CN104633033B - 锥齿摆动变速装置 - Google Patents
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Abstract
一种锥齿摆动变速装置，该机构包括机体，其包括主壳体和锥齿端盖，锥齿端盖上设有圆锥齿；传动轴，其包括第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴和第二传动轴的轴心重合；斜偏轮，其固定于第二传动轴上；锥齿摆轮，其固定在斜偏轮上，锥齿摆轮与锥齿端盖相啮合；锥齿摆轮与锥齿端盖的齿数差与锥齿端盖的齿数比构成该变速机构的传动比；拨动件，其设于锥齿摆轮上；当第二传动轴驱动斜偏轮转动时，带动锥齿摆轮在锥齿端盖的锥齿上作啮合滚动，形成圆锥摆动与转动的复合运动，并将其转动经拨动件驱动第一传动轴转动。该装置变速比及传动效率高，结构简单，易于生产和加工，生产成本低，用途广泛。
Description
【技术领域】
本发明涉及变速机构，特别是涉及一种可实现单级大比例变速的锥齿摆动变速装置。
【背景技术】
在机械领域中广泛使用着各种变速机构，包括增速机构和减速机构，用于增加和降低机械设备输出的转速。传统的大变速比机构主要包括多级行星齿轮变速机构、谐波齿轮变速机构、蜗轮蜗杆变速机构、偏心摆线变速机构等，这些变速机构具有不同的结构特点，均可实现变速功能，但也具有其各自的局限性。其中，行星齿轮变速机构的缺陷在于体积大，重量重，结构复杂，生产成本高；蜗轮蜗杆变速机构的传动效率低，其只能用于减速机构，且加工困难；谐波齿轮变速机构需使用特种材料制造，加工困难，生产成本极高；偏心摆线变速机构的结构复杂，单级变速比相对较小。因此，开发一种能够提高变速机构的变速比，且结构简单，传动效率高，易于生产和加工，生产成本低的变速机构就成为一种客观需求。
【发明内容】
本发明旨在解决上述问题，而提供一种变速比及传动效率高，结构简单，易于生产和加工，生产成本低，用途广泛的锥齿摆动变速装置。
为实现上述目的，本发明提供一种锥齿摆动变速装置，该机构包括：
机体，其包括主壳体和锥齿端盖，所述锥齿端盖的一侧设有圆锥齿；
传动轴，其包括第一传动轴和第二传动轴，该第一传动轴和第二传动 轴的轴心重合，第一传动轴通过第一轴承支承于主壳体上，第二传动轴通过第二轴承、第三轴承支承于锥齿端盖及第一传动轴上；
斜偏轮，其固定于第二传动轴上；
锥齿摆轮，其通过第四轴承固定在所述斜偏轮上，所述锥齿摆轮与所述锥齿端盖相啮合；
所述锥齿摆轮与锥齿端盖的齿数差与锥齿端盖的齿数比构成该变速机构的传动比；
多个拨动件，其设于所述锥齿摆轮与其锥齿相反的一面；且
当所述第二传动轴驱动斜偏轮转动时，带动所述锥齿摆轮在锥齿端盖的锥齿上作啮合滚动，形成圆锥摆动与转动的复合运动，并将其转动经所述拨动件驱动所述第一传动轴转动。
在所述第一传动轴的一端设有轴肩，该轴肩的中心设有装设第三轴承的第三轴承孔，在靠近轴肩的边缘设有多个供拨动件插入的槽或孔，该槽或孔的直径大于所述拨动件的直径，形成拨动件可进入和脱开的活动配合。
所述锥齿端盖为板状体，其中心设有第二轴承孔，其与所述主壳体相对的一侧设有圆锥齿。
斜偏轮通过其轴孔固定在所述第二传动轴的中部，斜偏轮的外圆周面的中心线倾斜并相交于第一传动轴和第二传动轴的中心轴线，所述斜偏轮的中心线与所述第一传动轴和第二传动轴的中心轴线的交点位于所述锥齿端盖与锥齿摆轮的锥齿分度线的交点。
锥齿摆轮的中心设有第四轴承孔，锥齿摆轮与所述锥齿端盖相对的一侧设有圆锥齿，所述锥齿摆轮与锥齿端盖的锥齿分度线相交于一点，锥齿摆轮的另一侧近边缘处设有多个拨动件，拨动件与所述第一传动轴轴肩上的凹槽接触的一端为圆柱形或圆锥形，所述锥齿端盖与锥齿摆轮的锥齿分度线相交于一点。
拨动件为拨销、拨齿或拨键，所述的拨销、拨齿或拨键固定于锥齿摆 轮上的孔内或一体形成于锥齿摆轮的侧表面，与之相对应，所述第一传动轴的轴肩上的槽或孔分别为销孔、齿槽或键槽，该销孔、齿槽或键槽的尺寸大于所述拨销、拨齿或拨键的尺寸。
在本发明的另一方案中，该锥齿摆动变速装置包括：
机体，其包括主壳体和端盖；
传动轴，其包括第一传动轴和第二传动轴，该第一传动轴和第二传动轴的轴心重合，第一传动轴上设有轴肩，轴肩的一侧设有圆锥齿，该第一传动轴通过第一轴承支承于主壳体上，第二传动轴通过第二轴承、第三轴承支承于端盖及第一传动轴上；
斜偏轮，其固定于第二传动轴上；
锥齿摆轮，其通过第四轴承固定在所述斜偏轮上，所述锥齿摆轮与所述第一传动轴圆锥齿相啮合；
所述锥齿摆轮与第一传动轴圆锥齿的齿数差与锥齿摆轮齿数比构成该变速机构的传动比；
多个拨动件，其设于所述锥齿摆轮与其锥齿相反的一面；且
当所述第二传动轴带动斜偏轮转动时，带动所述锥齿摆轮作圆锥摆动，并通过其与第一传动轴圆锥齿的啮合带动第一传动轴转动。
在所述第一传动轴的轴肩的中心设有装设第三轴承的第三轴承孔。
所述端盖的中心设有第二轴承孔，端盖上靠近边缘设有多个供拨动件插入的槽或孔，该槽或孔的直径大于所述拨动件的直径。
斜偏轮通过其轴孔固定在所述第二传动轴的中部，斜偏轮的外圆周面的中心线倾斜并相交于第一传动轴和第二传动轴的中心轴线，所述斜偏轮的中心线与所述第一传动轴和第二传动轴的中心轴线的交点位于所述锥齿摆轮与第一传动轴圆锥齿的锥齿分度线的交点。
锥齿摆轮的中心设有第四轴承孔，锥齿摆轮与所述第一传动轴的轴肩相对的一侧设有圆锥齿，所述锥齿摆轮与第一传动轴的轴肩的圆锥齿的锥 齿分度线相交于一点，锥齿摆轮的另一侧近边缘处设有多个轴向拨动件，所述锥齿摆轮与第一传动轴的轴肩的圆锥齿的锥齿分度线相交于一点。
拨动件为拨销、拨齿或拨键，所述的拨销、拨齿或拨键固定于锥齿摆轮上的孔内或一体形成于锥齿摆轮的侧表面，与之相对应，所述端盖上的槽或孔分别为销孔、齿槽或键槽，该销孔、齿槽或键槽的尺寸大于所述拨销、拨齿或拨键的尺寸。
所述拨动件与供拨动件插入的槽或孔的设置位置可以互换。
本发明的贡献在于，其有效解决了现有变速机构变速比小，传动效率低，体积大，结构及加工复杂等问题。本发明的变速机构的传动比由锥齿摆轮与锥齿端盖的齿数差与锥齿端盖的齿数比所确定，因此，通过改变该比例可大幅提高变速机构的传动比，并可大幅提高变速机构的传动效率。本发明通过设置锥齿摆轮与锥齿端盖的啮合滚动结构，形成圆锥摆动与转动的复合运动，并将其转动经拨动件驱动所述第一传动轴转动，实现了本发明的变速装置的大传动比输出。本发明结构紧凑，体积小巧，易于生产和加工，生产成本低，在机械传动领域有着广泛的应用。
【附图说明】
图1是本发明的实施例1的整体结构剖视图。
图2A是图1中的锥齿端盖右视图。
图2B是图2A的侧剖视图。
图3A是图1中主壳体的右视图。
图3B是图3A的侧剖视图。
图4A是图1中斜偏轮的左视图。
图4B是图4A的侧剖视图。
图5A是图1锥齿摆轮的右视图。
图5B是图5A的侧剖视图。
图6是图1中第一传动轴的侧剖视图。
图7是本发明的实施例2的整体结构剖视图。
图8A是图7中端盖右视图。
图8B是图8A的侧剖视图。
图9是图7中第一传动轴的侧剖视图。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。
实施例1
如图1～图6所示，本发明的锥齿摆动变速装置包括机体10、传动轴20、斜偏轮30、锥齿摆轮40及拨动件50。
如图1、图2A、图2B所示，所述机体10包括主壳体11和锥齿端盖12，其中，主壳体11为一侧敞口的中空圆盘状壳体，在其中心设有第一轴承孔111，用于装设第一轴承23。所述锥齿端盖12是与主壳体11形状相对应的板状体，锥齿端盖12中心设有第二轴承孔121，用于装设第二轴承24。锥齿端盖12与所述主壳体11相对的一侧的近边缘处表面设有圆锥齿，该锥齿端盖12上的圆锥齿为固定齿。该锥齿端盖12用螺钉与主壳体11对合连接为一体。
如图1所示，在机体10内设有传动轴20，该传动轴20包括第一传动轴21和第二传动轴22，该第一传动轴21和第二传动轴22的轴心重合。在主壳体的第一轴承孔111内装有第一轴承23，第一传动轴21通过第一轴承23支承于主壳体11上，其一端伸出主壳体11外。在锥齿端盖12中心的第二轴承孔121内装有第二轴承24。如图1、图6，在第一传动轴上与第二传动轴22相对的一端设有圆盘状轴肩211，其与主壳体11间留有转动间隙。该轴肩211的中心设有装设第三轴承的第三轴承孔2111，该第三轴承孔 2111内装有第三轴承25。在轴肩上与第二传动轴22相对一侧靠近轴肩211的边缘设有多个圆柱形销孔2112，用于拨动件50的插入及脱开，该销孔2112的直径大于所述拨动件50的直径。所述销孔2112也可以是圆锥形销孔。所述第二传动轴22的直径小于第一传动轴21，其同轴线地装设于第一传动轴21的另一端。在锥齿端盖12中心设有第二轴承孔121，第二轴承孔121内装有第二轴承24。在轴肩211的中心设有第三轴承孔2111，第三轴承孔2111内装有第三轴承25。所述第二传动轴22通过第二轴承24、第三轴承25支承于锥齿端盖12及第一传动轴21上，第二传动轴22的一端伸出锥齿端盖12外。本实施例中，所述第二传动轴22可连接到电机、皮带轮等旋转驱动装置上。
如图1、图4A、图4B所示，在所述第二传动轴22的中部固定有斜偏轮30，该斜偏轮30中心设有轴孔34，斜偏轮30通过其轴孔34套设并固定于第二传动轴22上。该斜偏轮30呈倾斜设置，其外圆周面的中心线倾斜并相交于第一传动轴21和第二传动轴22的中心轴线，该斜偏轮30的中心线L2与所述第一传动轴21和第二传动轴22的中心轴线L1的交点位于所述锥齿端盖12与锥齿摆轮40的锥齿分度线L3的交点。在斜偏轮30的一端边缘设有外凸的台阶31，用于限制第四轴承26的轴向移动。在斜偏轮30另一端的外圆周面上设有装设卡环32用的卡环凹槽33。
如图1、图5A、图5B所示，在所述斜偏轮30上固定有锥齿摆轮40，该锥齿摆轮40的中心设有第四轴承孔41，锥齿摆轮40与所述锥齿端盖12相对的一侧沿圆周设有圆锥齿，锥齿摆轮40的靠锥齿一端边缘设有外凸的台阶42，用于限制第四轴承26的轴向移动。在锥齿摆轮40另一端的外圆周面上设有装设卡环32用的卡环凹槽43。在锥齿摆轮40的第四轴承孔41内装有第四轴承26，在第四轴承26上装有弹性卡环32，卡环32分别嵌入斜偏轮30的卡环凹槽33和锥齿摆轮40的卡环凹槽43中，使得第四轴承26的两端分别由卡环32、斜偏轮30上的台阶31、锥齿摆轮40上台阶42 限位固定，并使得锥齿摆轮40通过第四轴承26固定在所述斜偏轮30上，如图1所示，所述锥齿摆轮40与所述锥齿端盖12相啮合，锥齿摆轮40与锥齿端盖12的锥齿分度线相交于一点。
如图1所示，锥齿摆轮40的另一侧近边缘处设有多个拨动件50，该拨动件50可以是拨销，也可以是拨齿或拨键，所述的拨销、拨齿或拨键可以固定于锥齿摆轮40上的孔内，也可一体形成于锥齿摆轮40的侧表面。本实施例中，该拨动件50为拨销，该拨销与所述第一传动轴轴肩211上的销孔2112接触的一端为圆柱形或圆锥形。与之相对应，所述第一传动轴的轴肩上的槽或孔2112可以是销孔，也可以是齿槽或键槽，该销孔、齿槽或键槽的尺寸大于所述拨销、拨齿或拨键的尺寸，使得拨动件50可自由进入销孔、齿槽或键槽，并在拨动动作完成后与销孔、齿槽或键槽相脱离，形成拨动件50可自由进入和脱开的活动配合。
本发明中，所述锥齿摆轮40与锥齿端盖12的齿数差与锥齿端盖12的齿数比构成该变速机构的传动比，这决定了通过改变锥齿摆轮40与锥齿端盖12的齿数差与锥齿端盖12的齿数之比即可改变该变速装置的传动比，很显然，锥齿摆轮40与锥齿端盖12齿数越多且齿数差越小，传动比越大，使得通过增加锥齿摆轮40与锥齿端盖12的齿数及减小两者的齿数差，即可有效改变该变速装置的传动比，因而可实现单级大比例变速。
本发明的工作原理如图1所示，当所述第二传动轴22驱动斜偏轮30转动时，带动所述锥齿摆轮40在锥齿端盖12的锥齿上作啮合滚动，形成圆锥摆动与转动的复合运动，第二传动轴22每转动一圈，锥齿摆轮40与锥齿端盖12的锥齿啮合一次，同时，设于锥齿摆轮40另一侧的拨动件50则经第一传动轴轴肩上的槽或孔2112通过拨动方式第一传动轴21转动，将增速或减速后的动力传递给第一传动轴21。所述锥齿摆轮40与锥齿端盖12的齿数差与锥齿端盖12的齿数比构成该变速机构的传动比，实现了单级大比例变速。
实施例2
本实施例中，本发明的锥齿摆动变速装置的基本结构同实施例1。如图7～图9所示，该锥齿摆动变速装置包括机体10、传动轴20、斜偏轮30、锥齿摆轮40及拨动件50。
如图1及图8A、图8B所示，所述机体10包括主壳体11和端盖70，其中，主壳体11结构同实施例1。所述端盖70为圆形板状体，其中心设有第二轴承孔71，端盖70上靠近边缘设有多个供拨动件50插入的多个圆柱形销孔72，该销孔72的直径大于所述拨动件50的直径，使得拨动件50可自由进入销孔，并在拨动动作完成后与销孔72相脱离，形成拨动件50可自由进入和脱开的活动配合。所述斜偏轮30、锥齿摆轮40结构同实施例1。
如图7、图9所示，所述传动轴20包括第一传动轴21和第二传动轴22，该第一传动轴21和第二传动轴22的轴心重合，第一传动轴21上设有轴肩211，轴肩211的一侧设有圆锥齿，该第一传动轴21通过第一轴承23支承于主壳体11上，第二传动轴22通过第二轴承24、第三轴承25支承于端盖70及第一传动轴21上。所述的多个拨动件50固定在所述锥齿摆轮40与其锥齿相反的一面。
本实施例中，所述锥齿摆轮40与第一传动轴21圆锥齿的齿数差与锥齿摆轮40齿数比构成该变速机构的传动比。
本发明的工作原理如图7所示，当所述第二传动轴22带动斜偏轮30转动时，驱动所述锥齿摆轮40作圆锥摆动，并通过其与第一传动轴21轴肩上的圆锥齿的啮合带动第一传动轴21转动。同时，设于锥齿摆轮40另一侧的拨动件50插入或脱离端盖70上的销孔72，使得通过拨动件50的插入阻止锥齿摆轮40的自转。
在所述实施例1、2中，所述拨动件50与供拨动件50插入的槽或孔2112、72的设置位置可以互换。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不 局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。
Claims (13)
1.一种锥齿摆动变速装置，其特征在于，该装置包括：机体(10)，其包括主壳体(11)和锥齿端盖(12)，所述锥齿端盖(12)的一侧设有圆锥齿；传动轴(20)，其包括第一传动轴(21)和第二传动轴(22)，该第一传动轴(21)和第二传动轴(22)的轴心重合，第一传动轴(21)通过第一轴承(23)支承于主壳体(11)上，第二传动轴(22)通过第二轴承(24)、第三轴承(25)支承于锥齿端盖(12)及第一传动轴(21)上；斜偏轮(30)，其固定于第二传动轴(22)上；锥齿摆轮(40)，其通过第四轴承(26)固定在所述斜偏轮(30)上，所述锥齿摆轮(40)与所述锥齿端盖(12)相啮合；所述锥齿摆轮(40)与锥齿端盖(12)的齿数差与锥齿端盖(12)的齿数比构成该变速机构的传动比；多个拨动件(50)，其设于所述锥齿摆轮(40)与其锥齿相反的一面；且当所述第二传动轴(22)驱动斜偏轮(30)转动时，带动所述锥齿摆轮在锥齿端盖(12)的锥齿上作啮合滚动，形成圆锥摆动与转动的复合运动，并将其转动经所述拨动件(50)驱动所述第一传动轴(21)转动。
2.如权利要求1所述的锥齿摆动变速装置，其特征在于，在所述第一传动轴(21)的一端设有轴肩(211)，该轴肩(211)的中心设有装设第三轴承的第三轴承孔(2111)，在靠近轴肩(211)的边缘设有多个供拨动件(50)插入的槽或孔(2112)，该槽或孔(2112)的直径大于所述拨动件(60)的直径，形成拨动件(50)可进入和脱开的活动配合。
3.如权利要求1所述的锥齿摆动变速装置，其特征在于，所述锥齿端盖(12)为板状体，其中心设有第二轴承孔(121)，其与所述主壳体(11)相对的一侧设有圆锥齿。
4.如权利要求1所述的锥齿摆动变速装置，其特征在于，所述斜偏轮(30)通过其轴孔固定在所述第二传动轴(22)的中部，斜偏轮(30)的外圆周面的中心线倾斜并相交于第一传动轴(21)和第二传动轴(22)的中心轴线，所述斜偏轮(30)的中心线与所述第一传动轴(21)和第二传动轴(22)的中心轴线的交点位于所述锥齿端盖(12)与锥齿摆轮(40)的锥齿分度线的交点。
5.如权利要求4所述的锥齿摆动变速装置，其特征在于，所述锥齿摆轮(40)的中心设有第四轴承孔(41)，锥齿摆轮(40)与所述锥齿端盖(12)相对的一侧设有圆锥齿，所述锥齿摆轮(40)与锥齿端盖(12)的锥齿分度线相交于一点，锥齿摆轮(40)的另一侧近边缘处设有多个拨动件(50)，所述锥齿端盖(12)与锥齿摆轮(40)的锥齿分度线相交于一点。
6.如权利要求5所述的锥齿摆动变速装置，其特征在于，所述拨动件(50)为拨销、拨齿或拨键，所述的拨销、拨齿或拨键固定于锥齿摆轮(40)上的孔内或一体形成于锥齿摆轮(40)的侧表面，与之相对应，所述第一传动轴的轴肩上的槽或孔(2112)分别为销孔、齿槽或键槽，该销孔、齿槽或键槽的尺寸大于所述拨销、拨齿或拨键的尺寸。
7.一种锥齿摆动变速装置，其特征在于，该装置包括：机体(10)，其包括主壳体(11)和端盖(70)；传动轴(20)，其包括第一传动轴(21)和第二传动轴(22)，该第一传动轴(21)和第二传动轴(22)的轴心重合，第一传动轴(21)上设有轴肩(211)，轴肩(211)的一侧设有圆锥齿，该第一传动轴(21)通过第一轴承(23)支承于主壳体(11)上，第二传动轴(22)通过第二轴承(24)、第三轴承(25)支承于端盖(70)及第一传动轴(21)上；斜偏轮(30)，其固定于第二传动轴(22)上；锥齿摆轮(40)，其通过第四轴承(26)固定在所述斜偏轮(30)上，所述锥齿摆轮(40)与所述第一传动轴(21)圆锥齿相啮合；所述锥齿摆轮(40)与第一传动轴(21)圆锥齿的齿数差与锥齿摆轮(40)齿数比构成该变速机构的传动比；多个拨动件(50)，其设于所述锥齿摆轮(40)与其锥齿相反的一面；且当所述第二传动轴(22)带动斜偏轮(30)转动时，带动所述锥齿摆轮(40)作圆锥摆动，并通过其与第一传动轴(21)圆锥齿的啮合带动第一传动轴(21)转动。
8.如权利要求7所述的锥齿摆动变速装置，其特征在于，在所述第一传动轴的轴肩(211)的中心设有装设第三轴承的第三轴承孔(2111)。
9.如权利要求7所述的锥齿摆动变速装置，其特征在于，端盖(70)的中心设有第二轴承孔(71)，端盖(70)上靠近边缘设有多个供拨动件(50)插入的槽或孔(72)，该槽或孔(72)的直径大于所述拨动件(50)的直径。
10.如权利要求7所述的锥齿摆动变速装置，其特征在于，所述斜偏轮(30)通过其轴孔固定在所述第二传动轴(22)的中部，斜偏轮(30)的外圆周面的中心线倾斜并相交于第一传动轴(21)和第二传动轴(22)的中心轴线，所述斜偏轮(30)的中心线与所述第一传动轴(21)和第二传动轴(22)的中心轴线的交点位于所述锥齿摆轮(40)与第一传动轴(21)圆锥齿的锥齿分度线的交点。
11.如权利要求10所述的锥齿摆动变速装置，其特征在于，所述锥齿摆轮(40)的中心设有第四轴承孔(41)，锥齿摆轮(40)与所述第一传动轴的轴肩(211)相对的一侧设有圆锥齿，所述锥齿摆轮(40)与第一传动轴的轴肩(211)的圆锥齿的锥齿分度线相交于一点，锥齿摆轮(40)的另一侧近边缘处设有多个轴向拨动件(50)，所述锥齿摆轮(40)与第一传动轴的轴肩(211)的圆锥齿的锥齿分度线相交于一点。
12.如权利要求2或9所述的锥齿摆动变速装置，其特征在于，所述拨动件(50)为拨销、拨齿或拨键，所述的拨销、拨齿或拨键固定于锥齿摆轮(40)上的孔内或一体形成于锥齿摆轮(40)的侧表面，与之相对应，所述端盖上的槽或孔(72)分别为销孔、齿槽或键槽，该销孔、齿槽或键槽的尺寸大于所述拨销、拨齿或拨键的尺寸。
13.如权利要求2或9所述的锥齿摆动变速装置，其特征在于，所述拨动件(50)与供拨动件(50)插入的槽或孔(2112、72)的设置位置可以互换。
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