一种传动机构的制作方法

1.本发明涉及截面为四瓣波形以及四瓣以上波形的模具、工件或其他产品的机械制造技术，如各种四瓣波形模具的加工制造等，特别涉及一种传动机构。


背景技术：

2.对截面为四瓣波形以及四瓣以上波形的模具、工件或其他产品的制造通常采用数控插补技术加工或者仿形靠模加工等方法，数控插补技术通过计算机取点或优化取点加工，刀具必须在高频响应运动中完成切削，两切削点之间必定会形成阶梯或圆弧，所加工的曲线不可能连续平滑，表面质量难以保证；仿形加工的加工精度、形位精度和表面质量都难以保证；一直以来没有找到截面为四瓣波形以及四瓣以上波形的模具非圆曲线曲面连续平滑成形的加工技术方法。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术的不足，本发明提供不同与现有四瓣波形以及四瓣以上波形工件制造技术的解决方案，实现四瓣波形以及四瓣以上波形连续平滑曲线曲面切削加工成形。
4.方案一：
5.由同一个动力源将动力先传递给转向变速箱a，转向变速箱a将动力传递给转向变速箱b，动力传递方式为串联方式。
6.一种传动机构，包括箱体、动力轴、转向变速箱a、转向变速箱b、滑动传动轴、导轨机构、偏心轴或曲轴、连杆、工作台、动力源。
7.动力轴包括转向变速箱a的第一动力轴和转向变速箱b的第二动力轴；转向变速箱a固定安装在箱体上，其上设置有相互垂直的第一动力轴和第一动力输出轴，第一动力输出轴末端安装有偏心轴或曲轴；转向变速箱b安装在导轨机构上，其上设置有相互垂直的第二动力轴和第二动力输出轴，导轨机构固定安装在箱体上。
8.转向变速箱a的第一动力轴通过滑动传动轴与转向变速箱b的第二动力轴连接，等速传递动力。
9.动力源将动力传递给转向变速箱a，转向变速箱a通过第一动力轴、滑动传动轴和第二动力轴将动力传递给转向变速箱b；转向变速箱a同时通过第一动力输出轴将动力传递给偏心轴或曲轴。
10.第二动力输出轴与第一动力输出轴平行，第二动力输出轴伸出箱体，末端固定安装工作台，工作台台面与第二动力输出轴垂直，第二动力输出轴带动工作台做圆周运动。
11.连杆一端与偏心轴或曲轴通过轴承活动连接，另一端与第二动力输出轴通过轴承活动连接，偏心轴或曲轴带动转向变速箱b及第二动力输出轴在导轨机构上做直线往复运动，进而带动工作台做直线往复运动。
12.第二动力输出轴带动工作台做直线往复运动的同时做圆周运动，叠加形成复合运
动。
13.导轨机构包括导轨框架、直线导轨、滑块、连接板，导轨框架固定安装有四个直线导轨，四个直线导轨与转向变速箱b的第二动力轴相互平行，其中，导轨框架顶板固定两个直线导轨，通过滑块和连接板对第二动力输出轴进行导向，导轨框架底板固定两个直线导轨，通过滑块支撑转向变速箱b并对其进行导向；第二动力输出轴垂直穿过连接板，通过轴承与连接板连接，连接板通过其上的滑块安装在直线导轨上。
14.第一动力输出轴与第一动力轴的转速比为n∶1(n为能够被360整除、并大于等于4且小于等于180的整数)，第二动力输出轴与第二动力轴的转速比为1∶1，第一动力轴、滑动传动轴和第二动力轴等速传递动力，上述第一动力输出轴与第二动力输出轴的转速比为n∶1(n为能够被360整除、并大于等于4且小于等于180的整数)，并按照n∶1的转速比保持同步工作。
15.偏心轴在第一动力输出轴带动下偏心运动n周，进而通过连杆带动第二动力输出轴直线往复运动往返n次，第二动力输出轴同时圆周运动1周。
16.第二动力输出轴带动工作台直线往复运动往返n次同时圆周运动同步旋转1周，其比值为n∶1，工作台直线往复运动方向与工作台圆周运动的轴线垂直。
17.作为优选，滑动传动轴为花键传动轴。
18.作为优选，通过调整偏心轴偏心距离或调整曲轴的连杆轴颈的回转半径，比如更换不同的曲轴，调整偏心运动回转半径，进而调整四瓣波形以及四瓣以上波形曲线各瓣形包含的变椭圆曲线长短轴的长度差值，进而调整确定四瓣波形以及四瓣以上波形曲线形状。
19.方案二：
20.由同一个动力源将动力传递给动力分配箱，动力分配箱将动力同时传递给两个转向变速箱，动力传递方式为并联方式。
21.一种传动机构，包括箱体、动力轴、转向变速箱a、动力分配箱、转向变速箱b、滑动传动轴、导轨机构、偏心轴或曲轴、连杆、工作台、动力源。
22.动力轴包括转向变速箱a的第一动力轴、转向变速箱b的第二动力轴；转向变速箱a固定安装在箱体上，其上设置有相互垂直的第一动力轴和第一动力输出轴，第一动力输出轴末端安装有偏心轴或曲轴；转向变速箱b安装在导轨机构上，其上设置有相互垂直的第二动力轴和第二动力输出轴，导轨机构固定安装在箱体上。
23.第二动力输出轴与第一动力输出轴平行，第二动力输出轴伸出箱体，末端固定安装工作台，工作台台面与第二动力输出轴垂直，第二动力输出轴带动工作台做圆周运动。
24.转向变速箱a的第一动力轴通过滑动传动轴与转向变速箱b的第二动力轴连接。
25.动力分配箱固定安装在箱体上，设置在转向变速箱a的第一动力轴与滑动传动轴之间；
26.同一个动力源将动力传递给动力分配箱，动力分配箱将动力同时分别传递给转向变速箱a和转向变速箱b；转向变速箱a通过第一动力输出轴将动力传递给偏心轴或曲轴。
27.连杆一端与偏心轴或曲轴通过轴承活动连接，另一端与第二动力输出轴通过轴承活动连接，偏心轴或曲轴带动转向变速箱b及第二动力输出轴在导轨机构上做直线往复运动，进而带动工作台做直线往复运动。
28.第二动力输出轴带动工作台做直线往复运动的同时做圆周运动，叠加形成复合运动。
29.导轨机构包括导轨框架、直线导轨、滑块、连接板，导轨框架固定安装有四个直线导轨，四个直线导轨与转向变速箱b的第二动力轴相互平行，其中，导轨框架顶板固定两个直线导轨，通过滑块和连接板对第二动力输出轴进行导向，导轨框架底板固定两个直线导轨，通过滑块支撑转向变速箱b并对其进行导向；第二动力输出轴垂直穿过连接板，通过轴承与连接板连接，连接板通过其上的滑块安装在直线导轨上。
30.第一动力输出轴与第一动力轴的转速比为n∶1(n为能够被360整除、并大于等于4且小于等于180的整数)，第二动力输出轴与第二动力轴的转速比为1∶1，第一动力轴、滑动传动轴和第二动力轴等速传递动力，上述第一动力输出轴与第二动力输出轴的转速比为n∶1(n为能够被360整除、并大于等于4且小于等于180的整数)，并按照n∶1的转速比保持同步工作。
31.偏心轴在第一动力输出轴带动下偏心运动n周，进而通过连杆带动第二动力输出轴直线往复运动往返n次，第二动力输出轴同时圆周运动1周。
32.第二动力输出轴带动工作台直线往复运动往返n次同时圆周运动同步旋转1周，其比值为n∶1，工作台直线往复运动方向与工作台圆周运动的轴线垂直。
33.作为优选，滑动传动轴为花键传动轴。
34.作为优选，通过调整偏心轴偏心距离或调整曲轴的连杆轴颈的回转半径，比如更换不同的曲轴，调整偏心运动回转半径，进而调整四瓣波形以及四瓣以上波形曲线各瓣形包含的变椭圆曲线长短轴的长度差值，进而调整确定四瓣波形以及四瓣以上波形曲线形状。
35.方案三：
36.本发明不限定动力源是否为同一动力源、不限定动力传递方式(串联或并联)，只需保证与动力传动机构连接的第一动力输出轴与第二动力输出轴相互平行、转速比为n∶1(n为能够被360整除、并大于等于4且小于等于180的整数)、且按照n∶1的转速比保持同步运动。一种传动机构，包括与动力传动机构连接的第一动力输出轴和第二动力输出轴、偏心轴或曲轴、连杆、工作台。
37.第二动力输出轴与第一动力输出轴平行，两轴的轴线形成一个确定平面；
38.第二动力输出轴末端固定安装工作台，工作台台面与第二动力输出轴垂直，第二动力输出轴带动工作台做圆周运动。
39.第一动力输出轴末端安装有偏心轴或曲轴，
40.连杆一端与偏心轴或曲轴活动连接，另一端与第二动力输出轴活动连接，偏心轴或曲轴带动第二动力输出轴在所述确定平面做直线往复运动。
41.第二动力输出轴带动工作台做直线往复运动的同时做圆周运动，叠加形成复合运动。
42.第一动力输出轴与第二动力输出轴的转速比为n∶1(n为能够被360整除、并大于等于4且小于等于180的整数)，按照n∶1的转速比保持同步工作；偏心轴在第一动力输出轴带动下偏心运动n周，进而通过连杆带动第二动力输出轴在所述确定平面直线往复运动往返n次，第二动力输出轴同时圆周运动1周。
43.第二动力输出轴带动工作台直线往复运动往返n次同时圆周运动同步旋转1周，其比值为n∶1，工作台直线往复运动方向与工作台圆周运动的轴线垂直。
44.作为优选，通过调整偏心轴偏心距离或调整曲轴的连杆轴颈的回转半径，比如更换不同的曲轴，调整偏心运动回转半径，进而调整四瓣波形以及四瓣以上波形曲线各瓣形包含的变椭圆曲线长短轴的长度差值，进而调整确定四瓣波形以及四瓣以上波形曲线形状。
45.本发明所带来的有益效果是：
46.在机械制造领域，对非圆曲线曲面的加工较为困难，但又非常重要，西方制造业强国发明了数控插补技术，并且发展成为应用广泛的技术，但其加工原理决定了自身存在难以解决的问题，刀具必须在高频响应往复运动中完成切削加工，两切削点之间必定会形成阶梯或圆弧，所加工的曲线不可能连续平滑，即使极尽物理所能，这一问题始终存在。在四瓣波形以及四瓣以上波形曲线曲面的加工方面，数控插补加工仍然是现有应用较多的技术。本发明是以第一发明人发现的四瓣波形以及四瓣以上波形曲线过定点运动规律为基础，根据新发现的运动原理，通过本发明创立四瓣波形以及四瓣以上波形曲线轨迹的生成方法，所生成的四瓣波形以及四瓣以上波形曲线在连续运动中始终经过一定点，四瓣波形以及四瓣以上波形曲线上的每一个点均能够顺次连续经过该定点，循环往复，在该定点位置建立工件与刀具的切削运动关系，实现对四瓣波形以及四瓣以上波形曲线的正向主动可控连续切削加工，成形四瓣波形以及四瓣以上波形连续平滑曲线。
47.本发明所依据的新的技术原理明显优于数控插补原理，技术路线也完全不同，是我国自主原创的独有的基础性的制造技术，能够有效解决四瓣波形以及四瓣以上波形工件或产品的加工制造难题。
48.本发明从根本上消除了现有四瓣波形以及四瓣以上波形曲线曲面加工方法中存在的各种问题。现有的数控插补加工、仿形靠模加工等技术方法，存在的问题已在背景技术中指出，本发明建立工件与刀具的复合切削运动关系，实现可控加工成形四瓣波形以及四瓣以上波形曲线；四瓣波形以及四瓣以上波形曲线的生成由工件的复合运动独立完成，刀具不参与曲线轨迹的生成运动，只需完成对工件表面的切削加工，因此，最为成熟的连续切削工艺能够应用于四瓣波形以及四瓣以上波形曲线曲面的加工，这从根本上保证了获得更高的加工精度、形位精度、表面质量和波形一致性的能力，保证工件的四瓣波形以及四瓣以上波形曲线曲面的连续平滑和精准，而且加工过程更加简捷高效。
附图说明
49.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
50.附图1是本发明实施例一的结构示意图；
51.附图2是附图1的局部剖视图；
52.附图3是附图1所包含的导轨机构结构示意图；
53.附图4是附图1的俯视图；
54.附图5是附图1的左视图；
55.附图6是本发明实施例一的工件截面四瓣波形曲线加工俯视示意图；
56.附图7是本发明实施例一中的曲轴结构示意图；
57.附图8是本发明实施例二的结构示意图；
58.附图9是附图8的局部剖视图；
59.附图10是本发明实施例三的结构示意图。
60.其中，
61.1箱体；
62.21第一动力轴；22第二动力轴；
63.3转向变速箱a；31第一动力输出轴；
64.4花键传动轴；
65.5转向变速箱b；51第二动力输出轴；
66.6导轨框架；61直线导轨；62直线导轨；63直线导轨；64直线导轨；65滑块；66滑块；67滑块；68滑块；69连接板；
67.7偏心轴；8连杆；9工作台；10刀具；11工件；12夹具；13曲轴；14动力分配箱；
68.15动力源；16动力传动机构。
具体实施方式
69.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
70.实施例一：
71.如附图1、附图3所示，且参见附图2、附图4、附图5、附图7，本发明实施例提供了一种传动机构，包括箱体1、第一动力轴21、第二动力轴22、转向变速箱a3、第一动力输出轴31、花键传动轴4、转向变速箱b5、第二动力输出轴51、导轨框架6、直线导轨61、直线导轨62、直线导轨63、直线导轨64、滑块65、滑块66、滑块67、滑块68、连接板69、偏心轴7、连杆8、工作台9、刀具10、工件11、夹具12、曲轴13、动力源15。
72.转向变速箱a3固定安装在箱体1上，其上设置有相互垂直的第一动力轴21和第一动力输出轴31，第一动力输出轴31末端安装有偏心轴7或曲轴13；转向变速箱b5安装在导轨框架6上，其上设置有相互垂直的第二动力轴22和第二动力输出轴51，导轨框架6固定安装于箱体1上。
73.转向变速箱a3的第一动力轴21通过花键传动轴4与转向变速箱b5的第二动力轴22连接，等速传递动力。
74.动力源15将动力传递给转向变速箱a3，转向变速箱a3通过第一动力轴21、花键传动轴4和第二动力轴22将动力传递给转向变速箱b5；转向变速箱a3同时通过第一动力输出轴31将动力传递给偏心轴7或曲轴13。
75.第二动力输出轴51与第一动力输出轴31平行，第二动力输出51轴伸出箱体，末端固定安装工作台9，工作台9台面与第二动力输出轴51垂直，第二动力输出轴51带动工作台9做圆周运动。
76.连杆8一端与偏心轴7或曲轴13通过轴承活动连接，另一端与第二动力输出轴51通过轴承活动连接，偏心轴7或曲轴13带动转向变速箱b5及第二动力输出轴51在导轨框架6上
做直线往复运动，进而带动工作台9做直线往复运动。
77.第二动力输出轴51带动工作台9做直线往复运动的同时做圆周运动，叠加形成复合运动。导轨框架6固定安装有四个直线导轨61、62、63、64，四个直线导轨与转向变速箱b5的第二动力轴22相互平行，其中，导轨框架6顶板固定两个直线导轨63、64，通过滑块65、66、67、68和连接板69对第二动力输出轴51进行导向，导轨框架6底板固定两个直线导轨61、62，通过滑块支撑转向变速箱b5并对其进行导向；第二动力输出轴51垂直穿过连接板69，通过轴承与连接板69连接，连接板69通过其上的滑块65、66、67、68安装在直线导轨63、64上。
78.第一动力输出轴31与第一动力轴21的转速比为4∶1，第二动力输出轴51与第二动力轴22的转速比为1∶1，第一动力轴21、花键传动轴4、第二动力轴22等速传递动力，上述第一动力输出轴31与第二动力输出轴51的转速比为4∶1，按照4∶1的转速比保持同步工作。
79.同时，偏心轴7在第一动力输出轴31带动下偏心运动4周，进而通过连杆8带动第二动力输出轴51直线往复运动往返4次，第二动力输出轴51同时圆周运动1周。
80.第二动力输出轴51带动工作台9直线往复运动往返4次同时圆周运动同步旋转1周，其比值为4∶1，工作台9直线往复运动方向与工作台9圆周运动的轴线垂直。
81.作为优选，通过调整偏心轴7偏心距离或调整曲轴13的连杆轴颈的回转半径，比如更换不同的曲轴，调整偏心运动的回转半径，进而调整四瓣波形曲线各瓣形包含的变椭圆曲线长短轴的长度差值，进而调整确定四瓣波形曲线形状。
82.进一步说明：
83.如附图6所示，且参见附图4，工件11截面四瓣波形曲线加工俯视示意图，举例示意加工过程和结果，刀具10位置固定，附图6中的上图、中图、下图示意偏心轴7运动位置、工件11运动位置和工件11中心位置的对应关系。第一动力输出轴31带动偏心轴7旋转，进一步通过连杆8推拉第二动力输出轴51、工作台9和工件11直线往复运动，同时，第二动力输出轴51同步圆周运动，带动工作台9和工件11做圆周运动。如附图6上图所示，为偏心轴7起点位置；工件在圆周运动中同时向靠近刀具10方向运动，被切削掉的厚度逐渐加大，如附图6中图所示，第一动力输出轴31带动偏心轴7旋转180度，则第二动力输出轴51、工作台9和工件11旋转45度，同时向刀具10方向移动距离达到最大，工件11在此位置被切削掉的厚度最大；第一动力输出轴31继续带动偏心轴7旋转，工件11向远离刀具10方向运动，工件被切削掉的厚度逐渐减小，如附图6下图所示，直到偏心轴7旋转180度，完成一周360度旋转，回到起点位置，同时工件11旋转90度，被切削厚度最小，完成对四瓣波形曲线的一个瓣的切削加工，瓣形曲线为变椭圆曲线；顺次，偏心轴完成第二周360度旋转，工件继续完成90度旋转，至此完成第二个瓣的切削加工；顺次，偏心轴完成第三周360度旋转，工件继续完成90度旋转，至此完成第三个瓣的切削加工；顺次，偏心轴完成第四周360度旋转，工件继续完成90度旋转累计完成360度一周的旋转，至此完成第四个瓣的切削加工，继而完成整个四瓣波形截面曲线的加工。
84.更进一步说明：
85.如附图1、附图4所示，夹具12夹持待加工工件11固定于工作台9中心，工件11中心轴线与第二动力输出轴51同轴，动力输入传动机构，工作台9及工件11开始运动，运动形式为圆周运动与直线往复运动叠加形成的复合运动，直线往复运动往返4次的同时圆周运动旋转1周。第二动力输出轴51带动工件11直线往复运动，工件11中心轴线上的点的直线往复
运动所形成的直线，作为加工工件截面曲线的刀具进给直线；第二动力输出轴51带动工件11直线往复运动，工件11中心轴线直线往复运动所形成的平面，作为加工工件曲面的刀具移动平面。在切削运动中，四瓣波形曲线的生成由工件11的复合运动独立完成，刀具10不参与四瓣波形曲线的生成运动、只需完成表面切削。另有动力控制刀具10沿所述刀具进给直线进给，至所需位置停止进给，工件11在连续复合运动中被连续切削加工；工件11该截面上的每一个点在复合运动循环中均会重复回到切削位置，完成工件11该截面连续平滑四瓣波形曲线的精确加工成形。刀具10在所述刀具移动平面上移动，完成其他截面曲线的切削加工，直至完成工件11四瓣波形曲面的加工成形。
86.实施例二：
87.如附图8、附图3所示，且参见附图4、附图5，附图7、附图9，本发明实施例提供了一种传动机构，包括箱体1、第一动力轴21、第二动力轴22、转向变速箱a3、第一动力输出轴31、花键传动轴4、转向变速箱b5、第二动力输出轴51、导轨框架6、直线导轨61、直线导轨62、直线导轨63、直线导轨64、滑块65、滑块66、滑块67、滑块68、连接板69、偏心轴7、连杆8、工作台9、刀具10、工件11、夹具12、曲轴13、动力分配箱14、动力源15。
88.在实施例一的基础上，本实施例与实施例一的区别在于：实施例一是动力源与转向变速箱a3连接，动力先传递给转向变速箱a3，通过花键传动轴4传递给转向变速箱b5，动力传递方式为串联方式；本实施例是在转向变速箱a3的第一动力轴21与花键传动轴4之间连接有动力分配箱14，动力分配箱14通过与转向变速箱a3共用的第一动力轴21传递动力，动力分配箱14与动力源15连接，动力通过动力分配箱14同时分别传递给转向变速箱a3和转向变速箱b5，动力传递方式是并联方式。其他与方式与实施例一相同，在此不再一一重述。如附图6、附图8所示，且参见附图4，进一步说明工件11截面四瓣波形曲线加工俯视示意图，以及更进一步说明加工过程，内容亦与实施例一相同，不再一一重述。
89.实施例三：
90.在本发明实施例一、实施例二的基础上，本实施例不限定动力源是否为同一动力源、不限定动力传递方式(串联或并联)，只需保证与动力传动机构连接的第一动力输出轴31与第二动力输出轴51相互平行、转速比为4∶1、且按照4∶1的转速比保持同步运动。
91.如附图10所示，且参见附图7，本发明实施例更进一步提供了一种传动机构，包括第一动力输出轴31、第二动力输出轴51、偏心轴7、连杆8、工作台9、刀具10、工件11、夹具12、曲轴13、动力传动机构16。
92.动力传动机构16设置有第一动力输出轴31和第二动力输出轴51，第二动力输出轴51与第一动力输出轴31平行，两轴在静止状态和运动状态均保持平行，两轴的轴线形成一个确定平面，第一动力输出轴31和第二动力输出轴51转速比为4∶1，且按照4∶1的转速比保持同步运动。
93.第一动力输出轴31末端安装有偏心轴7或曲轴13，第二动力输出轴51末端固定安装工作台9，工作台9台面与第二动力输出轴51垂直，第二动力输出轴51带动工作台做圆周运动；连杆8一端通过设置在偏心轴7或曲轴13上的轴承与偏心轴7活动连接，另一端通过设置在第二动力输出轴51上的轴承与第二动力输出轴51活动连接，偏心轴7或曲轴13带动第二动力输出轴51在所述确定平面做直线往复运动，进而带动工作台9做直线往复运动；第二动力输出轴51带动工作台9做圆周运动的同时同步做直线往复运动，叠加形成复合运动。第
一动力输出轴31与第二动力输出轴51的转速比为4∶1，按照4∶1的转速比保持同步工作；偏心轴7在第一动力输出轴31带动下偏心运动4周，进而通过连杆8带动第二动力输出轴51直线往复运动往返4次，第二动力输出轴51同步圆周运动1周；第二动力输出轴51带动工作台9直线往复运动往返4次同时圆周运动同步旋转1周，其比值为4∶1，工作台直线往复运动方向与工作台9圆周运动的轴线垂直。
94.作为优选，通过调整偏心轴7偏心距离或调整曲轴13的连杆轴颈的回转半径，比如更换不同的曲轴，调整改变偏心运动的回转半径，进而调整四瓣波形曲线各瓣形包含的变椭圆曲线长短轴的长度差值，进而调整确定四瓣波形曲线形状。
95.进一步说明工件11截面三瓣波形曲线加工俯视示意图，以及更进一步说明加工过程，如附图6、附图10所示，参见图4，内容与实施例一相同，不再一一重述。
96.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术的保护范围将不会被限制于本文所示的实施例，而是符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。