CN1039883A - 复合少齿差差动传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明是一种差动传动机构，其速比范围最大、结构最紧凑，又无需专用输出机构；加工容易，无需高级钢材及专用设备，制造成本低廉；并能实现减速比从10以下直至∞的传动；输出轴回转方向与输入轴相同或相反均可，可以实现在运转中换向；还可以与各种变速机构相结合，形成可以换向和变速的传动机构。因此，能够广泛地应用到各种场合。

Description

本发明是关于内啮合行星传动、特别是关于少齿差内啮合行星传动的发明。本发明的意图是为了提供一种减速比范围特别大，结构简单紧凑，体积小，重量轻的减速机构。

讫今为止，大多数机械传动式减速机构存在体积大、结构复杂，减速比范围有限，制造成本高等缺点。行星摆线针轮减速机，具有体积小，重量轻，减速比大等优点，是目前国内外比较先进的一种减速机，用途相当广泛;但其精度要求甚高，而且需要摆线轮加工专用设备，特别是输出机构加工比较困难;由于摆线传动的特点，对材料及热处理要求均很高，因此投资大、成本高。目前国内外都在研究的渐开线少齿差行星减速机，由于渐开线少齿差内啮合传动设计很困难，难以实现理想的传动。而且这两种传动机构均存在输出机构加工困难，减速比范围有限等缺点，例如要实现减速比为数千至数万的减速机，则必须设计成两级、三级、甚至多级减速装置，方可达到。

本发明的实质是采用复合少齿差内啮合行星差动传动机构，利用这个机构，不需要进行两级或多级组合，即可实现传动比从±10以下直至±∞的减速传动，即不需要增加反向机构，便可实现正转和反转的所有需要速比的传动。

本发明的原理如附图所示。

图中右端为输入端，n₁为输入转数（转/分）。Z₁与Z₂组成第一付内啮合齿轮副，Z₃与Z₄组成第二副内啮合齿轮副，以下类推。其中Z₁与Z₃为一个双联齿轮，Z₅与Z₇为第二个双联齿轮;Z₂为齿圈，与机壳固定在一起;Z₄、Z₆为双联齿圈，可以转动;Z₈为齿圈，与输出轴固定在一起;输出轴转数为n₂。两个双联齿轮均用滚动轴承与偏心轴装配在一起。

当输入轴以n₁速度转动时，偏心轴上的两个双联齿轮均以同一转速围绕系统中心进行公转。其中Z₁除了公转外，还与Z₂相啮合而产生自转，因此Z₃也以同一速度进行自转。由于Z₃的两种运动，造成Z₄的极为微小的转动。此转动又传给Z₆，使Z₆具有相同的转动。当Z₅与Z₆啮合，並围绕Z₆公转时，Z₅即产生一自转运动，同时Z₆的转动也传递给Z₅，使Z₅产生一个附加运动，这两个运动相叠加，形成Z₅的新的自转运动。Z₇与Z₅具有完全相同的运动。此运动通过公转和自转传递给Z₈，此即输出转速n₂。

其计算公式如下：

n₂=n₁(1- (Z₂Z₃Z₆Z₇)/(Z₁Z₄Z₅Z₈) )

${\mathrm{i\; =\; n}}_1\mathrm{/n}{}_2=\frac{1}{\mathrm{1-}\frac{Z_2{Z}_3{Z}_6{Z}_7}{Z_1{Z}_4{Z}_5{Z}_8}}$

推导过程从略。

为了制造的方便，右面两对齿轮副（简称前级）最好具有相同中心距;左面两对齿轮副（简称后级）也最好采用相同中心距。而且前后两级还可以采用完全相同的中心距。

根据四对齿轮副齿数的不同组合，即可实现正转、反转的任何需要的减速比。

例如当Z₁＝11，Z₂＝12，Z₃＝78，Z₄＝79，Z₅＝12，Z₆＝13，Z₇＝79，Z₈＝80时，减速比i＝-6.567，减速比小于10，负号表示输出转向与输入转向相反。

又如当Z₁＝56，Z₂＝57，Z₃＝55，Z₄＝56，Z₅＝56，Z₆＝57，Z₇＝57，Z₈＝58时，减速比i＝90139.13，其输出转速与输入转速方向相同。

在对本机构进行深入研究后得知：

1.当Z₂＝Z₁+1，Z₃＝Z₁-1，Z₄＝Z₁;

Z₅＝Z₁，Z₆＝Z₁+1，Z₇＝Z₆，Z₈＝Z₆+1时，

i达到第一个齿轮齿数为Z₁时所能达到的正向最大值。

2.当Z₂＝Z₁+1，Z₃＝Z₁-1，Z₄＝Z₁;

Z₅＝Z₁-2，Z₆＝Z₁-1，Z₇＝Z₆，Z₈＝Z₁时，

i达到第一个齿轮齿数为Z₁时的反向最大值。

3.当 (Z₂Z₃Z₆Z₇)/(Z₁Z₄Z₅Z₈) 时，i＝∞;即无论输入转数是多少，输出均为0，而所有齿轮齿数无需太多，只需将前级的输入和输出

倒过来，作为后级的输入和输出即可。

根据以上规律知，当齿数不太大时，只要适当组合，即可达到非常高的减速比。例如：

当Z₁＝298，Z₂＝299，Z₃＝297，Z₄＝298，Z₅＝298，Z₆＝299，Z₇＝299，Z₈＝300时，

i＝13，297，872.34

当Z₁＝298，Z₂＝299，Z₃＝297，Z₄＝298，Z₅＝296，Z₆＝297，Z₇＝297，Z₈＝298时，

i＝-13，166，556.95

亦即，前级不变，只改变后级齿数，即可达到反向最大值，其输出转速与前者相差甚微。

在以上两种情况下，假设用一转速为1400转/分的4极电动机作为输入，则输出轴在连续运转一星期后，方旋转一週。而减速机只有一级，其最大齿数不超过300。

如果将前一例的Z₇改为300，Z₈改为301，则减速比为i＝-90612.29。

由以上分析可知，如果将后级四个齿轮改为第二例，或仅仅将Z₇，Z₈稍加改变，即可得到反向转动。按此，可以很容易地采用推挽式换挡的办法，使减速机在运转中改变方向，这在起重和运输设备中是非常有用的。用这个方法使减速机与转子发动机相连接，並在前级前面加一级变速装置，将成为结构最轻便，正反向变速非常灵活的传动机构。

以上规律在Z₁很小时仍然成立，如果Z₁太小，以至无法加工时，还可将所有齿轮齿数乘以k，其结果不变，k＝2，3，4，……等正整数。

Claims (5)

1、一种减速机构，采用复合少齿差差动传动原理，其中共有四对内啮合齿轮副(无论用任何曲线生成的齿轮均可)，其中第一副齿圈固定，第二副与第三副齿圈制成双联齿圈，並可绕其园心旋转，第四副齿圈固定在输出轴上；第一副与第二副小齿轮制成双联齿轮，第三副与第四副小齿轮也制成双联齿轮，並用轴承安装在偏心轴上，形成一个完整的差动传动机构。

2、上述权利要求中的减速机构，当齿数配合采取以下方式对所得到的减速机构：

（1）Z₂＝Z₁+1，Z₃＝Z₁-1，Z₄＝Z₁;

Z₅＝Z₁，Z₆＝Z₂，Z₇＝Z₂，Z₈＝Z₇+1。

（2）Z₂＝Z₁+1，Z₃＝Z₁-1，Z₄＝Z₁;

Z₅＝Z₁-2，Z₆＝Z₃，Z₇＝Z₃，Z₈＝Z₇+1。

3、按权利要求2所述的减速机构，将（1）中的Z₅至Z₈与（2）中的Z₅至Z₈合并在一起，形成推挽式换向装置。

4、按权利要求2中（1）所述的减速机构，将Z₇及Z₈齿数稍加改变，与原有Z₇、Z₈合并在一起，形成推挽式换向装置。

5、按权利要求1所述减速机构，前面增加一级变速装置，形成速度可以改变的减速变速传动装置。