CN86102598A - 有一个传动轮作平动的变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效高传动比变速器，其结构特征主要具有两个传动轮，其中一个作平移运动。与能力相同的现有减速器相比，结构简单，紧凑，体积小，零件数量少。承载能力大，机械效率达91-94％，一级实用传动比4—无穷大。高速及低速传动机械均可应用，可代替价格昂贵的谐波减速器。

Description

本发明属于一种新型变速器，特别是具有一个作平移运动的传动轮的高传动比高效变速器，适用于高速或低速机械的变速传动。

已有的行星齿轮减速器，主要由一个目转同时又绕太阳轮（或中心轴）公转的行星轮和一个固定内齿环及系杆所组成。如把太阳轮去掉，把行星轮的齿数加大到与固定内齿环只差很少几个齿（常用的齿数差为1-4），以系杆为动力，把行星轮传动输送出来，即构成少齿差行星齿轮传动减速器，其传动效率高达90.44%，传动比范围从几十到一百多。然而该减速器结构复杂，体积较大，工艺性不太好。成本较高，不能取代谐波减速器。包括柔性内齿轮和数个外齿轮的谐波减速器，虽然其单级传动比为70-500，效率高，承载能力高，但工艺复杂，价格昂贵，一般机械不能普及应用。

本发明的任务是提供一种新型高传动比高效变速器，该变速器比少差减速器传动比范围宽，传动效率高，体积小，承载能力高，工艺性好，另件数目少，经济效益高;可做增速器用，可以取代高效高传动比且价格昂贵的谐波减速器，应用极其广泛。

本发明的任务是按如下方式完成的：在包括绕其中心轴公转的传动轮的变速器中，具有使该传动轮按轮心轨迹园做平移运动的限制机构，还有与上述传动轮啮合的第二个传动轮。这两个传动轮可以是一对摩擦轮，最好是一对齿轮等。其齿形可以是斜齿，人字齿，也可以是直齿等。使用摩擦轮传动的机构用于传动比要求不很严格的场合。齿轮式结构，可分为两类：一类是传动轮是外齿轮，第二个传动轮是内齿环;第二种传动轮是内齿环，第二个传动轮是外齿轮。上述的各种类型的变速器中，所述的限制机构具有控制板，该控制板也可以做成一个交叉架体的形式。该板上具有使传动轮相对其做单向往复运动的导向装置，该装置可以是导向槽、导向块或其他形式的导向滑轨。与此运动方向垂直方向上，具有使板作往复运动的导向机构，该导向机构包括板上的滑动结构，轴套或其他形式的轨道，还包括使该滑动结构单向往复运动的导向结构，如箱体或架体连接的导向套，导向轴或其他形式的轨道。传动轮上具有滑动装置，如滑动槽，滑动块或其他形式的滑动轨道。上述导向机构可具有使控制板单向往复滑动而不转动的结构，如滑动结构中的轴或套是方轴、半园轴或方套、半圈套，导向结构中的导向套，导向轴是方孔导向套，半园孔导向套，或方导向轴，半园导向轴等;或控制板上的两根轴（或套）可以互相互行而不同轴。为防止控制板转动，还可以在传动轮和控制板之间装有沿相对滑动方向滚动的滚轮，如滚子或轴承等。和中心轴连接的系杆与传动轮之间可转动，机构可用滑动轴承或滚珠轴承等。

该变速器可作减速器使用，其传动机械效率达91-94%，一级传动比范围大于1至无穷大，一级实用传动比4至无穷大，与少齿差减速器相比，传动比范围宽，传动效率高，结构简单，紧凑，承载能力高，另件数目少，工艺性好，成本低，可以取代价格昂贵、工艺复杂的高效高传动比谐波减速器，经济效益高，一般机械上均能普及应用。

以下根据附图及实施例对本发明进行具体描述。

实施例1：外齿轮作主动件，内齿环作从动件时

图1是本减速器的传动示意图。

图2是控制板控制传动的示意图。

参见图1，图2，主动外齿轮〔5〕通过滚珠轴承〔2〕装在输入偏心系杆（轴）〔1〕上，可绕其转动，它与被动内齿环〔6〕啮合，并作平移运动，其上有两个导块〔4〕，控制板〔3〕上有两根方轴〔10〕，可沿导套〔9〕单向往复运动，控制板上有两个导向槽〔11〕。当输入偏心轴转动时，带动主动外齿轮公转，主动外齿轮在轴承〔2〕、控制板〔3〕的作用下绕其轮心轨道园平动，与之啮合的内齿环〔6〕作减速运动，通过轴〔8〕将动力输出。

实施例2：内齿环作主动件，外齿轮作从动件。

图3是其传动示意图。

当输入偏心轴〔1〕转动时，带动主动内齿环〔12〕公转，主动内齿环在轴承〔2〕和控制板〔3〕的作用下绕其环心轨道园平动，与其啮合的被动外齿轮〔13〕作减速运动，并通过轴〔8〕将动力输出。

图4是内齿环作为主动轮，外齿轮作为从动轮时的啮合过程分析示意图。

参见图4，输入偏心轴转动时，主动内齿环在偏心轴和控制板的限制下，其园心只能在X-Y平面围绕输入轴心O以e为半径，沿Oa，Ob，Oc，Od，Oe，Of，Og，Oh，……On的园周作平移运动。偏心轴带动内齿圈以偏心距e为半径作平移运动。当内齿环中心平移到Oa位置，内齿圈度园与外齿轮分度园的实际啮合点（内齿圈、外齿轮、轨道园三者的相切点）在a1点，此时a与a1点重合。

随着内齿环中心旋转到Ob位置，内齿环分度园的a1点平移到a2点，外齿轮分度园上的a点转到了a′点，此时

。内齿环继续作平移运动。可见，内齿环分度园上a1点的轨道是以半径为e的园，如a2，a3，a4，a5，a6，a7，a8等所在位置，而主动轮分度园a1点沿轨迹园绕一周后，从动轮分度园上的相应点a经过h，g，f，e，d，c，b等所走过的弧长则等于轨迹园的周长。

主动轮的平移运动使得主动轮分度园的任一点都在作以e为半径的园周运动，亦即主动轮输入轴旋转一圈后，主动轮分度园上的任一点（如a1点）才与从动轮啮合一次，与主动轮围绕园心O完成一个平移运动周期后，主动轮与从动轮分度园上的每一相应点都相互啮合一次。主动轮分度园上任意一点在整个啮合过程中，既作园周运动（以e为半径的轨迹园）又作环形包络运动（轨迹园与从动轮分度园的连续相切），这两种运动的结合是这种机构能够变速的实质。

在内齿环和外齿轮作包络啮合过程中，对于内齿环分度园上的每一点来说都必然出现与内齿环及外齿轮分度园相切半径为e的园形轨迹，这样从动外齿轮的分度园又相当于在与一个半径为e的光滑外园轮做纯滚动。由于主动轮分度园环形包络运动的连续性，使内外齿轮分度园上每一时刻都在一实际啮合点，从而使从动轮能够连续旋转，则整个啮合过程所传递的动力也必然是连续的。

传动计算：

（1）。外齿环作主动件，内齿环作从动件时

因为df2＝df1+2e

所以e＝（df2-df1）/2＝rf2-rf1……（1）

式中df1-主动轮分度园直径

df2-从动轮分度园直径。

rf2-从动轮分度园直径

rf1-主动轮分度园直径

由主动轮环形包络运动啮合机理可知，主动轮作平移运动带动从动轮转动所产生的变速效果，可简化为半径为e的光滑外园轮与从动转分度园作纯滚动的形式，因此其速比：

i＝ (30V1/πe)/(30V2/πrf2) ＝ (rf2)/(e) ……（2）

式中V1＝V2，将（1）式代入（2）式得：

i＝ (rf2)/(rf2-rf1) ＝ (df2)/(df2-df1)

因为df1＝mz1    df2＝mz2

所以i＝ (df2)/(df2-df1) ＝ (Z2)/(Z2-Z1)

式中Z1＝主动轮齿数

Z2＝从动轮齿数

（2）。内齿环作主动件，外齿轮作从动件时

df1＝df2+2e

e＝（df1-df2）/2

所以i＝ (df2)/(df1-df2) ＝ (Z2)/(Z1-Z2)

以上各式符号定义同前。该式是以内齿环作主动件时的传动比计算式。

Claims (6)

1、一种包括绕其中心轴公转的传动轮的变速器，其特征在于具有使该传动轮按其轮心轨迹园作平移运动的限制机构，有一个与该传动轮啮合的传动轮。

2、按照权利要求1规定的变速器，其特征在于所述的传动轮是外齿轮〔5〕，与该传动轮啮合的传动轮是内齿环〔6〕。

3、按照权利要求1规定的变速器，其特征是所述的传动轮是内环〔12〕，与该传动轮啮合的传动轮是外齿轮〔13〕。

4、按照权利要求1，2，3规定的变速器，其特征是所述的限制机构具有控制板〔3〕，该板上具有使主动轮相对其做单向往复运动的导向装置〔11〕，与此运动方向垂直方向上，具有使板作往复运动的导向机构，传动轮上具有滑动装置〔4〕。

5、按照权利要求4规定的变速器，其特征是所述的导向机构具有使控制板单向往复滑动而不转动的结构。

6、按照权利要求4规定的变速器，其特征是所述的控制板和传动轮〔1〕间有沿相对滑动方向滚动的滚轮。

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