一种基于形状记忆合金丝的小型钢球活齿驱动器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于形状记忆合金丝的小型钢球活齿驱动器，包括底座、壳体、中心轮、活齿架、传动钢球、第一支撑钢球、第二支撑钢球、激波器、压簧、绕线槽、压簧固定螺栓、固定块、固定端轴承、输出端轴承和形状记忆合金丝；本发明专利技术采用形状记忆合金丝驱动钢球活齿结构来实现驱动器的设计，通过固定块、绕线槽的特殊设计实现了两者的有机结合。通过两根形状记忆合金丝的配合驱动平面钢球活齿机构转动，实现了驱动器的连续旋转。本发明专利技术的优势在于将活齿架与输出轴一体化设计，结合固定块、绕线槽的特殊设计，使驱动器内部高度集成，有效减小了驱动器的体积；通过布置支撑钢球，有效减小了驱动器的内部摩擦损耗，提高了驱动器工作效率。提高了驱动器工作效率。提高了驱动器工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于形状记忆合金丝的小型钢球活齿驱动器


[0001]本专利技术涉及记忆合金丝驱动
，尤其涉及一种基于形状记忆合金丝的小型钢球活齿驱动器。

技术介绍

[0002]形状记忆合金作为一种智能材料，已被作为一种驱动源广泛应用于机器人驱动等领域。目前，形状记忆合金丝驱动主要是通过将记忆合金丝嵌入机器人本体，通过形状记忆合金丝的形变产生动力源，以此牵引机器人实现目标运动。这种工作方式虽然有利于减小机器人的体积，但当机器人的结构或部分参数发生改变时，就需要将嵌入其中的形状记忆合金丝一并更换，这就导致这种布置方式的通用性很差。另外，单纯凭借形状记忆合金丝的形变产生动力源的方式，其输出力与位移有限。因此，开发了一种通用性强，能够输出较大力与位移的形状记忆合金丝驱动器。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于形状记忆合金丝的小型钢球活齿驱动器，该驱动器通用性强、结构紧凑、输出力矩大，且可实现整周运动。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]本专利技术所提出的一种基于形状记忆合金丝的小型钢球活齿驱动器，包括底座、壳体、中心轮、活齿架、传动钢球、第一支撑钢球、第二支撑钢球、激波器、压簧、绕线槽、压簧固定螺栓、固定块、固定端轴承、输出端轴承和形状记忆合金丝；
[0006]所述壳体对应同轴固连在底座的上方；所述中心轮对应同轴固连在壳体的上方；所述活齿架同轴设置在底座和中心轮之间；所述活齿架的输出端向上伸出中心轮，固定端通过固定端轴承与底座连接；所述活齿架上部通过输出端轴承与中心轮的中心孔连接；
[0007]所述底座内部上表面设置有中心孔，中心孔的圆周外侧设置有与中心孔同轴的环形轨道；所述固定端轴承固定在底座的中心孔内；底座的环形轨道内均布有第一支撑钢球；所述激波器由法兰端和同轴固连在法兰端下端面的圆柱端构成，其圆柱端底部与固定块通过螺纹连接；所述固定块下方通过第一支撑钢球与底座接触连接；所述绕线槽同轴设置在激波器圆柱端的外侧，且其上端面与激波器的法兰端连接，下侧与固定块连接；
[0008]所述绕线槽由中心孔和圆周均布在中心孔圆周外侧的四个凸台构成；所述压簧的一端径向垂直作用在绕线槽的凸台上，另一端通过压簧固定螺栓与底座连接；每个凸台的左右两侧布置有若干通孔，通孔垂直于活齿架的中心轴线；所述底座侧壁的上沿分别设置有与凸台上的通孔对应的安装孔；所述形状记忆合金丝起始端对应于底座侧壁上沿安装孔，依次垂直穿过绕线槽三个相邻凸台的通孔后，末端与下一对应的底座侧壁上沿安装孔连接；所述形状记忆合金丝设置有两根，两根形状记忆合金丝采用相同的绕线方式呈90
°
布置；
[0009]所述激波器法兰端上端面中心孔外侧同轴设置有与传动钢球下部对应的环形轨
道；所述活齿架中部与激波器法兰端环形轨道上方对应的部分的圆周外侧圆周均布有U型卡槽；所述传动钢球分别位于U型卡槽内并与卡槽的圆弧接触；所述中心轮下端面同轴设置有与传动钢球上部对应的齿廓轨道；所述传动钢球可在激波器环形轨道与中心轮齿廓轨道组成的间隙内转动；所述传动钢球可在U型卡槽内滑动；所述激波器法兰端的上端面的外圆周表面圆周均布有支撑钢球座；所述第二支撑钢球分别设置在支撑钢球座内，且上部与中心轮下端面接触。
[0010]进一步的，所述固定块设置有中心螺纹孔，用于实现与激波器圆柱端底部的螺纹连接。
[0011]进一步的，所述活齿架包括依次固连的第一轴段、第二轴段、轴肩、第三轴段和第四轴段；所述第一轴段与安装在底座中心孔内的固定端轴承连接；所述第三轴段与安装在中心轮中心孔内的输出端轴承连接；所述第一轴段和第三轴段的安装保证了活齿架与底座、中心轮之间的垂直关系；所述U型卡槽圆周均布在第二轴段的顶部外侧，每个U型卡槽内布置有传动钢球，在驱动器转动时，传动钢球可沿U型卡槽滑动；所述轴肩用于对输出端轴承进行轴向限位；所述第四轴段用于和外加联轴器连接，实现驱动器的传动输出。
[0012]进一步的，所述底座的底部非安装区域设有圆周均布的散热孔，用于提高驱动器内部空气流动，加快散热。
[0013]进一步的，所述底座侧壁上沿的安装孔用于形状记忆合金丝的穿入与穿出，且所述安装孔内设有尼龙垫片，用于对形状记忆合金丝的起始段与末端进行固定。
[0014]进一步的，所述形状记忆合金丝可通过在绕线槽凸台左右两侧的通孔中多次缠绕的方式来增加形状记忆合金丝工作时的有效长度，从而达到调整活齿架偏心距的目的。
[0015]进一步的，所述固定块与底座之间通过第一支撑钢球连接，第一支撑钢球可在底座的环形轨道内滑动；所述激波器与中心轮之间设置有第二支撑钢球，第二支撑钢球可沿着中心轮的下端面滑动；所述第一支撑钢球和第二支撑钢球能够减少在驱动器转动时的内部摩擦损耗。
[0016]进一步的，所述中心轮下端面齿廓轨道的曲线方程为
[0017]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0018]本专利技术相比于现有的形状记忆合金丝驱动技术的优势在于：将形状记忆合金丝集成为一个小型的驱动器，具有通用性，便携性；
[0019]将钢球活齿结构引入基于形状记忆合金丝的驱动器设计，提高了驱动器的输出力矩；通过在激波器与中心轮之间，底座与固定块之间引入两组支撑钢球，将面接触转化为若干点接触，减小了驱动器旋转时的内部摩擦损耗，有效提高了驱动器的工作效率；
[0020]将底座底部非装配区进行开孔处理，提高驱动器内部空气流动，有效加快形状记忆合金丝在通电工作完成后的冷却过程；
[0021]将驱动器的输出轴与活齿架一体化设计，内部零件大多装配于活齿架上，有效简化了装配过程；
[0022]通过绕线槽的特殊设计将形状记忆合金丝的驱动力与压簧的作用力同时作用于绕线槽，同时还可通过改变形状记忆合金丝在绕线槽上的周数，来改变激波器的偏心距优化了驱动器空间结构布置，有效简化了驱动器结构，降低了驱动器体积，使驱动器结构更加紧凑。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0024]图2为本专利技术的整体抛切结构示意图；
[0025]图3为本专利技术的底座结构示意图；
[0026]图4为本专利技术的活齿架结构示意图；
[0027]图5为本专利技术的激波器结构示意图；
[0028]图6为本专利技术的绕线槽结构示意图；
[0029]图7为本专利技术的中心轮结构示意图。
[0030]其中，附图标记：1
‑
底座；101
‑
第一安装孔；102
‑
第一压簧固定螺纹孔；103
‑
第二安装孔；104
‑
环形轨道；105
‑
第三安装孔；106
‑
第二压簧固定螺纹孔；107
‑
第四安装孔；2
‑
固定端轴承；3
‑
形状记忆合金丝；301
‑
第一形状记忆合金丝；302
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于形状记忆合金丝的小型钢球活齿驱动器，其特征在于：所述驱动器包括底座、壳体、中心轮、活齿架、传动钢球、第一支撑钢球、第二支撑钢球、激波器、压簧、绕线槽、压簧固定螺栓、固定块、固定端轴承、输出端轴承和形状记忆合金丝；所述壳体对应同轴固连在底座的上方；所述中心轮对应同轴固连在壳体的上方；所述活齿架同轴设置在底座和中心轮之间；所述活齿架的输出端向上伸出中心轮，固定端通过固定端轴承与底座连接；所述活齿架上部通过输出端轴承与中心轮的中心孔连接；所述底座内部上表面设置有中心孔，中心孔的圆周外侧设置有与中心孔同轴的环形轨道；所述固定端轴承固定在底座的中心孔内；底座的环形轨道内均布有第一支撑钢球；所述激波器由法兰端和同轴固连在法兰端下端面的圆柱端构成，其圆柱端底部与固定块通过螺纹连接；所述固定块下方通过第一支撑钢球与底座接触连接；所述绕线槽同轴设置在激波器圆柱端的外侧，且其上端面与激波器的法兰端连接，下侧与固定块连接；所述绕线槽由中心孔和圆周均布在中心孔圆周外侧的四个凸台构成；所述压簧的一端径向垂直作用在绕线槽的凸台上，另一端通过压簧固定螺栓与底座连接；每个凸台的左右两侧布置有若干通孔，通孔垂直于活齿架的中心轴线；所述底座侧壁的上沿分别设置有与凸台上的通孔对应的安装孔；所述形状记忆合金丝起始端对应于底座侧壁上沿安装孔，依次垂直穿过绕线槽三个相邻凸台的通孔后，末端与下一对应的底座侧壁上沿安装孔连接；所述形状记忆合金丝设置有两根，两根形状记忆合金丝采用相同的绕线方式呈90
°
布置；所述激波器法兰端上端面中心孔外侧同轴设置有与传动钢球下部对应的环形轨道；所述活齿架中部与激波器法兰端环形轨道上方对应的部分的圆周外侧圆周均布有U型卡槽；所述传动钢球分别位于U型卡槽内并与卡槽的圆弧接触；所述中心轮下端面同轴设置有与传动钢球上部对应的齿廓轨道；所述传动钢球可在激波器环形轨道与中心轮齿廓轨道组成的间隙内转动；所述传动钢球可在U型卡槽内滑动；所述激波器法兰端的上端面的外圆周表面圆周均布有支撑钢球座；所述第二支撑钢球分别设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：许立忠，付正龙，王钊，刘航天，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：