專利名稱：恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)，屬機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。
恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)對(duì)各種負(fù)載均有很高的實(shí)用價(jià)值尤其對(duì)低轉(zhuǎn)速大扭距輸出更具有優(yōu)越性。迄今為止，無(wú)級(jí)變速技術(shù)已有多種成熟的技術(shù)可供采用，它們包括機(jī)械、電磁、液壓、直流以及變頻等。但不論何種變速技術(shù)均有一定的局限性。
行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)具有體積小、重量輕、承載能力大、效率高及工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛用于定傳比減速傳動(dòng)，如用作差動(dòng)傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)速度的分解與合成。但是，由于行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部存在著封閉功率，使其在動(dòng)力學(xué)應(yīng)用方面受到很大限制。當(dāng)其輸出轉(zhuǎn)速很低時(shí)，機(jī)械功率極低，另件磨損嚴(yán)重，因而無(wú)實(shí)用價(jià)值。長(zhǎng)期以來(lái)，研究一種更為完善的行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)以使其在恒功率差動(dòng)傳動(dòng)方面取得突破，一直是無(wú)級(jí)變速技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要課題。
本發(fā)明的目的是提供一種恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)，通過(guò)采用分流傳動(dòng)的方式，使動(dòng)力機(jī)的輸出軸分流，從而達(dá)到克服行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)中存在封閉功率的問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下提供一種恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)，它與動(dòng)力機(jī)的輸出軸相連接，并由一套行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變速，恒功率無(wú)終變速機(jī)構(gòu)的功率軸與動(dòng)力機(jī)輸出軸剛性連接并作同步旋轉(zhuǎn)，功率軸與行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入件太陽(yáng)輪連接，其特征在于動(dòng)力機(jī)輸出軸上還裝有一個(gè)無(wú)級(jí)變速器，該無(wú)級(jí)變速器的承載功率低于配套動(dòng)力機(jī)功率，且其輸出件上連接一根套軸，該套軸與具有自鎖功能的少齒差機(jī)構(gòu)的輸入件齒輪相連接，該少齒差機(jī)構(gòu)輸出件的轉(zhuǎn)臂與行星差機(jī)構(gòu)的行星架連接。
下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)解決方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明采用分流傳動(dòng)的方式使動(dòng)力機(jī)的輸出軸分流。用一根中心軸(功率軸)與動(dòng)力機(jī)輸出軸剛性連接并作同步旋轉(zhuǎn)。功率軸作為主要傳輸功率軸與行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入件太陽(yáng)輪相連接。動(dòng)力機(jī)的輸出軸上還安裝一個(gè)小功率的無(wú)級(jí)變速器，其承載功率僅需配套動(dòng)力機(jī)功率的10%左右。在該小功率無(wú)級(jí)變速器的輸出件上還連接一根套軸，該套軸套在功率軸外面，使其與功率軸在同一軸線上轉(zhuǎn)動(dòng)，套軸的轉(zhuǎn)速即為小功率無(wú)級(jí)變速器的輸出轉(zhuǎn)速且可在一定調(diào)速范圍內(nèi)變化。將一個(gè)改裝了的少齒差機(jī)構(gòu)的輸入件中心齒輪與套軸(即調(diào)速軸)連接，再將少齒差機(jī)構(gòu)的輸出件轉(zhuǎn)臂與差動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架連接。由于改裝后的少齒差機(jī)構(gòu)具有自鎖的功能，即輸出轉(zhuǎn)臂不能反輸入，因而差動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架受到少齒差機(jī)構(gòu)的控制，從而有效地切斷了行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)合成。而調(diào)速軸所傳遞的扭距僅為行星架作用在少齒差機(jī)構(gòu)上的摩擦損失，配套動(dòng)力機(jī)的極大部分功率通過(guò)功率軸傳入差動(dòng)機(jī)構(gòu)，并由輸出齒圈輸出，因?yàn)樾行羌苁鞘艿接烧{(diào)速軸連接的少齒差機(jī)構(gòu)控制的，小功率無(wú)級(jí)變速器的調(diào)速轉(zhuǎn)速即在差動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了恒功率無(wú)級(jí)變速。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明說(shuō)明書共有兩張附圖。


圖1為本發(fā)明所涉及的恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的分流傳動(dòng)路線示意圖。
圖2為本發(fā)明所涉及的經(jīng)改進(jìn)的少齒差機(jī)構(gòu)示意圖。
現(xiàn)將圖中標(biāo)號(hào)的意義說(shuō)明如下1、動(dòng)力機(jī)(包括三相異步電機(jī)或內(nèi)烯燃機(jī)等)2、小功率無(wú)級(jí)變速器3、聯(lián)軸器(連接動(dòng)力機(jī)的輸出軸和功率軸)4、功率軸(中心軸)5、套軸(調(diào)速軸)6、少齒差機(jī)構(gòu)銷盤7、少齒差機(jī)構(gòu)中心輸入齒輪
8、少齒差機(jī)構(gòu)偏心套齒輪9、少齒差機(jī)構(gòu)偏心轉(zhuǎn)臂10、少齒差機(jī)構(gòu)行星輪11、少齒差機(jī)構(gòu)齒圈12、行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)太陽(yáng)輪13、行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)行星架14、行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出齒圈15、行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出軸16、偏心套17、銷柱現(xiàn)將圖1所示恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的分流傳動(dòng)路線說(shuō)明如下功率傳動(dòng)動(dòng)力機(jī)(1)-聯(lián)軸器(3)-功率軸(4)-行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)太陽(yáng)輪(12)-行星架(13)-輸出齒圈(14)-輸出軸(15)調(diào)速傳動(dòng)動(dòng)力機(jī)(1)-小功率無(wú)級(jí)變速器(2)-調(diào)速套軸(5)-少齒差機(jī)構(gòu)中心輸入齒輪(7)-偏心套齒輪(8)-行星輪(10)-偏心轉(zhuǎn)臂(9)-差動(dòng)機(jī)構(gòu)行星架(13)-輸出齒圈(14)-輸出軸(15)下面說(shuō)明圖1所示恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的組成及連接關(guān)系動(dòng)力機(jī)(1)的輸出軸與功率軸(4)通過(guò)聯(lián)軸器(3)剛性連接，功率軸(4)與行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)太陽(yáng)輪(12)連接，小功率無(wú)級(jí)變速器(2)連接在動(dòng)力機(jī)(1)的輸出軸上，其套軸(5)套在功率軸(4)外面并與少齒差機(jī)構(gòu)中心輸入齒輪(7)連接，少齒差機(jī)構(gòu)的偏心轉(zhuǎn)臂(9)與行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)行架(13)連接。
下面結(jié)合圖2說(shuō)明經(jīng)改進(jìn)的少齒差機(jī)構(gòu)。圖示少齒差機(jī)構(gòu)由少齒差機(jī)構(gòu)中心輸入齒輪(7)，少齒差機(jī)構(gòu)偏心套齒輪(8)，少齒差機(jī)構(gòu)行星輪(10)少齒差機(jī)構(gòu)齒圈(11)，少齒差機(jī)構(gòu)偏心轉(zhuǎn)臂(9)，銷柱(17)組成。下面結(jié)合改進(jìn)的少齒差機(jī)構(gòu)的工作原理對(duì)其機(jī)構(gòu)作進(jìn)一步敘述。
少齒差機(jī)構(gòu)一般由轉(zhuǎn)臂輸入，由銷柱盤輸出，如果將銷柱套改為偏心套，其偏心值與轉(zhuǎn)臂偏心相同，偏心套外圈直徑與行星輪的銷柱孔直徑相同。為減少摩擦損失，可安裝滾動(dòng)軸承，此時(shí)銷柱在行星輪銷柱孔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)已受到限制，因而轉(zhuǎn)臂已不能轉(zhuǎn)動(dòng)并輸入扭距。其原因是，少齒差機(jī)構(gòu)的行星輪是由兩種運(yùn)動(dòng)形成的，一是由轉(zhuǎn)臂造成的平行四邊形運(yùn)動(dòng);二是行星輪在齒圈的約束下作迴轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。行星輪的迴轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)反映在行星輪銷柱孔的運(yùn)動(dòng)是非常復(fù)雜的。而且每個(gè)孔的運(yùn)動(dòng)由于各個(gè)孔所在的位置不同而運(yùn)動(dòng)軌跡各不相同。少齒差機(jī)構(gòu)的銷柱套與銷柱孔是線接觸，柱與孔的直徑相差兩個(gè)偏心值，因而使行星輪的迴轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不受限制?，F(xiàn)將銷柱套改為偏心套，并在偏心套上安裝齒輪(齒輪不偏心，以銷柱為圓心旋轉(zhuǎn))，然后以一中心齒輪與上述偏心套齒輪嚙合。這樣，中心齒輪帶動(dòng)偏心套齒輪使偏心套在銷柱孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)行星輪作迴轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且使行星輪帶動(dòng)偏心轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)，而偏心轉(zhuǎn)臂則不能帶動(dòng)行星距，從而成為一套單向的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
將上述改裝后的少齒差機(jī)構(gòu)的中心齒輪與套軸(調(diào)速器)連接，偏心轉(zhuǎn)臂與行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架連接，就能使差動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架受到控制而為能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。由小功率無(wú)級(jí)變速器輸出的可調(diào)速的轉(zhuǎn)速通過(guò)套軸(調(diào)速軸)及少齒差機(jī)構(gòu)而控制行星架。行星架得到一個(gè)可調(diào)速的轉(zhuǎn)速，且受到少齒差機(jī)構(gòu)的自鎖(即銷柱與偏心套產(chǎn)生的自鎖)而不能任意轉(zhuǎn)動(dòng)。這種差動(dòng)機(jī)構(gòu)即可因行星架的變速而輸出可變速的轉(zhuǎn)速，而行星架受少齒差機(jī)構(gòu)的自鎖而切斷了閉封功率，有效地提高了機(jī)械效率。小功率無(wú)級(jí)變速器并不向差動(dòng)機(jī)構(gòu)輸入功率，它只消耗了少齒差機(jī)構(gòu)的摩擦損失，因而只承載整個(gè)無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)功率的5-10%，而90%的功率由功率軸傳輸，通過(guò)差動(dòng)機(jī)構(gòu)變速后輸出。因而使整個(gè)無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)具有恒功率的機(jī)械特征。
本少齒差機(jī)構(gòu)偏心套齒輪與轉(zhuǎn)臂的比速可為1∶1。改變少齒差機(jī)構(gòu)中心輸入齒輪與偏心套齒輪的齒數(shù)比即可改變中心齒輪與轉(zhuǎn)臂的比速。從而也改變了行星架的變速范圍，使輸出的轉(zhuǎn)速的調(diào)速范圍擴(kuò)大可縮小。因此調(diào)速范圍有擴(kuò)大或縮小與整個(gè)調(diào)速器的效率有直接關(guān)系。
少齒差機(jī)構(gòu)有偏心轉(zhuǎn)臂及偏心套受力較大，可選取適當(dāng)?shù)臐L柱可滾針軸承。偏心套也可用滑動(dòng)軸承。由于改裝后，每個(gè)銷柱能平均受力，大功率時(shí)可增加銷柱數(shù)量，以適應(yīng)傳輸大扭距的需要。
上述動(dòng)力機(jī)，小功率無(wú)級(jí)變速器，少齒差機(jī)構(gòu)，行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)均繞同一個(gè)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，故整個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安裝方便。
上述恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)經(jīng)將行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入和輸出件由齒圈輸出改為太陽(yáng)輪輸出，即可變?yōu)樵鏊贌o(wú)級(jí)變速裝置。因此，整套機(jī)構(gòu)的變速范圍非常廣泛，可在0-10，000轉(zhuǎn)/分的范圍內(nèi)分段選用。其轉(zhuǎn)速計(jì)算公式如下中低速輸出0-1000轉(zhuǎn)/分太陽(yáng)輪接功率軸，行星架接調(diào)速軸，齒圈輸出nB=nA· (ZA)/(ZB) -n調(diào)· (Z1)/(Z2) · (ZB+ZA)/(ZB)中高速輸出1000-10000轉(zhuǎn)/分齒圈接功率軸，行星架接調(diào)速軸，太陽(yáng)輪輸出nA=nB· (ZB)/(ZA) -n調(diào)· (Z1)/(Z2) · (ZB+ZA)/(ZA)式中nA太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速nB齒圈轉(zhuǎn)速n調(diào)小功率無(wú)級(jí)變速器輸出轉(zhuǎn)速ZA太陽(yáng)輪齒數(shù)
Z齒圈齒數(shù)Z少齒差機(jī)構(gòu)中心齒輪齒數(shù)Z少齒差機(jī)構(gòu)偏心套齒輪齒數(shù)本發(fā)明所涉及的少齒差機(jī)構(gòu)，行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率都很高，因此整套機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率可達(dá)90%左右，低速輸出時(shí)也可達(dá)80%左右，如配套的小功率無(wú)級(jí)變速器屬于恒功率型的，則整個(gè)機(jī)構(gòu)的效率交將更高。
本發(fā)明配套的小功率無(wú)級(jí)變速器的作用是承載少齒差機(jī)構(gòu)的摩擦損失(行星架扭距作用在少齒差機(jī)構(gòu)的摩擦損失)。因此整個(gè)機(jī)構(gòu)的功率可比上述小功率無(wú)級(jí)變速器擴(kuò)大10-20倍。如用機(jī)械無(wú)級(jí)變速器配套可制成200-300kw的恒功率無(wú)級(jí)變速器。如用恒功率電磁調(diào)速裝置配套，因電磁調(diào)速承載扭距較大，故能制成1000kw以上的恒功率無(wú)級(jí)變速器，而配套的行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)完全能承載上述功率。
本發(fā)明適用于工程機(jī)械，礦山機(jī)械，軋鋼機(jī)械以及一切需要恒功率無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)的機(jī)械設(shè)備。在低速、大扭距無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)方面有其突出的優(yōu)點(diǎn)。如果用內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力機(jī)，配以機(jī)械無(wú)級(jí)變速器或直流無(wú)級(jí)變速裝置，則可制成汽車、拖拉機(jī)、輪船等用的無(wú)級(jí)變速齒輪箱。對(duì)于電車、電梯、輸送帶等需要調(diào)速平穩(wěn)，起動(dòng)速度低等傳動(dòng)的地方更具優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明可用于恒功率調(diào)速電機(jī)，恒功率調(diào)速齒輪箱等動(dòng)力設(shè)備外，也可單獨(dú)用作各種機(jī)械變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明配套的小功率無(wú)級(jí)變速器可用改變激磁電流調(diào)速，伺服電機(jī)調(diào)速或搖控調(diào)速。
本發(fā)明采用分流傳動(dòng)的方式，由動(dòng)力機(jī)、小功率無(wú)級(jí)變速器(機(jī)械式、電磁式、直流式)和行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)匹而成，具有結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，變速范圍大，機(jī)械效果高，功率高，功率不受限制等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明專利申請(qǐng)是專利申請(qǐng)?zhí)枮?7202399專利申請(qǐng)的系列申請(qǐng)，在原結(jié)構(gòu)上增加了經(jīng)過(guò)改變的少齒差機(jī)構(gòu)，從而有效地解決了行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)的封閉功率問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)，與動(dòng)力機(jī)的輸出軸相連接，并由一套行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變速，恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)的功率軸與動(dòng)力機(jī)輸出軸剛性連接并作同步旋轉(zhuǎn)，功率軸與行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入件太陽(yáng)輪連接，其特征在于動(dòng)力機(jī)輸出軸上還有一個(gè)無(wú)級(jí)變速器，該無(wú)級(jí)變速器的承載功率低于配套動(dòng)力機(jī)功率，且其輸出件上連接一根套軸，該套軸與具有自鎖功能的少齒差機(jī)構(gòu)的輸入件齒輪相連接，該少齒輪機(jī)構(gòu)輸出件的轉(zhuǎn)臂與行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星架連接。
2.按權(quán)利要求1的恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)，其特征在于所說(shuō)的具有自銷功能的少齒差機(jī)構(gòu)由少齒差機(jī)構(gòu)中心輸入齒輪與偏心套齒輪嚙合，偏心套齒輪帶有偏心套，銷柱位于偏心套內(nèi)，偏心套在銷柱孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)行星輪，行星輪與齒圈嚙合并帶動(dòng)偏心轉(zhuǎn)臂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種恒功率無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)采用分流傳動(dòng)的方式，由原動(dòng)機(jī)(電機(jī)或內(nèi)燃機(jī))，小功率無(wú)級(jí)變速器(機(jī)械式、電磁式均可)和行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)正配而成，并通過(guò)一個(gè)具有自鎖功能的少齒差機(jī)構(gòu)，有效地切斷了行星差動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的封閉功率，提高了效率，實(shí)現(xiàn)了恒功率無(wú)級(jí)變速。本機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，變速范圍大，機(jī)械效率高，功率不受限制等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16H1/28GK1041433SQ88106928
公開日1990年4月18日 申請(qǐng)日期1988年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月30日
發(fā)明者李培基 申請(qǐng)人:李培基