CN102537248A - 圆锥面摩擦变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆锥面摩擦变速器。壳体内安装有圆锥体太阳轮、三个相同的圆锥体行星轮、转臂轴和外圈，传动轴一端安装圆锥体太阳轮，另一端安装在壳体一端的轴承孔内，转臂轴一端安装在壳体另一端的轴承孔内，另一端均布有三个转臂，每个转臂的行星轴上分别安装圆锥体行星轮，圆锥体行星轮分别与外圈内圆锥孔和圆锥体太阳轮摩擦传动，外圈固定在壳体上，三个圆锥体行星轮绕各自的轴自转的同时，它们还绕太阳轮公转，所有圆锥表面的延长线都相交在变速器轴线的同一点。本发明通过摩擦传递动力，加工制造方便，且圆锥面接触增大了当量摩擦系数，使传递的扭矩增高。当接触面产生磨损后，通过轴向平移太阳轮或行星轮，以达到补偿磨损的目的。

Description

圆锥面摩擦变速器

技术领域

本发明涉及一种变速器，尤其是涉及一种圆锥面摩擦变速器。

背景技术

变速器是能改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，以满足不同条件下对牵引力及转速的需要。齿轮一般采用优质低碳合金钢渗碳淬火，对精度要求很高，加工制造复杂。由于变速器齿轮经常处于不断变化的转速及负荷下进行工作，齿轮齿面又受到冲击载荷的冲击，致使齿轮(特别是齿面)容易产生损伤，如：齿轮磨损、齿轮轮齿破碎等，需要经常更换齿轮。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆锥面摩擦变速器，将太阳轮及行星轮制成圆锥体，且外圈内表面制成能与行星轮外表面相配合的圆锥面，则行星轮与太阳轮、与外圈内表面均为线接触，通过摩擦进行传动，且圆锥面接触增大了当量摩擦系数，使传递的扭矩增高。

本发明采用的技术方案是：

圆锥面摩擦变速器为差动轮系，包括壳体、圆锥体太阳轮、三个相同的圆锥体行星轮、转臂轴和外圈；壳体内安装有圆锥体太阳轮、三个相同的圆锥体行星轮、转臂轴和外圈，传动轴一端安装圆锥体太阳轮，传动轴另一端安装在壳体一端的轴承孔内，转臂轴一端安装在壳体另一端的轴承孔内，转臂轴另一端均布有三个转臂，每个转臂均设有行星轴，每根行星轴上分别安装圆锥体行星轮，圆锥体行星轮分别与外圈内圆锥孔和圆锥体太阳轮摩擦传动，外圈固定在壳体上，三个圆锥体行星轮绕各自的轴自转的同时，它们还绕太阳轮公转；传动轴与转臂轴同轴安装，所有圆锥表面的延长线都相交在变速器轴线的同一点。

所述圆锥体行星轮与行星轴之间采用角接触球轴承支承。

本发明具有的有益效果是：

1、圆锥摩擦变速器将太阳轮及行星轮制成圆锥体、将外圈内表面制成能与行星轮外表面相配合的圆锥面，结构简单，制造方便。

2、圆锥摩擦变速器将太阳轮及行星轮制成圆锥体、将外圈内表面制成能与行星轮外表面相配合的圆锥面，增大了当量摩擦系数，使传递的扭矩增高。

3、圆锥摩擦差动变速器通过固定外圈或者太阳轮，可以获取不同的传动比。

4、圆锥摩擦变速器将太阳轮及行星轮制成圆锥体、将外圈内表面制成能与行星轮外表面相配合的圆锥面，当外圈、行星轮及太阳轮间产生磨损后，可以通过更换转臂轴和行星轴上套筒、轴向平移太阳轮或行星轮，以达到补偿磨损的目的。

5、圆锥摩擦变速器中行星轮与外圈内表面及太阳轮的接触线延长后交点落在变速器轴线上，可以获得纯滚动接触。

附图说明

图1是圆锥面摩擦变速器轮系示意图。

图2是图1的左视图。

图3是圆锥面摩擦差动变速器结构原理图。

图中：1、圆锥体太阳轮，2、圆锥体行星轮，3、外圈，4、转臂，5、壳体。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2、图3所示，本发明圆锥面摩擦变速器为差动轮系，包括壳体5、圆锥体太阳轮1、三个相同的圆锥体行星轮2、转臂轴和外圈3；壳体5内安装有圆锥体太阳轮1、三个相同的圆锥体行星轮2、转臂轴和外圈3，传动轴一端安装圆锥体太阳轮1，圆锥体太阳轮1与传动轴间通过平键进行连接，传动轴另一端安装在壳体5一端的轴承孔内，通过角接触球轴承进行支承，以平衡轴向载荷。转臂轴一端安装在壳体另一端的轴承孔内，通过深沟球轴承进行支承，转臂轴另一端均布有三个转臂4，每个转臂均设有行星轴，每根行星轴上分别安装圆锥体行星轮2，圆锥体行星轮2分别与外圈3内圆锥孔和圆锥体太阳轮1摩擦传动，外圈固定在壳体上，三个圆锥体行星轮2绕各自的轴自转的同时，它们还绕太阳轮1公转；传动轴中心线与转臂中心线同轴安装，所有圆锥表面的延长线都相交在变速器轴线的同一点。

所述圆锥体行星轮与行星轴之间采用角接触球轴承支承。

若平行表面的摩擦系数为f，圆锥表面的倾斜角为θ，则圆锥表面接触的当量摩擦系数f_v满足

$f_v=\frac{f}{\cos \mathrm{\θ}}$

因此，当圆锥接触面正压力为N、接触线中点处圆锥体半径为r时，圆锥面接触传递的扭矩

T_v＝f_v·N·r

大于水平面接触传递的扭矩

T＝f·N·r

在周转轮系中，设圆锥体太阳轮1转速为ω₁，圆锥体行星轮2转速为ω₂，外圈3转速为ω₃，转臂轴转速为ω₄，圆锥体行星轮2与圆锥体太阳轮1、与外圈3的接触线的中点为m，则此处圆锥体太阳轮的半径为r_1m，圆锥体行星轮的半径为r_2m，外圈半径为r_3m，则圆锥体太阳轮与外圈的传动比

为

$i_{13}^4=\frac{{\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_4}{{\mathrm{\ω}}_3-{\mathrm{\ω}}_4}=-\frac{r_{3m}}{r_{1m}}$

负号表明圆锥体太阳轮1转速ω₁-ω₄与外圈3转速ω₃-ω₄方向相反。

在此圆锥面摩擦变速器中，当外圈3固定，即外圈转速ω₃＝0时，

$i_{14}=\frac{{\mathrm{\ω}}_1}{{\mathrm{\ω}}_4}=1+\frac{r_{3m}}{r_{1m}}$

当圆锥体太阳轮1固定，即圆锥体太阳轮转速ω₁＝0时，

$i_{34}=\frac{{\mathrm{\ω}}_3}{{\mathrm{\ω}}_4}=1+\frac{r_{1m}}{r_{3m}}$

当外圈3及圆锥体太阳轮1都不固定，即ω₃≠0且ω₁≠0时，该轮系的传动比

为

$i_{13}^4=-\frac{r_{3m}}{r_{1m}}$

负号表明圆锥体太阳轮1转速ω₁-ω₄与外圈3转速ω₃-ω₄方向相反。

当外圈、行星轮及太阳轮间产生磨损后，可以通过更换转臂轴和行星轴上套筒、轴向平移太阳轮或行星轮，以达到补偿磨损的目的。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种圆锥面摩擦变速器，其特征在于：圆锥面摩擦变速器为差动轮系，包括壳体、圆锥体太阳轮、三个相同的圆锥体行星轮、转臂轴和外圈；壳体内安装有圆锥体太阳轮、三个相同的圆锥体行星轮、转臂轴和外圈，传动轴一端安装圆锥体太阳轮，传动轴另一端安装在壳体一端的轴承孔内，转臂轴一端安装在壳体另一端的轴承孔内，转臂轴另一端均布有三个转臂，每个转臂均设有行星轴，每根行星轴上分别安装圆锥体行星轮，圆锥体行星轮分别与外圈内圆锥孔和圆锥体太阳轮摩擦传动，外圈固定在壳体上，三个圆锥体行星轮绕各自的轴自转的同时，它们还绕太阳轮公转；传动轴与转臂轴同轴安装，所有圆锥表面的延长线都相交在变速器轴线的同一点。

2.根据权利要求1所述的一种圆锥面摩擦变速器，其特征在于：所述圆锥体行星轮与行星轴之间采用角接触球轴承支承。

Images