CN105697708A - 一种新型机械无级变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型机械无级变速装置，包括机架、输入轴、凸轮机构、调速装置与输出机构。所述的输入轴安装在机架上，所述的凸轮机构中的曲柄通过压块连接在输入轴上，凸轮板与齿条均连接在滑动板上，滑动板通过移动轴承座与滑座连接在机架上；所述的调速装置中的导轨与导杆固定在机架上，变速杆通过半月板连接在调速轴上，伺服电机通过其安装架固定在过渡板上；所述的输出机构中，输出轴安装在机架上，输出轴上安装有四个齿轮，每个齿轮与调速装置中的齿条一一对应啮合，并且齿轮均安装有棘爪，通过棘爪拨动对应棘轮驱动输出轴单向匀速旋转运动。本发明还具有传动效率高，结构简单，易于加工，便于维护，生产成本低的优点。

Description

一种新型机械无级变速装置

技术领域

本发明涉及一种无级变速装置，特别是涉及一种新型机械无级变速装置。

背景技术

现有的机械无级变速传动是由液压机构或纯机械构件实现无级变速的，目前主要有稳定式输出与脉动式输出二种。脉动式无级变速器主要是采用连杆机构来作为脉冲发射器，稳定式机械无级变速主要依靠构件间的摩擦来实现，这样就导致存在着以下缺陷：①摩擦式无级变速机构起动性能差，需另加起动装置，制造困难，价格也较高；②采用摩擦传动，整机效率不高，输出功率小，不适用于大功率场合。因此，研发稳定、非摩擦式机械无级变速装置具有较高的工程应用价值与现实意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低且传动效率高的一种新型机械无级变速装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种新型机械无级变速装置，包括机架，输入轴，凸轮机构，调速装置及输出机构。所述的输入轴安装在与机架上。

所述的凸轮机构包括第一垂直导轨、第一垂直导杆、第一安装块、第一垂直滑座、第一垂直移动轴承座、第一滑动板、第一凸轮板、第一齿条、第一扇形齿轮、第一曲柄、第一压块与凸轮随动器；所述的第一垂直导轨固定在机架上，第一垂直导杆通过第一安装块固定在机架上，第一垂直滑座安装在第一垂直导轨上，第一垂直移动轴承座安装在第一垂直导杆上，第一滑动板与第一垂直移动轴承座和第一垂直滑座固连，第一凸轮板与第一齿条固定在第一滑动板上，第一扇形齿轮安装在输入轴上，第一曲柄通过第一压块与在输入轴固连，第一曲柄的端部安装凸轮随动器。

所述的调速装置包括第一水平导轨、第一水平导杆、第二安装块、第一水平滑座、第一水平移动轴承座、第一支撑板、第三齿条、第一中间板、连接板、凸轮随动器、第一支撑架、第二中间板、第四齿条、过渡板、安装板、第一伺服电机安装架、第一伺服电机、第一调速轴、第一变速杆与半月板；所述的第一水平导轨固定在机架上，第一水平导杆通过第二安装块固定在机架上，第一水平滑座安装在第一水平导轨上，第一水平移动轴承座安装在第一水平导杆上，第一支撑板固定在第一水平滑座与第一水平移动轴承座上，第三齿条通过第一中间板固定在第一支撑板上，连接板固定在第一中间板上，凸轮随动器安装在连接板的端部，第一支撑架一端固定在第一支撑板上，第二中间板与第一支撑架另一端固连，第四齿条固定在第二中间板上；过渡板通过安装板固定在第一滑动板上，第一伺服电机安装架固连在过渡板上，第一伺服电机固定在第一伺服电机安装架上，第一调速轴通过联轴器与第一伺服电机轴连接，第一变速杆通过半月板固定在第一调速轴上，凸轮随动器置于第一变速杆槽中。

所述新型机械无级变速装置中，还包括第二凸轮机构，第二凸轮机构与第一个凸轮机构平行设置；所述的第二凸轮机构包括第二垂直导轨、第二垂直导杆、第四安装块、第二垂直滑座、第二垂直移动轴承座、第二滑动板、第二凸轮板、第二齿条、第二扇形齿轮、第二曲柄、第二压块与凸轮随动器；所述的第二垂直导轨固定在机架上，第二垂直导杆通过第四安装块固定在机架上，第二垂直滑座安装在第二垂直直线导轨上，第二垂直移动轴承座安装在第二垂直导杆上，第二滑动板固定在第二垂直移动轴承座与第二垂直滑座上，第二凸轮板与第二齿条固定在第二滑动板上，第二扇形齿轮安装在输入轴上，第二曲柄通过第二压块固定在输入轴上，第二曲柄的端部安装凸轮随动器。

所述新型机械无级变速装置中，还包括第二调速机构，第二调速机构与第一调速机构平行设置，所述的第二调速机构包括第二水平导轨、第二水平导杆、第三安装块、第二水平滑座、第二水平移动轴承座、第二支撑板、第五齿条、第三中间板、连接板、凸轮随动器、第二支撑架、第四中间板、第六齿条、过渡板、安装板、第二伺服电机安装架、第二伺服电机、第二调速轴、第二变速杆与半月板；所述的第二水平导轨固定在机架上，第二水平导杆通过第三安装块固定在机架上，第二水平滑座安装在第二水平导轨上，第二水平移动轴承座安装在第二水平导杆上，第二支撑板固定在第二水平移动轴承座与第二水平滑座上，第五齿条通过第三中间板固定在第二支撑板上，连接板与第三中间板固连，凸轮随动器安装在连接板的端部，第二支撑架一端固定在第二支撑板上，第四中间板与第二支撑架另一端固连，第六齿条固定在第四中间板上；过渡板通过安装板固定在第二滑动板上，第二伺服电机安装架固连在过渡板上，第二伺服电机固定在第二伺服电机安装架上，第二调速轴通过联轴器与第二伺服电机轴连接，第二变速杆通过半月板固定在第二调速轴上，凸轮随动器置于第二变速杆槽中；

所述的输出机构包括输出轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一棘轮、第二棘轮、棘爪；所述的输出轴通过轴承安装在机架中，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮均空套在输出轴上，且每个齿轮均安装了一个棘爪，第一棘轮、第二棘轮通过超越离合器安装在输出轴上。

所述的新型机械无级变速装置中，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮分别与第三齿条、第四齿条、第五齿条、第六齿条啮合。

所述的新型机械无级变速装置中，第一齿轮、第二齿轮上的棘爪拨动第一棘轮，第三齿轮、第四齿轮上的棘爪拨动第二棘轮。

与现有技术相比，本发明的技术效果是：本发明采用凸轮机构与齿轮变速机构相结合的方式实现无级变速，是一种新型的机械无级变速，本发明改善了摩擦式无级变速中传递效率不高和脉动式无极变速器中的连杆在运动时惯性力难以平衡的问题，而且本发明还具有结构简单，易于制造加工，便于维护，生产成本低的优点。

附图说明

图1是本发明的轴测图。

图2是本发明拆除机架的第一视角轴测图。

图3是本发明拆除机架的第二视角轴测图。

图4是本发明第一调速机构的结构图。

图5是本发明第二调速机构的结构图。

图6是本发明第一伺服电机处的结构图。

图7是本发明第一伺服电机处的结构图。

图8是本发明输出机构的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1-8所示，本发明包括机架1，输入轴6，凸轮机构，调速装置与输出机构。所述的输入轴6通过轴承安装在机架1上。

所述的凸轮机构包括第一垂直导轨3、第一垂直导杆5、第一安装块8、第一垂直滑座4、第一垂直移动轴承座7、第一滑动板2、第一凸轮板38、第一齿条39、第一扇形齿轮41、第一曲柄36、第一压块35与凸轮随动器37；所述的第一垂直导轨3通过螺钉固定在机架1上，第一垂直导杆5通过第一安装块8固定在机架1上，第一垂直滑座4安装在第一垂直导轨3上，第一垂直移动轴承座7安装在第一垂直导杆5上，第一滑动板2通过螺钉与第一垂直移动轴承座7和第一垂直滑座4固连，第一凸轮板38与第一齿条39通过螺钉固定在第一滑动板2上，第一扇形齿轮41通过键与套筒安装在输入轴6上，第一曲柄36通过第一压块35与在输入轴6固连，第一曲柄36的端部安装凸轮随动器37。

所述的调速装置包括第一水平导轨15、第一水平导杆12、第二安装块13、第一水平滑座14、第一水平移动轴承座11、第一支撑板10、第三齿条57、第一中间板58、连接板59、凸轮随动器56、第一支撑架60、第二中间板61、第四齿条62、过渡板45、安装板40、第一伺服电机安装架47、第一伺服电机48、第一调速轴44、第一变速杆42与半月板43；所述的第一水平导轨15通过螺钉固定在机架1上，第一水平导杆12通过第二安装块13固定在机架1上，第一水平滑座14安装在第一水平导轨15上，第一水平移动轴承座11安装在第一水平导杆12上，第一支撑板10通过螺钉固定在第一水平滑座14与第一水平移动轴承座11上，第三齿条57通过第一中间板58固定在第一支撑板10上，连接板59固定在第一中间板58上，凸轮随动器56安装在连接板59的端部，第一支撑架60一端通过螺钉固定在第一支撑板10上，第二中间板61通过螺钉与第一支撑架60另一端固连，第四齿条62通过螺钉固定在第二中间板61上；过渡板45通过安装板40固定在第一滑动板2上，第一伺服电机安装架47固连在过渡板45上，第一伺服电机48通过螺栓固定在第一伺服电机安装架47上，第一调速轴44通过联轴器与第一伺服电机48轴连接，第一变速杆42通过半月板43固定在第一调速轴44上，凸轮随动器56置于第一变速杆42槽中。

所述的新型机械无级变速装置中，还包括第二凸轮机构，第二凸轮机构与第一个凸轮机构平行设置；所述的第二凸轮机构包括第二垂直导轨33、第二垂直导杆31、第四安装块32、第二垂直滑座34、第二垂直移动轴承座30、第二滑动板28、第二凸轮板29、第二齿条23、第二扇形齿轮24、第二曲柄26、第二压块25、凸轮随动器27；所述的第二垂直导轨33通过螺钉固定在机架1上，第二垂直导杆31通过第四安装块32固定在机架1上，第二垂直滑座34安装在第二垂直导轨33上，第二垂直移动轴承座30安装在第二垂直导杆31上，第二滑动板28通过螺钉固定在第二垂直移动轴承座30与第二垂直滑座34上，第二凸轮板29与第二齿条23通过螺钉固定在第二滑动板28上，第二扇形齿轮24通过键与套筒安装在输入轴6上，第二曲柄26通过第二压块25固定在输入轴6上，第二曲柄26的端部安装凸轮随动器27。

所述的新型机械无级变速装置中，还包括第二调速机构，第二调速机构与第一调速机构平行设置，所述的第二调速机构包括第二水平导轨16、第二水平导杆19、第三安装块18、第二水平滑座17、第二水平移动轴承座21、第二支撑板20、第五齿条68、第三中间板67、连接板66、凸轮随动器69、第二支撑架65、第四中间板63、第六齿条64、过渡板50、安装板22、第二伺服电机安装架51、第二伺服电机55、第二调速轴53、第二变速杆49与半月板54；所述的第二水平导轨16通过螺钉固定在机架1上，第二水平导杆19通过第三安装块18固定在机架1上，第二水平滑座17安装在第二水平导轨16上，第二水平移动轴承座21安装在第二水平导杆19上，第二支撑板20通过螺钉固定在第二水平移动轴承座21与第二水平滑座17上，第五齿条68通过第三中间板67固定在第二支撑板20上，连接板66与第三中间板67固连，凸轮随动器69安装在连接板66的端部，第二支撑架65一端通过螺钉固定在第二支撑板20上，第四中间板63通过螺钉与第二支撑架65另一端固连，第六齿条64通过螺钉固定在第四中间板63上；过渡板50通过安装板22固定在第二滑动板28上，第二伺服电机安装架51固连在过渡板50上，第二伺服电机55通过螺栓固定在第二伺服电机安装架51上，第二调速轴53通过联轴器与第二伺服电机55轴连接，第二变速杆49通过半月板54固定在第二调速轴53上，凸轮随动器69置于第二变速杆49槽中。

所述的输出机构包括输出轴9、第一齿轮77、第二齿轮74、第三齿轮73、第四齿轮70、棘爪78、第一棘轮75与第二棘轮71；所述的输出轴9通过轴承安装在机架1上，第一齿轮77、第二齿轮74、第三齿轮73、第四齿轮70均空套在输出轴9上，且每个齿轮均安装了一个棘爪78，第一棘轮75与第二棘轮71通过超越离合器安装在输出轴9上。

所述的新型机械无级变速装置中，第一齿轮77、第二齿轮74、第三齿轮73、第四齿轮70分别与第三齿条57、第四齿条62、第五齿条68、第六齿条64啮合。

所述的新型机械无级变速装置中，第一齿轮77、第二齿轮74上的棘爪78拨动第一棘轮75，第三齿轮73、第四齿轮70上的棘爪78拨动第二棘轮71。

本发明工作时，输入轴6带动第一曲柄36、第二曲柄26与第一扇形齿轮41、第二扇形齿轮24做匀速圆周运动，当第一扇形齿轮41与第二扇形齿轮24与对应的第一齿条39与第二齿条23啮合时，由第一扇形齿轮41与第二扇形齿轮24驱动第一齿条39与第二齿条23带动第一滑动板2与第二滑动板28运动，当第一扇形齿轮41与第二扇形齿轮24与对应的齿条脱出啮合时，由凸轮随动器34与凸轮随动器27驱动第一凸轮板2与第二凸轮板28带动第一滑动板2与第二滑动板28运动，从而使第一滑动板2与第二滑动板28竖直的往复直线运动，其速度满足修正余弦函数，第一滑动板2与第二滑动板28带动过渡板45与过渡板50竖直往复运动，其速度满足修正余弦函数，过渡板45、过渡板50上的第一变速杆42与第二变速杆49分别通过连接板59、连接板66驱动第三齿条57、第四齿条62与第五齿条68、第六齿条64水平往复直线运动，其速度也均满足修正余弦函数，第三齿条57、第四齿条62与第五齿条68、第六齿条64分别驱动与之啮合的第一齿轮77、第二齿轮74、第三齿轮73、第四齿轮70往复旋转运动，其角速度均满足修正余弦函数，通过安装在齿轮上的4个棘爪78来带动安装有超越离合器的第一棘轮75、第二棘轮71做单向圆周运动，由于超越离合器的滤波作用，使第一棘轮75与第二棘轮71驱动输出轴9单向匀速圆周运动，由于结构中有相位差为90o的二相传动机构，所以输出轴9的运动为转速稳定的单向匀速旋转运动。

本发明的调速原理如下：同步控制第一伺服电机48与第二伺服电机55的输入信号，驱动第一变速杆42、第二变速杆49同步转动从而改变其倾角β（0~45o），使竖直直线运动转变水平直线运动的速度发生改变，实现输出轴9的转速改变。

Claims (8)

1.一种新型机械无级变速装置，其特征是：包括机架，输入轴，凸轮机构，调速装置及输出机构；所述的输入轴安装在机架中。

2.根据权利要求1所述新型机械无级变速装置，其特征是：所述的凸轮机构包括第一垂直导轨、第一垂直导杆、第一安装块、第一垂直滑座、第一垂直移动轴承座、第一滑动板、第一凸轮板、第一齿条、第一扇形齿轮、第一曲柄、第一压块与凸轮随动器；所述的第一垂直导轨固定在机架上，第一垂直导杆通过第一安装块固定在机架上，第一垂直滑座安装在第一垂直导轨上，第一垂直移动轴承座安装在第一垂直导杆上，第一滑动板与第一垂直移动轴承座和第一垂直滑座固连，第一凸轮板与第一齿条固定在第一滑动板上，第一扇形齿轮安装在输入轴上，第一曲柄通过第一压块与在输入轴固连，第一曲柄的端部安装凸轮随动器。

3.根据权利要求1所述新型机械无级变速装置，其特征是：所述的调速装置包括第一水平导轨、第一水平导杆、第二安装块、第一水平滑座、第一水平移动轴承座、第一支撑板、第三齿条、第一中间板、连接板、凸轮随动器、第一支撑架、第二中间板、第四齿条、过渡板、安装板、第一伺服电机安装架、第一伺服电机、第一调速轴、第一变速杆与半月板；所述的第一水平导轨固定在机架上，第一水平导杆通过第二安装块固定在机架上，第一水平滑座安装在第一水平导轨上，第一水平移动轴承座安装在第一水平导杆上，第一支撑板固定在第一水平滑座与第一水平移动轴承座上，第三齿条通过第一中间板固定在第一支撑板上，连接板固定在第一中间板上，凸轮随动器安装在连接板的端部，第一支撑架一端固定在第一支撑板上，第二中间板与第一支撑架另一端固连，第四齿条固定在第二中间板上；过渡板通过安装板固定在第一滑动板上，第一伺服电机安装架固连在过渡板上，第一伺服电机固定在第一伺服电机安装架上，第一调速轴通过联轴器与第一伺服电机轴连接，第一变速杆通过半月板固定在第一调速轴上，凸轮随动器置于第一变速杆槽中。

4.根据权利要求1所述新型机械无级变速装置，其特征是：所述新型机械无级变速装置中，还包括第二凸轮机构，第二凸轮机构与第一个凸轮机构平行设置；所述的第二凸轮机构包括第二垂直导轨、第二垂直导杆、第四安装块、第二垂直滑座、第二垂直移动轴承座、第二滑动板、第二凸轮板、第二齿条、第二扇形齿轮、第二曲柄、第二压块与凸轮随动器；所述的第二垂直导轨固定在机架上，第二垂直导杆通过第四安装块固定在机架上，第二垂直滑座安装在第二垂直直线导轨上，第二垂直移动轴承座安装在第二垂直导杆上，第二滑动板固定在第二垂直移动轴承座与第二垂直滑座上，第二凸轮板与第二齿条固定在第二滑动板上，第二扇形齿轮安装在输入轴上，第二曲柄通过第二压块固定在输入轴上，第二曲柄的端部安装凸轮随动器。

5.根据权利要求1所述新型机械无级变速装置，其特征是：所述新型机械无级变速装置中，还包括第二调速机构，第二调速机构与第一调速机构平行设置，所述的第二调速机构包括第二水平导轨、第二水平导杆、第三安装块、第二水平滑座、第二水平移动轴承座、第二支撑板、第五齿条、第三中间板、连接板、凸轮随动器、第二支撑架、第四中间板、第六齿条、过渡板、安装板、第二伺服电机安装架、第二伺服电机、第二调速轴、第二变速杆与半月板；所述的第二水平导轨固定在机架上，第二水平导杆通过第三安装块固定在机架上，第二水平滑座安装在第二水平导轨上，第二水平移动轴承座安装在第二水平导杆上，第二支撑板固定在第二水平移动轴承座与第二水平滑座上，第五齿条通过第三中间板固定在第二支撑板上，连接板与第三中间板固连，凸轮随动器安装在连接板的端部，第二支撑架一端固定在第二支撑板上，第四中间板与第二支撑架另一端固连，第六齿条固定在第四中间板上；过渡板通过安装板固定在第二滑动板上，第二伺服电机安装架固连在过渡板上，第二伺服电机固定在第二伺服电机安装架上，第二调速轴通过联轴器与第二伺服电机轴连接，第二变速杆通过半月板固定在第二调速轴上，凸轮随动器置于第二变速杆槽中。

6.根据权利要求1所述新型机械无级变速装置，其特征是：输出机构包括输出轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一棘轮、第二棘轮与棘爪；所述的输出轴安装在机架中，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮均空套在输出轴上，且每个齿轮均安装了一个棘爪，第一棘轮、第二棘轮通过超越离合器安装在输出轴上。

7.根据权利要求6所述新型机械无级变速装置，其特征是：第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮分别与第三齿条、第四齿条、第五齿条、第六齿条啮合。

8.根据权利要求6所述新型机械无级变速装置，其特征是：第一齿轮、第二齿轮上的棘爪拨动第一棘轮，第三齿轮、第四齿轮上的棘爪拨动第二棘轮。