CN1055805A

CN1055805A - 一种机械的无级变速机构

Info

Publication number: CN1055805A
Application number: CN 91102609
Authority: CN
Inventors: 张德贵; 周景顺; 胡能轩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1991-10-30

Abstract

一种机械的无级变速机构由机械轮系组合而成，它具有一级或一级以上的周转轮系，有输入端、输出端和控制端。特点是：以小功率的输入控制大功率的输出转速变速，能在有负载的运转状态中完成无级变速，变速范围大，可顺转、反转或为零，变速性能准确可靠，传动功率大。可应用于车床变速箱、纺织机械以及其他一切需要在运动中进行无级变速的机械部件中。

Description

本发明涉及机械工程中的变速机构。

目前机械工程中使用的无级变速机构，有采用电子或液压原理制成，如伺服电机、步进电机、液压马达等，其变速量不易准确地把握，且传送功率小，而这类大功率变速机，成本很高，采用机械原理作成的无级变速机构又均为有级变速机构或摩擦式的无级变速机构，后者也存在前述问题。

本发明的目的在于提供一种机械的无级变速机构，它能在大功率的传动中以小功率的无级变速输入实现大功率系统的无级变速，这种机构能准确地把握变速量，且能在有负载的传动状态中进行无级变速。

本发明的目的是这样实现的：这种无级变速机构由机械轮系组成，有输入端（轴）、输出端（轴）和控制端，它具有一级或一级以上的周转轮系，在输入端上设置有相应的一个或一个以上的主传动轮，该主传动轮传动周转轮系的中心轮或星轮支架，第一级周转轮系的星轮支架或中心轮则为控制端，由蜗轮付输入变速运动，下一级周转轮系控制端的星轮支架或中心轮，则由上一级周转轮系的从动轮轴通过蜗轮付传动，最后一级周转轮系的从动轮轴为变速机构的输出端。

上述的控制端，由蜗轮付所输入的变速运动是通过小功率的无级变速装置输入的，如小功率的无级电机、伺服电机、步进电机、液压马达、摩擦变速器等。

现在通过一个两级周转轮系组成的本发明实例，来叙述无级变速动作，参照图1，当输入端1以输入转速n₁转动时，主传动轮13，3随之转动，在此同时控制端以调制速度n₁₈从蜗杆18处输入，传动蜗轮17和星轮支架16转动，于是第一级周转轮系将n₁和n₁₈合成后的转速在齿轮15上以转速n₁₅输送到下一级周转轮系。n₁₅通过齿轮12、11、10、9，蜗杆8、蜗轮7传动下一级周转轮系的星轮支架6以转速n₆转动，于是第二级周转轮系再将主传动轮3的转速n₁与支架转速n₆合成为n₂在从动轮轴之处输出。根据功能原理，若不计磨损能耗，则输出功率应等于输入端功率与控制端功率之和，而控制端经过两级蜗轮付自锁，所以本机构既能传送大功率，又能在控制端以小功率操纵输出端的转速变化，即使在有载荷的状态中，也能完成变速动作。

依据机械原理可计算出n₁、n₂、n₁₈及各轮齿之间的数学表达式为：

式中m代表齿轮系中，外啮合的齿轮对数。

式中转速值，顺时针转为正，反之为负。

从式中看出，当各轮齿数确定后，输出转速n₂仅与输入转速n₁和调制转速n₁₈有关。

在式中，当

时，此时的齿数配置得到：这式子说明这时输出转速值，仅与调制转速有关，与输入转速无关，参看实施例1。

从表达式看出，当本发明机构的各齿轮齿数确定后，输出转速n₂仅取决于输入转速n₁和调制转速n₁₈之值，输出转速n₂可以为正转、反转或为零，若n₁恒定，则n₂之值将随n₁₈的变化而改变，因为均系齿轮传动，所以能准确地把握变速量，能在负载的运转中变速，且传送功率大。

本发明的特点是：以小功率的输入控制大功率的输出转速变速，能在有负载的运转状态中完成变速，变速范围大，可顺转、反转或为零，变速性能准确、可靠，传送功率大。可应用于车床变速箱、纺织机械以及其他一切需要在运动中进行无级变速的机械部件中。

下面结合附图对本发明进一步叙述。

图1是以中心轮为输入端的本发明传动示意图;

图2是以星轮支架为输入端的本发明传动示意图;

图3是本发明最简单的一级周转轮系的传动示意图。

在图中：

1-输入轴 7，17-蜗轮

2-输出轴 8，18-蜗杆

3，13-主传动齿轮 9，10-锥齿轮

4，14-行星齿轮 11，12-传动齿轮

5，15-从动齿轮 19，20-中心轮

6，16-星轮支架 21，22-传动齿轮

实施例1，参看图1，它是一种由两级周转轮系组成的无级变速机构，以中心轮作为主传动齿轮为输入端，各齿轮的齿数为：

Z₃＝Z₄＝Z₁₃＝Z₁₄＝18

Z₅＝Z₁₅＝54

Z₇＝16，Z₁₇＝12

Z₈＝Z₁₈＝2（蜗杆螺纹头数）

Z₉＝Z₁₁＝20，Z₁₀＝40，Z₁₂＝60

将各齿数值代入前述的数学表达式，化简后得：

n₂＝- 2/9 n₁₈

这说明在本实施例的齿轮齿数配置的机构中，输出转速值n₂与输入转速n₁无关，这时，只要稳定地把握调制转速n₁₈，则n₂将随n₁₈的稳定而稳速，随n₁₈的变化而准确变速。

在此例中的控制端通过蜗杆18输入的无级变速机为步进电机。

实施例2，参看图2，它是主传动轮扒动星轮支架作为输入端的机构，由两级周转轮系组成，在此例中的控制端通过蜗杆18输入的无级变速机为液压马达。

实施例3，参看图3，它是本发明最简化的一种实例，仅有一级周转轮系。综合来说，周转轮系级数愈多，控制愈精确，但制造成本和摩擦损耗随之增大。在此例中的控制端通过蜗杆8输入的无级变速部件为摩擦变速器及普通电机。

Claims

一种机械的无级变速机构，由机械轮系组成，有输入端(轴)、输出端(轴)和控制端，其特征是：它还具有一级或一级以上的周转轮系，在输入端(轴)上设置有相应的一个或一个以上的主传动轮，该主传动轮传动周转轮系的中心轮或星轮支架，第一级周转轮系的星轮支架或中心轮则为控制端，由蜗轮付输入变速运动，下一级周转轮系控制端的星轮支架或中心轮是由上一级周转轮系的从动轮轴通过蜗轮付传动，最后一级周转轮系的从动轮轴为本机构的输出端(轴)。