CN103185118A - 一种双功能省力减速机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双功能省力减速机，旨在提供一种结构简单、成本低廉、节能省力、无须注油和无有噪音的一种减速装置，其技术方案的要点为：在低速轴上相隔一定距离安装各一个传动盘由内外套等配件组合而成，其内套的圆周为若干个锯齿形牙齿，内外套为滑动套合可转动，两外套同一侧边安装有长条形杠杆，杠杆尾端借助连杆与曲轴的曲柄位套合，在动力的作用下促使曲轴旋转，两个曲柄位一上一下在运转中促使双根杠根相互反方向上下摆动，由于外套内安装有可移位的推杆与内套牙齿相贴，杠杆每摆动一次促使推杆超越一个牙齿带动低速轴运转而做功。

Description

一种双功能省力减速机

技术领域    本发明涉及机械在运转中需要降低转速的一种装置，更确切更具体地讲是某一种机器在做功时依据工艺要求所设计的旋转速度当应低于其动力即电动机或内燃机的转速而配套的一种减速机或称变速箱。 

背景技术    众所周知，机器的运转必须由动力即电动机或内燃机带动，只有极少数借用水力或风力等大自然中的介质推动，由于电动机和内燃机的转速太高，不适应众多机器在做功时的工艺要求，这便是减速机出现的由来。当今社会上使用的减速机尽管有多种多样，但其做功原理几乎都是相同的，即由动力在运转中带动高速轴，高速轴上安装有小齿轮即主动齿轮也随之旋转，在旋转中带动与其相互啮合的中间轴上的大齿轮即被动齿轮或称为从动轮转动，再由中间轴上的另一个小齿轮带动与其相互啮合的即安装在低速轴上的一个大齿轮旋转，由此实现减速之目的。极为个别的机器因减速不多或者很多，而在此特殊情况下也有只设置两轴即高速轴与低速轴或者共四根轴的减速机，每一根轴都为水平安装，各轴彼此相互平行前后排列，当需要改变方向时，也可以水平与垂直排列相结合安装，或称轴与轴成直角安装，然而不管何种安装方式，都得依靠主被两个齿轮相互啮合传动。使用的齿轮种类根据各工艺要求的不同和制造难易程度等因素可以是圆柱正齿轮，圆柱斜齿轮，人字齿轮，圆锥齿轮和螺旋齿轮等多种。 

众所周知，现有技术中的减速机内部都是采用齿轮传动的，而且必须是以小带大，否则就谈不上减速了，齿轮传动是机械中最常见的一种传动方式，只少由两个相互啮合的齿轮所组成的传递运动和动力的传动形式，两齿轮线彼此相对位置不变，并各绕其自身的轴线转动，当外啮合时彼此为反方向运转，即其中一个为左转一个为右转，内啮合时同方向运转，两齿轮相互啮合而工作时，可将主动轮的动力和运动传递给从动轮(被动轮)。由于齿轮传动具有传动平稳、精确和传动比大及传动效率高等特点，因此其应用范围相当广泛。齿轮传动用于减速机中是极为广泛的一种，它虽具备上述各种优点，但也有其不足之处，主要表现在以下几个方面。 

首先是它结构复杂而笨重，一次性投资大。传统四齿轮三轴两级减速的机型其型号是以高速轴与低速轴的中心距离尺寸以毫米为单位来定的。例如350型减速机，即该机中的高速轴与低速轴的中心距为350毫米。每一台减速机由箱体(浇铸而成)、齿轮、轴与轴承座及轴承等零配件组合而成，并且务必加注一定斤两的齿轮油做为润滑剂和确保不漏油，一台型号为1000的中型减速机，其重量为1吨左右。特别是如图8所示当采用螺旋齿轮即蜗杆蜗轮啮合传动时，在动力传动中，为了提高效率、减少磨擦和延长其使用寿命，必须采用比普通钢材价格要贵许多倍的青铜来制造，不仅成本高，而且加工难度大，其原由是在蜗轮传动中，蜗轮的牙齿是呈圆弧形包围着蜗杆的，所以切制蜗轮的滚刀必须与工作蜗杆具有完全一样的模数、压力角、分度圆直径、头数、旋向和螺旋升角，因此滚刀的专用性极强，所以仅仅是模数相同的蜗轮与蜗杆是不可以互换啮合的。在图4与图5中，是所有齿轮中最为简单的一种，它的制作工艺要求与啮合传动原理简介如下：顾名思义，齿轮就是缘周排列若干个牙齿的一个轮子，这些牙齿必须做得十分地标准并要求耐磨，牙齿的大小是以模数为依据的，各项尺寸计算公式为：外径d1＝模数×(齿数+2)；节径d＝模数×齿数；根径df＝节径-2.5×模数；齿项高oh＝模数；齿根高hf＝1.25×模数；齿全高h＝2.25×模数；孤齿厚S＝1.5708×模数；两齿轮啮合中心距A＝(大齿 轮节径d2+小齿轮节径d1)÷2。 

其次是耗能多。众所周知，主被相互啮合的两齿轮其尺寸相差越多越节能，这和用手秤称东西其小小秤砣往秤杆尾端移动一倍的距离其被称物也须相应加重一倍道理一样，原由是借用了省力杠杆之力。不难发现，如果用人力去转动一台减速机的输出轴(低速轴)远比扭动其输入轴(高速轴)要困难得多，即反道行之为费力杠杆。但由于受到其成本与体积的制约，在实际操作中不可能将被动齿轮做得很大，同时受强度的约束也不可能将主动齿轮做得太小，如果将一台减速机的四个齿轮改为两个而速比不变，根据速比的多少，其体积后者是前者的几倍甚至几十倍，因此是行不通的一种技术方案。 

再次是使用寿命短和噪音大。由于齿轮牙齿的强度很有限和在传动中为硬磨擦，运转中断齿现象常有发生，它远不如轴承在运转中那样耐磨，并伴有一定程度的噪音，特别是圆柱正齿轮在运转中为突然啮合又突然脱开而噪音更大，斜齿和人字齿在啮合传动中为逐然接触与逐然脱开在而噪音较小但制造成本相对要高。 

还有正因为磨擦系数较大免不了有发热现象，为了降低磨损量，务必要在变速箱内加注齿轮油作为润滑剂，并且要定期加注或更换，由此必须要有个储油箱即变速箱的由来。 

另外，由于必须要在变速箱中加入润滑油，因此每台减速机的安装只限于其底层在下，无法实现斜装、立装和倒装，当在机械传动中需要改变方向时，唯一的办法就只得采用圆锥齿轮传动用于两轴相交的机构而既不方便又难度较大。 

发明内容

本发明为弥补以上所述不足，旨在提供一种结构简单、造价低廉、节能省力、无有噪音、无须注油、很少发热、经久耐用并具备减速与离合双重功能的一种减速装置，采用以下技术方案予以实现。 

在低速轴上相隔一定距离安装各一个传动盘内套，将内套的外缘或外缘与内缘之间的两头做成若干个等距离的锯齿形牙齿，前者为外齿，后者为内齿，内套的左右两头为轴承，轴承内缘套合在低速轴上，外缘套合在传动盘的外套左右两头，或者将内套加长，中间外缘是牙齿，两头为空白，在空白位车环形槽沟，并在槽沟中加装滚珠以取代轴承，在外套的前后或上下与内套牙齿对应处开槽和在槽内安装可内外移位的推杆，依据低速轴的旋转方向在外套的其中一边安装长条形杠杆，两个内外套共两根杠杆彼此轮流反方向做上下或前后摆动，每摆动一次借助推杆推越一个牙齿，由此促使低速轴旋转而做功。杠杆的摆动原理是其尾端安装有连杆，连杆与下位的一根曲轴曲柄位相连或紧贴合在曲柄位上，由于曲轴的两个轴柄位彼此为反方向设置，即一左一右，或一上一下，从而曲轴在动力的带动下每运转一周促使双根杠杆相互反方向来回摆动一次，往上带连前边推杆往下后边推杆往上推动低速轴转动，往下带连前边推杆往上后边推杆往下两推杆在锯齿形的斜边滑移而超越一个牙齿为不做工，超越一个牙齿后进入三角形(锯齿形)牙齿的对边，开始下一次做功。为了减轻推杆与牙齿的磨擦可在推杆上套装滚针轴承。进入对边因为依据内套的内外齿其区别在推杆的两边安装了磁铁或弹簧，或在推杆的两头套上拉簧或松紧带，因为磁铁的吸力或拉簧的拉力很有限， 在杠杆的回位带动长条形槽沟旋转一定角度及牙齿斜边的共同作用下促使推杆在后退中超越一个牙齿，双根杠杆不停地摆动促使低速轴连续运转。 

也可以选用直轴做为高速轴，其做法是在直轴的中间段安装传动轮，借助皮带或链条或齿轮与动力连合，在传动轮的左右相隔一定距离各安装一个轴承与轴承座用于定位，即轴承与轴承座安放在机架上，直轴的两头顶端各安装一个轮盘为偏心轮或偏心板，即将一个套装轴承和连杆下头的短轴安装于偏心轮或偏心板外边的一侧，距中心尺寸以工艺要求而定，双头安装位彼此相隔180°，连杆上头连接杠杆，如果不需要离合功能，也可以直接将双根杠杆分别搁放于两头各一个短轴上的轴承之上，杠杆尾端加拉簧拉往以防脱开，亦可获得与曲轴同样的效果。 

杠杆的重力加上拉簧的拉力在往上摆动中会形成阻力，在往下摆动中会形成重力(动力)，一根上一根下其阻力与动力相等二者平衡刚好抵消由有变无，所以拉簧的拉力大小不受影响。 

或者将带有牙齿的内套(被动盘)安装在左右两边，主动盘安装在中间，其推杆由原中间段改为两头来推移左右两被动盘上的牙齿；或者像自行车飞轮那样在外套上安装对称式各一个可内外移位的千斤来推动齿轮，亦可获得同样的效果。 

为了减少连杆大头与曲轴其曲柄位在运转中的相对摩擦，在连杆大头的四周安装三个或三个以上的靠轮，各靠轮与位于中心的曲柄相贴合，运转中其靠轮随曲轴旋转并自转。减速机是有速比的，即在低速轴每转一周的同时其高速轴转多少周便等于速比的多少，例如速比为12，双根杠杆每一次摆动尺寸为一周的十二分之一，依据摆动量来决定曲轴其曲柄位的偏离中心尺寸和连杆与杠杆的安装位置，摆动量过小不能超越单个牙齿即无法带动低速轴运转，摆动量过大超越单个牙齿过多对能源造成浪费，依据这一特点在连杆上端顶头即与杠杆套合处其连杆的前后安装离合装置，借助螺杆与螺母加转盘促使其连杆在杠杆上可做前后移位，在其他数据不变的条件下往前移摆动量加大，往后移相对减小，如果所定位置正好为在每一次摆动中刚好超越一个牙齿，那么只要略向后拉移几个毫米便可使低速轴停止旋转，尽管双根杠杆还在不停地摆动却只是高速轴即曲轴的空转，这样既是减速机又是离合器的双重功能就具备了。 

本发明的有益效果简述如下： 

一是结构简单而制做成本低和建厂投资少。不管机型大小和速比多少都只须安装两个传动盘及双根杠杆和一根曲轴为主要组成部分，省去了传统做法中的多个笨重齿轮与齿轮箱即储油箱，从而使斤两大减： 

二是节能省力。曲轴相当一个小齿轮，双根杠杆所带动的传动盘相当于一个大齿轮为单级减速，并无须加注齿轮油。 

三是经久耐用。锯齿形只有对边和斜边不存在打齿事故的发生，推杆在推动牙齿连及低带轴旋转时是二者同步同位转动并无丝毫的磨擦，推杆在回位中由于为滚针轴承的转动同时又不带负荷，其磨擦也是微乎其微，轴承磨损便于更换，杠杆是不会坏的。 

四是必要时可具备减速和离合双重功能，此由省去了一个离合配件和得到了一个几乎无 须修理的离合装置。 

五是可实现平装、立装和斜装任选，因无须加注齿轮油而不受齿轮油必须存于下位箱底的制约。还有运转平衡无噪音等优越性。 

附图说明

图1是发明原型即现有技术中的圆柱正齿轮的啮合传动示意图； 

图2是一大一小圆柱斜齿轮相互啮合传动示意图； 

图3是圆锥齿轮啮合传动示意图； 

图4是圆柱正齿轮其结构与形状图； 

图5是一大一小两个圆柱正齿轮相互啮合传动平面位置说明图； 

图6是四齿轮三轴两级减速并且以蜗杆蜗轮啮合传动、轴与轴为直角相交安装的减速机剖视图； 

图7和图8是本发明其传动盘与杠杆及离合装置等部件的组合与做功原理侧面示意图； 

图9是外齿状内套与外套安装在低速轴上的套合位置示意图； 

图10是本发明顶视图； 

图11和图12分别是两头带有环形槽沟其内套的主视图及右或左视图(左右视一样)； 

图13是组合式曲轴与双根杠杆贴合示意图； 

图14是以直轴取代曲轴与双根杠杆贴合示意图； 

图15是整体式曲轴结构图； 

图16是手推式离合装置其结构与做功原理示意图； 

图17是内齿状内套其结构图。 

具体实施方式

参照图7至图10，外齿状内套16安装在中心位置的低速轴9上，四周若干个三角形牙齿与外套38保持一定的间隙与其共同组合成一个传动盘，外套左右两边的前后分别开有彼此相互对称的长条形槽沟10，槽沟中安放有弹簧和伸缩销14及推杆11，其做功原理为：由动力带动的曲轴每运转一周其曲轴的两个曲柄位6在同一时间彼此反方向上下一致，往上推动连杆下头靠轮5或大头环形圈上靠轮25连及连杆1促使安装在传动外套一侧的杠杆17上升或前移(以立装或平装的区别)，从而带动推杆11前一根往下后一根往上，由此促使低速轴9旋动，往下为回位而不做功，由于是在同一根低速轴上安装了两个传动盘，连及双根杠杆在同一时间一根上一根下，以此达到低连轴不停地旋转。在杠杆回位中其推杆11顺三角牙齿斜边滑移而超越一个牙齿，连杆小头两侧安装有靠轮7在弧状滑道20中做来回重复移位，离合装置19与弧状滑道相连。杠杆尾端挂有拉簧18以防靠轮与曲轴脱开，当选用图8中的安装在连杆大头环形圈上靠轮时便可以不挂拉簧，离合装置支架19后位安装有螺杆21和螺母及转盘22其间套有平面轴承24和定位板块23，由于定位板块23是安装在固定机架上的，前移促使杠杆摆动角度加大，反之减小，当减小到一定程度时推杆11便不能超越内套牙齿， 

参照图11和图12，传动盘内套8中间段为三角形牙齿齿轮结构39，两头分别开有环形槽沟27，沟中安放在滚珠28，只要将外套(图中未示出)做成相应形状的槽沟与其套合，槽沟与滚珠相当于安装在低连轴上的轴承； 

参照图13，组合式曲轴的曲柄位上套合有轴承2和连杆1的大头，曲轴其左右分别由各一个轴承与轴承座4所支承，右边顶头安装有传动轮3便于动力的带动。 

参照图14，由左右各一个轴承与轴承座32所支承的直轴中心安装有传动轮31，两头各一个偏心轮盘30，两偏心轮彼此相隔180°的外侧一侧边安装有靠轮40，双根杠杆17分别紧贴其上边，运转中一上一下可实现与曲轴同样的效果。 

参照图16，离合装置支架19后位系有线绳41，线绳超越两个滑轮42另一头系在摆杆34上，摆杆下位与机架之间挂有拉簧43用于前后摆动到位时的定位。 

参照图17，内齿状内套16其两根推杆11安装在牙齿的内边，其做功原理与外齿内套一样，只是借助拉簧或松紧带或磁铁(图中未未出)将推杆向处拉以防与齿脱开。 

Claims (3)

1.一种双功能省力减速机，运转中高速轴为主动，低速轴为从动，其特征在于：低速轴上安装两个传动盘内套(16)，内套的缘周为等距离若干个锯齿形牙齿，其左右两头为轴承，轴承外缘套合在传动盘外套(38)的左右，外套的上下或左右与牙齿对应处开有槽沟并在槽内安装可内外移位的推杆(11)，两外套其中一侧边安装有长条形杠杆(17)，杠杆其尾端安装有连杆(1)，连杆下头套合在曲轴的曲柄位(6)上，或者其曲轴由直轴取代，其直轴两头各安装一个偏心轮(30)或偏心板，并将一个套装轴承和连杆下头的短轴安装偏心轮或偏心板外边的一侧，双头安装位彼此相隔180°，或者将双根杠杆分别搁放于直轴两头各一个短轴承即靠轮(40)上，杠杆尾端挂有拉簧(18)。

2.根据权利要求1所述的一种双功能省力减速机，其特征是在连杆上端顶头与杠杆套合处其连杆的前后安装离合装置(19)与弧状滑道(20)相连，其后位安装有螺杆(21)和螺母及转盘(22)，其间套有平面轴承(24)和定位板块(23)。

3.根据权利要求1所述的一种双功能省力减速机，其特征为离合装置支架(19)后位系有线绳(41)，线绳超越滑轮(42)另一头系挂在摆杆(34)上，摆杆下位挂有拉簧(43)。

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