本發(fā)明涉及機(jī)械傳動技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種螻蛄表面結(jié)構(gòu)仿生的行星齒形鏈系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

齒形鏈?zhǔn)且环N應(yīng)用廣泛的重要機(jī)械基礎(chǔ)件，在很多工況下，其傳動性能優(yōu)于齒形帶傳動、齒輪傳動以及滾子鏈傳動，已成為眾多行業(yè)首選的傳動形式之一。近年來汽車發(fā)動機(jī)、變速器、分動箱、摩托車、叉車、汽輪機(jī)、飛機(jī)、船舶、軋鋼機(jī)械、機(jī)床、工業(yè)泵等的機(jī)械傳動中，齒形鏈均得到了廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)有的齒形鏈傳動系統(tǒng)一般采用單排的鏈條傳動，鏈板、銷軸以及其他鏈傳動系統(tǒng)構(gòu)件的生產(chǎn)加工工藝也都較為傳統(tǒng)，使得鏈輪和鏈板承受載荷有限，鏈傳動系統(tǒng)磨損較嚴(yán)重，噪聲較大。此外，鏈傳動是通過主動鏈輪輸入轉(zhuǎn)矩，并通過輪齒與鏈條之間的嚙合進(jìn)行系統(tǒng)之間的動力傳遞，再通過從動鏈輪輸出轉(zhuǎn)矩，可以看出鏈傳動系統(tǒng)動力輸出形式較為單一，使得鏈傳動的應(yīng)用領(lǐng)域受到一定的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要解決上述背景技術(shù)中現(xiàn)有的齒形鏈傳動的問題，而提供一種螻蛄表面結(jié)構(gòu)仿生的行星齒形鏈系統(tǒng)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多種動力輸出形式，并改善鏈傳動系統(tǒng)零部件的傳統(tǒng)加工工藝，運(yùn)用結(jié)構(gòu)仿生非光滑理論，能夠有效改善零部件表面耐磨性。

本發(fā)明是由仿生主動鏈輪、仿生從動鏈輪、齒形鏈條、行星架、滾動軸承和轉(zhuǎn)軸組成，齒形鏈條繞設(shè)在仿生主動鏈輪和仿生從動鏈輪上，轉(zhuǎn)軸設(shè)置在仿生主動鏈輪上，滾動軸承設(shè)置在仿生從動鏈輪上，行星架包括行星架本體和行星軸，行星架一端通過鍵和轉(zhuǎn)軸相配合設(shè)置在仿生主動鏈輪上，另一端行星軸與滾動軸承相配合設(shè)置在仿生從動鏈輪上，仿生主動鏈輪和仿生從動鏈輪結(jié)構(gòu)相同；

仿生從動鏈輪既能通過與齒形鏈條嚙合時的自轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)矩，又能夠通過行星架繞主動鏈輪的軸線公轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)一種圓周運(yùn)動輸出；

所述行星軸與行星架本體為過盈配合，行星軸與仿生從動鏈輪通過滾動軸承進(jìn)行連接，裝配時均通過行星軸的軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，行星架通過轉(zhuǎn)軸帶動仿生從動鏈輪實(shí)現(xiàn)繞主動鏈輪軸線的圓周運(yùn)動；

所述的齒形鏈條包括數(shù)個仿生鏈板、數(shù)個仿生銷軸和數(shù)個導(dǎo)板，仿生鏈板和仿生銷軸按照2×1的排列方式串接而成，導(dǎo)板設(shè)置在數(shù)個仿生銷軸上，導(dǎo)板與銷軸通過過盈裝配的方式來防止鏈板沿鏈輪軸向方向移動；

所述的仿生鏈板是在其內(nèi)、外兩側(cè)齒廓表面加工均勻分布的球冠形凹坑狀單元體，單元體的具體尺寸及其排列方式如下：各單元體的底面圓直徑l1為250μm，凹坑深度h1為50μm，處于同一行的相鄰單元體底面圓圓心距離l2為300μm，處于同一列的相鄰單元體底面圓圓心距離l3為350μm，摩擦表面上單元體的分布密度p1為7～14個/mm²；

所述的仿生銷軸是在其摩擦表面加工均勻分布的球冠形凹坑狀單元體，單元體的具體尺寸及其排列方式如下：各單元體的底面圓直徑l4為250μm，凹坑深度h2為50μm，處于同一行的相鄰單元體底面圓圓心距離l5為300μm，處于同一列的相鄰單元體底面圓圓心距離l6為350μm，摩擦表面上單元體的分布密度p2為7～14個/mm²；

所述的仿生主動鏈輪、仿生從動鏈輪輪齒的嚙合摩擦表面分別加工均勻分布的球冠形凹坑狀單元體，各單元體的底面圓直徑l7為250μm，凹坑深度h3為50μm，處于同一列的相鄰單元體底面圓心距離l8為600μm，處于同一行的相鄰單元體底面圓圓心距離l9為600μm，輪齒齒廓采用漸開線齒廓。

本發(fā)明的工作原理和過程：

工作時，對仿生主動鏈輪施加一個逆時針的轉(zhuǎn)矩，仿生鏈板齒廓通過與仿生主動鏈輪的輪齒相嚙合帶動齒形鏈條運(yùn)動，進(jìn)而使得仿生從動鏈繞自身軸線轉(zhuǎn)動，行星架在輸入轉(zhuǎn)矩的作用下隨仿生主動鏈輪一起逆時針旋轉(zhuǎn)，行星架與仿生從動鏈輪之間裝有滾動軸承，故而仿生從動鏈輪又在行星架作用下繞仿生主動鏈輪軸線逆時針旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了行星齒形鏈系統(tǒng)的運(yùn)動。

本發(fā)明的有益效果：

1、裝配有行星架的行星齒形鏈系統(tǒng)使得仿生從動鏈輪既能在與齒形鏈條嚙合時自轉(zhuǎn)，又能夠在行星架作用下繞仿生主動鏈輪軸線公轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了齒形鏈系統(tǒng)從單一的轉(zhuǎn)矩輸出形式到多種動力輸出形式的突破，此系統(tǒng)主要適用于中低速、輕載、以及其他行星傳動形式的場合；

2、運(yùn)用仿生非光滑磨損機(jī)理，以螻蛄非光滑耐磨體表為基準(zhǔn)設(shè)計了仿生鏈板、仿生銷軸、仿生主動鏈輪和仿生從動鏈輪，構(gòu)件摩擦表面的球冠形凹坑狀單元體既可以儲存小的金屬碎屑又可以儲存潤滑油并且潤滑油不宜流失，確保工作時的潤滑效果，極大地改善了齒形鏈系統(tǒng)工作時的潤滑和耐磨損性能；

3、在加工非光滑形貌時，由于激光加工的熔凝速度很快，可以在表面形成超細(xì)晶組織，軟硬相間的表面組織大大提高了齒形鏈系統(tǒng)的工作壽命；

4、本傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于安裝，適用范圍廣泛。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的正視圖。

圖2是本發(fā)明的俯視圖。

圖3是本發(fā)明仿生鏈板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明仿生鏈板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明仿生鏈板齒廓外側(cè)a處的仿生結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本發(fā)明仿生鏈板齒廓內(nèi)側(cè)b處的仿生結(jié)構(gòu)圖；

圖7是本發(fā)明仿生鏈板內(nèi)、外兩側(cè)齒廓表面加工均勻分布的球冠形凹坑狀單元體仿生結(jié)構(gòu)圖；

圖8是本發(fā)明仿生銷軸的仿生結(jié)構(gòu)圖；

圖9是本發(fā)明的仿生銷軸摩擦表面加工均勻分布的球冠形凹坑狀單元體仿生結(jié)構(gòu)圖；

圖10是本發(fā)明的仿生鏈輪的仿生結(jié)構(gòu)圖；

圖11是本發(fā)明的仿生鏈輪嚙合摩擦表面加工均勻分布的球冠形凹坑狀單元體仿生結(jié)構(gòu)圖；

圖12是本發(fā)明的運(yùn)動狀態(tài)示意圖；

具體實(shí)施方式

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11和圖12所示，本發(fā)明是由仿生主動鏈輪1、仿生從動鏈輪2、齒形鏈條3、行星架4、滾動軸承5和轉(zhuǎn)軸10組成，齒形鏈條3繞設(shè)在仿生主動鏈輪1和仿生從動鏈輪2上，轉(zhuǎn)軸10設(shè)置在仿生主動鏈輪1上，滾動軸承5設(shè)置在仿生從動鏈輪2上，行星架4包括行星架本體41和行星軸42，行星架4一端通過鍵8和轉(zhuǎn)軸10相配合設(shè)置在仿生主動鏈輪1上，另一端行星軸42與滾動軸承5相配合設(shè)置在仿生從動鏈輪2上，仿生主動鏈輪1和仿生從動鏈輪2結(jié)構(gòu)相同；

仿生從動鏈輪2既能通過與齒形鏈條3嚙合時的自轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)矩，又能夠通過行星架4繞主動鏈輪的軸線公轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)一種圓周運(yùn)動輸出；

所述行星軸42與行星架本體41為過盈配合，行星軸42與仿生從動鏈輪2通過滾動軸承5進(jìn)行連接，裝配時均通過行星軸42的軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，行星架4通過轉(zhuǎn)軸10帶動仿生從動鏈輪2實(shí)現(xiàn)繞主動鏈輪軸線的圓周運(yùn)動；

所述的齒形鏈條3包括數(shù)個仿生鏈板6、數(shù)個仿生銷軸7和數(shù)個導(dǎo)板9，仿生鏈板6和仿生銷軸7按照2×1的排列方式串接而成，導(dǎo)板9設(shè)置在數(shù)個仿生銷軸7上，導(dǎo)板9與銷軸7通過過盈裝配的方式來防止鏈板沿鏈輪軸向方向移動；

所述的仿生鏈板6是在其內(nèi)、外兩側(cè)齒廓表面加工均勻分布的球冠形凹坑狀單元體，單元體的具體尺寸及其排列方式如下：各單元體的底面圓直徑l1為250μm，凹坑深度h1為50μm，處于同一行的相鄰單元體底面圓圓心距離l2為300μm，處于同一列的相鄰單元體底面圓圓心距離l3為350μm，摩擦表面上單元體的分布密度p1為7～14個/mm²；

所述的仿生銷軸7是在其摩擦表面加工均勻分布的球冠形凹坑狀單元體，單元體的具體尺寸及其排列方式如下：各單元體的底面圓直徑l4為250μm，凹坑深度h2為50μm，處于同一行的相鄰單元體底面圓圓心距離l5為300μm，處于同一列的相鄰單元體底面圓圓心距離l6為350μm，摩擦表面上單元體的分布密度p2為7～14個/mm²；

所述的仿生主動鏈輪1、仿生從動鏈輪2輪齒的嚙合摩擦表面分別加工均勻分布的球冠形凹坑狀單元體，各單元體的底面圓直徑l7為250μm，凹坑深度h3為50μm，處于同一列的相鄰單元體底面圓心距離l8為600μm，處于同一行的相鄰單元體底面圓圓心距離l9為600μm，輪齒齒廓采用漸開線齒廓。

本發(fā)明的工作原理和過程：

請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11和圖12所示，工作時，對仿生主動鏈輪1施加一個逆時針的轉(zhuǎn)矩，仿生鏈板齒廓通過與仿生主動鏈輪1的輪齒相嚙合帶動齒形鏈條3運(yùn)動，進(jìn)而使得仿生從動鏈輪2繞自身軸線轉(zhuǎn)動，行星架4在輸入轉(zhuǎn)矩的作用下隨仿生主動鏈輪1一起逆時針旋轉(zhuǎn)，行星架4與仿生從動鏈輪2之間裝有滾動軸承5，故而仿生從動鏈輪2又在行星架4作用下繞仿生主動鏈輪1軸線逆時針旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了行星齒形鏈系統(tǒng)的運(yùn)動。