CN105465316A - 正反向脉动无级变速机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械无级变速机构，结构紧凑，简洁，具有恒功率、高效率、高可靠性，可以正反向传动输出等优点，适合于工作空间或使用条件受到制约如现场加工条件下的机床设计，以及机械操作加工要求较大速比，或传动速比变化范围大、特别是在一些工作条件下希望获得无级调速、以及能够分别进行正反方向操作的场合。

Description

正反向脉动无级变速机构

技术领域

本发明专利涉及一种机械无级变速机构，结构紧凑，简洁，具有恒功率、高效率、可靠性高，可以正反向操作等优点，适合于工作空间或使用条件受到制约如现场加工条件下的机床设计，以及机械操作加工要求较大速比，或传动速比变化范围大、特别是在一些工作条件下希望获得无级调速、以及能够分别进行正反方向操作的场合。

背景技术

机械传动具有恒功率、高效率、高可靠性等优点，配合减速器其变速范围与输出转矩可进一步扩大，对提高产品的产量，适应不同产品加工制造要求，或不同工况下的机床操作要求，节约能源实现整个系统的机械化、自动化等各方面皆具有显著的效果。例如，现场加工技术，即直接在被加工大尺寸零部件上安装设备进行操作加工，由于所要操作加工的零部件通常所处环境、工况条件变化很大，或受到很大制约，所采用现场加工设备要求安装简洁性、可靠性、便利性，以及具有加工过程平稳、不易受扰动影响的特点，采用机械传动常常成为人们的选择。

但机床设备在使用过程中，还常常要求结构紧凑，简洁，适应性强，例如，一些场合要求提高操作加工效率而希望提高加工进给速度，另一些情况因加工所处状况或加工质量要求等原因要求操作加工的进给速度小，即要求机床设备具有在很大范围内传动速比可变化的特点，在一些特殊情况下，还希望机床设备具有无级调速功能，同时，在一些操作加工中，涉及到正向进给或操作以及反向进给或操作，要求具有正反向操作加工功能。机床动力和进给传动，很大程度影响了装备的结构和机床的设计，本发明的正反向脉动无级变速机构，采用脉动式机械无级变速方法，同时，设计可正向输出传动和反向输出传动机构，提供一种结构紧凑，简洁，可靠，高效的无级变速机构，输出传动速比可在大范围变化，可在一定范围内进行无级进给调速，以满足机器或生产系统在运转过程中各种不同工况的要求。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种结构紧凑，简洁，可靠，高效的脉动无级变速机构，可正向输出传动，也可反向输出传动，同时，机构结构还考虑到加工过程的平稳性、可靠性、抗干扰性，以及安装、拆卸的便利性等因素。

发明内容一是一种正反向脉动无级变速机构的输入、输出传动特点、结构和实现方法，包括构成和功能；

发明内容二是一种正反向脉动无级变速机构，其连续的输入转动变换为脉动输出转动的传动运动副设计及结构特点；

发明内容三是一种正反向脉动无级变速机构，可根据需要分别输出正转或反转的脉动单方向转速输出；

发明内容四是一种正反向脉动无级变速机构，可根据需要输出正弦脉动的输出转动，也可输出其它各种周期脉动方式的输出转动；

发明内容五是一种正反向脉动无级变速机构，其脉动凸轮和摆杆构成传动运动副的机构设计；

发明内容六是一种正反向脉动无级变速机构，输出转轴可以产生正向脉动转速输出，也可以产生反向脉动转速输出；

发明内容七是一种正反向脉动无级变速机构，可以进行无级调速的无级调速机构设计；

发明内容八是一种正反向脉动无级变速机构，其转速比的变化范围，传速比的调节范围设计；

发明内容九是一种正反向脉动无级变速机构，正向脉动转速输出和反向脉动转速输出的控制机构；

发明内容十是一种正反向脉动无级变速机构，转速比的调节以及正、反向脉动转速输出控制的方式。

所实施的一种便携式机床主轴驱动传动与进给传动，其方法如下，如图1、图2所示。

发明内容一，正反向脉动无级变速机构的输入、输出和正反向换向传动机构，主要由输入转轴、输出转轴、正向脉动凸轮、正向摆杆、正单向轴承、反向脉动凸轮、反向摆杆、反单向轴承、无级变速调节机构、正反向转换机构等组成，输入转轴转速经正反向脉动无级变速机构输出后，产生周期脉动转速，正反转方向可调，转速比可调节，可进行无级变速。

发明内容二，正反向脉动无级变速机构，其连续的输入转动变换为脉动输出转动的传动，其特征在于采用脉动凸轮和摆杆构成传动运动副，脉动凸轮旋转，摆杆产生与脉动凸轮脉动周期一致的周期摆动，从而将输入轴输入的转速变成脉动转速输出。

发明内容三，正反向脉动无级变速机构，分别输出正转和反转的脉动单方向转速输出，其特征在于在采用单向轴承将摆杆的周期摆动单向输出，从而将输入轴输入的转速变成脉动单向转速输出。

发明内容四，正反向脉动无级变速机构，可根据需要输出正弦脉动的输出转动，也可输出其它各种周期脉动方式的输出转动；其特征在于脉动凸轮是圆柱端面凸轮，凸轮轮廓曲线可以是周期正弦曲线，也可以根据需要设计成其它各种周期曲线；凹凸周期可以是每转产生一次，也可以是每转产生多次。

发明内容五，正反向脉动无级变速机构，其脉动凸轮和摆杆构成传动运动副，其特征在于摆杆与脉动凸轮接触的一端设计有滚轮，另一端紧固在单向轴承外圈，并施加有弹簧回复力，与单向轴承外圈一起产生单向周期摆动运动。

发明内容六，正反向脉动无级变速机构，输出转轴可以正向转动，也可以反向转动，其特征在于输出转轴上的两侧同时安装有正单向轴承和反单向轴承，以及相应的脉动凸轮和摆杆运动副等传动装置，如图2所示，输出转轴因此可以产生正向脉动转速输出，也可以产生反向脉动转速输出。

发明内容七，正反向脉动无级变速机构，其特征在于采用了无级调速机构，输入转轴的转速与进给输出转轴的转速比是无级可调的，无级调速机构由变速调节杆、调速夹板、夹板滚珠、夹板压紧簧、夹板压紧钉、调速螺母、调速螺杆等组成，其中，变速调节块的一端与单向轴承外圈紧固，变速调节杆另一端被调速夹板夹紧，并通过夹板滚珠、夹板压紧簧、夹板压紧钉联接于调速螺母上，旋转调速螺杆，调速螺母产生左右移动；通过调速夹板，变速调节杆及单向轴承外圈将绕转轴产生一定角度转动，从而导致摆杆产生同样角度转动，该角度转动将改变摆杆摆动幅度的变化，即改变进给传动过程中周期脉动输出的转角大小，改变转速比；调速螺杆驱动调速螺母可以是任意位置，因此，转速比是无级可调的。

发明内容八，正反向脉动无级变速机构，其转速比的变化范围，传速比的调节范围可根据需要设计，其特征在于转速比可在很大范围内选择；转速比是由周期脉动输出的转角大小和脉动凸轮每转产生的脉动周期数决定，因此，改变周期脉动输出的转角大小和脉动周期数可以在很大范围内设计转速比。

发明内容九，正反向脉动无级变速机构，可根据需要正向输出脉动转速，也可反向输出脉动转速，其特征在于采用正反向转换机构，通过换向拨叉改变正向脉动凸轮与正向摆杆接触或反向脉动凸轮与反向摆杆接触，使输出转轴可以正向输出，也可以反向输出；

发明内容十，正反向脉动无级变速机构，其特征在于转速比的调节可以采用手动，也可以采用伺服驱动控制方式驱动无级变速转轴旋转；正向脉动转速输出或反向脉动转速输出，可以采用手动方式，也可以采用伺服驱动控制方式使拨叉换向。

附图说明

图1正反向脉动无级变速机构示意图

图2正反向无级变速示意图

(1)无级变速转轴(2)无级变速转轮(3)调速螺杆(4)无级变速支座

(5)夹板压紧簧(6)调速螺母(7)调速夹板(8)夹板滚珠

(9)输入转轴(10)输入轴左支座(11)左凸轮滑座(12)反向脉动凸轮

(13)换向拨叉(14)操作杆支座(15)换向操作杆(16)夹板压紧钉

(17)变速调节块(18)正单向轴承(19)输出转轴(20)正向摆杆

(21)正向脉动凸轮(22)右凸轮滑座(23)输入轴右支座(24)反单向轴承

(25)反向摆杆

具体实施方式

如图1所示，输入转轴(9)由包含转轴轴承在内的输入轴左支座(10)和输入轴右支座(23)支承，输入转轴(9)输入的是连续转动。输入转轴上安装有反向脉动凸轮(12)、正向脉动凸轮(21)、左凸轮滑座(11)、右凸轮滑座(22)正向脉动凸轮(21)和反向脉动凸轮(12)，安装时，调节好左、右脉动凸轮及其滑座位置，使正向脉动凸轮(21)和正向摆杆(20)或反向脉动凸轮(12)和反向摆杆(25)能分别构成正确的运动副；同时，正向脉动凸轮(21)和正向摆杆(20)构成运动副时，反向脉动凸轮(12)和反向摆杆(25)处于脱离状态，反之亦然。

输出转轴(19)安装有正单向轴承(18)和反单向轴承(24)，其中，正单向轴承以及反单向轴承的转轴与外圈之间的滚柱，在其中一个转动方向会因为摩擦自锁而产生锁止，从而使外圈和转轴共同旋转，在另一个转动方向，滚柱将不传递转动从而使外圈和转轴之间脱离运动关系，由此，单向轴承将把输入的转动以单方向转动的方式输出。

正单向轴承(18)的外圈上紧固有变速调节杆(17)和正向摆杆(20)，它们共同产生脉动摆动；正向摆杆(20)和正向脉动凸轮(21)构成正向输出的传动运动副，其中正向脉动凸轮(21)固定在输入转轴(9)上，输入连续的旋转运动；由于正向脉动凸轮(21)其特征是圆柱端面凸轮，凸轮轮廓曲线可以是周期正弦曲线，也可以根据需要设计成其它各种周期曲线，因此，正向脉动凸轮(21)的连续转动经与其接触的正向摆杆(20)，将给输出转轴(19)输出周期的正向摆动，摆动根据需要可输出正弦脉动转动，也可输出其它各种周期脉动方式转动；输出转轴输出转动的脉动周期可以每转脉动周期一次，也可以是每转产生多次脉动。同理，反单向轴承(24)的外圈上紧固有变速调节杆(未标注)和反向摆杆(25)，它们共同产生脉动摆动；反向摆杆(25)和反向脉动凸轮(12)构成反向输出的传动运动副，其中反向脉动凸轮(12)固定在输入转轴(9)上，由于反向脉动凸轮(12)其特征是圆柱端面凸轮，因此，反向脉动凸轮(12)的连续转动经与其接触的反向摆杆(25)将给输出转轴(19)输出反向周期摆动，摆动根据需要可输出正弦脉动转动，也可输出其它各种周期脉动方式转动；脉动周期可以每转脉动周期一次，也可以是每转产生多次脉动。

输入转轴(9)的转速与输出转轴(19)的转速比是无级可调的，根据需要可进行无级变速。所采用无级调速机构其特征在于正向变速的无级调速机构由变速调节块(17)、调速夹板(7)、夹板滚珠(8)、夹板压紧簧(5)、夹板压紧钉(16)、调速螺母(6)、调速螺杆(3)等组成，其中，变速调节块(17)被调速夹板(7)夹紧，并通过夹板滚珠(8)、夹板压紧簧(5)、夹板压紧钉(16)联接于调速螺母(6)上，旋转调速螺杆(3)，调速螺母(6)产生左右移动，通过调速夹板(7)，变速调节块(17)及正单向轴承(18)外圈将绕轴产生一定角度转动，从而导致正向摆杆(20)产生同样角度转动，该角度转动将改变正向摆杆(20)摆动幅度的变化，即改变进给传动过程中周期脉动输出的转角大小，从而改变转速比；调速螺杆(3)驱动调速螺母(6)，其位置可以是任意的，因此，转速比是无级可调的，即通过旋转调速螺杆(3)可以对输出转轴(19)的转速进行无级调整。同理，反向变速的无级调速机构通过其相应(图中未标注)的变速调节块、调速夹板、夹板滚珠、夹板压紧簧、夹板压紧钉、调速螺母、调速螺杆等组成的机构，可以实现反向的无级变速。

传速比的调节或控制方法，可以采用手动旋转无级变速转轮(2)实现正转的无级调速，若安装伺服驱动装置驱动控制调速螺杆(3)，也可以采用伺服驱动控制方式进行正转的无级变速；同理，也可采用手动和伺服驱动方式进行反转的无级变速控制。

输出转轴(19)的正转或反转的控制，可以采用手段方式通过换向操作杆(15)的操作，换向拨叉(13)使正向脉动凸轮(21)、正向摆杆(20)接触工作，或使反向脉动凸轮(12)、反向摆杆(25)接触工作；若安装驱动控制装置，也可以采用驱动控制方式进行换向控制。

Claims (10)

1.一种正反向脉动无级变速机构，其特征在于所述机构由输入转轴、输出转轴、正向脉动凸轮、正向摆杆、正单向轴承、反向脉动凸轮、反向摆杆、反单向轴承、无级变速调节机构、正反向转换机构等组成，输入转轴转速经正反向脉动无级变速机构输出后，产生周期脉动转速，正反转方向可调，转速比可调节，可进行无级变速。

2.根据权利要求1所述正反向脉动无级变速机构，其特征在于采用脉动凸轮和摆杆构成传动运动副，脉动凸轮旋转，摆杆产生与脉动凸轮凹凸周期一致的周期摆动。

3.根据权利要求1所述正反向脉动无级变速机构，其特征在于在采用单向轴承将摆杆的周期摆动单向输出，从而将输入轴输入的转速变成脉动转速输出。

4.根据权利要求2所述正反向脉动无级变速机构的脉动凸轮，其特征在于脉动凸轮是圆柱端面凸轮，凸轮轮廓曲线可以是周期正弦曲线，也可以根据需要设计成其它各种周期曲线；凹凸周期可以是每转产生一次，也可以是每转产生多次。

5.根据权利要求3所述正反向脉动无级变速机构，其特征在于单向轴承外圈固定有摆杆和变速调节块，摆杆施加有弹簧回复力，其一端设计有滚轮并与脉动凸轮接触，构成传动运动副；变速调节块伸入无级变速调节机构中，其转角的变化将改变单向轴承周期脉动输出的转角大小。

6.根据权利要求1所述正反向脉动无级变速机构，其特征在于输出转轴上安装了正单向轴承和反单向轴承，输出转轴可以产生正向脉动转速输出，也可以产生反向脉动转速输出。

7.根据权利要求1所述正反向脉动无级变速机构，其特征在于采用无级变速调节机构，输入转轴的转速与输出转轴的转速比是无级可调的，无级变速调节机构由变速调节块、调速夹板、夹板滚珠、夹板压紧簧、夹板压紧钉、调速螺母、调速螺杆等组成，其中，变速调节块被调速夹板加紧，并通过夹板滚珠、夹板压紧簧、夹板压紧钉紧固于调速螺母上，旋转调速螺杆，调速螺母产生左右移动，通过调速夹板，变速调节杆将绕单向轴承外圈产生一定角度转动，从而导致摆杆产生同样角度转动，该角度转动将改变摆杆摆动幅度的变化，即改变进给传动过程中周期脉动输出的转角大小，从而改变转速比；调速螺杆驱动调速螺母可以是任意位置，因此，转速比是无级可调的。

8.根据权利要求1所述正反向脉动无级变速机构，其特征在于转速比可在很大范围内选择设计；转速比是由周期脉动输出的转角大小和脉动凸轮每转产生的脉动周期数决定，因此，改变周期脉动输出的转角大小和脉动周期数可以在很大范围内设计转速比。

9.根据权利要求1所述正反向脉动无级变速机构，其特征在于采用正反向转换机构，通过换向拨叉改变正向脉动凸轮与正向摆杆接触或反向脉动凸轮与反向摆杆接触，使输出转轴可以正向输出，也可以反向输出；拨叉换向可以采用手动方式，也可以采用伺服驱动控制方式。

10.根据权利要求6所述正反向脉动无级变速机构的无级调速机构，其特征在于转速比的调节可以采用.手动，也可以采用驱动无级变速转轴旋转的伺服驱动控制方式。