專利名稱:有一個(gè)傳動(dòng)輪作平動(dòng)的變速器的制作方法
本發(fā)明屬于一種新型變速器，特別是具有一個(gè)作平移運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輪的高傳動(dòng)比高效變速器，適用于高速或低速機(jī)械的變速傳動(dòng)。
已有的行星齒輪減速器，主要由一個(gè)目轉(zhuǎn)同時(shí)又繞太陽輪(或中心軸)公轉(zhuǎn)的行星輪和一個(gè)固定內(nèi)齒環(huán)及系桿所組成。如把太陽輪去掉，把行星輪的齒數(shù)加大到與固定內(nèi)齒環(huán)只差很少幾個(gè)齒(常用的齒數(shù)差為1-4)，以系桿為動(dòng)力，把行星輪傳動(dòng)輸送出來，即構(gòu)成少齒差行星齒輪傳動(dòng)減速器，其傳動(dòng)效率高達(dá)90.44%，傳動(dòng)比范圍從幾十到一百多。然而該減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，工藝性不太好。成本較高，不能取代諧波減速器。包括柔性內(nèi)齒輪和數(shù)個(gè)外齒輪的諧波減速器，雖然其單級(jí)傳動(dòng)比為70-500，效率高，承載能力高，但工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，一般機(jī)械不能普及應(yīng)用。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種新型高傳動(dòng)比高效變速器，該變速器比少差減速器傳動(dòng)比范圍寬，傳動(dòng)效率高，體積小，承載能力高，工藝性好，另件數(shù)目少，經(jīng)濟(jì)效益高;可做增速器用，可以取代高效高傳動(dòng)比且價(jià)格昂貴的諧波減速器，應(yīng)用極其廣泛。
本發(fā)明的任務(wù)是按如下方式完成的在包括繞其中心軸公轉(zhuǎn)的傳動(dòng)輪的變速器中，具有使該傳動(dòng)輪按輪心軌跡園做平移運(yùn)動(dòng)的限制機(jī)構(gòu)，還有與上述傳動(dòng)輪嚙合的第二個(gè)傳動(dòng)輪。這兩個(gè)傳動(dòng)輪可以是一對(duì)摩擦輪，最好是一對(duì)齒輪等。其齒形可以是斜齒，人字齒，也可以是直齒等。使用摩擦輪傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)用于傳動(dòng)比要求不很嚴(yán)格的場(chǎng)合。齒輪式結(jié)構(gòu)，可分為兩類一類是傳動(dòng)輪是外齒輪，第二個(gè)傳動(dòng)輪是內(nèi)齒環(huán);第二種傳動(dòng)輪是內(nèi)齒環(huán)，第二個(gè)傳動(dòng)輪是外齒輪。上述的各種類型的變速器中，所述的限制機(jī)構(gòu)具有控制板，該控制板也可以做成一個(gè)交叉架體的形式。該板上具有使傳動(dòng)輪相對(duì)其做單向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置，該裝置可以是導(dǎo)向槽、導(dǎo)向塊或其他形式的導(dǎo)向滑軌。與此運(yùn)動(dòng)方向垂直方向上，具有使板作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括板上的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，軸套或其他形式的軌道，還包括使該滑動(dòng)結(jié)構(gòu)單向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，如箱體或架體連接的導(dǎo)向套，導(dǎo)向軸或其他形式的軌道。傳動(dòng)輪上具有滑動(dòng)裝置，如滑動(dòng)槽，滑動(dòng)塊或其他形式的滑動(dòng)軌道。上述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可具有使控制板單向往復(fù)滑動(dòng)而不轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，如滑動(dòng)結(jié)構(gòu)中的軸或套是方軸、半園軸或方套、半圈套，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)向套，導(dǎo)向軸是方孔導(dǎo)向套，半園孔導(dǎo)向套，或方導(dǎo)向軸，半園導(dǎo)向軸等;或控制板上的兩根軸(或套)可以互相互行而不同軸。為防止控制板轉(zhuǎn)動(dòng)，還可以在傳動(dòng)輪和控制板之間裝有沿相對(duì)滑動(dòng)方向滾動(dòng)的滾輪，如滾子或軸承等。和中心軸連接的系桿與傳動(dòng)輪之間可轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)可用滑動(dòng)軸承或滾珠軸承等。
該變速器可作減速器使用，其傳動(dòng)機(jī)械效率達(dá)91-94%，一級(jí)傳動(dòng)比范圍大于1至無窮大，一級(jí)實(shí)用傳動(dòng)比4至無窮大，與少齒差減速器相比，傳動(dòng)比范圍寬，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，承載能力高，另件數(shù)目少，工藝性好，成本低，可以取代價(jià)格昂貴、工藝復(fù)雜的高效高傳動(dòng)比諧波減速器，經(jīng)濟(jì)效益高，一般機(jī)械上均能普及應(yīng)用。
以下根據(jù)附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。
實(shí)施例1外齒輪作主動(dòng)件，內(nèi)齒環(huán)作從動(dòng)件時(shí)圖1是本減速器的傳動(dòng)示意圖。
圖2是控制板控制傳動(dòng)的示意圖。
參見圖1，圖2，主動(dòng)外齒輪〔5〕通過滾珠軸承〔2〕裝在輸入偏心系桿(軸)〔1〕上，可繞其轉(zhuǎn)動(dòng)，它與被動(dòng)內(nèi)齒環(huán)〔6〕嚙合，并作平移運(yùn)動(dòng)，其上有兩個(gè)導(dǎo)塊〔4〕，控制板〔3〕上有兩根方軸〔10〕，可沿導(dǎo)套〔9〕單向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，控制板上有兩個(gè)導(dǎo)向槽〔11〕。當(dāng)輸入偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主動(dòng)外齒輪公轉(zhuǎn)，主動(dòng)外齒輪在軸承〔2〕、控制板〔3〕的作用下繞其輪心軌道園平動(dòng)，與之嚙合的內(nèi)齒環(huán)〔6〕作減速運(yùn)動(dòng)，通過軸〔8〕將動(dòng)力輸出。
實(shí)施例2內(nèi)齒環(huán)作主動(dòng)件，外齒輪作從動(dòng)件。
圖3是其傳動(dòng)示意圖。
當(dāng)輸入偏心軸〔1〕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主動(dòng)內(nèi)齒環(huán)〔12〕公轉(zhuǎn)，主動(dòng)內(nèi)齒環(huán)在軸承〔2〕和控制板〔3〕的作用下繞其環(huán)心軌道園平動(dòng)，與其嚙合的被動(dòng)外齒輪〔13〕作減速運(yùn)動(dòng)，并通過軸〔8〕將動(dòng)力輸出。
圖4是內(nèi)齒環(huán)作為主動(dòng)輪，外齒輪作為從動(dòng)輪時(shí)的嚙合過程分析示意圖。
參見圖4，輸入偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)內(nèi)齒環(huán)在偏心軸和控制板的限制下，其園心只能在X-Y平面圍繞輸入軸心O以e為半徑，沿Oa，Ob，Oc，Od，Oe，Of，Og，Oh，……On的園周作平移運(yùn)動(dòng)。偏心軸帶動(dòng)內(nèi)齒圈以偏心距e為半徑作平移運(yùn)動(dòng)。當(dāng)內(nèi)齒環(huán)中心平移到Oa位置，內(nèi)齒圈度園與外齒輪分度園的實(shí)際嚙合點(diǎn)(內(nèi)齒圈、外齒輪、軌道園三者的相切點(diǎn))在a1點(diǎn)，此時(shí)a與a1點(diǎn)重合。
隨著內(nèi)齒環(huán)中心旋轉(zhuǎn)到Ob位置，內(nèi)齒環(huán)分度園的a1點(diǎn)平移到a2點(diǎn)，外齒輪分度園上的a點(diǎn)轉(zhuǎn)到了a′點(diǎn)，此時(shí)
。內(nèi)齒環(huán)繼續(xù)作平移運(yùn)動(dòng)?？梢?，內(nèi)齒環(huán)分度園上a1點(diǎn)的軌道是以半徑為e的園，如a2，a3，a4，a5，a6，a7，a8等所在位置，而主動(dòng)輪分度園a1點(diǎn)沿軌跡園繞一周后，從動(dòng)輪分度園上的相應(yīng)點(diǎn)a經(jīng)過h，g，f，e，d，c，b等所走過的弧長(zhǎng)則等于軌跡園的周長(zhǎng)。
主動(dòng)輪的平移運(yùn)動(dòng)使得主動(dòng)輪分度園的任一點(diǎn)都在作以e為半徑的園周運(yùn)動(dòng)，亦即主動(dòng)輪輸入軸旋轉(zhuǎn)一圈后，主動(dòng)輪分度園上的任一點(diǎn)(如a1點(diǎn))才與從動(dòng)輪嚙合一次，與主動(dòng)輪圍繞園心O完成一個(gè)平移運(yùn)動(dòng)周期后，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪分度園上的每一相應(yīng)點(diǎn)都相互嚙合一次。主動(dòng)輪分度園上任意一點(diǎn)在整個(gè)嚙合過程中，既作園周運(yùn)動(dòng)(以e為半徑的軌跡園)又作環(huán)形包絡(luò)運(yùn)動(dòng)(軌跡園與從動(dòng)輪分度園的連續(xù)相切)，這兩種運(yùn)動(dòng)的結(jié)合是這種機(jī)構(gòu)能夠變速的實(shí)質(zhì)。
在內(nèi)齒環(huán)和外齒輪作包絡(luò)嚙合過程中，對(duì)于內(nèi)齒環(huán)分度園上的每一點(diǎn)來說都必然出現(xiàn)與內(nèi)齒環(huán)及外齒輪分度園相切半徑為e的園形軌跡，這樣從動(dòng)外齒輪的分度園又相當(dāng)于在與一個(gè)半徑為e的光滑外園輪做純滾動(dòng)。由于主動(dòng)輪分度園環(huán)形包絡(luò)運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性，使內(nèi)外齒輪分度園上每一時(shí)刻都在一實(shí)際嚙合點(diǎn)，從而使從動(dòng)輪能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)，則整個(gè)嚙合過程所傳遞的動(dòng)力也必然是連續(xù)的。
傳動(dòng)計(jì)算(1)。外齒環(huán)作主動(dòng)件，內(nèi)齒環(huán)作從動(dòng)件時(shí)因?yàn)閐f2＝df1+2e所以e＝(df2-df1)/2＝rf2-rf1……(1)
式中df1-主動(dòng)輪分度園直徑df2-從動(dòng)輪分度園直徑。
rf2-從動(dòng)輪分度園直徑rf1-主動(dòng)輪分度園直徑由主動(dòng)輪環(huán)形包絡(luò)運(yùn)動(dòng)嚙合機(jī)理可知，主動(dòng)輪作平移運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的變速效果，可簡(jiǎn)化為半徑為e的光滑外園輪與從動(dòng)轉(zhuǎn)分度園作純滾動(dòng)的形式，因此其速比i＝ (30V1/πe)/(30V2/πrf2) ＝ (rf2)/(e) ……(2)式中V1＝V2，將(1)式代入(2)式得i＝ (rf2)/(rf2-rf1) ＝ (df2)/(df2-df1)因?yàn)閐f1＝mz1 df2＝mz2所以i＝ (df2)/(df2-df1) ＝ (Z2)/(Z2-Z1)式中Z1＝主動(dòng)輪齒數(shù)Z2＝從動(dòng)輪齒數(shù)(2)。內(nèi)齒環(huán)作主動(dòng)件，外齒輪作從動(dòng)件時(shí)df1＝df2+2ee＝(df1-df2)/2所以i＝ (df2)/(df1-df2) ＝ (Z2)/(Z1-Z2)以上各式符號(hào)定義同前。該式是以內(nèi)齒環(huán)作主動(dòng)件時(shí)的傳動(dòng)比計(jì)算式。
權(quán)利要求
1.一種包括繞其中心軸公轉(zhuǎn)的傳動(dòng)輪的變速器，其特征在于具有使該傳動(dòng)輪按其輪心軌跡園作平移運(yùn)動(dòng)的限制機(jī)構(gòu)，有一個(gè)與該傳動(dòng)輪嚙合的傳動(dòng)輪。
2.按照權(quán)利要求
1規(guī)定的變速器，其特征在于所述的傳動(dòng)輪是外齒輪〔5〕，與該傳動(dòng)輪嚙合的傳動(dòng)輪是內(nèi)齒環(huán)〔6〕。
3.按照權(quán)利要求
1規(guī)定的變速器，其特征是所述的傳動(dòng)輪是內(nèi)環(huán)〔12〕，與該傳動(dòng)輪嚙合的傳動(dòng)輪是外齒輪〔13〕。
4.按照權(quán)利要求
1，2，3規(guī)定的變速器，其特征是所述的限制機(jī)構(gòu)具有控制板〔3〕，該板上具有使主動(dòng)輪相對(duì)其做單向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置〔11〕，與此運(yùn)動(dòng)方向垂直方向上，具有使板作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)輪上具有滑動(dòng)裝置〔4〕。
5.按照權(quán)利要求
4規(guī)定的變速器，其特征是所述的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)具有使控制板單向往復(fù)滑動(dòng)而不轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求
4規(guī)定的變速器，其特征是所述的控制板和傳動(dòng)輪〔1〕間有沿相對(duì)滑動(dòng)方向滾動(dòng)的滾輪。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種高效高傳動(dòng)比變速器，其結(jié)構(gòu)特征主要具有兩個(gè)傳動(dòng)輪，其中一個(gè)作平移運(yùn)動(dòng)。與能力相同的現(xiàn)有減速器相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，體積小，零件數(shù)量少。承載能力大，機(jī)械效率達(dá)91-94％，一級(jí)實(shí)用傳動(dòng)比4—無窮大。高速及低速傳動(dòng)機(jī)械均可應(yīng)用，可代替價(jià)格昂貴的諧波減速器。
文檔編號(hào)F16H1/32GK86102598SQ86102598
公開日1987年2月11日 申請(qǐng)日期1986年4月12日
發(fā)明者陳信 申請(qǐng)人:陳信導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan