專利名稱：可無級(jí)調(diào)速的少滾子差嚙合式活滾變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬通用機(jī)械。
現(xiàn)有的少齒差變速器，如漸開線齒輪行星減速器、擺線針輪減速器、諧波減速器，雖有多種改進(jìn)方案，如CN1060700A，但在進(jìn)一步縮小體積、擴(kuò)大速比范圍、增大傳遞功率、提高效率方面改進(jìn)有限。其均具有偏心軸承、輸出銷軸等薄弱環(huán)節(jié)，而且運(yùn)動(dòng)副處滑動(dòng)摩擦較大，制造工藝要求較高，多需專門設(shè)備，不能調(diào)速，因此實(shí)施不多。
活齒減速器仍是一種少齒差機(jī)構(gòu)，其僅避開了輸出銷軸這一薄弱環(huán)節(jié)，增加了滑動(dòng)摩擦運(yùn)動(dòng)副。CN2134541Y等專利采用活滾結(jié)構(gòu)，但增加了共軛曲線齒圈，也需專門的加工設(shè)備。
多列滾子行星變速器已由日本三共制造廠研制成功。其以滾子和座圈代替齒輪，于是傳動(dòng)動(dòng)力的形式就由齒輪的嚙合傳動(dòng)轉(zhuǎn)換成了軸與滾子，滾子與滾子以及滾子與外座圈之間的摩擦傳動(dòng)，也未實(shí)現(xiàn)調(diào)速。因是摩擦傳動(dòng)，速比范圍、功率扭矩傳動(dòng)效率均受限，不易得到廣泛發(fā)展。
現(xiàn)有的連續(xù)式可無級(jí)調(diào)速的變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容積效率不高，其中摩擦傳動(dòng)的傳動(dòng)比欠準(zhǔn)確，效率低，變速范圍有限；齒鏈嚙合傳動(dòng)的變速范圍也不大，制造難度增加。而脈動(dòng)式的離不開間歇機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，調(diào)節(jié)范圍較小，不能增速，高速位減速時(shí)振動(dòng)大，低速輸出時(shí)脈動(dòng)不均勻性顯著增加。關(guān)于此類變速器的專利，如CN21114402U，只是對(duì)調(diào)速控制等局部機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，上述問題未解決。
本發(fā)明的目的是利用嚙合滾變速原理設(shè)計(jì)一種可無級(jí)調(diào)速的少滾子差嚙合式活滾變速器。其輸入軸、輸出軸同軸心線，三層含滾子的座圈套裝，以活滾實(shí)現(xiàn)滾子嚙合變速，取代滾子摩擦及輪齒嚙合，取消偏心軸承和輸出銷軸等薄弱環(huán)節(jié)；以一滾子差配置，實(shí)現(xiàn)連續(xù)嚙合平穩(wěn)傳動(dòng)，以有、無公約數(shù)一滾子差設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步擴(kuò)大增、減額定速比；附加調(diào)速機(jī)構(gòu)，以求靜止和運(yùn)行時(shí)均可無級(jí)調(diào)速，正反向輸出，增速比范圍較大，減速比范圍至零，調(diào)速離合一體；采用力偶傳遞動(dòng)力和多排并聯(lián)結(jié)構(gòu)，增大輸出扭矩，減弱低速位減速調(diào)速時(shí)的脈動(dòng)現(xiàn)象；簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，增大容積效率，便于制造，提高功能價(jià)格比。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的由機(jī)座，同軸心線的輸入軸和輸出軸，以及速度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)組成本變速器，并可附加無級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)，其特征是速度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由三層座圈環(huán)套構(gòu)成，座圈與輸入軸、輸出軸同軸心線，三個(gè)座圈中的任一個(gè)均可與機(jī)座固接，其余兩個(gè)分別與輸入軸、輸出軸固接，三個(gè)座圈也可以均不與機(jī)座固接，形成差動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中中間座圈上均布有徑向通道，其間至少置一列滾子，該滾子可徑向自由滾動(dòng)，內(nèi)、外座圈上均布有可自轉(zhuǎn)的滾子。三層座圈上的滾子中至少有一組嚙合，即至少有一個(gè)中間座圈上的滾子與一個(gè)內(nèi)座圈上的滾子及一個(gè)外座圈上的滾子同時(shí)嚙合。嚙合條件為0＜e＝R1+r1+r2+2r3-R2＜r3式中e—嚙合深度 R1—內(nèi)座圈上的滾子分度圓R2—外座圈上的滾子分度圓 r1—內(nèi)座圈上的滾子半徑r2—外座圈上的滾子半徑r3—中間座圈上的滾子半徑在一組滾子同時(shí)嚙合過程中，活滾的徑向滾動(dòng)使從動(dòng)座圈相對(duì)于主動(dòng)座圈產(chǎn)生角位移，利用這種角位移進(jìn)行變速形成嚙合滾變速原理。第一組滾子開始嚙合到第二組滾子開始嚙合期間，主動(dòng)座圈相對(duì)于固定座圈所轉(zhuǎn)過的角位移設(shè)為嚙合位角，此間從動(dòng)座圈相對(duì)于固定座圈產(chǎn)生的角位移設(shè)為嚙合增角ψ。那么，在滾子嚙合過程中主動(dòng)座圈每轉(zhuǎn)過一個(gè)嚙合位角便使得從動(dòng)座圈轉(zhuǎn)過一個(gè)嚙合增角，從而完成嚙合滾變速過程。
速比i＝從動(dòng)座圈轉(zhuǎn)數(shù)/主動(dòng)座圈轉(zhuǎn)數(shù)＝ψ/當(dāng)i＞1時(shí)，增速；當(dāng)1＞i＞0時(shí)，減速。
對(duì)中間座圈的寬度H有限定，H≤2m·r3-e，(m為滾子的列數(shù))，以滿足嚙合深度的要求，且需有防止?jié)L子脫離徑向通道的內(nèi)外限位結(jié)構(gòu)，即可以利用內(nèi)座圈的外側(cè)、外座圈的內(nèi)側(cè)形成限位結(jié)構(gòu)；也可將中間座圈徑向通道一端的開口縮小以形成限位結(jié)構(gòu)；還可在中間座圈的內(nèi)、外側(cè)加裝卡環(huán)，并在滾子的中心設(shè)置凸起物，如鋼球或細(xì)軸頭或芯軸被卡環(huán)限位。
以中層座圈、內(nèi)座圈及其上面的滾子取代其它少齒差變速器均有的偏心軸承以及輸出軸銷，從而可加粗處于變速器中部的輸入軸或輸出軸。
三層座圈上的滾子數(shù)目按少滾子差和順次增減原則配置，以得連續(xù)嚙合，有順增型，Z1＝Z3-n1， Z2＝Z3+n2順減型，Z1＝Z3+n1， Z2＝Z3-n2那么，連續(xù)嚙合的額定速比i0＝(Z固-Z從)·Z主÷(Z固-Z主)÷Z從式中n1＝1、2、3、…， n2＝1、2、3、…Z1—內(nèi)座圈上的滾子數(shù)， Z2—外座圈上的滾子數(shù)，Z3—中間座圈上的滾子數(shù)， Z主—主動(dòng)座圈上的滾子數(shù)，Z從—從動(dòng)座圈上的滾子數(shù)， Z固—固定座圈上的滾子數(shù)。
計(jì)算結(jié)果為+值時(shí)，表示主動(dòng)、從動(dòng)座圈的旋向相同。當(dāng)內(nèi)座圈或外座圈與機(jī)架固接時(shí)，計(jì)算結(jié)果為+值。
計(jì)算結(jié)果為-值時(shí)，表示主動(dòng)、從動(dòng)座圈的旋向相反。中間座圈與機(jī)架固接時(shí)，計(jì)算結(jié)果為-值。
連續(xù)嚙合的重合系數(shù)ε＝ψ÷(ψ0-0)當(dāng)計(jì)算結(jié)果為-值時(shí)，令重合系數(shù)為-1/ε。
式中0-額定嚙合位角，ψ0-額定嚙合增角。
額定速比時(shí)的重合系數(shù)ε0＝(Z固-Z從)·Z主÷(Z主-Z從)÷Z固減小額定減速比可采用無公約數(shù)—滾子(齒)差的設(shè)計(jì)法，以減少嚙合增角。此法也可用于設(shè)計(jì)擺線針輪等減速器。
設(shè)Zi、Zj為相嚙合座圈上的滾子數(shù)。Zi＝Zi1·Zi2·Zi3…，Zj＝Zj1·Zj2·Zj3…Zi1＞Zi2＞Zi3…，Zj1＞Zj2＞Zj3…，且均為質(zhì)數(shù)，若|Zi-Zj|＝1，則Zi、Zj可用下列式子之一置換。Zi＝Zi1，Zi＝Zi1·Zi2，Zi＝Zi1·Zi2·Zi3，…Zj＝Zj1，Zj＝Zj1·Zj2，Zj＝Zj1·Zj2·Zj3，…但用于置換的Zi、Zj應(yīng)滿足|Zi-Zj|≠2|Zi-Zj|≠3減小額定減速比也可采用二滾子差、三滾子差的設(shè)計(jì)方法，以增大嚙合位角。
加大額定增速速比可采用有公約數(shù)一滾子差的設(shè)計(jì)法，公約數(shù)取2或3。公約數(shù)為2的一滾子差即是一種二滾子差，公約數(shù)為3的一滾子差即是一種三滾子差。
附加無級(jí)調(diào)速的機(jī)型的外座圈或內(nèi)座圈上設(shè)有均布的徑向通道，滾子可在其間徑向自由滾動(dòng)，并在外座圈的外側(cè)或內(nèi)座圈的內(nèi)側(cè)套置可擺動(dòng)的調(diào)速環(huán)，其上相應(yīng)均布有與外座圈或內(nèi)座圈上的通道數(shù)目相等的斜槽，斜槽的斜角可小于摩擦角，斜槽的最深處可大于最大嚙合深度。該外座圈或內(nèi)座圈的厚度h≤2r-e，(r為該座圈的滾子直徑)，其可與機(jī)架固接，也可不與機(jī)架固接。調(diào)速環(huán)與操縱機(jī)構(gòu)連接，調(diào)速環(huán)擺動(dòng)時(shí)，嚙合深度e可漸變至0，速比相應(yīng)無級(jí)變小在增速調(diào)節(jié)時(shí)，嚙合增角變小，嚙合位角不變，連續(xù)嚙合，從動(dòng)速度有波動(dòng)性；在減速調(diào)節(jié)時(shí)，嚙合增角變小，嚙合位角變大，出現(xiàn)空程，斷續(xù)嚙合，從動(dòng)速度有脈動(dòng)性。波動(dòng)和脈動(dòng)的周期等于嚙合位角，其幅度是嚙合位角的非線性函數(shù)，嚙合位角越大幅度越大。增速時(shí)屬減函數(shù)，減速時(shí)屬增函數(shù)。e＝0時(shí)，具有離合器的分離功能。
在安裝附加無級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)的機(jī)型中，不與調(diào)速環(huán)套裝的外座圈或內(nèi)座圈上的滾子可制成不能自轉(zhuǎn)的固定結(jié)構(gòu)，即把該外座圈的內(nèi)側(cè)面或內(nèi)座圈的外側(cè)面制成相應(yīng)曲面，或者制成相應(yīng)的內(nèi)擺線曲面，或外擺線曲面。不安裝附加調(diào)速機(jī)構(gòu)的機(jī)型，其外座圈的內(nèi)側(cè)面、內(nèi)座圈的外側(cè)面可分別或同時(shí)制成相應(yīng)曲面，或者制成相應(yīng)的內(nèi)擺線曲面，或外擺線曲面。
斷續(xù)嚙合的減速機(jī)型的內(nèi)或外座圈上的滾子數(shù)目可改為單個(gè)，或用偏心輪代替；也可改為數(shù)個(gè)，但不均布，以使數(shù)組滾子同時(shí)嚙合，也可用凸輪代替。
中層座圈上的滾子數(shù)目為偶數(shù)時(shí)，內(nèi)、外座圈上的滾子數(shù)目采用兩滾子差方法設(shè)置；中層座圈上的滾子數(shù)目為三的倍數(shù)時(shí)，內(nèi)、外座圈上的滾子數(shù)目采用三滾子差方法設(shè)置，實(shí)現(xiàn)多組滾子同時(shí)嚙合，形成力偶傳遞動(dòng)力。本變速機(jī)構(gòu)可制成多排并聯(lián)結(jié)構(gòu)。各排的嚙合瞬時(shí)位置以軸心線對(duì)稱配置，也可錯(cuò)開相位配置。
本發(fā)明由于輸入軸、輸出軸同軸心線，三層含滾子的座圈套裝，以活滾實(shí)現(xiàn)滾子嚙合變速，取代滾子摩擦及輪齒嚙合，取消偏心軸承和輸出銷軸等薄弱環(huán)節(jié)，體積小、質(zhì)量輕、容積密度大；應(yīng)力小、壽命長(zhǎng)、機(jī)械效率高。采用一滾子差配置，實(shí)現(xiàn)連續(xù)嚙合平穩(wěn)傳動(dòng)；推出有、無公約數(shù)一滾子差設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步擴(kuò)大增、減額定速比。附加調(diào)速機(jī)構(gòu)，靜止和運(yùn)行時(shí)均可無級(jí)調(diào)速，操縱方便，正反向輸出，增速比范圍較大，減速比范圍至零，調(diào)速離合一體。采用力偶傳遞動(dòng)力和多排并聯(lián)結(jié)構(gòu)，多組滾子同時(shí)嚙合，增大輸出扭矩，互補(bǔ)相位，減弱低速位減速調(diào)速時(shí)的脈動(dòng)現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，不需專用設(shè)備，功能價(jià)格比大。
實(shí)施本發(fā)明的最好方式由以下實(shí)施例及其附圖給出。


圖1是速度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)示意2是中間座圈的滾子徑向限位結(jié)構(gòu)3是可調(diào)速的速度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)示意4是凸輪結(jié)構(gòu)1中本變速器由機(jī)座，同軸心線的輸入軸和輸出軸，以及速度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)組成，并可附加無級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)，其特征是速度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由三層座圈環(huán)套構(gòu)成，座圈與輸入軸、輸出軸同軸心線，三個(gè)座圈中的任一個(gè)均可與機(jī)座固接，其余兩個(gè)分別與輸入軸、輸出軸固接，三個(gè)座圈也可以均不與機(jī)座固接，形成差動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中間座圈(1)上均布有徑向通道，其間至少置一列滾子(2)，該滾子可徑向自由滾動(dòng)，內(nèi)、外座圈上均布有可自轉(zhuǎn)的滾子。三層座圈上的滾子中至少有一組嚙合，即至少有一個(gè)中間座圈上的滾子與一個(gè)內(nèi)座圈(3)上的滾子(4)及一個(gè)外座圈(5)上的滾子(6)同時(shí)嚙合。嚙合條件為0＜e＝R1+r1+r2+2r3-R2＜r3式中e—嚙合深度 R1—內(nèi)座圈上的滾子分度圓R2—外座圈上的滾子分度圓 r1—內(nèi)座圈上的滾子半徑r2—外座圈上的滾子半徑 r3—中間座圈上的滾子半徑在一組滾子同時(shí)嚙合過程中，活滾的徑向滾動(dòng)使從動(dòng)座圈相對(duì)于主動(dòng)座圈產(chǎn)生角位移，利用這種角位移進(jìn)行變速形成嚙合滾變速原理。第一組滾子開始嚙合到第二組滾子開始嚙合期間，主動(dòng)座圈相對(duì)于固定座圈所轉(zhuǎn)過的角位移設(shè)為嚙合位角，此間從動(dòng)座圈相對(duì)于固定座圈產(chǎn)生的角位移設(shè)為嚙合增角ψ。那么，在滾子嚙合過程中主動(dòng)座圈每轉(zhuǎn)過一個(gè)嚙合位角便使得從動(dòng)座圈轉(zhuǎn)過一個(gè)嚙合增角，從而完成嚙合滾變速過程。
速比i＝從動(dòng)座圈轉(zhuǎn)數(shù)/主動(dòng)座圈轉(zhuǎn)數(shù)＝ψ/當(dāng)i＞1時(shí)，增速；當(dāng)1＞i＞0時(shí)，減速。
由于嚙合運(yùn)動(dòng)發(fā)生在滾動(dòng)體上，工作接觸面是變化的，因此在相同齒面情況下接觸強(qiáng)度有所提高，表面變形、局部磨損、疲勞點(diǎn)蝕現(xiàn)象減少。與分度圓相同的齒輪的弦齒厚比較，滾子直徑較大，彎曲強(qiáng)度提高。另外只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，全部采用滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)副，滑動(dòng)摩擦很少，機(jī)械效率不低于齒輪傳動(dòng)的水平。
對(duì)中間座圈的寬度H有限定，H≤2m·r3-e，(m為滾子的列數(shù))，以滿足嚙合深度的要求，且需有防止?jié)L子脫離徑向通道的內(nèi)外限位結(jié)構(gòu)，即可以利用內(nèi)座圈的外側(cè)(7)、外座圈的內(nèi)側(cè)(8)形成限位結(jié)構(gòu)，如圖1示；也可將中間座圈徑向通道一端(9)的開口縮小以形成限位結(jié)構(gòu)，如圖1示；還可在中間座圈的內(nèi)、外側(cè)加裝卡環(huán)(10)，并在滾子的中心設(shè)置凸起物，如鋼球(11)或細(xì)軸頭(12)或芯軸(13)被卡環(huán)限位，如圖2示。
以中層座圈、內(nèi)座圈及其上面的滾子取代其它少齒差變速器均有的偏心軸承以及輸出軸銷，從而可加粗處于變速器中部的輸入軸或輸出軸(14)。
三層座圈上的滾子數(shù)目按少滾子差和順次增減原則配置，以得連續(xù)嚙合，有順增型，Z1＝Z3-n1，Z2＝Z3+n2順減型，Z1＝Z3+n1，Z2＝Z3-n2那么，連續(xù)嚙合的額定速比i0＝(Z固-Z從)·Z主÷(Z固-Z主)÷Z從式中n1＝1、2、3、…，n2＝1、2、3、…Z1—內(nèi)座圈上的滾子數(shù)，Z2—外座圈上的滾子數(shù)，
Z3—中間座圈上的滾子數(shù)， Z主—主動(dòng)座圈上的滾子數(shù)，Z從—從動(dòng)座圈上的滾子數(shù)， Z固—固定座圈上的滾子數(shù)。
計(jì)算結(jié)果為+值時(shí)，表示主動(dòng)、從動(dòng)座圈的旋向相同。當(dāng)內(nèi)座圈或外座圈與機(jī)架固接時(shí)，計(jì)算結(jié)果為+值。
計(jì)算結(jié)果為-值時(shí)，表示主動(dòng)、從動(dòng)座圈的旋向相反。中間座圈與機(jī)架固接時(shí)，計(jì)算結(jié)果為-值。
連續(xù)嚙合的重合系數(shù)ε＝ψ÷(ψ0-0)當(dāng)計(jì)算結(jié)果為-值時(shí)，令重合系數(shù)為-1/ε。
式中0-額定嚙合位角，ψ0-額定嚙合增角。
額定速比時(shí)的重合系數(shù)ε0＝(Z固-Z從)·Z主÷(Z主-Z從)÷Z固減小額定減速比可采用無公約數(shù)一滾子(齒)差的設(shè)計(jì)法，以減少嚙合增角。此法也可用于擺線針輪等減速器的設(shè)計(jì)里。
設(shè)Zi、Zj為相嚙合座圈上的滾子數(shù)。
Zi＝Zi1·Zi2·Zi3…，Zj＝Zj1·Zj2·Zj3…Zi1＞Zi2＞Zi3…，Zj1＞Zj2＞Zj3…，且均為質(zhì)數(shù)，若|Zi-Zj|＝1，則Zi、Zj可用下列式子之一置換。
Zi＝Zi1，Zi＝Zi1·Zi2，Zi＝Zi1·Zi2·Zi3，…Zj＝Zj1，Zj＝Zj1·Zj2，Zj＝Zj1·Zj2·Zj3，…但用于置換的Zi、Zj應(yīng)滿足|Zi-Zj|≠2|Zi-Zj|≠3減小額定減速比也可采用二滾子差、三滾子差的設(shè)計(jì)方法，以增大嚙合位角。
加大額定增速比可采用有公約數(shù)一滾子差的設(shè)計(jì)法，公約數(shù)取2或3。公約數(shù)為2的一滾子差即是一種二滾子差，公約數(shù)為3的一滾子差即是一種三滾子差。例如，在Z從＝1，Z主＝2時(shí)，嚙合增角為最大值。取公約數(shù)為3，那么，以下式代替，則Z從＝3，Z主＝6，與之嚙合的固定座圈上的滾子數(shù)便可從3提高到7，從而減小了嚙合位角，獲得較大增速速比，即可實(shí)現(xiàn)增速速比8。
圖3為附加無級(jí)調(diào)速的機(jī)型，其外座圈或內(nèi)座圈上設(shè)有均布的徑向通道(15)，滾子可在其間徑向自由滾動(dòng)，并在外座圈的外側(cè)或內(nèi)座圈的內(nèi)側(cè)套置可擺動(dòng)的調(diào)速環(huán)(16)，其上相應(yīng)均布有與外座圈或內(nèi)座圈上的通道數(shù)目相等的斜槽(17)，斜槽的斜角可小于摩擦角，以便自鎖操縱機(jī)構(gòu)，斜槽的最深處(18)可大于最大嚙合深度。該外座圈或內(nèi)座圈的厚度h≤2r-e，(r為該座圈的滾子直徑)，其可與機(jī)架固接，也可不與機(jī)架固接。調(diào)速環(huán)與操縱機(jī)構(gòu)(19)連接，調(diào)速環(huán)擺動(dòng)時(shí)，嚙合深度e可漸變至0，速比相應(yīng)無級(jí)變小在增速調(diào)節(jié)時(shí)，嚙合增角變小，嚙合位角不變，連續(xù)嚙合，從動(dòng)速度有波動(dòng)性；在減速調(diào)節(jié)時(shí)，嚙合增角變小，嚙合位角變大，出現(xiàn)空程，斷續(xù)嚙合，從動(dòng)速度有脈動(dòng)性。波動(dòng)和脈動(dòng)的周期等于嚙合位角，其幅度是嚙合位角的非線性函數(shù)，嚙合位角越大幅度越大。增速時(shí)屬減函數(shù)，減速時(shí)屬增函數(shù)。e＝0時(shí)，具有離合器的分離功能。與其他脈動(dòng)式無級(jí)變速器相比，調(diào)速范圍有所擴(kuò)大，增速傳動(dòng)成為現(xiàn)實(shí)；無間歇機(jī)構(gòu)，可正反向輸出，高速位調(diào)速時(shí)并無振動(dòng)；低速位減速調(diào)速時(shí)脈動(dòng)不均勻性顯著增加的弱點(diǎn)能夠控制。
如圖3所示，安裝附加無級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)的機(jī)型中，不與調(diào)速環(huán)套裝的外座圈或內(nèi)座圈上的滾子可制成不能自轉(zhuǎn)的固定結(jié)構(gòu)，即把該外座圈的內(nèi)側(cè)面或內(nèi)座圈的外側(cè)面制成相應(yīng)曲面(20)，或者制成相應(yīng)的內(nèi)擺線曲面，或外擺線曲面。不安裝附加調(diào)速機(jī)構(gòu)的機(jī)型，其外座圈的內(nèi)側(cè)面、內(nèi)座圈的外側(cè)面可分別或同時(shí)制成相應(yīng)曲面(20)，或者制成相應(yīng)的內(nèi)擺線曲面，或外擺線曲面。但滑動(dòng)摩擦增加，機(jī)械效率有所下降。
斷續(xù)嚙合的減速機(jī)型的內(nèi)或外座圈上的滾子數(shù)目可改為單個(gè)，或用偏心輪代替。內(nèi)、外座圈上的滾子數(shù)目可改為數(shù)個(gè)，但不均布，以使數(shù)組滾子(21)同時(shí)嚙合，見圖3；也可用凸輪(22)代替，見圖4。這樣改動(dòng)將加大減速梯度和脈動(dòng)程度。
中層座圈上的滾子數(shù)目為偶數(shù)時(shí)，內(nèi)、外座圈上的滾子數(shù)目可采用兩滾子差方法設(shè)置；中層座圈上的滾子數(shù)目為三的倍數(shù)時(shí)，內(nèi)、外座圈上的滾子數(shù)目可采用三滾子差方法設(shè)置，實(shí)現(xiàn)多組滾子同時(shí)嚙合，形成力偶傳遞動(dòng)力。本變速器也可制成多排并聯(lián)結(jié)構(gòu)。各排的嚙合瞬時(shí)位置以軸心線對(duì)稱配置，也可錯(cuò)開相位配置。因而能使功率分流，減弱波動(dòng)、脈動(dòng)不均勻性。
權(quán)利要求
1.一種變速器由機(jī)座，同軸心線的輸入軸和輸出軸，以及速度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)組成，并可附加無級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)，其特征是速度轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由三層座圈環(huán)套構(gòu)成，座圈與輸入軸、輸出軸同軸心線，三個(gè)座圈中的任一個(gè)均可與機(jī)座固接，其余兩個(gè)分別與輸入軸、輸出軸固接，三個(gè)座圈也可以均不與機(jī)座固接，形成差動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中間座圈(1)上均布有徑向通道，其間至少置一列滾子(2)，該滾子可徑向自由滾動(dòng)，內(nèi)、外座圈上均布有可自轉(zhuǎn)的滾子。三層座圈上的滾子中至少有一組嚙合，即至少有一個(gè)中間座圈上的滾子與一個(gè)內(nèi)座圈(3)上的滾子(4)及一個(gè)外座圈(5)上的滾子(6)同時(shí)嚙合。嚙合條件為0＜e＝R1+r1+r2+2r3-R2＜r3式中e—嚙合深度 R1—內(nèi)座圈上的滾子分度圓R2—外座圈上的滾子分度圓 r1—內(nèi)座圈上的滾子半徑r2—外座圈上的滾子半徑r3—中間座圈上的滾子半徑在一組滾子同時(shí)嚙合過程中，活滾的徑向滾動(dòng)使從動(dòng)座圈相對(duì)于主動(dòng)座圈產(chǎn)生角位移，利用這種角位移進(jìn)行變速形成嚙合滾變速原理。第一組滾子開始嚙合到第二組滾子開始嚙合期間，主動(dòng)座圈相對(duì)于固定座圈所轉(zhuǎn)過的角位移設(shè)為嚙合位角，此間從動(dòng)座圈相對(duì)于固定座圈產(chǎn)生的角位移設(shè)為嚙合增角ψ。那么，在滾子嚙合過程中主動(dòng)座圈每轉(zhuǎn)過一個(gè)嚙合位角便使得從動(dòng)座圈轉(zhuǎn)過一個(gè)嚙合增角，從而完成嚙合滾變速過程。速比i＝從動(dòng)座圈轉(zhuǎn)數(shù)/主動(dòng)座圈轉(zhuǎn)數(shù)＝ψ/當(dāng)i＞1時(shí)，增速；當(dāng)1＞i＞0時(shí)，減速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變速器，其特征是對(duì)中間座圈的寬度H有限定，以滿足嚙合深度的要求，H≤2m·r3-e，(m為滾子的列數(shù))，且需有防止?jié)L子脫離徑向通道的內(nèi)外限位結(jié)構(gòu)，即可以利用內(nèi)座圈的外側(cè)(7)、外座圈的內(nèi)側(cè)(8)形成限位結(jié)構(gòu)；也可將中間座圈徑向通道一端(9)的開口縮小以形成限位結(jié)構(gòu)；還可在中間座圈的內(nèi)、外側(cè)加裝卡環(huán)(10)，并在滾子的中心設(shè)置凸起物，如鋼球(11)或細(xì)軸頭(12)或芯軸(13)被卡環(huán)限位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的變速器，其特征是以中層座圈、內(nèi)座圈及其上面的滾子取代其它少齒差變速器均有的偏心軸承以及輸出銷軸，從而可加粗處于變速器中部的輸入軸或輸出軸(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的變速器，其特征是三層座圈上的滾子數(shù)目按少滾子差和順次增減原則配置，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)嚙合，有順增型，Z1＝Z3-n1， Z2＝Z3+n2順減型，Z1＝Z3+n1， Z2＝Z3-n2那么，連續(xù)嚙合的額定速比i0＝(Z固-Z從)·Z主÷(Z固-Z主)÷Z從式中n1＝1、2、3、…，n2＝1、2、3、…Z1—內(nèi)座圈上的滾子數(shù)，Z2—外座圈上的滾子數(shù)，Z3—中間座圈上的滾子數(shù)， Z主—主動(dòng)座圈上的滾子數(shù)，Z從—從動(dòng)座圈上的滾子數(shù)， Z固—固定座圈上的滾子數(shù)。計(jì)算結(jié)果為+值時(shí)，表示主動(dòng)、從動(dòng)座圈的旋向相同。當(dāng)內(nèi)座圈或外座圈與機(jī)架固接時(shí)，計(jì)算結(jié)果為+值。計(jì)算結(jié)果為-值時(shí)，表示主動(dòng)、從動(dòng)座圈的旋向相反。中間座圈與機(jī)架固接時(shí)，計(jì)算結(jié)果為-值。連續(xù)嚙合的重合系數(shù)ε＝ψ÷(ψ0-0)當(dāng)計(jì)算結(jié)果為-值時(shí)，令重合系數(shù)為-1/ε。式中0-額定額定位角， ψ0-額定額定增角。額定速比時(shí)的重合系數(shù)ε0＝(Z固-Z從)·Z主÷(Z主-Z從)÷Z固
5.根據(jù)權(quán)利要求1的變速器，其特征是減小額定減速比采用無公約數(shù)一滾子(齒)差的設(shè)計(jì)法，以減少嚙合增角。此法也可用于擺線針輪等減速器的設(shè)計(jì)里。設(shè)Zi、Zj為相嚙合座圈上的滾子數(shù)。Zi＝Zi1·Zi2·Zi3…，Zj＝Zj1·Zj2·Zj3…Zi1＞Zi2＞Zi3…，Zj1＞Zj2＞Zj3…，且均為質(zhì)數(shù)，若|Zi-Zj|＝1，則Zi、Zj可用下列式子之一置換。Zi＝Zi1，Zi＝Zi1·Zi2，Zi＝Zi1·Zi2·Zi3，…Zj＝Zj1，Zj＝Zj1·Zj2，Zj＝Zj1·Zj2·Zj3，…但用于置換的Zi、Zj應(yīng)滿足|Zi-Zj|≠2|Zi-Zj|≠3減小額定減速比也可采用二滾子差、三滾子差的設(shè)計(jì)方法，以增大嚙合位角。加大額定增速比可采用有公約數(shù)一滾子差的設(shè)計(jì)法，公約數(shù)取2或3。公約數(shù)為2的一滾子差即是一種二滾子差，公約數(shù)為3的一滾子差即是一種三滾子差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的變速器，其特征是附加無級(jí)調(diào)速的機(jī)型，其外座圈或內(nèi)座圈上設(shè)有均布的徑向通道(15)，滾子可在其間徑向自由滾動(dòng)，并在外座圈的外側(cè)或內(nèi)座圈的內(nèi)側(cè)套置可擺動(dòng)的調(diào)速環(huán)(16)，其上相應(yīng)均布有與外座圈或內(nèi)座圈上的通道數(shù)目相等的斜槽(17)，斜槽的斜角可小于摩擦角，以便自鎖操縱機(jī)構(gòu)，斜槽的最深處(18)可大于最大嚙合深度。該外座圈或內(nèi)座圈的厚度h≤2r-e，(r為該座圈的滾子直徑)，其可與機(jī)架固接，也可不與機(jī)架固接。調(diào)速環(huán)與操縱機(jī)構(gòu)(19)連接，調(diào)速環(huán)擺動(dòng)時(shí)，嚙合深度e可漸變至0，速比相應(yīng)無級(jí)變小在增速范圍內(nèi)，嚙合增角變小，嚙合位角不變，連續(xù)嚙合，從動(dòng)速度有波動(dòng)性；在減速范圍內(nèi)，嚙合增角變小，嚙合位角變大，出現(xiàn)空程，斷續(xù)嚙合，從動(dòng)速度有脈動(dòng)性。波動(dòng)和脈動(dòng)的周期等于嚙合位角，其幅度是嚙合位角的非線性函數(shù)，嚙合位角越大幅度越大。增速時(shí)屬減函數(shù)，減速時(shí)屬增函數(shù)。e＝0時(shí)，具有離合器的分離功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的變速器，其特征是在安裝附加無級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)的機(jī)型中，不與調(diào)速環(huán)套裝的外座圈或內(nèi)座圈上的滾子可制成不能自轉(zhuǎn)的固定結(jié)構(gòu)，即把該外座圈的內(nèi)側(cè)面或內(nèi)座圈的外側(cè)面制成相應(yīng)曲面(20)，或者制成相應(yīng)的內(nèi)擺線曲面，或外擺線曲面。不安裝附加調(diào)速機(jī)構(gòu)的機(jī)型，其外座圈的內(nèi)側(cè)面、內(nèi)座圈的外側(cè)面可分別或同時(shí)制成相應(yīng)曲面(20)，或者制成相應(yīng)的內(nèi)擺線曲面，或外擺線曲面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的變速器，其特征是斷續(xù)嚙合的減速機(jī)型的內(nèi)或外座圈上的滾子數(shù)目可改為單個(gè)，或用偏心輪代替；也可改為數(shù)個(gè)，但不均布，以使數(shù)組滾子(21)同時(shí)嚙合，也可用凸輪(22)代替。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的變速器，其特征是中層座圈上的滾子數(shù)目為偶數(shù)時(shí)，內(nèi)、外座圈上的滾子數(shù)目可采用兩滾子差方法設(shè)置；中層座圈上的滾子數(shù)目為三的倍數(shù)時(shí)，內(nèi)、外座圈上的滾子數(shù)目可采用三滾子差方法設(shè)置，實(shí)現(xiàn)多組滾子同時(shí)嚙合，形成力偶傳遞動(dòng)力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的變速器，其特征是可制成多排并聯(lián)結(jié)構(gòu)，各排的嚙合瞬時(shí)位置以軸心線對(duì)稱配置，也可錯(cuò)開相位配置。
全文摘要
本發(fā)明屬通用機(jī)械。其輸入，輸出同心，三層含滾子的座圈套裝，以活滾實(shí)現(xiàn)滾子嚙合變速，取代滾子摩擦及輪齒嚙合，取消偏心軸承和輸出銷軸薄弱環(huán)節(jié)；以一滾子差配置，實(shí)現(xiàn)連續(xù)嚙合平穩(wěn)傳動(dòng)，以有、無公約數(shù)一滾子差，加大額定增速比、縮小額定減速比；附加調(diào)速機(jī)構(gòu)，靜止和運(yùn)行時(shí)均可無級(jí)調(diào)速，正反向輸出，能增速，減速時(shí)至零，調(diào)速離合一體；力偶傳力和多排并聯(lián)結(jié)構(gòu)，增大輸出扭矩，相位互補(bǔ)；容積效率高，易于制造，功能價(jià)格比大。
文檔編號(hào)F16H1/28GK1163994SQ9610475
公開日1997年11月5日 申請(qǐng)日期1996年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月26日
發(fā)明者王淬 申請(qǐng)人:王淬