輪轉軸和從動輪轉軸連接；主動輪轉軸與從動輪轉軸分別與連接體上對應的軸承孔連接，主動輪與從動輪構成一個傳動副，所述的主動輪的端面固定有彈性鉤桿，所述的從動輪的外表面固定有彈性鉤桿。本技術用于微機器人驅動器，具有足夠的驅動力，能在水平表面和具有一定傾角的斜面上運行自如，并且實現了大減速比傳動。本技術使得微機器人的驅動器結構大大簡化、尺寸大大減小，成本也大為降低。文檔本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微小彈性嚙合輪傳動裝置，其特征在于由微小彈性嚙合主動輪、微小彈性嚙合從動輪、主動輪轉軸、從動輪轉軸和連接體構成，其相互連接關系為：主動輪轉軸與高速軸固定連接，主動輪與從動輪分別與主動輪轉軸和從動輪轉軸連接；主動輪轉軸與從動輪轉軸分別與連接體上對應的軸承孔連接，主動輪與從動輪構成一個傳動副，所述的主動輪的端面固定有彈性鉤桿，所述的從動輪的外表面固定有彈性鉤桿。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳揚枝，邢廣權，劉小康，朱文堅，黃平，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：實用新型
國別省市：81[中國|廣州]