CN104141746A - 一种全机械式正反转齿轮箱 - Google Patents

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noncircular gear
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陈国强
窦爱民
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Xuzhou Feiyuan Machinery Co Ltd Science & Technology
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Xuzhou Feiyuan Machinery Co Ltd Science & Technology
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion

Abstract

一种全机械式正反转齿轮箱，包括箱体、非圆齿轮、输入轴、行星架、内齿圈、行星齿轮、太阳轮、输出轴等。采用两级行星轮系传动结构，第一级为非圆齿轮行星轮系，第二级为圆齿轮行星轮系。齿轮箱工作时，运动通过输入轴传入，并经过齿轮箱的齿轮啮合后，通过输出轴输出。当输入为连续单方向时，其输出是正反转两个方向；正反转的角速度和角加速度以及输出轴的正反转角度可以通过改变非圆齿轮的节曲线形状或行星轮系齿轮配伍来改变。采用通轴以及对称结构。造价低，便于维护，适合在大功率、高负荷等恶劣环境下长时间工作。

Description

一种全机械式正反转齿轮箱
技术领域
本发明属于机械技术领域，具体地说，涉及一种全机械式正反转齿轮箱。 
背景技术
正反转是一种比较常见的机械运行状态，通常都是通过电控切换或伺服机构来实现的，比如最常见的方法就是通过开关改变电机的运转方向；也有通过增加介轮或摩擦片等机械的方式来实现的，但也离不开控制机构。 
通过电控切换或伺服机构来实现正反转，在一些场合是可行的；但在有些场合是行不通的，比如在大功率、重负荷的场合。 
对大功率电机来说，要让它长时间处于一种需要频繁启动换向的工况条件下，几乎是不可想象的，而且大功率电机在启动时需要5-7倍的启动电流，不仅造成大的能量浪费，也严重影响电网的运行质量。 
通过介轮或摩擦片等机械方式来实现正反转也有明显的局限性，一是它需要额外的控制系统或机构，二是在传递功率较大的情况下，平稳性及寿命都成问题。 
因此，依据现有的电控式或机械式的正反转设备或装置是很难满足大功率、重负荷、长寿命的使用要求的。开发一种全机械式结构、不需要额外的切换装置且能够传递大功率、大扭矩的正反转设备或装置就显得尤为需要。本发明所述的一种全机械式正反转齿轮箱正好能够很好地满足上述条件和要求，同时由于采用的是以非圆齿轮为核心部件的全机械结构，因而不仅使用寿命长，而且正反转运行的角速度、角加速度以及正反转的角度都是可调的，可以适应 不同的工况要求。 
发明内容
考虑到现有正反转设备或装置的特点和不足，以及需要正反转场合的工况要求，本发明所述的齿轮箱采用了以非圆齿轮为核心部件、以行星轮系为主体结构的全机械形式。可以满足不同的工况要求，特别对于大功率、高负荷的环境，优势明显。 
本发明的具体内容以及实施的技术方案如下： 
一种全机械式正反转齿轮箱，包括箱体、非圆齿轮、输入轴、行星架、内齿圈、行星齿轮、太阳轮、输出轴等。四个非圆齿轮作为行星齿轮安装在行星架上，分别与另外的四个非圆齿轮啮合；内齿圈、行星齿轮、太阳轮和行星架构成行星轮系。距内齿圈较远且以通轴为回转中心的两个非圆齿轮与箱体直接联接，保持静止不动；距内齿圈较近且以通轴为回转中心的两个非圆齿轮与行星架联接；内齿圈与箱体联接；太阳轮与输出轴联接。齿轮箱工作时，运动通过输入轴传入，并经过齿轮箱的齿轮啮合后，通过输出轴输出。 
这种全机械式正反转齿轮箱，具有如下特点或优点： 
1、本发明所述的全机械式正反转齿轮箱采用两级行星轮系结构，其中第一级行星轮系全部采用非圆外齿轮，第二级行星轮系采用圆齿轮；是一种全机械式结构。整个齿轮箱结构简单，造价低，便于维护，适合在大功率、高负荷等恶劣环境下长时间工作。 
2、本发明所述的全机械式正反转齿轮箱当输入为连续单方向时，其输出是正反转两个方向，且输入轴每转一周，输出轴改变正反转方向一次。不需要任何其它的切换装置。 
3、本发明所述的全机械式正反转齿轮箱输出的正反转的角速度和角加速度没有必然的对称关系，可以通过改变非圆齿轮节曲线的形状进行独立调整；输出轴的正反转角度可以通过行星轮系齿轮配伍来改变。这种特点极大地满足了各种工况的要求。 
4、本发明所述的全机械式正反转齿轮箱的输入轴采用通轴结构，行星轮系采用对称结构。这样的结构形式提高了齿轮箱的承载能力和运行稳定性，也延长了齿轮箱的寿命。 
5、本发明所述的全机械式正反转齿轮箱以非圆齿轮为核心部件，但在有些应用场合下，距内齿圈较远的两组非圆齿轮副可以退化为圆齿轮，齿轮箱的正反转功能依然存在。 
附图说明
附图是一种全机械式正反转齿轮箱的结构示意图。 
如图所示：1、箱体，2、非圆齿轮(a)，3、非圆齿轮(b)，4、非圆齿轮(c)，5、输入轴，6、非圆齿轮(d)，7、行星架(a)，8、非圆齿轮(e)，9、内齿圈，10、行星齿轮，11、行星架(b)，12、非圆齿轮(f)，13、非圆齿轮(g)，14、太阳轮，15、输出轴，16、非圆齿轮(h)。 
非圆齿轮(a)、非圆齿轮(d)、非圆齿轮(e)和非圆齿轮(g)安装在行星架(a)上，分别与非圆齿轮(b)、非圆齿轮(c)、非圆齿轮(h)和非圆齿轮(f)啮合；内齿圈、行星齿轮、太阳轮和行星架(b)构成行星轮系。非圆齿轮(b)和非圆齿轮(c)与箱体直接联接，保持静止不动；非圆齿轮(f)和非圆齿轮(h)与行星架(b)联接；内齿圈与箱体联接；太阳轮与输出轴联接。齿轮箱工作时，运动通过输入轴传入，并经过齿轮箱的齿轮啮合后，通过输出轴输出。 
具体实施方式
如附图所示，本发明所述一种全机械式正反转齿轮箱，包括箱体1、非圆齿轮(a)2、非圆齿轮(b)3、非圆齿轮(c)4、输入轴5、非圆齿轮(d)6、行星架(a)7、非圆齿轮(e)8、内齿圈9、行星齿轮10、行星架(b)11、非圆齿轮(f)12、非圆齿轮(g)13、太阳轮14、输出轴15和非圆齿轮(h)16。非圆齿轮(a)、非圆齿轮(d)、非圆齿轮(e)和非圆齿轮(g)安装在行星架(a)上，分别与非圆齿轮(b)、非圆齿轮(c)、非圆齿轮(h)和非圆齿轮(f)啮合；内齿圈、行星齿轮、太阳轮和行星架(b)构成行星轮系。非圆齿轮(b)和非圆齿轮(c)与箱体直接联接，保持静止不动；非圆齿轮(f)和非圆齿轮(h)与行星架(b)联接；内齿圈与箱体联接；太阳轮与输出轴联接。齿轮箱工作时，运动通过输入轴传入，并经过齿轮箱的齿轮啮合后，通过输出轴输出。 

Claims (6)

1.一种全机械式正反转齿轮箱，包括箱体1、非圆齿轮(a)2、非圆齿轮(b)3、非圆齿轮(c)4、输入轴5、非圆齿轮(d)6、行星架(a)7、非圆齿轮(e)8、内齿圈9、行星齿轮10、行星架(b)11、非圆齿轮(f)12、非圆齿轮(g)13、太阳轮14、输出轴15和非圆齿轮(h)16。非圆齿轮(a)、非圆齿轮(d)、非圆齿轮(e)和非圆齿轮(g)安装在行星架(a)上，分别与非圆齿轮(b)、非圆齿轮(c)、非圆齿轮(h)和非圆齿轮(f)啮合；内齿圈、行星齿轮、太阳轮和行星架(b)构成行星轮系。非圆齿轮(b)和非圆齿轮(c)与箱体直接联接，保持静止不动；非圆齿轮(f)和非圆齿轮(h)与行星架(b)联接；内齿圈与箱体联接；太阳轮与输出轴联接。齿轮箱工作时，运动通过输入轴传入，并经过齿轮箱的齿轮啮合后，通过输出轴输出。
2.根据权利要求书1所述的一种全机械式正反转齿轮箱，其特征是：所述的正反转齿轮箱采用两级行星轮系结构，其中第一级行星轮系全部采用非圆外齿轮，第二级行星轮系采用圆齿轮；是一种全机械式结构。
3.根据权利要求书1和权利要求书2所述的一种全机械式正反转齿轮箱，其特征是：当输入为连续单方向时，其输出是正反转两个方向，且输入轴每转一周，输出轴改变正反转方向一次。
4.根据权利要求书1、权利要求书2和权利要求书3所述的一种全机械式正反转齿轮箱，其特征是：齿轮箱正反转的角速度和角加速度没有必然的对称关系，可以通过改变非圆齿轮节曲线的形状进行独立调整；输出轴的正反转角度可以通过行星轮系齿轮配伍来改变。
5.根据权利要求书1和权利要求书2所述的一种全机械式正反转齿轮箱，其特征是：输入轴采用通轴结构，行星轮系采用对称结构。
6.根据权利要求书1、权利要求书2、权利要求书3和权利要求书4所述的一种全机械式正反转齿轮箱，其特征是：在有些应用场合下，非圆齿轮(a)、非圆齿轮(b)、非圆齿轮(c)以及非圆齿轮(d)可以退化为圆齿轮，齿轮箱的正反转功能依然存在。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111853162A (zh) * 2020-06-15 2020-10-30 江苏大学 二自由度不等速轮系移栽机构及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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